施氏芽孢桿菌(Bacillus smithii)是芽孢桿菌屬中少見的“高溫工匠”,標準菌株 JCM 9076 更早從堆肥深處分離,可在 30–65 ℃、pH 4.5–9.0 范圍內(nèi)旺盛生長,更適溫度 55 ℃,芽孢耐 100 ℃沸水 2 h 仍存活,是驗證高壓蒸汽滅菌的指示菌之一。其耐熱關(guān)鍵在于芽孢內(nèi)高濃度吡啶二羧酸鈣(DPA-Ca)結(jié)合低水分狀態(tài),配合小分子熱休克蛋白,使酶與 DNA 在高溫下依舊穩(wěn)定。2024 年,中國團隊從湖南鎘污染稻田篩選到解磷菌株 M2(保藏號 CCTCC M2024167),鑒定為 B. smithii。該菌可在 50 mg L?1 Cd2?、6 % NaCl 條件下正常分泌有機酸,將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷,盆栽玉米根際有效磷提高 42 %,籽粒鎘含量下降 35 %,實現(xiàn)“增磷減鎘”同步完成。在工業(yè)酶方向,施氏芽孢桿菌是“高溫酶工廠”。其耐堿性 α-淀粉酶更適溫度 70 ℃,在淀粉液化、紡織退漿中可省去降溫環(huán)節(jié),節(jié)能 15 %;耐熱蛋白酶在 60 ℃、30 % 乙醇中仍保持 80 % 活性,為生物煉制提供新型催化劑。農(nóng)業(yè)應(yīng)用上,M2 菌株與秸稈堆肥復(fù)配,可使堆體 24 h 升至 65 ℃,纖維素降解率提高 30 %,堆肥周期縮短 7 d;作為功能性菌劑,每畝基施 200 g 菌粉,冬小麥越冬前磷吸收量提高 18 %,分蘗數(shù)增加 1.2 個,對后期倒伏有明顯緩解作用。更妙的是,收獲后大量根瘤遺落土中,氮素富集,連后續(xù)玉米都長得壯,像給土地存了活期存折。克里布所類諾卡氏菌
艾丁湖鹽漬芽孢桿菌(Salinibacillus aidingensis)是一種耐鹽的芽孢桿菌,屬于厚壁菌門芽孢桿菌科。這種微生物因其獨特的耐鹽特性和生態(tài)適應(yīng)性而受到關(guān)注,具有重要的科研和應(yīng)用價值。生態(tài)特征艾丁湖鹽漬芽孢桿菌原產(chǎn)于中國,是一種模式菌株,具有厚壁菌門芽孢桿菌科細菌的特征。這種細菌能夠在高鹽環(huán)境中生存,展現(xiàn)出良好的耐鹽能力。其生長溫度范圍為20-45℃,更適生長溫度為37℃,耐受1-15%(w/v)的NaCl,更適NaCl濃度為5%。這種耐鹽特性使其能夠在鹽湖、鹽田等高鹽環(huán)境中生存,參與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動。代謝特性艾丁湖鹽漬芽孢桿菌具有多樣的代謝途徑,能夠利用多種碳源和氮源進行生長和繁殖。它能夠利用D-海藻糖、甘露醇、木糖醇等作為碳源和能源,同時也能利用黃嘌呤、L-苯丙氨酸等作為氮源。這種細菌的代謝多樣性使其能夠在復(fù)雜的環(huán)境中生存,展現(xiàn)出強大的生態(tài)適應(yīng)性。應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境修復(fù)艾丁湖鹽漬芽孢桿菌的耐鹽特性和代謝多樣性使其在環(huán)境修復(fù)中具有重要應(yīng)用價值。它能夠降解多種有機污染物,如石油烴和多環(huán)芳烴(PAHs),這使其在處理受污染的土壤和水體方面具有重要應(yīng)用潛力。蛹蟲草北冬蟲夏草北蟲草青銅小單胞菌無氣絲,菌落隆起,皺,蠟樣。基絲長,有分枝,直徑0.5微米。孢子眾多。單生并成簇。

耐熱芽孢桿菌(Geobacillus stearothermophilus)是微生物世界的“高溫鐵人”。其更適生長溫度55–65 ℃,芽孢可耐100 ℃沸水2小時、紫外線輻照8小時仍存活,被廣用于檢驗高壓滅菌效果。該菌的耐熱密碼在于:細胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物,降低膜流動性;組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA,防止高溫斷裂;同時擁有一套高效熱休克蛋白(Hsp)系統(tǒng),可快速修復(fù)變性蛋白。在工業(yè)酶領(lǐng)域,耐熱芽孢桿菌是“催化劑工廠”。其分泌的耐高溫α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0條件下活性比較高,可將淀粉液化時間縮短一半,廣用于酒精、制糖、紡織退漿,年市場需求超萬噸;耐熱蛋白酶則在60 ℃仍保持80 %活性,可用于洗滌劑,提高低溫洗衣的去污力。此外,該菌還能合成耐高溫木聚糖酶和脂肪酶,在造紙漂白和生物柴油合成中展現(xiàn)潛力。農(nóng)業(yè)與環(huán)境方面,科學(xué)家將其與堆肥菌系復(fù)配,使堆溫迅速升至65 ℃,加速有機質(zhì)分解,殺滅病原菌和雜草種子,縮短堆肥周期30 %;在油田,耐熱芽孢桿菌可耐受55 ℃、高鹽環(huán)境,利用原油為碳源,產(chǎn)生生物表面活性劑,提高采收率5–8 %。
熱帶醋桿菌(Acetobacter tropicalis)是一種革蘭氏陰性的桿狀細菌,屬于醋桿菌科。這種細菌以其高效的乙醇氧化能力和耐酸性而聞名,廣泛應(yīng)用于釀醋工業(yè)和科研領(lǐng)域。生物特性熱帶醋桿菌具有多種明顯的生物特性。它是一種好氧菌,更適生長溫度為30℃,能夠在pH值低至4的環(huán)境中生存。這種細菌能夠?qū)⒁掖佳趸癁榇姿幔@一特性使其在釀醋過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外,熱帶醋桿菌還具有較高的耐酸能力和耐酒精能力,能夠耐受高達9%的酒精度。應(yīng)用領(lǐng)域釀醋工業(yè)熱帶醋桿菌在釀醋工業(yè)中扮演著重要角色。其高效的乙醇氧化能力使其能夠快速將酒精轉(zhuǎn)化為醋酸,提高醋的產(chǎn)量和質(zhì)量。例如,熱帶醋桿菌J-27在高酸度青梅醋釀造中表現(xiàn)出色,能夠在初始pH值為2.7的條件下快速將酒精轉(zhuǎn)化為醋酸,發(fā)酵結(jié)束后醋酸含量可達45.51g/L,殘存酒精度只為0.27%。科研領(lǐng)域熱帶醋桿菌在科研領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。它被用于研究微生物的代謝途徑、耐酸機制和發(fā)酵過程。此外,熱帶醋桿菌還被用于開發(fā)新的釀造工藝和提高發(fā)酵效率。培養(yǎng)與保存熱帶醋桿菌的培養(yǎng)相對簡單,通常使用TSB培養(yǎng)基或醋桿菌培養(yǎng)基。凍干菌種和試管斜面應(yīng)置于2-8℃冷藏保存。其分泌的耐有機溶劑蛋白酶、褐藻膠裂解酶在洗滌、紡織及海藻轉(zhuǎn)化中展現(xiàn)高活性,為生物制造提供新工具。

深褐芽孢桿菌(Bacillus atrophaeus)是芽孢桿菌屬的“暗色特種兵”。菌落呈棕褐至近黑色、表面光滑有蠟光,革蘭氏陽性,桿狀細胞可形成橢圓芽孢,耐干燥、耐紫外、耐堿,更適30–37 ℃,pH 6–9,廣分布于土壤、海洋沉積物和植物根際。一、生物防治菌株分泌atrophaein脂肽與幾丁質(zhì)酶,對番茄青枯、辣椒疫霉、小麥紋枯抑菌帶寬達26 mm;溫室試驗畝施200 g菌粉,黃瓜枯萎病指下降45 %,農(nóng)藥用量減少三分之一。二、促生抗逆深褐芽孢桿菌產(chǎn)IAA 20 mg·L?1,溶磷3.2 mg·L?1,并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇,誘導(dǎo)玉米側(cè)根增30 %,吸鉀量提22 %;干旱脅迫下,小麥葉片相對含水量提高8 %,產(chǎn)量增10 %。三、工業(yè)酶寶庫其耐堿蛋白酶在pH 10、50 ℃仍保持85 %活性,已用于無磷洗滌劑,血漬去污力提升30 %;耐熱淀粉酶90 ℃半衰期2 h,為紡織退漿省去中和環(huán)節(jié),節(jié)能15 %。四、抗輻射模型因芽孢含高比例吡啶二羧酸鈣,對紫外、γ射線具有極強抵抗力,被ESA選為“火星模擬滅菌”指示菌,用于檢測航天器表面消毒效果。未來,借助合成生物學(xué),把深褐芽孢桿菌的抑菌、產(chǎn)酶、抗輻射模塊植入枯草底盤,可構(gòu)建“一菌多用”細胞工廠,為綠色農(nóng)業(yè)、清潔洗滌和太空滅菌提供可持續(xù)的微生物鑰匙。其IAA產(chǎn)量達118mg/L,明顯高于同屬菌株,可刺激小麥根長增加35%,干重提高28%。海湖微桿菌
這種細菌的蛋白質(zhì)降解能力較強,能夠分解復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),這在生物技術(shù)應(yīng)用中具有潛在用途。克里布所類諾卡氏菌
鹽湖鹽二形菌(Haloplanus)是一種極端嗜鹽菌,泛分布于高鹽度的鹽湖環(huán)境中。這種細菌因其獨特的生態(tài)適應(yīng)性和潛在的降解能力而受到關(guān)注。鹽湖鹽二形菌具有泛的生態(tài)適應(yīng)性,能夠在高鹽度條件下生存和繁衍。其更適生長鹽度范圍一般在120-280 g/L NaCl之間。此外,鹽湖鹽二形菌還能在pH值為5.9-9.0的環(huán)境中生長,顯示出對環(huán)境酸堿度的良好適應(yīng)性。鹽湖鹽二形菌在降解有機污染物方面展現(xiàn)出明顯能力。研究表明,該細菌能夠有效降解多種有機物質(zhì),如淀粉和苯酚等。在鹽湖環(huán)境中,鹽湖鹽二形菌通過其獨特的代謝途徑,能夠在高鹽度條件下分解復(fù)雜的有機物質(zhì),為生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動提供支持。鹽湖鹽二形菌的生態(tài)適應(yīng)性和降解能力使其在環(huán)境修復(fù)和生物技術(shù)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力。在高鹽度的工業(yè)廢水中,鹽湖鹽二形菌能夠有效降解污染物,減少對環(huán)境的污染。此外,其在鹽湖中的自然分布也表明了其在生態(tài)平衡中的重要作用。鹽湖鹽二形菌作為極端嗜鹽菌的研究模型,為科學(xué)家們提供了探索微生物在極端環(huán)境下的生存機制和進化規(guī)律的契機。未來的研究將進一步揭示其適應(yīng)高鹽環(huán)境的分子機制,以及其在復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中的功能和作用。克里布所類諾卡氏菌