第九章 微生物的生态.ppt

《第九章 微生物的生态.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章 微生物的生态.ppt（74页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第九章第九章 微生物的生态微生物的生态第一节第一节 微生物在生态系统中的地位与作用微生物在生态系统中的地位与作用第二节第二节 生态环境中的微生物生态环境中的微生物第三节第三节 人体微生物及病原微生物的传播人体微生物及病原微生物的传播（自学）（自学）第四节第四节 微生物与环境保护微生物与环境保护（自学）（自学）第一节第一节 微生物在生态系统中的地位与作用微生物在生态系统中的地位与作用一一 微生物在生态系统中的角色微生物在生态系统中的角色二二 微生物与生物地球化学循环微生物与生物地球化学循环生态系统是指在一定的空间内生物和非生物成分通过物生态系统是指在一定的空间内生物和非生物成分通过物质循环和能量

2、流动相互作用、相互依存而构成的一个生质循环和能量流动相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。态学功能单位。一一 微生物在生态系统中的角色微生物在生态系统中的角色 有机物的主要分解者有机物的主要分解者 其最大价值。其最大价值。物质循环中的重要成员物质循环中的重要成员 主要、独特、关键作用主要、独特、关键作用 生态系统中的初级生产者生态系统中的初级生产者 光能自养、化能自养。光能自养、化能自养。物质和能量的储存者物质和能量的储存者 地球生物演化中的先锋种类地球生物演化中的先锋种类 出现最早的生物体。出现最早的生物体。二二 微生物与生物地球化学循环微生物与生物地球化学循环生物地球化学循环（生物

3、地球化学循环（biogeochemical cyclesbiogeochemical cycles）是指生物圈中的各种化学元素，经生物化学作用在是指生物圈中的各种化学元素，经生物化学作用在 生物圈中的转化和运动。生物圈中的转化和运动。C、N、P、S自养生物对无机营养物的同化自养生物对无机营养物的同化异养生物对有机营养物的矿化异养生物对有机营养物的矿化（90%90%由细菌和真菌完成）由细菌和真菌完成）1 碳素循环碳素循环 无氧条件：无氧条件：酵解酵解 甲甲烷生成生成 形成化石燃料形成化石燃料 CO2的固定的固定 有氧条件：有氧条件：光合作用光合作用:呼吸作用呼吸作用：有机碳有机碳CO2CO2 有

4、机碳有机碳碳素循环碳素循环2 氮素循环氮素循环大多数微生物和植物可吸收的形式：大多数微生物和植物可吸收的形式：NHNH4 4+、NONO3 3-固氮作用：固氮作用：N2NH3 氨化作用氨化作用:有机氮有机氮NH4+SO42-+H2O 反硝化作用：反硝化作用：在无氧条件下，硝酸在无氧条件下，硝酸盐还原菌的作用原菌的作用 NO3-NO2-NO N2O N2 同化作用：同化作用：无机氮无机氮转化成有机氮化成有机氮（主要由植物进行）（主要由植物进行）两两类细菌：菌：亚硝酸硝酸细菌：菌：NH4+NO2-硝化硝化细菌：菌：NO2-NO3-硝化作用硝化作用:好氧好氧时，NH4+NO3-氮氮素素循循环环氨氨化

5、化作作用用生物固氮生物固氮硝化作用硝化作用反反硝硝化化作作用用生物体有机氮生物体有机氮NO3-NH4+NO2-NON2O大气大气N2硝酸盐同化作用硝酸盐同化作用氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用硝化作用硝化作用反反硝硝化化作作用用生物固氮生物固氮氨盐同化作用氨盐同化作用3 硫素的循环硫素的循环好氧好氧时：硫的氧化（硫化作用）硫的氧化（硫化作用）H2S、SSO42-硫细菌硫细菌厌氧氧时：硫酸硫酸盐还原（反硫化作用）原（反硫化作用）SO42-S+H2S硫酸盐还原菌硫酸盐还原菌厌氧时：厌氧时：有机硫化物的矿化有机硫化物的矿化含硫蛋白质含硫蛋白质H2S、CH4等等硫硫素素的的循循环环第二节第二节 生态环

6、境中的微生物生态环境中的微生物一一 微生物的群落微生物的群落二二 陆生生境的微生物陆生生境的微生物三三 水生生境的微生物水生生境的微生物四四 大气生境的微生物大气生境的微生物五五 极端环境的微生物极端环境的微生物六六 动物体中的微生物动物体中的微生物七七 植物体中的微生物植物体中的微生物自然环境中的微生物存在个体、种群、群落和生态系自然环境中的微生物存在个体、种群、群落和生态系统从低到高的组织层次，与动物、植物相比，微生物统从低到高的组织层次，与动物、植物相比，微生物具有更强的群体性。具有更强的群体性。生态系统表现出来的生态功能取决于群落的功能。生态系统表现出来的生态功能取决于群落的功能。一一

7、 微生物群落微生物群落种群：种群：具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群。具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群。是组成群落的基本成分。是组成群落的基本成分。存在种群的相互作用。存在种群的相互作用。1 种群的相互作用种群的相互作用互生关系互生关系 概念：概念：两种两种独自生活独自生活的生物的生物共同共同生活生活相互获利相互获利，或一种或一种 生物为另一种生物创造有利的条件。生物为另一种生物创造有利的条件。举例：举例：微生物与微生物间微生物与微生物间：土壤固氮菌与纤维素分解菌间。土壤固氮菌与纤维素分解菌间。微生物与动物间：微生物与动物间：微生物与植物间：微生物与植物间：纤维素纤维素纤维素

8、分解菌纤维素分解菌有机酸有机酸固氮菌固氮菌氮素物氮素物共生关系共生关系 概念概念：两种生物生活在一起不能分离，彼此依赖，两种生物生活在一起不能分离，彼此依赖，生理上相互分工，组织上形成新的结构。生理上相互分工，组织上形成新的结构。举例举例 真菌与蓝绿藻形成的真菌与蓝绿藻形成的地衣地衣叶状地衣叶状地衣壳状地衣壳状地衣藻类藻类光合作用产生有机物光合作用产生有机物吸取水、无机养料吸取水、无机养料真菌真菌 根瘤根瘤 菌根菌根寄生关系寄生关系概念：概念：一种生物依赖另一种活生物获取营养进行生一种生物依赖另一种活生物获取营养进行生 活，使寄主受损甚至死亡。活，使寄主受损甚至死亡。举例：举例：噬菌体与细菌之

9、间噬菌体与细菌之间 细菌寄生在真菌体细菌寄生在真菌体 真菌在真菌体内、外寄生真菌在真菌体内、外寄生寄生型放线菌寄生型放线菌真菌寄生真菌真菌寄生真菌竞争关系竞争关系 概念：概念：多种微生物共同生活在一个环境中，因多种微生物共同生活在一个环境中，因 一种微生物优先利用有限养料一种微生物优先利用有限养料，致使另，致使另 一种微生物养料缺乏生长受阻。一种微生物养料缺乏生长受阻。应用：应用：生产中加大接种量控制少量污染菌繁殖。生产中加大接种量控制少量污染菌繁殖。掠食关系掠食关系 概念：概念：一种生物捕食另一种生物为食并消化的一种生物捕食另一种生物为食并消化的 现象。现象。举例：举例：原生动物捕食、吞食微

10、生物。原生动物捕食、吞食微生物。拮抗关系拮抗关系 特异性拮抗特异性拮抗 微生物产生的特殊次生代谢产物能微生物产生的特殊次生代谢产物能选择性选择性杀死杀死 一种或少数几种微生物。一种或少数几种微生物。抗生素：多为放线菌、真菌产生。抗生素：多为放线菌、真菌产生。细菌素：细菌产生的蛋白类物质细菌素：细菌产生的蛋白类物质 非特异性拮抗非特异性拮抗 一种微生物的代谢产物对多种微生物有抑制或一种微生物的代谢产物对多种微生物有抑制或 杀死。杀死。无选择性无选择性。乳酸菌发酵糖产生乳酸抑制多种不耐酸菌。乳酸菌发酵糖产生乳酸抑制多种不耐酸菌。群落：群落：一定区域内或一定生境中各种微生物种群相互松散一定区域内或一

11、定生境中各种微生物种群相互松散 结合的一种结构单位结合的一种结构单位群落。群落。任何微生物群落由一定的微生物种群组成。任何微生物群落由一定的微生物种群组成。种群的个体有一定的形态和大小。个体在群落中处种群的个体有一定的形态和大小。个体在群落中处 于不同地位和起着不同的作用。于不同地位和起着不同的作用。种的多样性、垂直结构、水平结构和优势种群是表种的多样性、垂直结构、水平结构和优势种群是表 征群落结构的重要参数。征群落结构的重要参数。2 微生物的群落结构微生物的群落结构 微环境微环境（紧密围绕微生物细胞的环境）（紧密围绕微生物细胞的环境）一块土壤，一段根面一块土壤，一段根面 稳定性稳定性 高度多

12、样性的群落能在一定程度上应付环境条件的变化高度多样性的群落能在一定程度上应付环境条件的变化两类微生物群落两类微生物群落优势种具有大量个体，种类少优势种具有大量个体，种类少种类多，每种个体数量少。种类多，每种个体数量少。适应性适应性 微生物以改变群体的结构来适应新环境。微生物以改变群体的结构来适应新环境。微生物群落的特点：微生物群落的特点：二二 陆生生境的微生物陆生生境的微生物土壤中土壤中（一）土壤的环境条件（一）土壤的环境条件（二）土壤中微生物的种类和数量（二）土壤中微生物的种类和数量微生物生活的最好环境微生物生活的最好环境（一）土壤的环境条件（一）土壤的环境条件1 1 提供养分提供养分（1

13、1）微生物、动植物残体微生物、动植物残体 土壤土壤 有机物有机物大量元素大量元素微量元素微量元素（2 2）岩石风化岩石风化 矿物质矿物质2 2 通气、保水通气、保水肥沃土具有良好的团粒结构肥沃土具有良好的团粒结构团聚体团聚体microaggregatesmicroaggregates微环境微环境团聚体间为团聚体间为大孔隙大孔隙透水通气。透水通气。内部为内部为毛细孔隙毛细孔隙具有良好的蓄水保水具有良好的蓄水保水能力能力3 3 渗透压渗透压 土壤溶液的渗透压为土壤溶液的渗透压为0.50.55.05.0个大气压。个大气压。一般细菌的渗透压多为一般细菌的渗透压多为3 36 6个大气压个大气压4 4 p

14、HpH值值多多 数数 土土 壤壤 pHpH值值5.55.58.58.5多数细菌、藻类、原生动物多数细菌、藻类、原生动物 pHpH值值 6.5 6.57.57.5放放 线线 菌菌 pHpH值值 7.5 7.58 8真真 菌菌 pHpH值值 5 56 65 5 保温性保温性昼夜温差、季节温差变化小。昼夜温差、季节温差变化小。（二）土壤中微生物的种类和数量（二）土壤中微生物的种类和数量1 1 种类种类（1 1）细菌）细菌 量最多。种类最多、功能多样。量最多。种类最多、功能多样。形态形态：杆菌球菌螺旋状菌。杆菌球菌螺旋状菌。氧气需要氧气需要：好氧菌厌氧菌好氧菌厌氧菌营养类型营养类型：有机营养型无机营养

15、型。有机营养型无机营养型。优势菌优势菌：节杆菌、好气芽孢杆菌、梭状芽孢节杆菌、好气芽孢杆菌、梭状芽孢 杆菌、固氮菌、硝化细菌、反硝杆菌、固氮菌、硝化细菌、反硝 化细菌纤维粘菌。化细菌纤维粘菌。（2）放线菌）放线菌（仅次于细菌）仅次于细菌）特特 点点：菌丝不发达，多以孢子存在。菌丝不发达，多以孢子存在。干旱、荒漠土放线菌比例升高。干旱、荒漠土放线菌比例升高。产生的抗生素产生的抗生素在农业生产中有使用价值的在农业生产中有使用价值的约数十种。重视对它们的研究。约数十种。重视对它们的研究。重要属重要属：链霉菌属链霉菌属70709090 诺卡氏菌属诺卡氏菌属10103030 小单胞菌属小单胞菌属1 11

16、515（3）真菌）真菌特特 点：点：一般农田土：半知菌亚门霉菌多；一般农田土：半知菌亚门霉菌多；森林、草地：担子菌亚门菌多；森林、草地：担子菌亚门菌多；果园土：酵母菌多。果园土：酵母菌多。筛选有益真菌筛选有益真菌：是某些植物病菌的藏身地。是某些植物病菌的藏身地。因此，对土壤真菌生态调查和应用研究在农业因此，对土壤真菌生态调查和应用研究在农业生产上有重要的意义。生产上有重要的意义。（4）藻类与原生动物）藻类与原生动物常见藻类常见藻类：蓝绿藻、鞭毛藻、硅藻。蓝绿藻、鞭毛藻、硅藻。喜水，分布在湿润土表面、浸水层中喜水，分布在湿润土表面、浸水层中 常见原生动物常见原生动物：纤毛虫、鞭毛虫、肉足虫。纤毛

17、虫、鞭毛虫、肉足虫。富含有机物的土、污泥中，尤其富含有机物的土、污泥中，尤其 污水污水。2 2 数量数量1g干土微生物数量干土微生物数量：贫瘠土贫瘠土107个个 肥沃土肥沃土108109个个细菌细菌：106109个个/g干土。干土。放线菌放线菌：105108个个/g干土干土真菌真菌：103105个个/g干土干土以每亩耕作层土重以每亩耕作层土重30万斤计，细菌的活重为万斤计，细菌的活重为180450斤。斤。三三 水生生境的微生物水生生境的微生物1 微生物生存的条件微生物生存的条件 溶解、悬浮的多种有机物、无机物。溶解、悬浮的多种有机物、无机物。具有一定的具有一定的pH、DO、渗透压。渗透压。2

18、淡水水生微生物区系淡水水生微生物区系 清水型微生物区系特点清水型微生物区系特点 有机物少，无机物多。自养菌。包括硫细菌、有机物少，无机物多。自养菌。包括硫细菌、铁细菌、蓝细菌、绿硫细菌、水霉、绵霉铁细菌、蓝细菌、绿硫细菌、水霉、绵霉 腐败型微生物区系特点腐败型微生物区系特点 有机物多。异养菌。腐败细菌，原生动物有机物多。异养菌。腐败细菌，原生动物3 海水微生物区系海水微生物区系 嗜盐菌，盐生盐杆菌。发光细菌嗜盐菌，盐生盐杆菌。发光细菌 四四 大气生境的微生物大气生境的微生物缺少必需的营养物质、水分；存在紫外线。缺少必需的营养物质、水分；存在紫外线。空气不是微生物的栖息场所。空气不是微生物的栖息

19、场所。1 来源来源：尘埃漂浮进入。尘埃漂浮进入。多以孢子和其它休眠体形态存在。多以孢子和其它休眠体形态存在。2 分布分布：禽畜舍、公共场所、医院、厕所、宿舍、禽畜舍、公共场所、医院、厕所、宿舍、城市街道，微生物含量高；海洋、高山、城市街道，微生物含量高；海洋、高山、森林、极地等微生物含量少；梅雨季节森林、极地等微生物含量少；梅雨季节 霉菌含量高。霉菌含量高。3 常见常见：霉菌、酵母菌、芽孢杆菌、产色素球菌、霉菌、酵母菌、芽孢杆菌、产色素球菌、放线菌孢子。放线菌孢子。五五 极端环境的微生物极端环境的微生物（一）研究极端环境微生物的重要意义（一）研究极端环境微生物的重要意义（二）极端环境微生物的种

20、类（二）极端环境微生物的种类（一）研究极端环境微生物的重要意义（一）研究极端环境微生物的重要意义1 开发利用新的微生物资源（基因资源）开发利用新的微生物资源（基因资源）2 提供微生物生理、遗传、生命科学的新材料提供微生物生理、遗传、生命科学的新材料3 为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。（二）极端环境微生物的种类（二）极端环境微生物的种类1 极端嗜热微生物（极端嗜热微生物（hyperthermophile）2 极端嗜冷微生物（极端嗜冷微生物（psychrophilic microorganisms）3 极端嗜酸微生物（极端嗜酸微生物（acidophi

21、lic microorganisms）4 极端嗜碱微生物（极端嗜碱微生物（alkalitrophic microorganisms）5 极端嗜盐微生物（极端嗜盐微生物（halophilic microorganisms）6 极端嗜压微生物（极端嗜压微生物（barophilic microorganisms）1 1 极端嗜热微生物极端嗜热微生物（1 1）最适生长温度）最适生长温度 大部分是古细菌。大部分是古细菌。8011080110。（2）分布）分布 热泉热泉、岩石表面、堆肥、厩肥、工厂冷却水。、岩石表面、堆肥、厩肥、工厂冷却水。（3）耐热机制）耐热机制 蛋白质、核酸、类脂蛋白质、核酸、类脂 质

22、粒的热抗性基因质粒的热抗性基因（4）应用）应用 高温发酵高温发酵 污水处理污水处理 耐高温耐高温DNADNA聚合酶聚合酶2 2 极端嗜冷微生物极端嗜冷微生物（1）生长温度）生长温度 可以在低于可以在低于0或或5的环境下生活。多的环境下生活。多G-菌。菌。（2）分布）分布 极地、深海、冷冻土壤、阴冷洞穴、低温保藏食品。极地、深海、冷冻土壤、阴冷洞穴、低温保藏食品。（4）应用）应用 获得低温蛋白酶用于洗涤剂，节约能源。获得低温蛋白酶用于洗涤剂，节约能源。（3）嗜冷机制）嗜冷机制 细胞膜脂含有大量的不饱和、低熔点脂肪酸。细胞膜脂含有大量的不饱和、低熔点脂肪酸。3 3 极端嗜酸微生物极端嗜酸微生物（1

23、）生长）生长pH值值 pH在在34以下。以下。PH35.5较普遍。较普遍。（2）分布）分布 泥炭土、酸性沼泽、酸热泉、火山湖、地热泉。泥炭土、酸性沼泽、酸热泉、火山湖、地热泉。（3）耐酸机制）耐酸机制 细胞壁、细胞膜排斥细胞壁、细胞膜排斥H+，对对H+不渗透。不渗透。（4）应用）应用 微生物冶金、生物脱硫（污水处理）微生物冶金、生物脱硫（污水处理）4 4 极端嗜碱微生物极端嗜碱微生物（1）生长）生长pH值值 10.511.0。一般。一般pH9以上。碳酸盐是环境碱性的主以上。碳酸盐是环境碱性的主 要来源。要来源。（2）分布）分布 碳酸盐湖、碳酸盐荒漠、极端碱性湖。碳酸盐湖、碳酸盐荒漠、极端碱性湖

24、。盐嗜碱微生物和非盐嗜碱微生物盐嗜碱微生物和非盐嗜碱微生物（3）应用）应用 蛋白酶、果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶用于洗涤剂蛋白酶、果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶用于洗涤剂5 5 极端嗜盐微生物极端嗜盐微生物（1）生长盐度）生长盐度 中度嗜盐菌盐浓度中度嗜盐菌盐浓度0.52.5mol/L；极端嗜盐菌盐浓度极端嗜盐菌盐浓度2.55.2mol/L（32%）。（2）分布）分布 盐湖、盐场、盐矿、盐腌制食品。盐湖、盐场、盐矿、盐腌制食品。（3）嗜盐机制）嗜盐机制 正在研究。紫膜具有排盐作用。正在研究。紫膜具有排盐作用。（4）应用）应用 紫膜的质子泵和排盐作用研究。紫膜的质子泵和排盐作用研究。生物能电池生物能电

25、池及及海水淡化装置海水淡化装置。6 6 极端嗜压微生物极端嗜压微生物（1）生长压力）生长压力 深海底部深海底部1.01108Pa(1000大气压大气压)油井深部油井深部4.05107Pa(400大气压大气压)（2）应用）应用 研究工作受到一定限制。研究工作受到一定限制。六六 正常人体及动物体上的微生物正常人体及动物体上的微生物正常菌群：正常菌群：正常寄居在人体、动物体内或体表的正常寄居在人体、动物体内或体表的 微生物菌群。是人和动物个体重要微生物菌群。是人和动物个体重要 的生理组分，对宿主必不可少。的生理组分，对宿主必不可少。特特 点：点：生活在健康部位、数量大、种类稳定。生活在健康部位、数量

26、大、种类稳定。以一定比例混合存在，并不对宿主以一定比例混合存在，并不对宿主 造成危害引起疾病。造成危害引起疾病。1 1 动物体上动物体上皮毛：皮毛：葡萄球菌、链球菌、双球菌。葡萄球菌、链球菌、双球菌。肠道：肠道：拟杆菌、大肠杆菌、乳杆菌、粪链球菌、拟杆菌、大肠杆菌、乳杆菌、粪链球菌、产气荚膜梭菌、腐败梭菌、纤维素分解菌。产气荚膜梭菌、腐败梭菌、纤维素分解菌。微生物和昆虫的共生微生物和昆虫的共生微生物和瘤胃共生微生物和瘤胃共生发光细菌和海洋鱼类共生发光细菌和海洋鱼类共生2 2 人体上人体上 在健康状况下，人体组织血液不含菌。在健康状况下，人体组织血液不含菌。人体内的微生物以细菌为主，约有几十亿百

27、万亿人体内的微生物以细菌为主，约有几十亿百万亿 身体的皮肤、黏膜以及一切与外界相通的腔道有许身体的皮肤、黏膜以及一切与外界相通的腔道有许 多正常的菌群。多正常的菌群。肠道肠道 1kg肺肺 20g口腔口腔 20g鼻孔鼻孔 10g眼眼 1g皮肤皮肤 200g重量重量1.52kg人消化道各部位人消化道各部位的重要细菌的重要细菌皮肤：皮肤：表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌。表皮葡萄球菌、金黄色葡萄球菌。鼻腔：鼻腔：葡萄球菌、类白喉分支杆菌、肺炎球菌、葡萄球菌、类白喉分支杆菌、肺炎球菌、流感嗜血菌流感嗜血菌口腔：口腔：球菌、乳杆菌属、拟杆菌属球菌、乳杆菌属、拟杆菌属胃：胃：酸性环境。少数耐酸菌。其它进入的菌

28、都被杀死。酸性环境。少数耐酸菌。其它进入的菌都被杀死。肠：肠：中性或碱性环境。适于微生物生长。拟杆菌、中性或碱性环境。适于微生物生长。拟杆菌、双歧杆菌、优杆菌、大肠杆菌、肠球菌。双歧杆菌、优杆菌、大肠杆菌、肠球菌。厌氧菌占厌氧菌占99%，好氧菌占，好氧菌占1%。正常菌群的致病正常菌群的致病人体正常菌群和人体是互生关系。但也是相对人体正常菌群和人体是互生关系。但也是相对的、可变的和有条件的。的、可变的和有条件的。人体防御机能减弱人体防御机能减弱：烧伤、黏膜受损、受凉、过度疲劳。烧伤、黏膜受损、受凉、过度疲劳。正常菌群的易位正常菌群的易位：大肠菌群进入腹腔或泌尿生殖系统，大肠菌群进入腹腔或泌尿生殖

29、系统，引起腹膜炎、肾炎、膀胱炎。引起腹膜炎、肾炎、膀胱炎。外伤和手术可导致易位。外伤和手术可导致易位。外因破坏了微生物之间的相互制约关系外因破坏了微生物之间的相互制约关系：长期服用广谱抗生素，对药物敏感的细长期服用广谱抗生素，对药物敏感的细 菌被抑制，不敏感的白色假丝酵母、耐菌被抑制，不敏感的白色假丝酵母、耐 药性的葡萄球菌大量繁殖，引起病变。药性的葡萄球菌大量繁殖，引起病变。儿童的消化不良、成人的胃肠炎儿童的消化不良、成人的胃肠炎：好氧菌、肠杆菌数量增加，好氧菌、肠杆菌数量增加，拟杆菌、双歧杆菌减少。拟杆菌、双歧杆菌减少。痢疾病人痢疾病人：拟杆菌减少、肠杆菌增加，拟杆菌减少、肠杆菌增加，出现

30、痢疾杆菌。出现痢疾杆菌。除使用药物抑制或杀死致病菌外，还须调整菌群恢复除使用药物抑制或杀死致病菌外，还须调整菌群恢复肠道正常菌群平衡。肠道正常菌群平衡。七七 植物体中的微生物植物体中的微生物1 植物表面微生物植物表面微生物2 微生物和植物根相互关系微生物和植物根相互关系1 植物表面的微生物植物表面的微生物附生微生物附生微生物定居于定居于活植物活植物茎、叶、果实茎、叶、果实表面表面的的 微生物（地上部分）。（互生）微生物（地上部分）。（互生）叶面的附生微生物以叶面的附生微生物以 细菌细菌为主，为主，其次是其次是 酵母菌和少量丝状真菌，放线菌很少。酵母菌和少量丝状真菌，放线菌很少。多种微生物的孢子

31、、芽孢。多种微生物的孢子、芽孢。天然的接种剂天然的接种剂 乳酸杆菌乳酸杆菌腌制泡菜、酸菜和青储饲料腌制泡菜、酸菜和青储饲料。酵母菌酵母菌葡萄酒的自然发酵。葡萄酒的自然发酵。引起病害引起病害主要是真菌病害。主要是真菌病害。2 微生物和植物根相互关系微生物和植物根相互关系（1）根际微生物）根际微生物（rhizosphere microorganisms）（2）菌根）菌根（mycorrhiza）（3）共生固氮）共生固氮（1）根际微生物根际微生物（与植物互生）（与植物互生）根际微生物：根际微生物：邻接植物根邻接植物根1-2mm的土壤区域的土壤区域根际（根圈）。根际（根圈）。根际中生活的微生物根际中生活

32、的微生物根际微生物。根际微生物。根际是微生物生长的特殊微生态环境。根际是微生物生长的特殊微生态环境。植物渗出物（碳水化合物、有机酸、氨基酸）植物渗出物（碳水化合物、有机酸、氨基酸）植物分泌物（维生素、核酸）植物分泌物（维生素、核酸）植物黏液植物黏液 溶胞产物（衰老的植物表皮细胞）。溶胞产物（衰老的植物表皮细胞）。根际内的微生物比根际外的多几倍几十倍根际内的微生物比根际外的多几倍几十倍根根际际效效应应根际效应根际效应生活在根圈中的微生物，在数量、种类和活性生活在根圈中的微生物，在数量、种类和活性上与根圈外的微生物相比，有一定的特异性。上与根圈外的微生物相比，有一定的特异性。该现象称之。该现象称之

33、。离根越近，根土比越大，根际效应越明显。农作物离根越近，根土比越大，根际效应越明显。农作物比林木大，豆科作物较非豆科大。比林木大，豆科作物较非豆科大。根土比根土比（R/S ration）根际中的微生物数量根际中的微生物数量无根际土壤中微生物数量无根际土壤中微生物数量反应根际效应的指标：反应根际效应的指标：根际微生物对植物生长的有益影响根际微生物对植物生长的有益影响 分泌生长调节剂促进植物生长。分泌生长调节剂促进植物生长。维生素、氨基酸、生长刺激素。维生素、氨基酸、生长刺激素。分泌抗菌素，避免土著性病原菌侵染。分泌抗菌素，避免土著性病原菌侵染。固氮增加固氮增加N素营养。素营养。根际微生物对植物的

34、有害影响根际微生物对植物的有害影响引起作物病害引起作物病害 棉花的黄萎病轮枝霉棉花的黄萎病轮枝霉 棉花的枯萎病镰刀霉棉花的枯萎病镰刀霉竞争有限养分竞争有限养分（2）菌根）菌根（与植物共生）（与植物共生）菌根：菌根：真菌真菌和植物和植物根根的的共生共生联合体。联合体。陆地上陆地上97%的植物具有菌根。的植物具有菌根。根据菌根的形态和结构分根据菌根的形态和结构分外生菌根外生菌根内生菌根内生菌根菌根植物菌根植物 裸子植物和被子植物的乔木和灌木。以森林树木为主。裸子植物和被子植物的乔木和灌木。以森林树木为主。真菌类型真菌类型 担子菌中的牛肝菌、鹅膏菌。子囊菌和藻状菌担子菌中的牛肝菌、鹅膏菌。子囊菌和藻

35、状菌外生菌根：外生菌根：菌根菌交织成菌套包在根系外。进入皮菌根菌交织成菌套包在根系外。进入皮 层细胞的间隙。并形成外延菌丝。层细胞的间隙。并形成外延菌丝。森林树木。森林树木。内生菌根：内生菌根：菌丝体存在于根的皮层细胞间和细胞内。菌丝体存在于根的皮层细胞间和细胞内。存在于草、林木和各种作物中。存在于草、林木和各种作物中。如：泡囊如：泡囊丛枝菌根丛枝菌根 （VA菌根）菌根）菌根的作用菌根的作用 扩大寄主植物的营养吸收面。扩大寄主植物的营养吸收面。产生生长刺激素。吲哚乙酸（松树、桦树）产生生长刺激素。吲哚乙酸（松树、桦树）防御病菌侵染防御病菌侵染 机械屏障作用机械屏障作用 产生萜烯和半萜烯类制霉物

36、质。产生萜烯和半萜烯类制霉物质。菌根的应用菌根的应用 在木材生产中用在木材生产中用客土法客土法和和人工接种法人工接种法使幼使幼 苗形成外生菌根。在木材生产中有重要经苗形成外生菌根。在木材生产中有重要经 济价值。济价值。豆科植物豆科植物进行进行根瘤菌根瘤菌和和V-AV-A菌根菌根的双接种。的双接种。（3）共生固氮）共生固氮1）根瘤菌与豆科植物共生固氮）根瘤菌与豆科植物共生固氮根瘤根瘤2）弗兰克氏放线菌和非豆科木本植物共生固氮）弗兰克氏放线菌和非豆科木本植物共生固氮根瘤根瘤1）根瘤菌与豆科植物共生固氮）根瘤菌与豆科植物共生固氮根瘤菌根瘤菌能侵染豆科植能侵染豆科植物根部形成根瘤和固定大物根部形成根瘤

37、和固定大气中的氮气的细菌。人工气中的氮气的细菌。人工培养杆状。专性好氧。培养杆状。专性好氧。在根瘤中根瘤菌呈在根瘤中根瘤菌呈“T”、“Y”形的类菌体状。形的类菌体状。根根 瘤瘤固氮微生物在植物固氮微生物在植物根内形成的共生组织。圆形、根内形成的共生组织。圆形、枣状、瘤状等。有固氮作用。枣状、瘤状等。有固氮作用。根瘤菌根瘤菌根毛根毛根内根内显瘤显瘤侵入线侵入线内皮层内皮层根分裂根分裂固氮固氮厌氧或氧厌氧或氧压很低。压很低。对氧敏感。对氧敏感。如何如何解决解决矛盾矛盾？豆血红蛋白（豆血红蛋白（Leghaemoglobin,Lb）作用作用调节氧浓度和氧压（低浓度和高流量的氧气）调节氧浓度和氧压（低浓

38、度和高流量的氧气）吸收渗入根瘤内的氧然后缓慢放出。与固氮正相关。吸收渗入根瘤内的氧然后缓慢放出。与固氮正相关。2）弗兰克氏菌和非豆科木本植物共生固氮）弗兰克氏菌和非豆科木本植物共生固氮7目，目，8科，科，24属属放线菌结瘤植物。如放线菌结瘤植物。如 杨梅属、沙棘属、木麻黄属、野麻属等。杨梅属、沙棘属、木麻黄属、野麻属等。与弗兰克氏菌形成放线菌根瘤共生固氮。与弗兰克氏菌形成放线菌根瘤共生固氮。复习题复习题1 在自然界的氮素循环中微生物参与了哪些反应？在自然界的氮素循环中微生物参与了哪些反应？2 微生物的群落有哪些特点。简要分析。微生物的群落有哪些特点。简要分析。3 生态环境中微生物种群之间的相互关系有哪些？分别举生态环境中微生物种群之间的相互关系有哪些？分别举出一例。出一例。4 为什么说土壤是微生物生活的良好环境？土壤中有哪些为什么说土壤是微生物生活的良好环境？土壤中有哪些微生物类群？微生物类群？5 研究极端环境微生物有什么重要意义？举例说明。研究极端环境微生物有什么重要意义？举例说明。6 举出几种微生物和植物互生和共生的实例。举出几种微生物和植物互生和共生的实例。7 根际和菌根的概念。根际和菌根的概念。8 论述植物根际和根际微生物间的相互关系。论述植物根际和根际微生物间的相互关系。9 根瘤菌、根瘤的概念。根瘤菌、根瘤的概念。10 豆血红蛋白的作用。豆血红蛋白的作用。