1、Section 1 微生物在自然界的分布与菌微生物在自然界的分布与菌种资源的开发种资源的开发一、微生物在自然界中的分布一、微生物在自然界中的分布1.土壤是微生物良好的生活场所 2.土壤中的微生物细菌 放线菌 真菌 藻类 和 原生动物3.微生物在土壤中的分布的影响因素（一）陆生生境的微生物（一）陆生生境的微生物4.根圈微生物根圈微生物营养物质含量范围（）有机质0.4010.0N0.020.50P0.010.20K0.173.30Ca0.073.60Mg0.121.50S0.010.20温带矿质土壤中主要营养物质的含量范围温带矿质土壤中主要营养物质的含量范围1.1.土壤是微生物良好的生活场所土壤是
2、微生物良好的生活场所 土壤是微生物良好的生活场所土壤是微生物良好的生活场所 1 1、为微生物提供了良好的、为微生物提供了良好的 源、源、能源源、源、能源2 2、为微生物提供有机物、为微生物提供有机物 无机盐无机盐 微量元素微量元素4 4、土壤、土壤p p值范围值范围5.55.58.58.5之间之间5 5、温度、温度 季节与昼夜温差不大季节与昼夜温差不大6 6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分7 7、适宜的渗透压、适宜的渗透压3 3、满足了微生物对水分的要求、满足了微生物对水分的要求 细菌 生物量：单位体积内活细胞的重量 每克肥土可含25亿个细菌以每亩半尺深耕作层土
3、壤重30万斤计,细菌活重约100450斤 2.2.土壤中的微生物土壤中的微生物放线菌多分布在有机物较丰富的碱性土壤中（几万几百万）克土壤 土壤中放线菌数量仅次于细菌由于菌体大，其生物量与细菌接近真菌 真菌主要分布在接近地面的土层中 以丝状体和孢子体形式存在于土壤中(几千几十万个)/每克土壤，由于菌体粗大，其生物量不低于细菌，放线菌，为0.6mgg土壤，菌丝最长可达米。如酵母在果园土壤里含量几十万个g土壤。藻类和原生动物藻 类 （万个克土）原生动物 （万个克土）纤毛虫，鞭毛虫、肉足虫等为主，它们以其它微生物和有机物碎片为食，对其它几类微生物的数量起调节作用。土壤中各种微生物含量土壤中各种微生物含
4、量 细菌（细菌（108）放线菌）放线菌*（107）霉菌霉菌*（106）酵母菌（）酵母菌（105）藻类（藻类（104）原生动物（）原生动物（103）通过土壤微生物的代谢活动，通过土壤微生物的代谢活动，可改变土壤的理化性质，进行物质可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素壤肥力的重要因素 1 1）土壤微生物的数量和分布主要受到）土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、营养物、含水量、氧、温度、pHpH等因子等因子的影响，并随的影响，并随土壤类型土壤类型的不同而有很大的不同而有很大变化。变化。2 2）土壤微生物的数量和
5、分布受）土壤微生物的数量和分布受季节季节影影响；响；3 3）微生物的数量也与于土层的）微生物的数量也与于土层的深度深度有有关，一般土壤表层微生物最多，随着土关，一般土壤表层微生物最多，随着土层的加深，微生物的数量逐步减少。层的加深，微生物的数量逐步减少。3.3.土壤中的微生物分布特点土壤中的微生物分布特点根圈：根圈：也称根际，指生长中的植物根系直接影也称根际，指生长中的植物根系直接影响的土壤范围。响的土壤范围。根际效应：根际效应：植物根际对微生物数量和种类的影植物根际对微生物数量和种类的影响称为根际效应（响称为根际效应（rhizosphere effectrhizosphere effect）
6、。）。在数量方面常用在数量方面常用根土比根土比（R/S ratioR/S ratio）即根际微）即根际微生物数量与非根际土壤微生物数量的比值来表生物数量与非根际土壤微生物数量的比值来表示。示。R/SR/S值一般为值一般为5 52020，有时可高达，有时可高达100100以上，以上，该值随植物种类、生育期和土壤类型等而变化该值随植物种类、生育期和土壤类型等而变化4.根圈微生物根圈微生物根圈微生物对植物生长的有益影响：根圈微生物对植物生长的有益影响：1.1.改善植物的营养改善植物的营养:：根圈微生物旺盛的代谢作用和所产生的酶类，加强了有机物质的分解，促进了营养元素的转化，提高了土壤中磷素与其他矿质
7、养料的可给性。2.2.根圈微生物分泌的维生素、氨基酸、生长刺激素等根圈微生物分泌的维生素、氨基酸、生长刺激素等生长调节物质能促进植物的生长。生长调节物质能促进植物的生长。3.3.根圈微生物分泌的抗菌素等物质，有利于作物避免根圈微生物分泌的抗菌素等物质，有利于作物避免土著性病原菌的侵染。土著性病原菌的侵染。4.4.产生铁载体产生铁载体:铁载体是微生物在缺铁性胁迫条件下产生的一种特殊的、对微量三价铁离子具有超强络合力的有机化合物。铁载体包括氧肟铁载体包括氧肟酸盐酸盐,儿茶酚盐等儿茶酚盐等不利影响不利影响1.1.引起作物病害引起作物病害2.2.某些有害微生物虽无致病性，但它们产生的有毒物某些有害微生
8、物虽无致病性，但它们产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的发育。质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的发育。3.3.竞争有限养分。竞争有限养分。微生物的水域环境水中无机盐 水中有机物pH值温度光线（二）水生生境的微生物细菌总数不得超过 ：100100个个/毫升毫升 饮用水消毒常用方法：加入液态氯或次氯酸盐饮用水消毒常用方法：加入液态氯或次氯酸盐大肠菌群指数不得超过 ：3 3个个/升升 我国相关法规对饮用水微生物指标的规定我国相关法规对饮用水微生物指标的规定空气干燥，不利于微生物生命活动不是微生物生长繁殖的场所但却飘浮着相当数量的微生物，来自地面、动植物、尘土。（三）大气生境的微生物
9、空气中的微生物的数量是大气污染空气中的微生物的数量是大气污染程度的标志之一程度的标志之一（四）极端环境下的微生物嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、嗜压菌、抗辐射的微生物（五）动物、植物体表、体内以及工 农业产品二、菌种资源的开发二、菌种资源的开发 1、采集菌样2、富集培养3、纯种分离4、性能测定1、采集菌样例如在腐木和堆肥中纤维素和木质素分解菌较多；在果实、蜜饯表面酵母菌较多；在蔬菜、牛奶中乳酸菌较多；在动物肠道和粪便中，革兰氏阴性无芽孢厌养菌和肠道细菌较多；在谷物种子上曲霉、青霉和镰孢霉较多；而在油田、炼油厂附近的土壤中，则以石油分解微生物较多。现以从土壤中筛选抗生素产生菌为例来介绍采
10、样中必须考虑到的几个问题。（1）土壤中有机物的含量 有机物含量高，土质就肥，一般在其中微生物数量也越多，反之亦然。过于肥沃的土壤，往往细菌的含量过多，而放线菌却比较少。因此，在寻找拮抗性放线菌时，一般可采集一些园土或耕作过的农田土。而要分离拮抗性真菌时，由于它们对碳水化合物需要量较大，故可到植物残体丰富的枯枝落叶层下的土壤或沼泽土中去寻找。（2）采土的深度 土壤的深度不同，其通气、养分和水分的分布情况也不同。表层的土壤由于直接受日光曝晒，故较干燥，微生物也不易大量繁殖。在离地面520cm处的土壤，微生物含量最高。（3）采土方法 选择好适当地点后，用小铲子除去表土，取520cm处的土样几十克，盛
11、入事先灭过菌的防水纸袋内。采好的土样应尽快分离。在采土的时候，一个地区采土的点不能太少，否则就不能代表该地区的微生物类群。（4）采土的季节）采土的季节 以以春秋春秋两季为宜。这时土壤中的养分、水分和两季为宜。这时土壤中的养分、水分和温度都较适宜，微生物的数量也最多。采土时尤应注意土壤中温度都较适宜，微生物的数量也最多。采土时尤应注意土壤中的含水量，水分过多会造成厌氧环境，不利于放线菌的生长繁的含水量，水分过多会造成厌氧环境，不利于放线菌的生长繁殖。真菌虽需要较高的相对湿度，但基质中的水分却不宜过多殖。真菌虽需要较高的相对湿度，但基质中的水分却不宜过多。因此要避免在雨季采集土样。此外，土壤的。因
12、此要避免在雨季采集土样。此外，土壤的pH也应适当注意也应适当注意，细菌和放线菌在中性或微碱性土壤中居多，而真菌则在偏酸，细菌和放线菌在中性或微碱性土壤中居多，而真菌则在偏酸性的土壤中较丰富。性的土壤中较丰富。（5）植被情况 植被的种类对微生物的分布有着密切的关系。例如，在冬天灌水的水稻田土壤中，以真菌Cephalosporium（头孢霉属）的种类较多。但总的说来，这方面的规律还知道得很少2、富集培养又称增殖培养。就是利用加富培养基的原理，在所采集的土壤等含菌样品中加入某些特殊营养物，并创造一些有利于待分离对象生长的条件，使样品中少数能分解利用这类营养物的微生物乘机大量繁殖，从而有利于分离它们。
13、根据微生物的营养特性可以知道，如果自然菌样中含有某一物质较多，则其中含有能分解这一物质的微生物一般也较多。如果原有菌样中这类微生物不多，则可人为地加入相应的基质以促使它们生长繁殖。例如，通常可在土壤中加入一些石油以促使其中少数能利用石油作碳源的微生物数量剧增；又如，在土样中加入纤维素也可以富集纤维素分解微生物，等等。但是，这类富集方法，一般不适用于分离能产生某些物质的微生物。例如，不可能把谷氨酸加入到土壤样品中去，以使产谷氨酸的微生物大量繁殖。不过，如果我们已知道所要分离微生物的某些特殊生理特性，也可以采用有利于这种微生物而不利于其他无关微生物的营养和培养条件，以达到富集培养的目的 3、纯种分
14、离、筛选目的目的:经过富集的微生物虽然在数量上占优势经过富集的微生物虽然在数量上占优势,但是得到的但是得到的培养物还是多种微生物的混合物培养物还是多种微生物的混合物,所以需要进行菌种的分所以需要进行菌种的分离。离。常用的分离方法有：常用的分离方法有：（1）稀释分离法）稀释分离法(倾注平板；涂布平板）倾注平板；涂布平板）（2）平板划线分离法）平板划线分离法10-110-210-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9菌种的初筛菌种的初筛 分离得到的菌种，需要进一步筛选选择产物合成能力较分离得到的菌种，需要进一步筛选选择产物合成能力较高的菌株。生产性能的测定即通过初筛和复筛来
15、确定。高的菌株。生产性能的测定即通过初筛和复筛来确定。初筛：初筛：从分离得到的大量微生物中将具有目的产物合成从分离得到的大量微生物中将具有目的产物合成能力的微生物筛选出来的过程。能力的微生物筛选出来的过程。方法：1 1、平板筛选、平板筛选例：水解酶菌株在培养基中加入该酶的底物作为唯一的碳源或氮源，适温培养后根据水解圈和菌落的大小来判断产酶活力的大小。2 2、摇瓶发酵筛选、摇瓶发酵筛选 接近发酵条件，易于扩大培养。特点：简单快速，活性只能相对比较，不能得到确切的产量。（4）筛选）筛选 从菌体形态变异分析从菌体形态变异分析 平皿快速检测法平皿快速检测法 摇瓶培养法摇瓶培养法 （1）从菌体形态变异分
16、析）从菌体形态变异分析 有些菌体的形态变异与产量的有些菌体的形态变异与产量的 变异存在着一定的相关性。变异存在着一定的相关性。如在灰黄霉素产生菌荨麻青霉的育种中如在灰黄霉素产生菌荨麻青霉的育种中，曾发现菌落的棕红色变深者往往产，曾发现菌落的棕红色变深者往往产量有所提高。量有所提高。（2）平皿快速检测法）平皿快速检测法A、纸片培养显色法、纸片培养显色法:浸有指示剂滤纸B、变色圈法、变色圈法:直接用显色剂或指示剂C、透明圈法、透明圈法:混浊底物被分解后形成透明圈。如可溶性淀粉、碳酸钙等。D、生长圈法、生长圈法:利用某些具有特殊营养要求的微生物作为工具菌E、抑制圈法、抑制圈法 产淀粉酶菌株的筛选产淀
17、粉酶菌株的筛选产蛋白酶菌株的筛选产蛋白酶菌株的筛选产普鲁兰酶菌株的筛选产普鲁兰酶菌株的筛选纤维素酶产生菌的筛选纤维素酶产生菌的筛选 刚果红染料进入产纤维素酶真菌，产纤维素酶真菌首先分解纤维素物质为含有葡聚糖等结构的多聚糖类物质，多聚糖与刚果红形成多聚糖-刚果红复合物，复合物不仅被吸附在菌丝外，而且能被进一步转运吸收至菌丝内部。通过进一步的降解，多聚糖被分解而加以利用，而刚果红则被保留在菌丝体内，使菌落呈现红色。因此，初筛工作以量为主，测定的精确性因此，初筛工作以量为主，测定的精确性还在其次；还在其次；初筛手段应尽可能快速、简单。初筛手段应尽可能快速、简单。菌种的复筛菌种的复筛 一般用一般用摇瓶
18、发酵摇瓶发酵培养，发酵液用精确的分析方法测定。培养，发酵液用精确的分析方法测定。复筛过程可以结合各种培养条件进行筛选，以便初步掌复筛过程可以结合各种培养条件进行筛选，以便初步掌握适合野生型菌株的培养条件，为育种服务。握适合野生型菌株的培养条件，为育种服务。复筛的目的：确认符合要求的菌株；复筛的目的：确认符合要求的菌株；复筛以复筛以质为主，应精确测定每个菌株的生产指标。质为主，应精确测定每个菌株的生产指标。4、性能测定1）微生物生物学特征的初步鉴定；2）产物的定性或定量分析；3）前期评价（生长特性、毒性、效价、稳定性等）；4）工艺指标试验（培养液粘度、菌体聚集度等）。Section2微生物与生物
19、环境间的关系微生物与生物环境间的关系 在自然界中，各种微生物极少单独存在，总是较多地聚在一在自然界中，各种微生物极少单独存在，总是较多地聚在一起，也常常与其他生物出现在一个限定的空间内，它们之间可能发起，也常常与其他生物出现在一个限定的空间内，它们之间可能发生相互作用，并由此构成微生物以及微生物与其他生物间非常复杂生相互作用，并由此构成微生物以及微生物与其他生物间非常复杂而多样化的关系。而多样化的关系。一、互生一、互生定义：两种生物可以独立生活。也可以形成相互的联合，对一方有定义：两种生物可以独立生活。也可以形成相互的联合，对一方有利，或双方都有利。利，或双方都有利。（一）微生物间的互生关系（
20、一）微生物间的互生关系 固氮菌固氮菌和和纤维素分解菌纤维素分解菌，两者互生关系较为典型，固氮菌可，两者互生关系较为典型，固氮菌可利用纤维素分解菌产生的有机酸作为碳源和能源而大量繁殖，并进利用纤维素分解菌产生的有机酸作为碳源和能源而大量繁殖，并进行固氮；使纤维素分解菌也避免因为自身代谢产物积累过多而中毒；行固氮；使纤维素分解菌也避免因为自身代谢产物积累过多而中毒；同时可利用固氮菌前提的氮素营养物质，生长更加旺盛。增强了分同时可利用固氮菌前提的氮素营养物质，生长更加旺盛。增强了分解纤维素的能力。由于它们的互生关系，提高了土壤的肥力。解纤维素的能力。由于它们的互生关系，提高了土壤的肥力。（二）微生物
21、与人及动物间的互生关系（二）微生物与人及动物间的互生关系 人及动物与其正常菌群即是互生关系。人及动物与其正常菌群即是互生关系。如双岐杆菌，乳如双岐杆菌，乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的维生素维生素，如，如B族维生族维生素（维生素素（维生素B1、B2、B6、B12），维生素），维生素K，烟酸、泛酸等，烟酸、泛酸等，还能利用蛋白质残渣合成还能利用蛋白质残渣合成非必需氨基酸非必需氨基酸，如天冬门氨酸、丙，如天冬门氨酸、丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸等，并参与糖类和蛋白质的代谢，同氨酸、缬氨酸和苏氨酸等，并参与糖类和蛋白质的代谢，同时还能时还能促进铁、镁、锌促进铁、镁
22、、锌等矿物元素的吸收。这些营养物质对等矿物元素的吸收。这些营养物质对人类的健康有着重要作用，一旦缺少会引起多种疾病。人类的健康有着重要作用，一旦缺少会引起多种疾病。正常菌群：正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物，称为且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群正常菌群。正常菌群与人体的关系：正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部的各一般能维持平衡，菌群内部的各种微生物之间，也是相互制约而维持相对稳定。种微生物之间，也是相互制约而维持相对稳定。变化情况：变化情况：正常菌群是相对的、可变的、有条件的。正常菌群是相对的、
23、可变的、有条件的。机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物；微生物；正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；正常菌群在非正常部位时也可引起疾病；由于外界因素的影响，破坏了各种微生物之间的相由于外界因素的影响，破坏了各种微生物之间的相互制约关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症）。互制约关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症）。无菌动物（无菌动物（germ-free animal）：体内外检查不到任何正常菌群的动物悉生生物（悉生生物（gnotobiotics）：）：已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动物（三）微生物与高等植物之间的互生关系（三）微
24、生物与高等植物之间的互生关系 根际微生物与高等植物间也为互生关系。植物根在生根际微生物与高等植物间也为互生关系。植物根在生 长过程中，向周围土壤中分泌各种有机物质，并有些脱落长过程中，向周围土壤中分泌各种有机物质，并有些脱落 物，都为微生物提供所需的营养物质，植物发达的根系改物，都为微生物提供所需的营养物质，植物发达的根系改 善了土壤结构，水分和空气条件，有利于微生物的生长。善了土壤结构，水分和空气条件，有利于微生物的生长。二、共生二、共生定义：定义：两种微生物紧密地生活在一起，彼此依赖，相互为对方创两种微生物紧密地生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利的生存条件造有利的生存条件特点：在生理
25、上相互分工，互换代谢活动的产物；特点：在生理上相互分工，互换代谢活动的产物；在组织上形成了新的结构，一旦彼此分离，各自就不能很在组织上形成了新的结构，一旦彼此分离，各自就不能很好地生活。好地生活。（一）微生物间的共生（一）微生物间的共生典型的例子是典型的例子是地衣地衣。地衣组成：地衣组成：真菌真菌（子囊菌，担子菌）、（子囊菌，担子菌）、单细胞藻类（单细胞藻类（绿藻，蓝藻）绿藻，蓝藻）地衣的结构：形成有固定形态的叶状结构，真菌无规则地缠绕藻类地衣的结构：形成有固定形态的叶状结构，真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。细胞，或二者组成一定的层次排列。地衣的代谢：地衣中的地衣的代谢：地
26、衣中的真菌真菌和藻类和藻类已形成已形成特殊形态的整特殊形态的整体了体了，在生理上相互依存，在生理上相互依存，真菌营异养生活，藻类制造真菌营异养生活，藻类制造养料，真菌提供水分、无机养料，真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。盐供藻类光合作用。（二）微生物与植物间的共生体（二）微生物与植物间的共生体1 1、根瘤：豆科植物与固氮菌共生、非豆科植物与放线、根瘤：豆科植物与固氮菌共生、非豆科植物与放线 菌共生菌共生2 2、菌根菌和植物、菌根菌和植物菌根菌根：有些真菌能够在一些植物的根上发育，菌丝体：有些真菌能够在一些植物的根上发育，菌丝体着生根的表面或侵入根内，形成两种生物的共生体着生根的表面或侵入根内
27、，形成两种生物的共生体菌根。菌根。能够与植物共生形成菌根的真菌，称为能够与植物共生形成菌根的真菌，称为菌根菌菌根菌。菌。菌根菌包括藻状菌，子囊菌和半知菌。以担子菌为最多。根菌包括藻状菌，子囊菌和半知菌。以担子菌为最多。能与真菌共生的植物有能与真菌共生的植物有20002000种种根毛根瘤菌侵入线已侵入的 根瘤菌根瘤根瘤的形成过程菌根作用：菌根作用：帮助植物吸收水分和养料；帮助植物吸收水分和养料；调节植物代谢；调节植物代谢；增强植物抗病能力增强植物抗病能力菌根的种类：菌根的种类：（1 1）外生菌根：）外生菌根：主要分布于木本的乔、灌木；可形成菌主要分布于木本的乔、灌木；可形成菌套；或哈蒂氏网套；或
28、哈蒂氏网（2 2）内生菌根）内生菌根：最常见和最重要的是泡囊最常见和最重要的是泡囊-丛枝状菌根丛枝状菌根真菌菌丝体紧密地包围植物幼嫩的吸收根形成致密的鞘套，有些鞘套 还长出菌丝，取代了植物的根毛，部分菌丝只侵入根的外皮层细胞间隙而形成特殊的网状结构，称外生菌根外生菌根内生菌根：内生菌根：菌丝体存在于根皮层薄壁细胞之间，并且菌丝体存在于根皮层薄壁细胞之间，并且进入细胞内部，而在根系较少，因此具内生菌根的植进入细胞内部，而在根系较少，因此具内生菌根的植物，一般都保留着根毛。物，一般都保留着根毛。由于它们具有与植物共生的高度由于它们具有与植物共生的高度专一性，迄今尚未分离获得纯培养体专一性，迄今尚未
29、分离获得纯培养体（三）微生物与动物共生（三）微生物与动物共生 1、微生物与昆虫的共生：、微生物与昆虫的共生：外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生食木质的白蚁自身并不能分解纤维素，必须依赖肠道食木质的白蚁自身并不能分解纤维素，必须依赖肠道内共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤内共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。维素。内共生：昆虫与其细胞内的共生性细菌内共生：昆虫与其细胞内的共生性细菌这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，族维生素，使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。使昆虫能以缺乏维生
30、素的植物为生。2、瘤胃微生物瘤胃微生物 牛羊等反刍动物，草是主要饲料，但它们本身没有分牛羊等反刍动物，草是主要饲料，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮助分解，使纤维素解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。变成能被牛羊吸收的糖类。反刍动物有四个胃，前两个胃叫反刍动物有四个胃，前两个胃叫瘤胃和网胃，后两个瘤胃和网胃，后两个胃叫瓣胃和皱胃胃叫瓣胃和皱胃，瘤胃和网胃是草料暂时贮存，分解，加，瘤胃和网胃是草料暂时贮存，分解，加工的场所，工的场所，pH5.8pH5.86.86.8之间，适宜微生物生长，有大量的之间，适宜微生物生长，有大量的纤维素、淀粉、脂
31、肪分解菌。纤维素、淀粉、脂肪分解菌。当草料到达瘤胃和网胃时，首先是当草料到达瘤胃和网胃时，首先是纤维素菌纤维素菌将纤维素将纤维素分解为纤维二糖、葡萄糖被其他微生物吸收利用转化，产分解为纤维二糖、葡萄糖被其他微生物吸收利用转化，产生乳酸，丁酸、脂肪酸等有机酸和生乳酸，丁酸、脂肪酸等有机酸和COCO2 2；CHCH4 4等气体，前两等气体，前两个胃没有消化完的草料进入后两胃，由其分泌蛋白酶消化个胃没有消化完的草料进入后两胃，由其分泌蛋白酶消化分解产生氨基酸、维生素等。被动物体吸收利用。分解产生氨基酸、维生素等。被动物体吸收利用。三、寄生三、寄生定义：定义：一种生物侵入另一种生物体内吸取自己所需要的
32、一种生物侵入另一种生物体内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象害或死亡的现象类型：类型：专性寄生（寄生物离开寄主不能生活）专性寄生（寄生物离开寄主不能生活）兼性寄生（寄生物可离开寄主营腐生生活）兼性寄生（寄生物可离开寄主营腐生生活）或细胞内寄生、细胞外寄生或细胞内寄生、细胞外寄生 （一）微生物间的寄生关系（一）微生物间的寄生关系1 1、噬菌细菌：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内，如、噬菌细菌：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内，如食菌蛭弧食菌蛭弧 菌菌能寄生在大肠杆菌等许多能寄生在大肠杆菌等许多-菌体内。菌
33、体内。2 2、真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍，其方式：、真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌间较普遍，其方式：（1 1）寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再缠绕致死）寄生物先分泌毒素，引起寄主活力衰退，然后再缠绕致死（2 2）有些寄生真菌不分泌毒素，由菌丝将寄主的菌丝紧紧地缠绕）有些寄生真菌不分泌毒素，由菌丝将寄主的菌丝紧紧地缠绕 起来，由接触部位侵入寄主菌丝内，吸收营养使之死亡。起来，由接触部位侵入寄主菌丝内，吸收营养使之死亡。（二）微生物对植物的寄生（二）微生物对植物的寄生 微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害的重要原因，能引起植
34、物病害的微生物称为的重要原因，能引起植物病害的微生物称为植物病原植物病原微生物微生物。植物或染病微生物发病后，出现变色，组织坏死，植物或染病微生物发病后，出现变色，组织坏死，萎蔫和畸形等症状，能引起植物病害的有萎蔫和畸形等症状，能引起植物病害的有真菌、细菌、真菌、细菌、病毒病毒等。等。1 1、植物病害中以、植物病害中以真菌病害为主真菌病害为主，占占95%95%担子菌纲病原菌能引担子菌纲病原菌能引起小麦铁锈病，和黑穗病。半知菌类可引起棉花炭疽病，立枯病，起小麦铁锈病，和黑穗病。半知菌类可引起棉花炭疽病，立枯病，黄萎病，水稻稻瘟病等。藻菌纲可引起马铃薯与蕃茄晚疫病。子囊黄萎病，水稻稻瘟病等。藻菌纲
35、可引起马铃薯与蕃茄晚疫病。子囊菌纲可引起大麦和苹果白粉病等。菌纲可引起大麦和苹果白粉病等。2 2、细菌性植物病害细菌性植物病害占。占。大多为无芽孢，具鞭毛大多为无芽孢，具鞭毛-菌。菌。假单胞杆菌属，黄杆菌属，土壤杆菌属，棒杆菌属和欧文氏菌属等，假单胞杆菌属，黄杆菌属，土壤杆菌属，棒杆菌属和欧文氏菌属等，这些病原菌主要从植物气孔等自然孔口和伤口侵入植物体内，寄生这些病原菌主要从植物气孔等自然孔口和伤口侵入植物体内，寄生在组织细胞间或导管中，引起传染病害。在组织细胞间或导管中，引起传染病害。（三）微生物对人与动物的寄生（三）微生物对人与动物的寄生微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病，这些
36、微生物微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病，这些微生物称为称为动物病原微生物动物病原微生物。常见的畜禽传染病有常见的畜禽传染病有炭疽病，口蹄疫，猪瘟，鸡瘟病炭疽病，口蹄疫，猪瘟，鸡瘟病等。等。病原微生物寄生在有益的动植物体内会给人们造成经济损失，寄生病原微生物寄生在有益的动植物体内会给人们造成经济损失，寄生有害在动物体内，则对人类是有益的，可以加以利用。如微生物寄有害在动物体内，则对人类是有益的，可以加以利用。如微生物寄生在有害昆虫体内，引起害虫致病死亡，对农产品发展是有利的，生在有害昆虫体内，引起害虫致病死亡，对农产品发展是有利的，昆虫病原菌包括细菌真菌病毒等几类。昆虫病原菌包括细
37、菌真菌病毒等几类。目前利用微生物消灭农业害虫已成为微生物防治的一个重要方面。目前利用微生物消灭农业害虫已成为微生物防治的一个重要方面。现被人们利用的微生物有现被人们利用的微生物有苏云金杆菌等细菌、白僵菌等真菌及昆虫苏云金杆菌等细菌、白僵菌等真菌及昆虫病毒等。病毒等。四、拮抗四、拮抗定义：定义：一种微生物生命活动中，通过产生某些代谢产物或一种微生物生命活动中，通过产生某些代谢产物或改变环境条件，能抑制其它微生物的生长繁殖，或毒害杀改变环境条件，能抑制其它微生物的生长繁殖，或毒害杀死其它微生物的现象。死其它微生物的现象。类型：类型：1 1、非特异拮抗关系、非特异拮抗关系如乳酸菌能产生乳酸，能抑制腐
38、败菌的生长，酸菜泡菜不易烂就因如此。这种抑如乳酸菌能产生乳酸，能抑制腐败菌的生长，酸菜泡菜不易烂就因如此。这种抑制作用没有特定专一性，对不耐酸的菌都有抑制作用。制作用没有特定专一性，对不耐酸的菌都有抑制作用。2 2、特异拮抗关系、特异拮抗关系一种微生物在生命活动中，能产生某种或某类特殊代谢产物，具有选择性地抑制一种微生物在生命活动中，能产生某种或某类特殊代谢产物，具有选择性地抑制或杀死其它种微生物或杀死其它种微生物前种菌称为抗生菌，后者称为敏感菌，拮抗性物质称抗生素。如青霉素产生与病前种菌称为抗生菌，后者称为敏感菌，拮抗性物质称抗生素。如青霉素产生与病原菌之间关系。原菌之间关系。五、捕食五、捕
39、食定义：定义：一种大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物一种大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物来满足生存需要的现象来满足生存需要的现象类型：类型：1 1、原生动物：捕食水体和土壤中的细菌，放线菌，、原生动物：捕食水体和土壤中的细菌，放线菌，真菌的孢子及单细胞藻类为食真菌的孢子及单细胞藻类为食2、捕食性真菌：捕食线虫、捕食性真菌：捕食线虫6 6、竟争、竟争 一种微生物生命活动中，通过产生某些代谢产物或改变环境条件，能抑制其它微生物的生长繁殖，或毒害杀死其它微生物的现象。Section 3 微生物与自然界物质循环一、碳循环二、氮循环三、硫循环六、其他元素的微生物转化四、磷循环五、铁循环Sectio
40、n 3 微生物与自然界物质循环一、碳循环碳素循环包括碳素循环包括COCO的固定的固定:绿色植物和微生物通过光合作用固定自然界中的绿色植物和微生物通过光合作用固定自然界中的COCO ，合成有机物碳化物合成有机物碳化物COCO的再生的再生:动物、植物和微生物进行呼吸作用获得能量，同时放了动物、植物和微生物进行呼吸作用获得能量，同时放了COCO 动、植物和微生物尸体等有机碳化物被微生物分解动、植物和微生物尸体等有机碳化物被微生物分解时，产生大量时，产生大量COCO 微生物在碳素循环中具有非常重要的作用，它们既参与固定微生物在碳素循环中具有非常重要的作用，它们既参与固定COCO光光合作用，又参与再生合
41、作用，又参与再生COCO的分解作用。的分解作用。1 1、光合作用：、光合作用：参与光合作用的微生物主要是参与光合作用的微生物主要是藻类，蓝细菌和光合藻类，蓝细菌和光合细菌细菌，它们通过光合作用，将大气中和水体中的，它们通过光合作用，将大气中和水体中的合成为有机合成为有机碳化物。特别是在大多数水生环境中，主要的光合生物是微生物，碳化物。特别是在大多数水生环境中，主要的光合生物是微生物，在有氧区域以蓝细菌和藻类占优势；而在无氧区域则以光合细菌占在有氧区域以蓝细菌和藻类占优势；而在无氧区域则以光合细菌占优势。优势。2 2、分解作用、分解作用：自然界有机碳化物的分解，主要是微生物的作用。：自然界有机碳
42、化物的分解，主要是微生物的作用。陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解被彻底氧化为陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解被彻底氧化为COCO2 2；在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵被不完全氧化成有要酸、甲烷、在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵被不完全氧化成有要酸、甲烷、氢和氢和COCO 。能分解有机碳化物的微生物很多，主要有细菌、真菌和放线菌。能分解有机碳化物的微生物很多，主要有细菌、真菌和放线菌。微生物在氮素循环中的作用微生物在氮素循环中的作用 氮素是生物体合成及蛋白质的主要成份，是构成氮素是生物体合成及蛋白质的主要成份，是构成生物体的必需元素。生物体的必需元素。大气体积中约有大气体积
43、中约有79是分子态氮，但所有植物、是分子态氮，但所有植物、动物和大多数微生物都不能直接利用。初级生产者植动物和大多数微生物都不能直接利用。初级生产者植物体需要的氨盐、硝酸盐等无机氮化物、在自然界为物体需要的氨盐、硝酸盐等无机氮化物、在自然界为数不多，常常限制了植物体发展，只有将分子氮进行数不多，常常限制了植物体发展，只有将分子氮进行转化和循环，才能满足植物体对氮素营养的需要。因转化和循环，才能满足植物体对氮素营养的需要。因此氮素物质的相互转化和不断地循环，在自然界十分此氮素物质的相互转化和不断地循环，在自然界十分重要。重要。二、氮循环自然界中的氮素循环及自然界中的氮素循环及微生物在氮素循环中的
44、作用微生物在氮素循环中的作用氮素循环包括：氮素循环包括：固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用微生物参与氮素循环的所有过程，并在每一过程中都起主要作用。微生物参与氮素循环的所有过程，并在每一过程中都起主要作用。1 1、固氮作用、固氮作用 分子态氮被还原成氨和其他氮化物的过程称为固氮作用。分子态氮被还原成氨和其他氮化物的过程称为固氮作用。自然界氮的固定，有两种方式自然界氮的固定，有两种方式:一是非生物固氮，即通过闪电、高温放电等固氮，这样形成一是非生物固氮，即通过闪电、高温放电等固氮，这样形成的氮化物很少；的氮化物很少；二是生物固氮，即通过微生物的作用固
45、氮，大气中以二是生物固氮，即通过微生物的作用固氮，大气中以上的分子态氮都是微生物的活性而固定成氮化物。上的分子态氮都是微生物的活性而固定成氮化物。生物固氮与化学固氮的比较生物固氮与化学固氮的比较 生物固氮生物固氮化学固氮化学固氮生产条件生产条件 温和（中温、常压）温和（中温、常压）高温（高温（500）高压）高压 （200500atm）产量产量根瘤菌属根瘤菌属250Kg/公顷公顷非豆科植物共生固氮菌非豆科植物共生固氮菌 22Kg/公顷公顷自生固氮菌自生固氮菌 0.52.5Kg/公顷公顷共计：共计：1.7 108吨吨/年年5.0 107吨吨/年年其中：草原其中：草原3.5 107吨吨 林地林地4.
46、0 108吨吨 海洋海洋3.6 108吨吨 其它土壤其它土壤0.6 108吨吨2 2、氨的同化、氨的同化 植物从土壤中吸收铵植物从土壤中吸收铵,或由硝酸盐还原形成铵后会立即被同化为或由硝酸盐还原形成铵后会立即被同化为氨基酸氨基酸。氨的同化在根、根瘤和叶部进行。氨的同化在根、根瘤和叶部进行,已确定在所有的植物组织已确定在所有的植物组织中中,氨同化是通过氨同化是通过谷氨酸合成酶循环谷氨酸合成酶循环进行的。在这个循环中有两种重进行的。在这个循环中有两种重要的酶参与催化作用要的酶参与催化作用,它们分别是它们分别是谷氨酰胺合酶谷氨酰胺合酶(glutamine synthase，GS)和和谷氨酸合成酶谷氨
47、酸合成酶(glutamate synthetase，GOGAT)。3 3、氨化作用、氨化作用微生物分解有机氮化物产生氨的过程称为氨化作用。微生物分解有机氮化物产生氨的过程称为氨化作用。很多细很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，氨化作菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，氨化作用产生的氨，一部分供微生物，植物同化，一部分被转变成用产生的氨，一部分供微生物，植物同化，一部分被转变成硝酸盐。硝酸盐。含氮有机物的种类含氮有机物的种类：蛋白质、尿素、尿酸、几丁质等：蛋白质、尿素、尿酸、几丁质等分解蛋白质的微生物种类：分解蛋白质的微生物种类：Pseudomonas fluoresc
48、ens（荧光假（荧光假单胞菌），单胞菌），Proteus vulgaris（普通变形杆菌），（普通变形杆菌），Bacillus megaterium（巨大芽孢杆菌），（巨大芽孢杆菌），B.subtilis和和B.mycoides（蕈（蕈状芽孢杆菌），状芽孢杆菌），Clostridium putrificum（腐败梭菌）。（腐败梭菌）。分解尿素的细菌分解尿素的细菌如如Sporosarcina ureae（脲芽孢八叠球菌）和（脲芽孢八叠球菌）和Bacillus pasteurii（巴氏芽孢杆菌）。（巴氏芽孢杆菌）。分解几丁质的细菌分解几丁质的细菌如如Bacterium chitinophilum（
49、嗜几丁杆菌）（嗜几丁杆菌）和和Chromobacterium chitinochroma（几丁色色杆菌）等。（几丁色色杆菌）等。意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用。4 4、硝化作用、硝化作用微生物将微生物将氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用；氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用；整个过程由两类细菌分两个阶段进行。整个过程由两类细菌分两个阶段进行。第一阶段第一阶段是是被氧化为亚硝酸盐，靠被氧化为亚硝酸盐，靠亚硝酸细菌完成亚硝酸细菌完成，第二阶段第二阶段是亚硝酸盐被氧化为硝酸盐，靠是亚硝酸盐被氧化为硝酸盐，靠硝酸盐细菌完成硝酸盐细菌完成。硝化作用
50、形成的硝酸盐，在有氧环境中，被植物微生物同化。硝化作用形成的硝酸盐，在有氧环境中，被植物微生物同化。意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农业无益。意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农业无益。5、硝酸盐的还原、硝酸盐的还原大多数植物虽能吸收NH4+,但在一般田间条件下,NO3-是植物吸收的主要形式。NO3-进入细胞后,就被硝酸还原酶和亚硝酸还原酶还原成铵。在此还原过程中,每形成一个分子NH4+,要求供给8个电子。硝酸盐还原(nitrate reduction)的过程如下:同化型硝酸还原硝酸盐作为氮源同化和异化型硝酸还原酶的区别：同化型硝酸还原酶：同化型硝酸还原酶：不受ATP的抑制，
