微生物资源生态及其经济价值

微生物资源生态及其经济价值第1页/共39页第二章微生物资源生态学及其经济价值微生物资源生态学：

关于微生物资源与环境关系的科学。微生物资源生态学研究内容——

微生物资源在各种生态环境中的分布

种类数量组成生物学特性第2页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值物种的多样性分布的广泛性生境复杂性微生物多样性第3页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（一）微生物自然界分布的广泛性土壤、河流、大气、深海温泉、盐湖、沙漠、油井动物、植物分布的广泛性个体微小种群数量大生理类型多样适应性强第4页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

1、土壤数量：细菌最多，放线菌和真菌次之，藻类及原生动物较少。

细菌：107—108个/克土；生物量：活菌体重约1mg/g土放线菌：细菌的10%生物量：接近细菌真菌：细菌的1%农田土壤0.6mg/g土（森林土》1mg/g土）自然界微生物生活的大本营第5页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

2、森林

森林和草原微生物生物量的比较（g/m2）微生物森林中的生物量草原中的生物量细菌36.91000真菌434400原生动物138第6页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

2、森林森林土壤粗腐殖质型软腐殖质型针叶林下形成土壤pH值3.0—4.5阔叶林下形成土壤pH值7.0左右第7页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

2、森林土壤及枯死林木的大型真菌担子菌亚门层菌纲伞菌目：蘑菇、毒伞、金钱菌、杯伞等属腹菌纲：如鬼笔、马勃等属子囊菌亚门马鞍菌属、地匙菌属等着生林木活体的大型真菌引起立木腐朽（多孔菌类）同活树木根部结合成共生复合体——菌根（牛肝菌、乳菇）第8页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

3、草原草原生境大型真菌：巳知150种，分属于16科50属，主要是一年生的肉质真菌。（北方草原：蘑菇、口蘑、小皮伞、秃马勃等）第9页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

4、水域（江、河、湖、海、沼泽、池溏等有自由水体存在的场所）耐盐和耐高渗水域中的微生物淡水微生物海洋微生物水的类型有机物含量微生物拮抗作用（影响淡水微生物种类和数量的因素）

有机质含量是决定水体微生物数量的重要因素。第10页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

5、空气常见的微生物：细菌：芽孢杆菌属、微球菌属真菌：青霉属、曲霉属、镰孢霉属、交链孢霉属、毛霉属、根霉属放线菌：很少

空气中微生物数量的多少，决定于空气被其它生物污染的程度。第11页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

6、极端环境（高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）分布着某些具有高度特异性和适应性的微生物（多为原核微生物）

耐酸细菌：从矿石中浸出金属耐高压细菌：开采石油耐热细菌：生产特殊酶制剂抗热、抗寒、抗盐、抗干燥、抗酸、抗碱、抗压力、抗辐射、抗毒物基因珍稀基因资源库第12页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

6、极端环境（高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）（1）极端温度一般微生物的生长适温为20—35℃。嗜热菌：适温在40℃以上嗜冷菌：适温在10℃以下中温菌：适温在10一40℃之间第13页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

6、极端环境（高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）（1）极端温度嗜热菌（分布于温泉、农家肥料、生活垃圾、动物粪便存在在高温下也能保持较强活性的酶

实际应用：嗜热蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶（洗涤剂、制革、面包制作、蛋白饲料、酒精发酵）第14页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

6、极端环境（高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）（1）极端温度

细菌的高温致死温度种类温度(℃)持续时间（min）大肠杆菌5720-30金黄色葡萄球菌6019枯草芽孢杆菌10020-50肉毒梭菌100100-330第15页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

6、极端环境（高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）（1）极端温度嗜冷菌（分布于极地、高海拔、多雪地区、人工冷藏库等）特点：细胞壁比较厚，质膜中的类脂溶点较低呼吸耗氧量少细胞内酶量大第16页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

6、极端环境（高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）（2）极端酸碱度硫化细菌：酸性矿泉水中，耐受pH值0.5的强酸环境氧化硫硫杆菌：最适pH值2．5，氧化元素硫产生浓度高达10％的硫酸硝化细菌：pH值9.4的碱性环境脱氮硫杆菌：pH值10以上的碱性环境第17页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

6、极端环境（高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）（３）高盐(高渗)环境死海：含盐量23％一25％耐盐细菌：盐杆菌等第18页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境

6、极端环境（高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）（4）高压环境太平洋水深4000m：4属酵母菌太平洋水深6000m：微球菌、芽孢杆菌、弧菌、螺菌第19页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境７、工农业产品（粮食、食品、纤维、木制品、皮革、塑料、建材

）粮食微生物的作用：霉变，产生毒物（有害）

假单孢杆菌属细菌，抑制霉菌生长（有益）丝状真菌：100种以上酵母菌：数十种细菌及放线菌：近百种病毒：数种粮食(谷物)微生物第20页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境７、工农业产品（粮食、食品、纤维、木制品、皮革、塑料、建材

）食品肉类（假单孢杆菌、大肠杆菌、球菌）蔬菜（细菌）水果（真菌）第21页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值一、微生物在自然界分布的各种生境（二）微生物分布的各种生境７、工农业产品（粮食、食品、纤维、木制品、皮革、塑料、建材

）工业材料纺织品（上浆料中的淀粉）胶粘剂及皮革（蛋白质）纸张和木制品（纤维素）曲霉青霉木霉镰孢霉木腐性担子菌第22页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值二、微生物主要类群的生态分布（一）真菌真菌生态分布有机质丰富的土壤植物死体植物活体腐生性真菌寄生及共生性真菌第23页/共39页1、影响真菌群体数量及种群结构的因素：第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值二、微生物主要类群的生态分布（一）真菌（1）土壤有机物及植被（土壤有机质含量及植被分布）（2）土壤酸碱度（生存范围：2.0~9.0,最适：4.0~7.0）（3）水分（一般要求相对湿度大于９０％）（4）温度（相对耐低温）（５）通气（多为严格好气性）第24页/共39页２、土壤真菌的种类：第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值二、微生物主要类群的生态分布（一）真菌半知菌（大多数）：青霉、曲霉、木霉子囊菌、接合菌（少数）：毛壳霉担子菌（层菌纲和腹菌纲）：蘑菇属、田头菇属、乳菇属酵母菌（较少）：1000个／克土第25页/共39页３、土壤真菌的土壤中的垂直分布：第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值二、微生物主要类群的生态分布（一）真菌10cm（主要分布区）30cm第26页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值二、微生物主要类群的生态分布（二）细菌细菌分布：主要在土壤和水体影响土壤细菌分布的因素：通气状况（好气、厌气）土壤有机质

pH值等第27页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值二、微生物主要类群的生态分布（三）放线菌影响土壤放线菌分布的因素：有机质含量（肥沃土比瘠薄土多，但耐贫养）季节（春季比夏季多）作物种类（农田土壤比森林土壤多）水分（干燥耐力较大）酸碱度（耐碱，pH低于5.0停止生长）放线菌分布：土壤(分布层位相对较深)，分生孢子第28页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值二、微生物主要类群的生态分布（三）放线菌土壤放线菌的种类及数量：链霉菌属（总菌落数的70%－90%）诺卡氏菌属（总菌落数的10％－30％）小单孢菌属（最少）第29页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值三、资源微生物主要类群的分布概况资源微生物种类（按其经济意义分）食用药用菌植物共生菌固氮菌抗生素产生菌虫寄生菌净化环境的微生物工业发酵微生物第30页/共39页第一节微生物分布生境多样性第二章微生物资源生态及其经济价值三、资源微生物主要类群的分布概况大型食用真菌

森林、草原大型药用真菌森林、草原菌根菌

森林固氮菌

土壤、森林、草原、农田、沼泽、荒漠抗生素产生菌

农业土壤（根际土壤）、植物体表医用抗生素菌土壤、空气、生活垃圾食品工业微生物土壤、农作物体表、空气酶制剂菌（曲霉、芽孢杆菌）土壤（含丰富有机质）昆虫寄生菌

土壤、森林、草原环境净化菌

土壤、水域、工业或生活污水耐极端环境菌

极端生境（极地、温泉、盐湖、油井等）资源微生物主要栖息生境第31页/共39页第二节资源微生物的经济价值第二章微生物资源生态及其经济价值一、真菌的经济价值一些常见资源真菌的分类地位及其用途分类地位主要用途或产品接合菌亚门毛霉属食品加工、糖化淀粉、蛋白酶、有机酸根霉属酒曲菌种、糖化淀粉、蛋白质食品的加工虫霉属防治害虫子囊菌亚门酵母属酿酒、食品加工、维生素、单细胞蛋白羊肚菌属食用担子菌亚门银耳属、香菇属食用、药用粘盖牛肝菌属

食用、菌根菌灵芝属、马勃属药用半知菌亚门

曲霉属

食品加工、制酱及酱油、酶制剂、有机酸青霉属

抗生素、有机酸白僵菌属防治害虫第32页/共39页第二章微生物资源生态及其经济价值一、真菌的经济价值第二节资源微生物的经济价值

来自丝状真菌的部分工业产品（未包括抗生素）产物主要用用途真菌类型柠檬酸食品生产、医药黑曲霉葡糖酸医药、纺织、皮革黑曲霉果胶酶果汁澄清剂

文氏曲霉富马酸树脂制造、湿润剂葡枝根霉乳酸

食品、制药

米根霉赤霉素水果催熟、种子生产

串珠镰孢菌第33页/共39页第二章微生物资源生态及其经济价值一、真菌的经济价值第二节资源微生物的经济价值

来自真菌的主要药用产物真菌主要药用产物大型担子菌（多孔菌及伞菌）

抗癌物质、滋补或保健成分酵母属合成ATP辅酶、细胞色素C青霉属青霉素、灰黄霉素曲霉属烟曲酶素、淀粉酶、蛋白酶头孢霉属头孢霉素C根霉属甾体激素转化菌麦角菌属麦角碱第34页/共39页第二章微生物资源生态及其经济价值一、真菌的经济价值第二节资源微生物的经济价值发酵工业制药工业食品加工业农林业真菌的应用第35页/共39页第二章微生物资源生态及其经济价值二、细菌的经济价值第二节资源微生物的经济价值固氮作用（共生固氮与自生固氮）杀虫剂（苏云金杆菌）气体燃料（产甲烷菌）氨基酸及工具酶（大肠杆菌）维生素（丙酸细菌，VB）乳酸（乳酸杆菌）醋酸（醋酸杆菌）耐碱（热）酶（极端环境中的细菌）第36页/共39页第二章微生物资源生态及其经济价值二、细菌的经济价值第二节资源微生物的经济价值利用细菌生产的某些化工产品（未包括抗生素）产物用途