微生物的生态讲稿.ppt

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1、关于微生物的生态第一页，讲稿共四十八页哦第一节第一节 生态系统生态系统 第二节第二节 自然界中的微生物自然界中的微生物第三节第三节 微生物与生物环境间的相互关系微生物与生物环境间的相互关系第四节第四节 微生物在生态系统中的作用微生物在生态系统中的作用第五节第五节 微生物与环境保护微生物与环境保护 第八章第八章 微生物生态微生物生态第二页，讲稿共四十八页哦第一节第一节 生态系统生态系统一、生物圈和生态系统一、生物圈和生态系统二、生态系统中的能量流和物质流二、生态系统中的能量流和物质流三、微生物生态系统及其特点三、微生物生态系统及其特点第三页，讲稿共四十八页哦生态学是一门研究生命系统与环境系统间相

2、互作用规律生态学是一门研究生命系统与环境系统间相互作用规律生态学是一门研究生命系统与环境系统间相互作用规律生态学是一门研究生命系统与环境系统间相互作用规律的科学的科学的科学的科学微生物生态学（微生物生态学（Microbial EcologyMicrobial EcologyMicrobial EcologyMicrobial Ecology）是生态学的一个分）是生态学的一个分）是生态学的一个分）是生态学的一个分支，它的研究对象是微生物群体与其周围生物和非生物支，它的研究对象是微生物群体与其周围生物和非生物支，它的研究对象是微生物群体与其周围生物和非生物支，它的研究对象是微生物群体与其周围生物和

3、非生物环境条件间相互作用的规律环境条件间相互作用的规律环境条件间相互作用的规律环境条件间相互作用的规律生命科学研究领域中，从宏观到微观一般可分生命科学研究领域中，从宏观到微观一般可分1010个层次：生物圈个层次：生物圈（biospherebiosphere）、生态系统（）、生态系统（ecosystemecosystem）、群落（）、群落（communitycommunity）、）、种群（种群（populationpopulation）、个体（）、个体（individualindividual）、器官（）、器官（organorgan）、组织）、组织（tissuetissue）、细胞（）、细胞（c

4、ellcell）、细胞器（）、细胞器（organelleorganelle）、分子）、分子（moleculemolecule），其中前），其中前4 4个客观层次都是生态学的研究范围个客观层次都是生态学的研究范围第四页，讲稿共四十八页哦Microbial ecology=The study of interactions between microorganisms and their environment(chemical,physical,and biological environment!)Two Objectives:pBiodiversity(生物多样性生物多样性)pActivit

5、y(活性活性)第五页，讲稿共四十八页哦生生 物物 圈圈(biosphere)：地球表面进行生命活动的有机圈：地球表面进行生命活动的有机圈层层 生物圈的上限大约高达空中生物圈的上限大约高达空中10km 生物圈的下限可达表面岩层下面生物圈的下限可达表面岩层下面2-3km 生物集中分布在地面上生物集中分布在地面上100m,水下水下200m范围内范围内生态系统生态系统(ecosystem)：生物群落与其生存环境组成的整：生物群落与其生存环境组成的整体系统。它是生物圈的基本组成单元，也是功能单元体系统。它是生物圈的基本组成单元，也是功能单元一、生物圈和生态系统一、生物圈和生态系统第六页，讲稿共四十八页哦

6、 生物群落包括生物群落包括生物群落包括生物群落包括 动动动动 物物物物 植植植植 物物物物 微微微微 生生生生 物物物物 环境条件包括环境条件包括环境条件包括环境条件包括 生物环境生物环境生物环境生物环境 （biotic）非生物环境非生物环境非生物环境非生物环境 （abiotic）土土土土 壤壤壤壤 水水 体体 空空空空 气气气气 光光 线线 温温 度度 气气 候候生生态态系系统统第七页，讲稿共四十八页哦二、生态系统中的能量流和物质流二、生态系统中的能量流和物质流能量流：能量流：能量通过生态系统从一种生物传递给能量通过生态系统从一种生物传递给另一种生物的现象叫做能量流。另一种生物的现象叫做能量

7、流。物质流：物质流：生态系统内通过生产者、消费者和分生态系统内通过生产者、消费者和分解者的作用进行的物质循环。解者的作用进行的物质循环。食物链：食物链：由生产者产生的有机物，以食物的形由生产者产生的有机物，以食物的形式从一系列食用和被食用的步骤通过生态系统，式从一系列食用和被食用的步骤通过生态系统，形成一种食物链索关系。形成一种食物链索关系。第八页，讲稿共四十八页哦微生物生态系统：微生物生态系统：微生物与其生存环境组成的整体系统。微生物与其生存环境组成的整体系统。具有如下特点：具有如下特点：具有如下特点：具有如下特点：pp微环境：紧密围绕微生物细胞的环境，它与微生物的微环境：紧密围绕微生物细胞

8、的环境，它与微生物的微环境：紧密围绕微生物细胞的环境，它与微生物的微环境：紧密围绕微生物细胞的环境，它与微生物的关系比大环境更为密切。关系比大环境更为密切。关系比大环境更为密切。关系比大环境更为密切。pp稳定性：群落中的优势种作为主导者使群落稳定。稳定性：群落中的优势种作为主导者使群落稳定。稳定性：群落中的优势种作为主导者使群落稳定。稳定性：群落中的优势种作为主导者使群落稳定。pp适应性：通过改变群体的结构适应新环境，形成新的生态适应性：通过改变群体的结构适应新环境，形成新的生态适应性：通过改变群体的结构适应新环境，形成新的生态适应性：通过改变群体的结构适应新环境，形成新的生态系统。系统。系统

9、。系统。三、微生物生态系统及其特点三、微生物生态系统及其特点第九页，讲稿共四十八页哦Microorganisms in NatureA microbial communitystructure in a lakeecosystem种群种群种群种群(population)(population)共位群共位群共位群共位群(guild)(guild)群落群落群落群落(community)(community)第十页，讲稿共四十八页哦种群：种群：是在一定时空中同种个体的组合。是在一定时空中同种个体的组合。具有具有3基本特征，空间特征、数量特征和基本特征，空间特征、数量特征和遗传特征遗传特征群落：群落：

10、是指在一定时间内，居住在一定区是指在一定时间内，居住在一定区域或生境内的各种生物种群相互关联、相域或生境内的各种生物种群相互关联、相互影响的有规律的一种结构单元互影响的有规律的一种结构单元第十一页，讲稿共四十八页哦The microorganisms and the microenvironment第十二页，讲稿共四十八页哦The microorganisms and the microenvironmentThe microorganisms and the microenvironmentContour map of O2 concentrationin a soil particle第十

11、三页，讲稿共四十八页哦第二节第二节 自然界中的微生物自然界中的微生物请思考请思考:微生物广泛分布的原因是什么微生物广泛分布的原因是什么?第十四页，讲稿共四十八页哦第二节第二节 自然界中的微生物自然界中的微生物一、一、土壤中的微生物土壤中的微生物二、自然水域中的微生物二、自然水域中的微生物三、三、空气中的微生物空气中的微生物四、极端环境下的微生物四、极端环境下的微生物五、未培养微生物五、未培养微生物第十五页，讲稿共四十八页哦一、土壤中的微生物一、土壤中的微生物（一）土壤是适合微生物生活的（一）土壤是适合微生物生活的“天然培养基天然培养基”由于土壤具备了各种微生物生长发育所由于土壤具备了各种微生物

12、生长发育所需要的营养、空气、酸碱度、渗透压和需要的营养、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，所以土壤中微生物的种类温度等条件，所以土壤中微生物的种类和数量是其他任何生态系统无法比拟的。和数量是其他任何生态系统无法比拟的。第十六页，讲稿共四十八页哦（1 1 1 1）土壤中的动植物残体，以及耕作土壤中有机肥料，源源不断地供）土壤中的动植物残体，以及耕作土壤中有机肥料，源源不断地供）土壤中的动植物残体，以及耕作土壤中有机肥料，源源不断地供）土壤中的动植物残体，以及耕作土壤中有机肥料，源源不断地供给微生物碳素和氮素养料给微生物碳素和氮素养料给微生物碳素和氮素养料给微生物碳素和氮素养料（2 2 2 2）土

13、壤的矿物质成分，提供微生物需要的矿质养料）土壤的矿物质成分，提供微生物需要的矿质养料）土壤的矿物质成分，提供微生物需要的矿质养料）土壤的矿物质成分，提供微生物需要的矿质养料（3 3 3 3）土壤的团粒结构调节了空气和水分的含量，为好氧和厌氧）土壤的团粒结构调节了空气和水分的含量，为好氧和厌氧）土壤的团粒结构调节了空气和水分的含量，为好氧和厌氧）土壤的团粒结构调节了空气和水分的含量，为好氧和厌氧微生物的生长提供了良好环境微生物的生长提供了良好环境微生物的生长提供了良好环境微生物的生长提供了良好环境 （4 4 4 4）土壤的渗透压在）土壤的渗透压在）土壤的渗透压在）土壤的渗透压在3-63-63-6

14、3-6之间，适合大多数微生物生长。之间，适合大多数微生物生长。之间，适合大多数微生物生长。之间，适合大多数微生物生长。（5 5 5 5）土壤的）土壤的）土壤的）土壤的pHpHpHpH范围在范围在范围在范围在3.5-10.53.5-10.53.5-10.53.5-10.5之间，多数在之间，多数在之间，多数在之间，多数在5.5-8.55.5-8.55.5-8.55.5-8.5之间，这是大多之间，这是大多之间，这是大多之间，这是大多数微生物活动最适宜的数微生物活动最适宜的数微生物活动最适宜的数微生物活动最适宜的pHpHpHpH（6 6 6 6）土壤的保温性，比地面空气温度变化小，也为微生物的生长提供

15、了）土壤的保温性，比地面空气温度变化小，也为微生物的生长提供了）土壤的保温性，比地面空气温度变化小，也为微生物的生长提供了）土壤的保温性，比地面空气温度变化小，也为微生物的生长提供了良好的条件良好的条件良好的条件良好的条件（7 7 7 7）土壤覆盖阻挡了紫外线对微生物的杀伤）土壤覆盖阻挡了紫外线对微生物的杀伤）土壤覆盖阻挡了紫外线对微生物的杀伤）土壤覆盖阻挡了紫外线对微生物的杀伤第十七页，讲稿共四十八页哦Visualization of microorganisms on the surface of soil particles by use of SEMLeft:Rod-shape bac

16、teriaCenter:Actinomycete sporesRight:Fungus hyphae第十八页，讲稿共四十八页哦细菌：细菌：细菌：细菌：土壤微生物以细菌最多，占土壤微生物总量的土壤微生物以细菌最多，占土壤微生物总量的土壤微生物以细菌最多，占土壤微生物总量的土壤微生物以细菌最多，占土壤微生物总量的70-90%70-90%70-90%70-90%放线菌：放线菌：放线菌：放线菌：数量仅次于细菌，约占土壤微生物总数的数量仅次于细菌，约占土壤微生物总数的数量仅次于细菌，约占土壤微生物总数的数量仅次于细菌，约占土壤微生物总数的5-30%5-30%5-30%5-30%真菌：真菌：真菌：真菌：数

17、量仅次于细菌和放线菌，由于霉菌菌丝比放线菌宽几倍到十几倍，数量仅次于细菌和放线菌，由于霉菌菌丝比放线菌宽几倍到十几倍，数量仅次于细菌和放线菌，由于霉菌菌丝比放线菌宽几倍到十几倍，数量仅次于细菌和放线菌，由于霉菌菌丝比放线菌宽几倍到十几倍，因此土壤真菌生物量最高。因此土壤真菌生物量最高。因此土壤真菌生物量最高。因此土壤真菌生物量最高。藻类：藻类：藻类：藻类：大多是单细胞硅藻或丝状绿藻等，其数量远较上述各菌少，大多是单细胞硅藻或丝状绿藻等，其数量远较上述各菌少，大多是单细胞硅藻或丝状绿藻等，其数量远较上述各菌少，大多是单细胞硅藻或丝状绿藻等，其数量远较上述各菌少，约为土壤微生物总数的约为土壤微生物

18、总数的约为土壤微生物总数的约为土壤微生物总数的1%1%1%1%原生动物：原生动物：原生动物：原生动物：主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不多，但对土壤有机主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不多，但对土壤有机主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不多，但对土壤有机主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不多，但对土壤有机质的分解起着重要的作用。质的分解起着重要的作用。质的分解起着重要的作用。质的分解起着重要的作用。病毒：病毒：病毒：病毒：主要以噬菌体的形态存在，其生物量甚微。主要以噬菌体的形态存在，其生物量甚微。主要以噬菌体的形态存在，其生物量甚微。主要以噬菌体的形态存在，其生物量甚微。（二）土壤中的微生

19、物及生物量（二）土壤中的微生物及生物量第十九页，讲稿共四十八页哦耕作层耕作层(15cm)(15cm)土壤中的微生物数量和生物量土壤中的微生物数量和生物量微生物类群微生物类群菌数菌数(cfu/g)(cfu/g)生物量生物量 (g/m(g/m2 2）细菌细菌108160真菌真菌105200放线菌放线菌105-106160藻类藻类104-10532原生动物原生动物10438第二十页，讲稿共四十八页哦20世纪世纪80年代，美国能源部年代，美国能源部-地下科学计划（地下科学计划（Deep Subsurface Program）第二十一页，讲稿共四十八页哦九十年代初期从地下数公里发现的超微型细菌，用代谢产

20、生的九十年代初期从地下数公里发现的超微型细菌，用代谢产生的CO2作指标，计算出这些超微菌的代谢速率仅为地上正常作指标，计算出这些超微菌的代谢速率仅为地上正常细菌的细菌的10-15，有人认为它们需要，有人认为它们需要100年才能分裂一次。年才能分裂一次。1）作为地质标记）作为地质标记2）分离特殊的蛋白（基因）分离特殊的蛋白（基因）地下的微生物在陆地可达地下的微生物在陆地可达4公里公里处处在海底则可深达在海底则可深达7公里公里处处第二十二页，讲稿共四十八页哦在特定土壤中存在的具有特征性的微生物类在特定土壤中存在的具有特征性的微生物类群，称为土壤微生物区系。采用多种培养基群，称为土壤微生物区系。采用

21、多种培养基和培养方法，培养土壤中微生物区系的各个和培养方法，培养土壤中微生物区系的各个组分，从而认识特定土壤的微生物区系在数组分，从而认识特定土壤的微生物区系在数量和类群上的特点，称为土壤微生物区系分量和类群上的特点，称为土壤微生物区系分析。析。（三）土壤微生物区系（三）土壤微生物区系第二十三页，讲稿共四十八页哦1、土壤微生物区系分析法、土壤微生物区系分析法普通培养基普通培养基:测定细菌、放线菌和真菌数量测定细菌、放线菌和真菌数量选择培养基选择培养基:测定土壤中特定生理功能群的数测定土壤中特定生理功能群的数量，如固氮菌类、硝化细菌类，反硝化细菌类、量，如固氮菌类、硝化细菌类，反硝化细菌类、硫化

22、细菌类、纤维素分解细菌类，厌气菌类等硫化细菌类、纤维素分解细菌类，厌气菌类等等。等。第二十四页，讲稿共四十八页哦q不同类型的土壤，其微生物的种类和数量不一样不同类型的土壤，其微生物的种类和数量不一样qq同一土壤的不同深度，微生物的种类和数量不同同一土壤的不同深度，微生物的种类和数量不同同一土壤的不同深度，微生物的种类和数量不同同一土壤的不同深度，微生物的种类和数量不同一一一一般般般般在在在在耕耕耕耕作作作作层层层层（水水水水田田田田/旱旱旱旱地地地地）表表表表土土土土中中中中，微微微微生生生生物物物物数数数数量量量量最最最最多多多多，随随随随土土土土壤壤壤壤深度的增加，数量迅速下降，种类相应减

23、少。深度的增加，数量迅速下降，种类相应减少。深度的增加，数量迅速下降，种类相应减少。深度的增加，数量迅速下降，种类相应减少。qq发生明显的季节变化，这是由于不同季节温度、湿度和有发生明显的季节变化，这是由于不同季节温度、湿度和有发生明显的季节变化，这是由于不同季节温度、湿度和有发生明显的季节变化，这是由于不同季节温度、湿度和有机质的供应状况不同而引起的。机质的供应状况不同而引起的。机质的供应状况不同而引起的。机质的供应状况不同而引起的。2 2、土壤微生物区系的特点、土壤微生物区系的特点第二十五页，讲稿共四十八页哦p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、

24、温度、营养物、含水量、氧、温度、pH等因等因子的影响，并随土壤类型的不同而子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化有很大变化p土壤微生物的数量和分布受季节影土壤微生物的数量和分布受季节影响响p微生物的数量也与于土层的深度微生物的数量也与于土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多，有关，一般土壤表层微生物最多，随着土层的加深，微生物的数量随着土层的加深，微生物的数量逐步减少逐步减少Profile of a mature soilProfile of a mature soil第二十六页，讲稿共四十八页哦根据土壤中有机质养料供应情况而发育的区系可分为两个根据土壤中有机质养料供应情况而发育的区系可分为

25、两个根据土壤中有机质养料供应情况而发育的区系可分为两个根据土壤中有机质养料供应情况而发育的区系可分为两个组分，即土著性区系和发酵性区系。组分，即土著性区系和发酵性区系。组分，即土著性区系和发酵性区系。组分，即土著性区系和发酵性区系。土著性区系土著性区系土著性区系土著性区系是指对新鲜有机质不很敏感的区系，以土壤腐是指对新鲜有机质不很敏感的区系，以土壤腐是指对新鲜有机质不很敏感的区系，以土壤腐是指对新鲜有机质不很敏感的区系，以土壤腐殖质为主要有机养料，生长慢，数量稳定，作用持久。主殖质为主要有机养料，生长慢，数量稳定，作用持久。主殖质为主要有机养料，生长慢，数量稳定，作用持久。主殖质为主要有机养料

26、，生长慢，数量稳定，作用持久。主要以要以要以要以G G G G无芽胞杆菌和放线菌等为主。无芽胞杆菌和放线菌等为主。无芽胞杆菌和放线菌等为主。无芽胞杆菌和放线菌等为主。发酵性区系发酵性区系发酵性区系发酵性区系是以在新鲜动植物分泌物、排泄物和残体为主是以在新鲜动植物分泌物、排泄物和残体为主是以在新鲜动植物分泌物、排泄物和残体为主是以在新鲜动植物分泌物、排泄物和残体为主要有机养料，其代谢活性和数量表现为大起大落的间歇性。要有机养料，其代谢活性和数量表现为大起大落的间歇性。要有机养料，其代谢活性和数量表现为大起大落的间歇性。要有机养料，其代谢活性和数量表现为大起大落的间歇性。主要包括假单胞菌属、芽胞杆

27、菌属的细菌、青霉、曲霉和主要包括假单胞菌属、芽胞杆菌属的细菌、青霉、曲霉和主要包括假单胞菌属、芽胞杆菌属的细菌、青霉、曲霉和主要包括假单胞菌属、芽胞杆菌属的细菌、青霉、曲霉和毛霉属的真菌等。毛霉属的真菌等。毛霉属的真菌等。毛霉属的真菌等。3、土著性区系与发酵性区系土著性区系与发酵性区系第二十七页，讲稿共四十八页哦二、自然水域中的微生物二、自然水域中的微生物(一一)自然水域具有微生物的良好生活条件自然水域具有微生物的良好生活条件p营养物质营养物质q溶解氧溶解氧q渗透压渗透压q温度温度地球上地球上地球上地球上70%70%的面积是海洋，加上江河、湖泊则水域面积的面积是海洋，加上江河、湖泊则水域面积的

28、面积是海洋，加上江河、湖泊则水域面积的面积是海洋，加上江河、湖泊则水域面积更大。水体是微生物生活的第二主要环境。更大。水体是微生物生活的第二主要环境。更大。水体是微生物生活的第二主要环境。更大。水体是微生物生活的第二主要环境。第二十八页，讲稿共四十八页哦1 1 1 1、水是良好的溶剂，水中有较丰富的营养物质水是良好的溶剂，水中有较丰富的营养物质水是良好的溶剂，水中有较丰富的营养物质水是良好的溶剂，水中有较丰富的营养物质 A A A A、固有生物死亡、排泄和分泌产生、固有生物死亡、排泄和分泌产生、固有生物死亡、排泄和分泌产生、固有生物死亡、排泄和分泌产生 B B B B、陆地上的污染物、陆地上的

29、污染物、陆地上的污染物、陆地上的污染物 江河、湖泊及沿岸海水有机物含量为江河、湖泊及沿岸海水有机物含量为江河、湖泊及沿岸海水有机物含量为江河、湖泊及沿岸海水有机物含量为1-26mg/L1-26mg/L1-26mg/L1-26mg/L有机碳有机碳有机碳有机碳 远洋海水有机物含量为远洋海水有机物含量为远洋海水有机物含量为远洋海水有机物含量为0.4-2mg/L0.4-2mg/L0.4-2mg/L0.4-2mg/L有机碳有机碳有机碳有机碳2 2 2 2、天然水体的温度天然水体的温度天然水体的温度天然水体的温度 淡水水体的温度在淡水水体的温度在淡水水体的温度在淡水水体的温度在0-360-360-360-

30、36之间之间之间之间 海洋水温海洋水温海洋水温海洋水温100100100100米以下在米以下在米以下在米以下在5555以下，表层超过以下，表层超过以下，表层超过以下，表层超过35353535 温泉水温在温泉水温在温泉水温在温泉水温在70707070以上，甚至超过以上，甚至超过以上，甚至超过以上，甚至超过1001001001003 3 3 3、天然水体的天然水体的天然水体的天然水体的pHpHpHpH值值值值 淡水淡水淡水淡水pHpHpHpH在在在在3.7-10.53.7-10.53.7-10.53.7-10.5，大多数湖泊，江河及池塘在，大多数湖泊，江河及池塘在，大多数湖泊，江河及池塘在，大多数

31、湖泊，江河及池塘在6.5-8.56.5-8.56.5-8.56.5-8.5；海水；海水；海水；海水pHpHpHpH在在在在8-8.38-8.38-8.38-8.34 4 4 4、水中溶解氧的存在水中溶解氧的存在水中溶解氧的存在水中溶解氧的存在 溶氧的存在适合于好气性微生物的生长，流动的江河水中的溶氧较溶氧的存在适合于好气性微生物的生长，流动的江河水中的溶氧较溶氧的存在适合于好气性微生物的生长，流动的江河水中的溶氧较溶氧的存在适合于好气性微生物的生长，流动的江河水中的溶氧较 静止水域中的溶氧高，淡水中的溶氧比海水中的高。自然水域中的静止水域中的溶氧高，淡水中的溶氧比海水中的高。自然水域中的静止水

32、域中的溶氧高，淡水中的溶氧比海水中的高。自然水域中的静止水域中的溶氧高，淡水中的溶氧比海水中的高。自然水域中的 溶解氧在溶解氧在溶解氧在溶解氧在8mg/L8mg/L8mg/L8mg/L左右左右左右左右第二十九页，讲稿共四十八页哦（二）淡水水域中的微生物（二）淡水水域中的微生物类群：细菌类群：细菌 、真菌、真菌 、藻类、藻类 、原生、原生动物等动物等特点：运动性（随水流动特点：运动性（随水流动)、在低营、在低营养浓度下生存。养浓度下生存。第三十页，讲稿共四十八页哦江河水中的微生物江河水中的微生物1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；数量和种类与接触的土壤有密切关系；2）分布上更多的是吸附在悬浮在

33、水中的有机物上及水底；分布上更多的是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；3）多能）多能运动，有些具有很异常的形态（例如运动，有些具有很异常的形态（例如柄细菌柄细菌）；）；4）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康 不利的细菌，因此不宜作为饮用水源；不利的细菌，因此不宜作为饮用水源；水中的病原微生物会对水质产生重要影响水中的病原微生物会对水质产生重要影响饮用水的微生物指标：饮用水的微生物指标：总菌数：总菌数：100 100个个/ml/ml大肠杆菌：大肠杆菌：3 3 个个/L/L第三十一页，讲稿共四十八页哦类群：包括细菌、放线菌、真菌、藻

34、类、原生动物类群：包括细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动物和噬菌体等各类群。和噬菌体等各类群。特点：嗜盐、嗜冷、耐压、低营养。特点：嗜盐、嗜冷、耐压、低营养。p嗜盐菌嗜盐菌 如如 Halobacterium halobuim，在，在12%饱和饱和盐水中生长。盐水中生长。p嗜压菌嗜压菌 如如 Pseudomoas xanthocrus，在，在400-500个大气压下生长。个大气压下生长。（三）海水中的微生物（三）海水中的微生物第三十三页，讲稿共四十八页哦富营养化作用富营养化作用-水体受到污染并使水体自身的正常水体受到污染并使水体自身的正常生态失去平衡的结果。生态失去平衡的结果。“水花水花”或或“水

35、华水华”（water bloom）藻类（主要是微藻）的大量繁殖使水体出现颜色，并变藻类（主要是微藻）的大量繁殖使水体出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上形成。得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上形成。赤潮或红潮（赤潮或红潮（red tides）在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可形成水花，使在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可形成水花，使海水出现红色或褐色。海水出现红色或褐色。第三十四页，讲稿共四十八页哦第三十五页，讲稿共四十八页哦引起水体富营养化的藻类除通过消耗水中引起水体富营养化的藻类除通过消耗水中的氧气危害养殖业外，很多藻类还能产生的氧气危害养殖业外，很多藻类还能产生各种毒素，使动物得病或

36、死亡，因此由于各种毒素，使动物得病或死亡，因此由于富营养化作用致死的鱼等水产品不能食用。富营养化作用致死的鱼等水产品不能食用。第三十六页，讲稿共四十八页哦第三十七页，讲稿共四十八页哦农村农村 城市城市高空高空 低空低空 海洋上空海洋上空 陆地上空陆地上空畜厩、街道、医院、宿舍区微生物密度大畜厩、街道、医院、宿舍区微生物密度大高山、海洋、森林、旷原微生物少高山、海洋、森林、旷原微生物少p空气中的微生物密度空气中的微生物密度空气中的微生物种类和数量是大气污空气中的微生物种类和数量是大气污染程度的指标之一染程度的指标之一 ！第三十八页，讲稿共四十八页哦四、四、极端环境中的微生物极端环境中的微生物 u

37、极端环境：不利于生物生长的特殊、局部极端环境：不利于生物生长的特殊、局部环境。包括极端温度、盐度、酸碱等环境。包括极端温度、盐度、酸碱等u结构和功能均发生了改变的特殊微生物类群结构和功能均发生了改变的特殊微生物类群u适应的分子机理适应的分子机理u实践意义实践意义第三十九页，讲稿共四十八页哦1.1.1.1.高温环境高温环境高温环境高温环境2.2.极端嗜热菌极端嗜热菌 Pyrodictium broii 最适生长温度为最适生长温度为 105，最高可达，最高可达110。3.3.低温环境低温环境低温环境低温环境4.嗜冷菌中的某些固嗜冷菌中的某些固 N 微生物在微生物在 1 下还可以固下还可以固 N。5

38、.5.强酸环境强酸环境强酸环境强酸环境6.嗜酸菌；氧化硫硫杆菌能在嗜酸菌；氧化硫硫杆菌能在 pH 0.9-4 范围生长，最适范围生长，最适 pH 为为 2.5左右。左右。7.7.强碱环境强碱环境强碱环境强碱环境8.嗜碱菌嗜碱菌 Bacillus rotans 能在能在 pH 11下生长。下生长。9.9.高盐环境高盐环境高盐环境高盐环境10.极端嗜盐菌，最适生长盐浓度为极端嗜盐菌，最适生长盐浓度为2.5-5.0摩尔摩尔/L.11.11.高压环境高压环境高压环境高压环境12.深海中极端嗜压菌深海中极端嗜压菌 Pseudomonas bathycete 能在能在 1.01108 Pa，3 生长。生长

39、。第四十页，讲稿共四十八页哦五、未培养的微生物五、未培养的微生物 （uncultured microorganisms）20世纪世纪世纪世纪7070年代以来，基于对年代以来，基于对年代以来，基于对年代以来，基于对rRNArRNA（原核的（原核的16s16s和真核和真核和真核和真核的的的的18s18s）基因序列的分析、同源性比较和生物分子系统进）基因序列的分析、同源性比较和生物分子系统进）基因序列的分析、同源性比较和生物分子系统进）基因序列的分析、同源性比较和生物分子系统进化树的建立，使人们发现了大量的目前尚未在人工条件化树的建立，使人们发现了大量的目前尚未在人工条件化树的建立，使人们发现了大量

40、的目前尚未在人工条件化树的建立，使人们发现了大量的目前尚未在人工条件下获得培养的微生物类群。下获得培养的微生物类群。下获得培养的微生物类群。下获得培养的微生物类群。研究结果表明，在自然界中存在的微生物中，已为人们研究结果表明，在自然界中存在的微生物中，已为人们研究结果表明，在自然界中存在的微生物中，已为人们研究结果表明，在自然界中存在的微生物中，已为人们所认识的仅占很小一部分（通常认为仅所认识的仅占很小一部分（通常认为仅所认识的仅占很小一部分（通常认为仅所认识的仅占很小一部分（通常认为仅10%，有人认为，有人认为，有人认为，有人认为在土壤中生活的微生物仅有在土壤中生活的微生物仅有在土壤中生活的

41、微生物仅有在土壤中生活的微生物仅有1%1%可用目前的方法在实验可用目前的方法在实验室进行培养）。室进行培养）。第四十一页，讲稿共四十八页哦Phylogenetic analysis of microbial community第四十二页，讲稿共四十八页哦（viable but nonculturable state,VBNC state）活的非可培养状态活的非可培养状态VBNC现象是我国青岛海洋研究所的现象是我国青岛海洋研究所的徐怀恕徐怀恕和美国和美国University of Maryland的的R R Colwell等于等于1982年通年通过对霍乱弧菌和大肠杆菌在海洋与河口环境中的存活过对

42、霍乱弧菌和大肠杆菌在海洋与河口环境中的存活规律进行研究后首次提出的，近年来已成为微生物学规律进行研究后首次提出的，近年来已成为微生物学研究的一个热点。研究的一个热点。第四十三页，讲稿共四十八页哦活的非可培养状态活的非可培养状态（VBNC state）细菌处于不良环境条件下时产生的一种特殊的生存方细菌处于不良环境条件下时产生的一种特殊的生存方式或休眠状态。式或休眠状态。在常规培养条件下培养时不能生长繁殖，但仍然是具在常规培养条件下培养时不能生长繁殖，但仍然是具有代谢活性的活菌。有代谢活性的活菌。一般表现为细胞保持完整，胞内酶维持活性，染色体及一般表现为细胞保持完整，胞内酶维持活性，染色体及质粒质

43、粒DNA均保持稳定，而用显微镜观察，其细胞会表现为缩均保持稳定，而用显微镜观察，其细胞会表现为缩小成球状，细胞表面产生皱折等。小成球状，细胞表面产生皱折等。第四十四页，讲稿共四十八页哦研究意义研究意义生物多样性和系统发生的多样性生物多样性和系统发生的多样性（Biodiversity and Phylogenetic Diversity）从未培养微生物中分离筛选新型基因和天然从未培养微生物中分离筛选新型基因和天然产物产物据报道，美国据报道，美国recombianant biocatalysis Inc公司目前已从未培养公司目前已从未培养微生物中获得了约微生物中获得了约300个与工业生产相关的新蛋

44、白个与工业生产相关的新蛋白第四十五页，讲稿共四十八页哦宏基因组（宏基因组（Metagenome）作为一个新名词最）作为一个新名词最初由美国科学家初由美国科学家 Handelsman 及其研究组于及其研究组于1998年提出，定义为年提出，定义为“the Genomes of the Total Microbiota Found in Nature”，即指任即指任何特定环境样品中全部微生物遗传物质的总和何特定环境样品中全部微生物遗传物质的总和,并且目前主要是指环境样品中细菌和真菌基因组并且目前主要是指环境样品中细菌和真菌基因组的总和。的总和。第四十六页，讲稿共四十八页哦环境样品环境样品抽提抽提DNA 克隆克隆(多种载体多种载体)转化适宜宿主细菌转化适宜宿主细菌(如大肠杆菌如大肠杆菌)宏基因组文库宏基因组文库Metagenomic Library通过通过PCR PCR 或者或者杂交筛选特定杂交筛选特定序列序列随机序列分析随机序列分析Random Sequencing通过功能活性筛选通过功能活性筛选特定表型的阳性克特定表型的阳性克隆隆第四十七页，讲稿共四十八页哦感谢大家观看第四十八页，讲稿共四十八页哦