異常嗜冷芽孢桿菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢桿菌屬的“極地移民”。標(biāo)準(zhǔn)菌株能在-2 ℃緩慢增殖，更適生長(zhǎng)溫度只15 ℃，比較高不超過(guò)30 ℃；芽孢可耐受-20 ℃反復(fù)凍融，是研究低溫適應(yīng)的模式菌之一。其細(xì)胞膜富含短鏈與支鏈脂肪酸，冷休克蛋白Csp持續(xù)表達(dá)，使核糖體和RNA在冰水中仍保持活性，為“零度工廠”提供分子基礎(chǔ)。在農(nóng)業(yè)端，菌株L-4可分泌IAA 18 mg·L??并溶出有機(jī)磷2.3 mg·L??，4 ℃下仍使冬小麥根長(zhǎng)增加25 %，返青期提前5天，分蘗數(shù)提高一成，相當(dāng)于給作物披上“生物羽絨服”。工業(yè)方面，它的耐冷蛋白酶已在洗滌劑中試用，10 ℃洗衣去污力提升30 %，節(jié)能20 %；低溫淀粉酶可將糖化溫度由60 ℃降至35 ℃，為寒區(qū)酒精發(fā)酵節(jié)約大量蒸汽。環(huán)境修復(fù)更彰顯其“冰雪技能”。菌株ANT-1在-5 ℃、10 %鹽度下60天降解柴油60 %，為極地溢油、寒區(qū)輸油管線泄漏提供原位生物修復(fù)方案；與冰藻共培養(yǎng)時(shí)，還能吸附Cd??、Pb??，吸附量分別達(dá)50 mg·g??和35 mg·g??，讓重金屬在冰層中被“凍結(jié)”并隨菌體沉降。未來(lái)，借助合成生物學(xué)，把異常嗜冷芽孢桿菌的“冷酶+冷激”模塊植入生產(chǎn)底盤，有望實(shí)現(xiàn)“零加熱”生物制造，讓微生物在冰水里也能為人類催化高值反應(yīng)。功能層面，巴基斯坦賴氨酸芽孢桿菌表現(xiàn)出“促生-抗病-解決”三合一特性。嗜酸乳桿菌 KCTC 11906BP

牛奶類芽孢桿菌（Paenibacillus lactis）更早從原料奶和干酪凝塊中被分離，因而得名。它呈短桿狀，革蘭氏陽(yáng)性，具周生鞭毛，可形成橢圓芽孢，更適30–37℃、pH 6–7，耐干燥、耐冷鏈，是乳品環(huán)境中常見(jiàn)的“溫和住客”。一、乳品益生菌株MB2401能分泌胞外多糖，在酸奶發(fā)酵中與 Streptococcus thermophilus 協(xié)同，可提升黏度、減少乳清析出，延長(zhǎng)貨架期7天；同時(shí)產(chǎn)細(xì)菌素 Lactocin 2401，對(duì)單增李斯特菌抑菌帶寬達(dá)22mm，為原奶生物保鮮提供天然“護(hù)欄”。二、腸道健康牛奶類芽孢桿菌耐胃酸、耐膽鹽，能形成芽孢穿越胃腸道，在結(jié)腸萌發(fā)后分泌果聚糖酶，降解膳食多糖產(chǎn)生丁酸，降低pH，抑制沙門氏菌定植；小鼠試驗(yàn)顯示，日灌胃10? CFU，血清IgA提高35 %，腹瀉率下降60 %，已列入歐盟QPS清單，**等級(jí)高。三、工業(yè)酶潛力其低溫普魯蘭酶在10℃仍保持70 %活性，可用于乳清寡糖制備；耐堿脂肪酶更適pH 9、40℃，在CIP管道清洗中分解乳脂肪，節(jié)能15 %，減少化學(xué)堿用量。四、農(nóng)業(yè)應(yīng)用將菌株NZ1制成活菌數(shù)10? CFU mL??的“乳菌肥”，滴灌奶牛場(chǎng)周邊青貯玉米，土壤有機(jī)質(zhì)提高12 %，產(chǎn)奶凈能增加8 %，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)循環(huán)。吉蘭泰鹽湖鹽桿菌浸麻類芽孢桿菌（Bacillus rettgeri）作為一種特殊的微生物，為這一課題提供了極具潛力的解決方案。

煙酸芽孢桿菌（Bacillus niacini）是芽孢桿菌屬里的“維生素工匠”。20 世紀(jì) 90 年代由日本科學(xué)家在腐殖土中分離，因其能利用煙酸（維生素 B?）為碳氮源生長(zhǎng)而得名。菌體桿狀、周生鞭毛，可形成橢圓芽孢，耐堿、耐干燥，更適 pH 8–9、溫度 30–37 ℃，在貧瘠土壤里依然繁殖迅速。首要本領(lǐng)是“分解頑固”?；蚪M編碼煙酸脫氫酶、6-羥基煙酸加氧酶等關(guān)鍵基因，可把腐殖質(zhì)中的吡啶環(huán)打開(kāi)，生成甲酸、酸和 NH?，既為自身供能，也為周圍微生物提供“開(kāi)胃小菜”。在堆肥試驗(yàn)中，接種 10? CFU/g 使稻草腐殖化度提高 25 %，堆體溫度 48 h 升至 65 ℃，纖維素降解率增加 30 %，堆肥周期縮短 7 天。第二技能是“促生抗逆”。菌株 IAEA 能分泌 IAA 12 mg/L，并溶出有機(jī)磷 2.8 mg/L，玉米根系增 28 %，葉綠素提高 1.8 SPAD；同時(shí)產(chǎn)生環(huán)脂肽，對(duì)番茄青枯、黃瓜枯萎抑菌帶寬達(dá) 24 mm，溫室防病效果 58 %，與多菌靈相當(dāng)。工業(yè)端，煙酸芽孢桿菌是“綠色催化劑”。其煙酸酶可將煙酸一步轉(zhuǎn)化為 6-羥基煙酸，用于合成降壓藥尼群地平，底物轉(zhuǎn)化率 98 %，比化學(xué)路線減少三廢 70 %；耐熱淀粉酶在 60 ℃仍保持 85 % 活性，已用于洗滌劑，節(jié)能 20 %。

德氏乳桿菌德氏亞種（Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii）是乳酸菌家族中更早被分離命名的“元老”之一，1901年即進(jìn)入科學(xué)視野。菌體短桿、無(wú)芽孢、不運(yùn)動(dòng)，專性發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)乳酸，更適生長(zhǎng)溫度42～45℃，可在pH 3.5的酸環(huán)境中存活，耐高溫卻畏冷，4℃即停止繁殖。基因組只1.8 Mb，代謝途徑精簡(jiǎn)，卻擁有完整的乳酸脫氫酶與寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，使其在蛋白質(zhì)豐富的基質(zhì)中快速產(chǎn)酸，抑制菌。工業(yè)上，它是酸奶、瑞士奶酪與保加利亞傳統(tǒng)發(fā)酵乳的關(guān)鍵菌種，與嗜熱鏈球菌協(xié)同可將牛乳在3小時(shí)內(nèi)酸化至pH 4.2，形成細(xì)膩凝乳與特征性乙醛風(fēng)味；同時(shí)分泌胞外多糖，賦予產(chǎn)品順滑口感并延緩后酸化。近年研究還發(fā)現(xiàn)，其表面蛋白SlpA能黏附腸道上皮，誘導(dǎo)IL-10分泌，緩解小鼠結(jié)腸炎；熱滅活菌體亦可通過(guò)啟動(dòng)樹(shù)突細(xì)胞TLR2信號(hào)，增強(qiáng)腸道IgA應(yīng)答，兼具益生與免疫調(diào)節(jié)潛力。隨著合成生物學(xué)興起，德氏乳桿菌德氏亞種被工程化改造為“活藥工廠”，可在腸道內(nèi)持續(xù)釋放胰島素樣肽或白細(xì)胞介素，為糖尿病與炎癥性腸病提供新型微生態(tài)**方案。其基因組已被測(cè)序，為分子生物學(xué)和生物技術(shù)研究提供了豐富的資源。

吉氏芽孢桿菌（Bacillus gibsonii）是芽孢桿菌屬中“耐熱兼耐堿”的新銳成員，2004年由德國(guó)學(xué)者從堆肥超溫區(qū)分離，命名源自菌種保藏家 Gibson 的姓氏。菌株呈桿狀、革蘭氏陽(yáng)性，可形成橢圓芽孢，只適生長(zhǎng)溫度 50–55 ℃，pH 8.5–9.5，能在 10 % Na?CO? 和 1 % 過(guò)氧化氫條件下存活，被視作“堿性酶工廠”的理想候選。一、耐熱耐堿機(jī)制基因組編碼多拷貝 Na?/H? 逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（nhaA、nhaC）與碳酸酐酶，可將胞內(nèi)多余 Na? 排出并維持 pH 穩(wěn)態(tài)；芽孢富含鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物，賦予其 100 ℃、30 min 的耐熱能力，為高溫高堿工業(yè)環(huán)境提供穩(wěn)定催化劑。二、工業(yè)酶寶庫(kù)其耐堿普魯蘭酶只適 pH 9、70 ℃，可高效切割 α-1,6 糖苷鍵，用于淀粉糖化“一步法”，節(jié)省中和酸用量 20 %；耐堿木聚糖酶在 pH 10、65 ℃仍保持 85 % 活性，已用于紙漿漂白，減少氯用量 30 %，降低 AOX 排放；堿性蛋白酶則在 40 ℃、pH 11 條件下對(duì)血漬、奶漬去污力提升 35 %，為無(wú)磷洗滌劑增添綠色助劑。三、農(nóng)業(yè)與環(huán)境菌株 TP-1 可產(chǎn) IAA 12 mg·L?? 并溶磷 2.8 mg·L??，使玉米根系增 25 %，吸磷量提 18 %；與秸稈復(fù)配堆肥，24 h 堆溫升至 65 ℃，纖維素降解率提高 28 %，堆肥周期縮短 6 d，殺滅病原菌和雜草種子效果明顯?；蚪MG+C含量37%，攜帶多重外排泵與滲透調(diào)節(jié)基因，可在干旱、鹽堿環(huán)境中維持胞內(nèi)水平衡?？ㄋ固靥m尼氏菌

除了在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用，土地鞘氨醇盒菌在生態(tài)系統(tǒng)中也扮演著重要角色。嗜酸乳桿菌 KCTC 11906BP

擴(kuò)散芽孢桿菌（Bacillus diffusus）是芽孢桿菌屬里的“運(yùn)動(dòng)健將”。菌體桿狀、周生鞭毛，在瓊脂表面可形成迅速擴(kuò)展的薄膜狀菌落，24 h內(nèi)直徑達(dá)80 mm，故得名“diffusus”。其更適生長(zhǎng)溫度30–37 ℃，pH 6–9，耐干燥、耐紫外，芽孢可存活十年以上，為制劑化提供質(zhì)量特性。一、快速定殖菌株DSM 13271分泌大量胞外多糖，降低表面張力，使菌體在沙壤土中遷移速度提高3倍；與枯草芽孢桿菌復(fù)配，可形成“生物被膜”，優(yōu)先占據(jù)根際生態(tài)位，抑制病原菌入侵。二、廣譜抑菌擴(kuò)散芽孢桿菌產(chǎn)生diffusin脂肽，對(duì)番茄青枯、辣椒疫霉、棉花黃萎等病原菌抑菌帶寬達(dá)28 mm；溫室試驗(yàn)顯示，畝用200 g菌粉滴灌，黃瓜枯萎病指下降45 %，農(nóng)藥用量減少三分之一。三、促生提質(zhì)菌株IAA產(chǎn)量25 mg·L??，溶磷2.9 mg·L??，并產(chǎn)揮發(fā)性2,3-丁二醇，誘導(dǎo)玉米側(cè)根增30 %，吸磷量提20 %；新疆鹽堿地示范，冬小麥千粒重增1.5 g，產(chǎn)量提高8 %。四、工業(yè)酶潛力其耐堿蛋白酶在pH 10、50 ℃下活性比較高，已用于洗滌劑，低溫去污力提升25 %；胞外多糖乳化力強(qiáng)，可作為鉆井泥漿降濾失劑，耐鹽達(dá)12 %。嗜酸乳桿菌 KCTC 11906BP