农业微生物学课件

第二

章

微生物的营养和培养基第一节营养物质营养物（nutrient）：那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。

微生物的营养物为它们正常生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和良好的生理环境营养（nutrition）：是指生物体从外部环境摄取其说明活动所必须的能量和物质，以满足其生长和繁殖需要的一种生理功能。营养为一切生命活动提供了必需的物质基础是一切生命活动的起点一微生物的六种营养要素微生物细胞的化学组成A、微生水：70%-90%物细胞

干物质有机物：蛋白质、糖、脂、核酸、维生素等及其降解产物矿质元素

与高等生物的“营养上的统一性”B、细胞化学元素组成：主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁等；微量元素：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。二、微生物营养物质及其功能水微生物营养物质碳素化合物氮素化合物矿质元素生长因子1、碳素化合物(碳源)：凡能提供微生物营养所需的碳元素的营养源，称为碳源。

微生物细胞含碳量：细胞干重的50%。有机碳源利用异养微生物

碳源无机碳源利用自养微生物微生物的碳源谱类型元素水平化合物水平培养基原料水平有机碳C·H·O·N·X复杂蛋白质，核酸等牛肉膏、蛋白胨等C·H·O·N多数氨基酸，简单蛋白质等一般氨基酸、明胶等C·H·O糖、有机酸、醇、脂类等葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等C·H烃类天然气、石油及其不同馏分等无机碳C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3、CaCO3等NaHCO3、CaCO3等X指除C、H、O、N外的任何其他一种或几种元素甲烷氧化菌：甲烷、甲醇根据不同微生物对碳素利用的情况，可以做什么工作？不同的微生物利用碳素的情况洋葱假单胞菌：九十多种碳素化合物纤维素分解菌（部分）：只利用纤维素分子氮N2（固氮菌、根瘤菌、少数放线菌和光合细菌、蓝细菌）无机氮NH4＋、NO3－、NO2－（多数微生物）有机氮蛋白质、多肽、氨基酸（多数微生物）牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母高、玉米浆、饼粕微生物可利用的氮素化合物：氮素化合物的功能：凡能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源，称为氮源。构成细胞物质，少数微生物的能源物质。类型元素水平化合物水平培养基原料水平有机氮N·C·H·O·X复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏等N·C·H·O尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等尿素、蛋白胨、明胶等无机氮N·HNH3、铵盐等(NH4)2SO4等N·O硝酸盐等KNO3NN2空气X指除C、H、O、N外的任何其他一种或几种元素微生物氮源谱3、能源：就是能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能。能源谱化学物质有机物：化能异养微生物的能源（同碳源）无机物：化能自养微生物的能源（不同于碳源）辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源4、生长因子生长因子是一类对微生物正常代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。它的需要量一般很少。广义的生长因子：包括维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分枝或直链脂肪酸，以及需要量较大的氨基酸。包括维生素、碱基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺类、C4~C6的分枝或直链脂肪酸，以及需要量较大的氨基酸。狭义的生长因子：仅包括维生素各种微生物与生长因子的关系可分为以下几类：

（1）生长因子自养型微生物多数真菌、放线菌和不少细菌都是不需要外界提供生长因子的生长因子自养型微生物。（2）生长因子异养型微生物

它们需要多种生长因子，如乳酸细菌、各种动物致病菌、原生动物和支原体等。

（3）生长因子过量合成微生物有些微生物在其代谢活动中，会分泌出大量的维生素等生长因子，因此，它们可以作为维生素等的生产菌。有关生长因子的注意点：（1）不同的微生物，它们生长所需要的生长因子各不相同克氏杆菌生物素、对氨基苯甲酸肠膜明串珠菌十七种氨基酸（2）微生物生长需要的生长因子会随着外界条件的变化而变化鲁毛霉：厌氧：需维生素B与生物素好氧：无需生长因子（3）生长因子未知微生物的培养加入天然培养基酵母膏、牛肉膏或动物、植物的组织液5、无机盐无机盐主要可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。A、大量元素（指生长所需浓度在10-3~10-4mol/L范围内的元素）P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等B、微量元素（指生长所需浓度在10-6~10-8mol/L范围内的元素）Cu、Zn、Mn、Mo、Co等Fe实际上介于大量元素和微量元素之间，故放两处均可无机盐的生理功能：无机盐大量元素一般功能特殊功能微量元素酶的激活剂（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）特殊分子结构成分（Co、Mo等）细胞内一般分子成分（P、S、Ca、Mg、Fe等）生理调节物质渗透压的维持（Na+等）酶的活性剂（Mg2+等）pH的稳定化能自养菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2-等）无氧呼吸时的氢受体（NO3-、SO42-等）6、水除了少数微生物如蓝细菌能利用水中的氢作为还原CO2时的还原剂外，其它微生物都不是利用水作为营养物质。即使如此，由于水在微生物的生命活动过程包括营养过程中的重要性，它仍应属于营养要素之一。水具有一系列为生命活动所必需的优良理化特性a.机体内生理生化反应的基础b.溶剂与运输介质c.细胞内温度的缓冲剂作用第二节

微生物的营养类型异养型生物自养型生物生长所需要的营养物质生物生长过程中能量的来源光能营养型化能营养型从营养的角度分异养型生物自养型生物所需营养物质有机物无机物生物种类动物植物一、微生物的营养类型微生物营养型自养型异养型能源碳源CO2有机化合物光能型化能型光能化学能光能自养型化能自养型光能异养型化能异养型微生物的营养类型(Ⅱ)

1、光能自养型（光能无机营养型）能够利用光能并以CO2作为唯一或主要碳源进行生长的微生物。基本特点：B、供氢体：还原性无机物，还原CO2A、光合色素（叶绿素、细菌叶绿素）光叶绿素H2O＋CO2(CH2O)+O2↑（蓝细菌）光菌绿素2H2S+CO2(CH2O)+H2O+2S（绿硫细菌和紫硫细菌）2、光能异养型(光能有机营养型）利用光能并以有机化合物作为唯一或主要碳源进行生长的一类微生物。紫色非硫细菌基本特点：b.供氢体：有机物，还原CO2或有机物形成细胞物质a.光合色素，光合作用光能异养型微生物在C源利用上的特殊性：以有机质作为主要C源，能利用CO2，但它不是唯一碳源。光能细菌叶绿（红螺菌）

CH3CO2+2CHOHCH2O+2CH3COCH3+H2O

CH33、化能自养型(化能无机营养型）利用无机化合物氧化时释放的能量作为能源，利用CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长的一类微生物。典型实例：硫化细菌、硝化细菌(亚硝酸菌和硝酸菌)、产甲烷菌、铁细菌H2S、NO2－、H2、Fe2+基本特点：

a.能源：无机物氧化

b.供氢体：无机物，还原CO24、化能异养型（化能有机营养型）以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的能量作为能源而生长的一类微生物。苏云金杆菌基本特点：

a.能源：有机物氧化

b.碳源：有机物化能异养型微生物的分类：（生活场所、获取养料方式）③兼性寄主菌：既营寄生又营腐生生活的。(结核杆菌)②寄生菌：只能在活寄主体吸收营养物生活的。①腐生菌：利用无生命的有机物作为营养物质。1微生物营养划分的依据是什么？碳源能源2、微生物营养划分的相对性同一微生物在不同培养条件下生长时，它们的营养型可能发生变化。微生物提供的环境条件能源利用情况营养型氢单胞菌单纯的无机物环境利用氢的氧化获得能量，自养生活将CO2还原成细胞物质提供有机物利用有机物获得能量异养生活红螺菌：光照利用光能作能源光能异养暗处理利用有机物氧化产能化能异养第三节微生物营养物质的吸收机制一、影响微生物对营养物质吸收的因素1、第一因素：细胞膜细胞膜——选择性透膜细胞荚膜、粘液层以及细胞壁2、第二因素：微生物细胞生活的环境

pH值、温度3、第三因素：被吸收物质的特性。

分子量、溶解度(影响物质的溶解度、细胞膜的流动性和运输系统的活性)二、微生物对营养物质的吸收方式

是否消耗能量是否需要载体是否发生被吸收物的化学变化单纯扩散促进扩散主动运输基团转位根据微生物对物质的吸收过程：1、单纯扩散（称被动扩散）

被吸收物质依靠其在细胞内外的浓度梯度为动力，从浓度高的地区向浓度低的胞内扩散的过程。SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS胞外胞膜胞内SSSc.运输动力a.非特异性的b.吸收过程不发生化学变化单纯扩散的特点：

营养物质单纯扩散能力的影响因素：a.吸收营养物质的分子大小b.溶解性(脂溶性或水溶性)c.极性大小d.膜外pHe.温度SSSSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞内2、促进扩散

以细胞内外的浓度梯度为动力，在载体物质参与下，物质从浓度高的胞外向浓度低的胞内扩散。（真核微生物）T

ST

ST

与单纯扩散的相同点：c.无需代谢能。a.被动的扩散。b.无化学变化。促进扩散独有的特点：

a.载体的专一性

b.运输速率提高

载体使营养物质的扩散加快，它会影响该营养物质在膜内外建立浓度的动态平衡状态吗？3、主动运输以代谢能为动力，在载体参与下，将物质从胞外向胞内转运。主动转运系统：是细菌吸收营养物质的主要方式，其特点是营养物质从浓度低向浓度高的一侧转运，并需要提供能量。SSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞内T

ST

ST主动运输同促进扩散的共同点：

a.载体b.载体构型的变化。主动运输与促进扩散的不同点：a.动力b.载体构型变化原理主动运送的营养物主要有：无机离子、有机离子和一些糖类。4、基团转位：

被吸收物质以微生物的代谢能为动力，通过一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内，并发生化学变化。（厌氧细菌和兼性厌氧细菌）大肠杆菌磷酸转移酶体系与葡萄糖的运输

被吸收物质以微生物的代谢能为动力，通过一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内，并发生化学变化。（厌氧细菌和兼性厌氧细菌）大肠杆菌磷酸转移酶体系与葡萄糖的运输四种运送营养物质方式的比较比较项目单纯扩散促进扩散主动运送基团移位特异载体蛋白无有有有运送速度慢快快快溶质运送方向由浓至稀由浓至稀由稀至浓由稀至浓平衡时内外浓度内外相等内外相等内部浓度高得多内部浓度高得多运送分子无特异性特异性特异性特异性能量消耗不需要不需要需要需要运送后溶质分子不变不变不变改变三、几种主要营养物质的吸收1、糖：促进扩散、基团转位、主动运输。2、肽与氨基酸：主动运输（主要方式）、促进扩散（次要方式）3、离子：主动运输第四节培养基

是人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。培养基的作用：

为微生物提供理想的人工培养环境，以进行微生物生命活动规律的研究和微生物生物制品的生产。一、配制培养基的基本原则1、适合不同微生物的营养特点。

(1)从营养型的角度看生理特点不同细菌放线菌霉菌营养要求不同牛肉膏蛋白胨培养基高氏一号培养基马丁氏培养基或蔡氏培养基(2)从类群的角度看自养微生物合成能力强简单的无机物异养微生物合成能力弱至少提供一种有机物2、调配好培养基中各种营养成分的比例和浓度。

(1)浓度适中原则

大量元素10-3-10-4mol/L微量元素10-6-10-8mol/L(2)营养比例原则

a.C/N不同的微生物，所需营养物C/N不同。细菌、酵母菌细胞的C/N=5:1，而霉菌=10:1（？）同一种微生物在不同C/N培养基培养时，表现不同。短棒杆菌的谷氨酸发酵培养基C/N=4:1，菌体繁殖；

C/N=3:1，谷氨酸形成b.其它营养的比例（矿质元素、氨基酸）3、控制培养条件pHO2CO2渗透压微生物生长繁殖培养条件影响影响微生物培养体系(1)培养基的pH值的控制a.根据各类微生物的特点来调节培养基的pH值霉菌、酵母菌适于酸性，(pH4.5-6.0左右)

细菌、放线菌喜中性或偏碱性(pH7.0-7.5左右)磷酸盐、碳酸盐、蛋白胨、氨基酸(配制培养时加入)

磷酸盐缓冲作用的反应式为：

H+(强酸)+HPO4

=(弱碱)H2PO4-(弱酸)OH-(强碱)+H2PO4-(弱酸)HPO4=(弱碱)+H2O

碳酸钙（配制培养基时加入）

酸或碱（培养过程中加入）b.使用pH值缓冲剂由微生物与氧气的关系形成了三类微生物：

专性好氧性微生物专性厌氧性微生物

兼性厌氧的微生物实践对策：专性好氧性微生物：空气提供氧气、工业上采用通气装置。专性厌氧性微生物：采用理化方法除氧、向培养体系加入还原剂（胱氨酸、巯基乙酸钠、Na2S和抗坏血酸）(2)O2浓度的调节按培养基成分分按培养基的用途分按物理性状分二、培养基的类型培养基类型合成培养基天然培养基基本培养基富集培养基鉴别培养基固体培养基液体培养基半固体培养基1、按照培养基成分分：

a.合成培养基化学成分和浓度完全清楚的物质配制的培养基。高氏一号合成培养基

可溶性淀粉20.0克KNO31.0克K2HPO40.5克MgSO4·7H2O0.5克NaCl0.5克FeSO4·7H2O溶液2滴（10%）蒸馏水1000毫升b.天然培养基以动植物组织或微生物浸出液为原料配制的培养基。（牛肉膏蛋白胨）

牛肉膏蛋白胨培养基

牛肉膏3.0克蛋白胨10.0克食盐5.0克蒸馏水（自来水）1000毫升2、按照培养用途：b.富集培养基(增殖培养基）为分离某种微生物配制出的适合它生长而不利于其他微生物生长的培养基。c.鉴别培养基根据微生物的代谢特点，通过指示剂的呈色反应，用以鉴别不同微生物的培养基。（伊红-甲基蓝培养基鉴别大肠杆菌(菌落小,绿色光泽)和产气肠杆菌(菌落大,灰棕色)）a.基本培养基将多种微生物都需要的营养物质配而成培养基。3、按照培养基的物理性状b.液体培养基未加凝固剂呈液态的培养基称为液体培养基。c.半固体培养基在液体培养基中加入少量琼脂（0.2-0.5%）。a.固体培养基在液体培养基中加入凝固剂使呈固体状态，称为固体培养基。(琼脂1.5-2%)第五节消毒与灭菌消毒(disinfection)：杀死物体上病原微生物的方法，并不一定能杀死含芽胞的细菌或非病原微生物。用以消毒的药品称为消毒剂(disinfectant)。灭菌(sterilization)：杀灭物体上所有微生物的方法。灭菌比消毒要求高，包括杀灭细菌芽胞在内的全部病原微生物和非病原微生物。抑菌(bacteriostasis)：抑制体内或体外细菌的生长繁殖。常用的抑菌剂为各种抗生素。防腐(antisepsis)：防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法。细菌一般不死亡。无菌(asepsis)：不存在活菌。干热灭菌法—

焚烧：废弃物、尸体灼烧：接种环、试管口干烤：玻璃器皿红外线：医疗器械湿热灭菌法—巴氏消毒法：61.6-62.8℃30min或71.7℃15-30s,主要用于牛乳消毒。煮沸法流动蒸汽消毒法间歇蒸汽消毒法高压蒸汽灭菌法一.物理消毒灭菌法

1热力灭菌法紫外线

波长200-300nm的紫外线具有杀菌作用。

其主要作用于DNA，使一条DNA链上相邻的两个胸腺嘧啶共价结合形成二聚体，导致细菌变异和死亡。电离辐射

高速电子、X射线、γ射线微波

波长1mm~1m2.辐射杀菌法赛氏滤器玻璃滤器薄膜滤器3.滤过除菌法

是一种机械的作用因素，每秒超过2万次振动的声波即为超声波。常用的超声波发生器能产生20-100千赫的声波。可使细菌细胞壁裂解而死亡。4.超声波杀菌法

干燥法低温法：低温可使细菌的新陈代谢减慢，常用作保存细菌菌种。冷冻真空干燥法是目前保存菌种的最好方法。5.干燥低温抑菌法消毒剂的种类：酚类、醇类、重金属盐类、氧化剂、表面活性剂、烷化剂。消毒剂的应用：病人排泄物与分泌物、皮肤、粘膜、饮水、厕所、空气、手。二化学消毒灭菌法第一节微生物生态系有关基本概念：

生态系统：在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。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微生物生态学：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环境条件间相互作用的规律。研究微生物生态学的意义研究微生物的生态有着重要的理论意义和实践价值。研究微生物的分布规律，有助于开发丰富的菌种资源，防止有害微生物的活动；研究微生物间及其与它种生物间的相互关系，有助于发展新的微生物农药、微生物肥料以及积极防治人和动、植物病虫害，也有利于发展食品混菌发酵、序列发酵和生态农业；研究微生物在自然界物质循环中的作用，有利于阐明地球进化和生物进化的原因，也可促进探矿、冶金、保护环境、提高土壤肥力以及开发生物能（沼气）等各项生产事业的发展。

生命科学研究领域中，从宏观到微观一般可分10个层次：生物圈（biosphere）、生态系统（ecosystem）、群落（community）、种群（population）、个体（individual）、器官（organ）、组织（tissue）、细胞（cell）、细胞器（organelle）、分子（molecule）.哪些是生态学的研究范围?

第一节微生物的生态系一土壤微生物生态系1土壤是微生物生活的良好环境（1）土壤的矿物质成分，提供微生物需要的矿质养料；（2）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养料和氮素养料；（3）土壤的持水性为微生物提供水分条件；（4）土壤的孔隙性和土壤水分多少，直接影响土壤的通气条件。（5）土壤的pH范围在3.5~10.5之间，多数在5.5~8.5之间，这是大多数微生物活动最适宜的pH；（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了良好的条件。

同一土体由于微环境的通气、水分、营养等状况都存在着差异，致使不同微生物呈立体分布。

每克肥土中通常含有几亿至几十亿个微生物，贫瘠土壤每克也有几百万至几千万个微生物。（1）细菌数量：70~90%；种类：主要为腐生，少数自养分布：表层最多，随土层加深减少，厌氧菌反之。（2）放线菌数量：5~30%

（3）真菌（4）藻类（5）原生动物2土壤中微生物的分布（一）根际微生物根际,也称根圈（rhizosphere），指生长中的植物根系直接影响的土壤范围，包括表面至几毫米的土壤区域。它是植物根系有效吸收养料和水分的范围，也是根系分泌作用旺盛的部位，因而是微生物和植物相互作用的界面。根际释放物质的类型：（1）渗出物（2）分泌物（3）植物黏液（4）粘质（5）溶胞产物二微生物-植物生态系根际效应

（1）概念根际同根际外土壤中的微生物群落相比，生活在植物根际中的微生物，在数量、种类和活性上有明显不同，表现出特异性，这种现象称为根际效应。

（2）根土比------反应根圈效应的重要指标,是指根圈中的微生物数量同相应的无根系影响的土壤中的微生物数量之比。不同的植物和土壤的特性不一样，根土比差异较大。（2）有害影响

A.引起作物病害。

B.某些有害微生物虽无致病性，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展。

C.竞争有限养分。根际微生物对植物的影响

（1）有利影响

A.改善植物的营养代谢产物（糖类、有机酸有机酸、氨基酸以及维生素和生长素类物质。

B.根际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。

C.根际微生物分泌的抗菌素类物质，有利于作物避免土著性病原菌的侵染。

D.产生铁载体（siderophore）,这些是一些植物促长细菌(PGPR)的重要功能之一。（二）附生微生物

附生微生物是指直接着生在植物地上部分表面的微生物，附生在根表面的微生物，通常称根表微生物。（1）叶面的附生微生物以细菌为主，其次是酵母菌类和少数丝状真菌，放线菌则是很少的。乳酸杆菌是叶面广泛存在的附生细菌，研制泡菜利用的天然接种剂。（2）成熟的浆果表面有大量糖类分泌物，是酵母菌的天然附生环境。如葡萄酒发酵；水果腐烂。（3）根表微生物(三)植物和微生物的共生体根瘤:根瘤内的根瘤菌与豆科植物互利共生体.豆科植物通过光合作用制造的有机物，一部分供给根瘤菌；根瘤菌通过生物固氮制造的氨，则供给豆科植物.叶瘤:能产生叶瘤的固氮植物有大沙叶属、九节木属、紫金牛属中的一些植物种类。红萍和蓝细菌共生体:兰绿藻为另一种非共生的固氮生物。常见的有鱼腥藻、念珠藻和眉藻等菌根

形成:土壤中的真菌有的能和植物的根共生，即菌丝侵入根的表层细胞壁或细胞腔内形成一种特殊结构的共生体，称为菌根。特点:菌根和组成菌根真菌之间的共生关系是互利共生的关系。类型:外生型菌:菌丝在根的表面形成一个密厚的根套，菌丝仅侵入根外层细胞之间而不进入细胞腔内.内生型菌根:根菌不形成根套，菌丝伸进根的表皮和表层细胞之内和其间，并扩展到土壤中.内外兼生菌根三、微生物在水中的分布

水具有微生物生命活动适宜的温度、pH、氧气等，水体中也具备微生物生长繁殖的其他条件，因此成为微生物栖息的又一天然场所。(一)水体中微生物的来源土壤、空气、动植物尸体、人和动物的排泻物、工业及生活污水。(二)种类水中存在的微生物90%为革兰氏阴性菌，主要有弧菌、假单胞菌、黄杆菌等。鞘细菌及有柄附生细菌也常见于水体中。(三)微生物在水体中的分布表现为水平分布和垂直分布的规律。此外，相同水域的不同浓度微生物的含量及分布也不同。(四)水体中的病原微生物通过水体传播的病原微生物主要有沙门氏菌属、志贺氏菌属、霍乱弧菌等。因此，做好水的卫生学检查至关重要。影响水体微生物分布的因素

有机物含量温度水的深度日光与水体的溶解氧量

海洋微生物具有耐压、嗜冷和低营养要求的特点。淡水的pH值变幅从3.7到10.5，多数为6.5-8.5，因而适合于多数水生微生物的生长。

水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮”

“水花”或“水华”（waterbloom）：在水体的富营养化作用中，藻类、蓝细菌等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。赤潮或红潮（redtides）：在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可也可以形成水花，从而使海水出现红色或褐色。四、微生物在空气中的分布:

1．空气是传播微生物的重要介质空气本身缺乏微生物生活所必需的营养物，日光对微生物也具有很强的杀菌作用，另外空气一般是干燥的，因此空气不是微生物生活的良好环境。

2．空气中微生物的种类和数量

空气中的微生物主要来源于带有微生物菌体及孢子的灰尘，这类微生物大多数是腐生性的，还来源于人和动物，它们大多数是通过呼吸道排出的，其中也包含有病原微生物，悬浮在大气中。空气中微生物的分布随环境条件及微生物的抵抗力不同而呈现不同的分布规律。空气中存在较多的、存活时间较长的是各种真菌、放线菌的孢子及细菌芽胞。空气中微生物的数目决定于尘埃的总量。分布特点：

1无原生的微生物区系2来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动3种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关4数量取决于尘埃数量5在空气中的停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关6与人类生活关系密切

五、极端环境中的微生物

不利于一般生物生长的特殊环境称为极端环境。主要有极端高温、低温、高盐、高压、高酸、高碱等。例如火山与温泉、极地或高山冰川、盐湖、深海底层等。1．高温环境中的微生物

高热环境--高温环境喷发的火山、地热蒸汽、沸腾或过热的温泉以及高温堆肥、热水器和取暖用热水循环系统等是常见的天然或人工的高温环境。高温型微生物中以细菌居多，只有少数真菌。如嗜热脂肪芽孢杆菌、酸热芽孢杆菌（Ｂ．acidocaldarius）等。

各类群生长的上限温度

类群上限温度(℃)真核微生物原生动物

藻类

真菌56

55-60

60-62原核微生物盐盐细菌

光合细菌

无机化能细菌

异养细菌70-73

70-73

>90

>90嗜热机制--嗜热菌之所以耐热，主要是其结构及生理上具有一定特点。近年来，对其嗜热机制进行了分子水平的研究，可归纳为以下4种假说。（1）类脂的敏感作用嗜热菌细胞质膜的化学成分，随环境温度的升高不仅类脂总含量增加，而且细胞中的高熔点饱和脂肪酸也增加，即长链饱和脂肪酸增加，而不饱和脂肪酸减少。因此，嗜热菌在高温下能维持膜的功能，能较好地生存。（2）重要代谢产物的迅速再合成

嗜热菌中tRNAr的周转率大于中温菌的周转率，核酸中的GC含量也比中温菌高。（3）大分子的热稳定性--嗜热菌的酶和蛋白质比中温菌的酶和蛋白质具有较高的热稳定性。

（4）蛋白质合成系统的热稳定性--嗜热菌的核糖体比中温菌的核糖体抗热性高。

2．高盐环境中的微生物

高盐环境--盐湖、盐池和盐腌制的食品等是常见的高盐环境。通常把能在含盐量高于１５％的环境中生长的微生物称为极端嗜盐菌，常见的种类有盐细菌属和盐球菌属。

耐盐机理：

①嗜盐菌具有能适应高盐环境的细菌结构和离子浓度。嗜盐菌有选择性地吸收K＋排出Na＋的能力，细胞内的高浓度K＋既可以防止原生质脱水，又能维持酶和蛋白质等的活性;②有嗜盐的酶;③光合盐杆菌的细胞质膜上含有菌视紫素，能利用光能造成膜内外H＋的浓度梯度并藉以产生ATP和向细胞外排出Na＋。

对高盐浓度的适应性

酶的嗜盐性

紫膜的H+泵作用和排盐作用

微生物的不同嗜盐类群

嗜盐类群最适生长盐浓(NaC1)实例非嗜盐微生物＜0.2mol/L淡水微生物弱嗜盐微生物0.2-0.5mol/L大多数海洋微生物中等嗜盐微生物0.5-2.5mol/L某些细菌和藻类极端嗜盐微生物2.5-5.2mol/L盐杆菌和盐球菌耐盐微生物耐受范围0.2-2.5mol/L金黄色葡萄球菌和其他葡萄球菌，耐盐酵母菌等3．高压环境中的微生物

自然界的高压环境主要存在于深海中，多数海洋底部的压力在100个大气压以上，最深处约为1100个大气压。研究表明从常压环境中分离的多数微生物在200-600个大气压的高压环境中将受到抑制或死亡，高压条件主要抑制常压微生物细胞蛋白质合成、质膜上物质和能量的传递及酶的代谢活性。高压环境中生长的主要是细菌，如分离自深海淤泥的耐压假单胞菌，生长十分迟缓，代时为33天。

3类嗜压菌及其生长静水压（大气压数）类型最低生长压最适生长压最高生长压耐压菌未测1-100500嗜压菌1400-500700极端嗜压菌400700-80010354.嗜冷微生物（psychrophiles）5.嗜酸微生物（acidophiles）6.嗜碱微生物（alkalinophiles）7.嗜酸微生物（acidophiles）8.抗辐射微生物其他极端环境的微生物极端环境下微生物的研究有三个方面的重要意义：(1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；(2)为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料；(3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。

六、工农业产品上的微生物工业产品上的霉腐

大量的工业产品都是直接或间接用动植物作原料制成的,例如木制品、纤维制品、革裘制品、橡胶制品、卷烟、化妆品、中成药等。食品上的微生物

粮、油、肉、蛋、奶、蔬菜和水果等各类食品含有丰富的营养成分，因而是微生物生长繁殖的天然营养基质。

1．粮食上的微生物

2．肉类上的微生物

3．鱼类上的微生物

4．乳制品中的微生物

七不可培养的微生物

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10%，有人认为在土壤中生活的微生物仅有1%可用目前的方法在实验室进行培养），其中的原因就在于在在自然界中存在的大多数微生物在目前的条件下不能在实验室进行人工培养，不可能得到其纯培养并对其进行形态及生理、遗传等特性进行研究。CARLWOESE在1977就提出的用rRNA（原核的16s和真核的18s）揭示生物的系统发育的方法为我们研究并开发不可培养微生物提供了可能。其方法通常是用各种特定的引物（例如所有真细菌（eubacteria）的保守16srRNA区段或某种微生物的特异DNA或16srRNA保守序列等）进行PCR从各种生态环境中克隆16srRNA，并对其进行序列分析和同源性分析，发现和开发不可培养微生物。第二节微生物与环境间的关系一般来说，在生态系统中生物之间的相互关系归纳起来有如下三种：

有利关系：一种生物的生长和代谢对另一种生物的生长产生有利的影响，或相互有利；

有害关系：一种生物的生长对另一种生物的生长产生有害的影响，或相互有害；

中性关系：二种生物生活在一起时，彼此对对方的生长代谢无明显的有利或有害影响。一、互生关系

概念：二种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。因此，这是一种“可分可合，合比分好”的相互关系。（一）微生物间的互生:

例如:好氧性自生固氮菌(N源)与纤维素分解菌(有机酸)（二）人体肠道中正常菌群与人的互生：

人体肠道正常菌群与宿主间的关系，主要是互生关系，但在某些特殊条件下，也会转化为寄生关系。（三）微生物-植物的互生（四）互生现象与发酵工业的混菌培养

例如:“二步发酵法生产维生素C”需要弱氧化醋酸杆菌（Acetobactersuboxydans）和生黑葡糖酸杆菌（Gluconobactermelanogenes）。二、共生关系

概念：指两种生物在一起生活，互相提供必要的生活条件，彼此依赖，形成一个在形态上具有共同结构，而在生理上却相互分工，互换生命活动产物的生存关系。如将二者分开，各自都生活不好。此可视为互生关系的高度发展。

共生一般有二种情况：互惠共生（二者均得利）和偏利共生（一方得利，但另一方并不受害）

（一）微生物间的共生

藻类或蓝细菌与真菌共生所形成的地衣是共生关系的典型代表，藻类和蓝细菌通过光合作用向真菌提供有机养料，固氮蓝细菌还可以同时供给有机氮素营养，真菌则利用菌丝的吸收作用为藻类和蓝细菌提供水、矿质养料及某些生长素和在基质上牢固附着的条件，这一共生关系使地衣具有极强的适应性和生命力。

A.囊衣属(pgtsucia)地衣原植体的纵切面；

B.peltigerapraetextata的裂芽；C.牛皮叶属(Sticta)地衣的杯点。

（二）微生物和植物的共生关系类型种子植物和微生物间的共生关系现像，一般有两类型：根瘤（rootnodule)

和菌根（mycorrhiza）。（1）细菌和植物的共生关系

有的植物（豆科植物居多）的根上，常有各种形状的瘤状突起，称为根瘤。根瘤的产生是由于土壤内的一种细菌，即根瘤菌，由根毛侵入根的皮层内，一方面根瘤菌在皮层细胞内迅速分裂繁殖；另一方面，受到根瘤菌侵入的皮层细胞，因根瘤的分泌物的刺激也迅速分裂，产生大量新细胞，使皮层部分的体积膨大和凸出，形成根瘤。根瘤菌的三大特性：感染性专一性有效性

根瘤（2）真菌和植物的共生关系

有些真菌能在一些植物根上发育，菌丝体包围在根面（外生菌根）或侵入根内或根组织（内生菌根），共同发育，建立共生关系。这种共生体称为菌根。植物：2000多种，包括被子植物、裸子植物和蕨类植物。真菌：担子菌、子囊菌和藻状菌。（三）微生物与动物间的共生（1）微生物与昆虫的共生

微生物与昆虫间的共生关系表现有多种形式并具有较高的特异性。切叶蚁同丝状真菌的共生是很有趣的。它们将地面的树叶切碎带回并混以唾液和粪便等含氮物质，在巢室里专门培养丝状真菌使其生长。蚂蚁则以食取部分菌丝和孢子为营养。一些研究表明切叶蚁同真菌的共生关系具有很高的特异性，它们培育的真菌几乎是纯培养体，为此而特称为蚁的“真菌园”。真菌与切叶蚁的共生对热带雨林地表的落叶转化为土壤有机质有重要意义。唾液纤维质饲料

自然菌源

CO2，CH4，H2

有机酸

大量菌体，固型物

肉、奶吸收转化

粪便进入瘤胃

微生物大量繁殖

反刍动物与瘤胃微生物的共生原理（2）瘤胃微生物与反刍动物的共生瘤胃为微生物提供了一个稳定的厌氧、中温（39-40℃）和偏酸性（ｐH5.5-7.0）的良好生态环境，在瘤胃中生活有大量专性厌氧的细菌和以纤毛虫为主的原生动物。细菌的主要类群有拟杆菌属、瘤胃球菌属、琥珀酸单胞菌属、产甲烷杆菌属、丁酸弧菌属、月形单胞菌属、琥珀酸弧菌属、链球菌属和乳杆菌属等。部分原生动物类群也有分解淀粉和纤维素的能力，但它们主要以细菌为食并将其所含的蛋白质等营养物质转化贮存起来以进一步被动物所利用。

三、竞争关系

多种微生物共同生活于一个环境中时，或因一种微生物优先利用有限养料，致使另一种微生物养料缺乏，生长发育受阻；或因一种微生物生长迅速，占领基质表面和充斥空间，使另一种微生物无处容身而生长受抑。竞争导致优势种群的胜利和劣势种群的淘汰。

Gause(1934)用绿脓芽孢杆菌喂养双小核草履虫和大草履虫，单独培养时两种草履虫均表现出Ｓ型的数量增长曲线，但混合培养16天后，由于竞争同一食物只有生长较快的双小核草履虫生存，而大草履虫完全被淘汰。Gemerden(1974)在硫化物为限制因子的条件下混合培养酒色红硫菌

此外，微生物对干旱、高温和低温等极端因子的抗性也对其竞争能力有重要影响。在发酵工业上,常利用加大接种量来控制少量杂菌的污染,也是利用微生物的竞争关系。四、寄生关系

寄生是一种生物生活在另一种生物表面或体内并对后者产生危害的相互关系。在这一关系中前者称为寄生物，后者称为寄主。微生物间的寄生关系有时也会给工农业生产带来巨大的损失。例如，苏芸金芽孢杆菌的生产中，常遇到噬菌体的危害而造成损失。但另一方面人们又能利用它们的寄生关系来杀死有害微生物，防治动植物病害。（1）微生物间的寄生

噬菌体—细菌；蛭弧菌—细菌；真菌—真菌；真菌、细菌—原生动物；

（2）微生物与动植物

各种各样的致病菌多是行寄生生活

择生生物，现一般称为悉生生物或定菌生物（Gnotobiote）:指整个个体不携带或只携带已知微生物的生物。做实验研究有很多优点：干扰因素少，操作易控制，既可进行定性分析，也可进行定量分析，实验结果准确、可靠，对于了解微生物与宿主之间复杂的关系及其机理具有十分重要的作用。五、猎食关系

这是一种微生物直接吞食另一种微生物的关系。

捕食者从被食者获得营养，在极端情况下，捕食者的吞食可能导致被食者种群的消失，进而也反过来威胁到捕食者本身的生存。但在一般情况下总有部分生活力强的被食者能逃避捕食并能在捕食者因食物减少而消减时重新繁殖起来，从而导致捕食者与被食者种群数量交替消涨的周期性波动。绝大多数的原生动物、粘菌的变形虫阶段和某些粘细菌以捕食为营养方式。对微生物来说，一般有如下几种情况：

(1)原生动物吞食细菌和藻类；

(2)粘细菌吞食细菌和其它微生物；

(3)真菌捕食线虫和其它原生动物；

六、拮抗作用

这是一种微生物通过产生某种特殊的代谢产物或改变环境条件来抑制或杀死另一微生物种群的现象。可以将拮抗作用区分为特异性和非特异性两种类型。

在一般情况下，拮抗多是指微生物间的“化学战术”，最典型的就是抗生菌所产生的能抑制其它生物生长发育的抗生素；

此外，有时因某种微生物的生长而引起的其它条件的改变（例如缺氧、pH改变等），从而抑制它种生物的现象也称拮抗。1．非特异性拮抗作用

指一种微生物通过自身的代谢活动改变环境条件,非特异性地抑制其他微生物的作用。其作用方式：①产酸。②产生乙醇。③改变氧分压。

2．特异性拮抗作用

是一种微生物在代谢活动中专门产生的一些特殊次生代谢产物能在低浓度下有选择性地抑制或杀死另一种微生物的作用。依产物的作用性质可分为两类：细菌素和抗生素。第三节微生物与自然物质循环一碳素循环光合作用藻类、绿色植物、蓝细菌（CH2O）n有机化合物呼吸作用动植物及微生物需氧厌氧CO2厌氧呼吸、发酵厌氧微生物，包括光合细菌有机化合物（CH2O）n光合细菌沉积作用产甲烷细菌甲基化合物甲烷氧化细菌CH4二、氮素循环（1）生物固氮（2）硝化作用（3）同化性硝酸盐还原作用（4）氨化作用（5）铵盐同化作用（6）异化性硝酸盐还原作用（7）反硝化作用（8）亚硝酸氨化作用工业固氮有机氮化物硝化作用NO3-NH4+NO2-NO2N2NO2固氮作用反硝化作用同化硝酸盐的还原作用硝化作用反硝化作用同化作用分解作用固氮有机硫化物

反硫化作用H2SS2SO42-三硫的生物循环

反硫化作用

含磷矿物风化作用PO43-不溶性磷酸盐有机磷化物土壤固定微生物溶磷作用植物微生物同化作用微生物解磷作用磷的生物循环1.有机磷化物的分解(解磷作用)2.不溶性无机磷化物的转化(溶磷作用)3.有效磷的微生物固定四磷的生物循环第四节微生物与环境保护一、微生物对土壤中污染物的降解二、微生物对农药和合成聚合物的降解三、微生物对有毒元素的转化四、污水处理的微生物学原理五、微生物对空气污染的指示作用

一、微生物对土壤中污染物的降解

1.作为废弃物处理系统的土壤

土壤对于外来污染物质具有一定自动净化能力，这是由于土壤中数量巨大和种类繁多的微生物的作用，特别是那些能够降解复杂有机物的微生物。能够降解人造有机化合物的许多细菌都含有降解质粒(degrativeplasmids)。2.土壤的污染源

工业污水农用化学制品粪肥和垃圾二、微生物对农药和合成聚合物的降解

1.微生物对化学农药的转化和降解

化学农药在土壤中的降解类型--①光化学降解；②化学降解；③微生物降解。降解农药的微生物

2.人工合成聚合物的分解人工合成的高分子聚合物是各种塑料制品的原料。90%是由聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯所构成。高分子聚合物的分子量在数千至15万的范围内，一般都能抗生物降解。聚合物之所以难以降解与其分子量过大有关。分子量越大，抗生物降解性越强。

三、微生物对有毒元素的转化

污染土壤的有毒元素主要来自工业废水、废渣和垃圾，冶炼和采矿工业是向环境中释放有毒元素的主要污染源。对人畜毒害大的污染元素有汞、砷、硒、镉、铅、铬、镍、钼、锌等元素，这些元素对生物的致毒作用有3个特点：①致毒浓度如汞、镉等重金属的致毒浓度范围在1-10mg/kg以下；②通过食物链积累重金属可在高营养级水平的生物体内成千万倍地富集，然后通过食物进入人体，造成慢性中毒；③有些重金属通过微生物的作用可转化成毒性更强的化合物。

利用微生物从土壤中吸收提取这些物质，然后集中处理，消除其污染（二）微生物对重金属的抗性作用

产生硫化氢与重金属结合形成沉淀，减少浓度达到解毒的作用，这种机制是非专一性的；产生大分子有机物（主要为蛋白质和核酸），与重金属结合形成沉淀，减少浓度达到解毒的作用，这种机制具有很高的专一性的，如微生物对铜、铅的抗性；还原作用，使重金属从毒性较高的价态还原到毒性较低的价态，如很多微生物可以把高毒性的Hg2+还原为低毒性的元素Hg0沉淀于培养液低部；减少吸收或增加排除，以降低细胞内的重金属浓度，如金黄色葡萄球菌对镉（Cd）的抗性；吸附与积累，有些微生物可吸收重金属并在细胞表面积累，甚至可达细胞干重90%，这种机制有两种情况，一种是非专一性的，另一种是专一性的。四、污水处理的微生物学原理

1自然水体的自净作用2水体富营养化

３污水处理及微生物的作用(一)水体自净作用（1）概念

水体自净是发生在受到污染（特别是有机污染）的水体中的一个生态学过程，在这个过程中微生物消耗或吸收了水中的污染物，使得水或水体向净化的方向转变。（２）作用

造成这一转变的生物化学过程常被称作生物降解。生物降解是指在微生物作用下，有机化合物转化为低级有机物和简单无机物的过程。２．水体富营养化

（１）概念（２）生态循环过程①大量含有氮磷的污水进入一个湖泊；②湖泊中的主要生产者藻类的快速生长③藻类的尸体则为湖泊微生物提供了充足的养料，它们也因而大量繁殖并快速消耗水中的溶解氧④由于微生物集中于底泥之中，结果造成水的底层缺氧⑤缺氧层的厚度越来越大，从而把好氧微生物的活动范围更加限制在表层⑥直到最后，只有水面薄薄的一层还有藻类生长，其他需氧生物统统死亡。⑦藻类生长进一步限制了阳光的入射深度和氧气补充速度，更加剧了这一过程。⑧最后系统终于崩溃，藻类也由于缺氧而开始大量死亡，形成"赤潮"。（３）形成因素

①营养物太多②水力条件──水流缓慢，阳光照射造成水温的垂直分布阻碍水的垂直混合等等。（４）结果到了富营养化阶段，湖泊就进入了老化阶段，开始走向消亡──湖底逐渐升高，以至于变成沼泽，最后变为陆地。水污染对湖泊的危害就在于使水中的植物营养物过快积累起来，使得湖泊提前进入富营养化阶段，加快它的消亡过程。(二)污水处理及微生物的作用

其基本原理是污水在充分曝气条件下，通过需氧微生物的旺盛代谢活动，氧化分解有机污染物，使污水净化。根据污水处理过程中起作用的微生物对氧气需求的不同，可将污水生物处理分为需氧处理与厌氧处理两大类。常用的方法有：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、厌氧消化法和土地处理法5大类型。(1)生化耗氧量（biochemicaloxygendemand,BOD）是指在特定时间和温度下，微生物好氧过程中氧化一升污水中的有机物所需氧的毫克数(单位为mg/L)。(2)化学需氧量（chemicaloxygendemand,,COD）是表示水体中有机物含量的一个简便的间接指标,指1L污水中所含有的有机物在强氧化剂将它氧化后,所消耗氧的毫克数(单位为mg/L)(3)总需氧量（totaloxygendemand,,TOD）指污水中能被氧化的物质（主要是有机物）在高温下燃烧变成稳定氧化物时所需的氧量。（4）溶解氧量（dissolvedoxygen，DO）指溶于水体中的分子态氧，是评价水质优劣的重要指标。（5）悬浮物含量（suspendsolid，SS）指水中不溶解性固态物质的含量。（6）总有机碳含量（totalorganiccarbon，TOC）指水体内所含有机物中的全部有机碳的量。污水处理中几个常用的名词解释：污水处理厂工艺流程

生化池污水处理厂选用方案污水处理采用“WT-FG”生物法工艺；污泥处置采用真空带式过滤和脱水工艺

。生化反应池是污水处理厂的主体，功能是去除CODcr、BOD5

有机污染物和脱氮除磷。二沉池是生化反应池产生的细小的微生物细胞壁与水分离澄清。“WT-FG”生物法污水处理厂的工程工艺

第一节微生物农药

昆虫数量和种类很多危害农作物，传播疾病等无机和有机砷化物

DDT（20世纪40年代）昆虫、无机和有机砷化物

后果：有机氯、有机磷农药对动物、人和整个生态系统;

都具有很强的短期副作用，长期滞留,造成非常严重的环境问题;

多种害虫对化学物质产生抗性;

高浓度，对环境更大的危害.微生物农药：利用微生物本身及其代谢产物防治植物病、虫害及其杂草的制剂。类型：微生物杀虫剂、农用抗生素、微生物除草剂生物防治：用生物农药来对病虫害和杂草进行防治.优点：不污染环境，有效控制病虫害，杂草；保持生态平衡.

一.微生物杀虫剂

控制害虫更为安全、有效的方法

生物杀虫剂的优点：特异性高可进行生物降解昆虫对它的抗性产生较慢

生物杀虫剂的不足：杀虫效果较差，成本较高(一)病毒杀虫剂

昆虫受病原微生物侵染死亡很常见,如病毒、细菌、真菌、原生动物和线虫等,已发现的昆虫病毒有1200种.

包含体（inclusionbody）在显微镜下可以识别的病毒合成和积贮的部位，常是细胞内的病毒晶体。

呈圆形、多角形，保护病毒粒子,不溶于水、乙醇、氯仿、苯酚、蛋白酶等,昆虫碱性肠道水解，病毒释放，侵染，昆虫死亡.

主要昆虫病毒的特征病毒核酸包含体包含体内病毒粒细胞内寄主形状病毒数目子形状增殖部位昆虫核型多DNA多角体多个杆状细胞核鳞膜角体V双脉质型多RNA多角体多个二十面体细胞质鳞等角体颗粒体DNA近圆形1-2个杆状核、质鳞病毒昆虫痘DNA球、肾形多个砖、线细胞质鳞鞘病毒卵圆等双无包含体研究较少

1.核型多角体病毒

nucleopolyhedrosisvirus,NPV

世界卫生组织和粮农组织推荐寄主范围广、专一，对人、植物、天敌无害包含体在离开宿主后仍具生物活性杀虫效应具有流行性和持续性目前应用最成功的昆虫病毒我国已有棉铃虫NPV商品问世棉铃虫幼虫取食吃进NPVNPV在昆虫肠道中溶解病毒粒子释放并侵染中肠上皮细胞昆虫细胞病变死亡

NPV的专一性很强

棉铃虫NPV除侵染棉铃虫外还侵染烟草夜蛾包含体形态上是多角的，直径0.8~5m

受感染的昆虫一般并不立即死亡宿主死亡和分解后，包含体仍具毒力包含体被其他幼虫吞食，病毒在昆虫群体中传播

核型多角体病毒（单粒包埋）高节狂躁爬行腹足基部乳白气门周围水渍状病斑2.质型多角体病毒

cytoplasmicpolyhedrosisvirus,CPV

呼肠孤病毒科，质型多角体病毒属致病机理和NPV相似CPV不仅侵染幼虫，还能经卵传染给子代在实际应用中具有重要意义

形状与结构

六角形二十面体，有两个同心的正二十面体壳，外观呈球形。直径60~70nm，有12个顶点，各有1衣粒，每衣粒外伸一四节突起（25~27nm），先端有一12nm的球状体。群体症状个体症状由于核酸代谢紊乱，代谢产物尿酸积累所致。3.颗粒体病毒

granulosisvirus,GV

包含体圆形、椭圆形、一个包含体只含一个病毒颗粒，病毒颗粒杆状，双链DNA；云杉卷叶蛾颗粒体病毒、菜粉蝶颗粒体病毒等；昆虫食入停止进食，血液变成乳白色而死亡；我国：菜粉蝶颗粒体病毒用于生物防治。4.用DNA重组技术改造杆状病毒杀虫剂

野生型缺陷：杀虫慢，感染到死亡需几天到星期，毒力低，在野生条件下容易失活，杀虫范围窄。对杆状病毒基因改造主要集中在三个方面

1）引入外源毒蛋白，增强杆状病毒的毒性2）引入能扰乱昆虫正常生活周期的基因3）对病毒基因进行修饰或加工，以增强病毒的活性，提高毒性（二）细菌杀虫剂（Bt生物杀虫剂）

已知的昆虫病原细菌90多种

Bacillus（杆菌）

Enterobacter（肠杆菌）

Pseudomonus（假单胞菌）最重要的是苏云金芽孢杆菌（教材P128）（Bacilllusthuringiensis,Bt）1.Bt生物杀虫剂简介

G+，短杆菌，形成芽孢，周身鞭毛或无鞭毛伴孢晶体

1902年发现，1951年发现商业价值寄生130多种鳞翅目幼虫中膜翅目、双翅目、直翅目和鞘翅目体内控制毛虫、毒蛾、白菜金翅夜蛾、烟草天蛾等2.致病机理

主要靠芽孢和毒素

芽孢在肠道中萌发，大量增殖，穿透肠壁进入血液，引起昆虫败血症

毒素：主要是毒素和毒素

毒素是所有Bt共有的毒素，存在于伴孢晶体中

毒素是胞外毒素，水溶性，热稳定性好，是

RNA聚合酶的竞争性抑制剂

伴胞晶体3.毒素形成的过程

主要由蛋白质和糖类组成

Bt伴孢晶体在昆虫肠道

碱性条件逐步水解一定大小的分子具有毒性4.毒性机理

5.毒素基因及定位

正常情况，芽孢形成时才合成Bt前毒素蛋白芽孢形成过程中，转录因子与活跃基因启动子结合，毒素基因的启动子受这一因子的控制。从蜡状芽孢杆菌（Bacilluscereus）质粒组成型表达的四环素抗性基因，启动子+毒素基因（无自身启动子）克隆到质粒上，导入Bt中，在Bt生活史的各个时期都表达有毒素蛋白。

伴孢晶体

6.基因工程操作使P.fluorescens

携带毒素基因3.真菌杀虫剂

昆虫病原微生物中种类最多的是真菌，数量达到750种，占60%，孢子在昆虫体表萌发后侵染虫体，也可以通过取食过程侵染虫体，真菌孢子四处飞扬，昆虫真菌病易流行。

致病真菌：结合菌亚门的虫霉目半知菌亚门的丝孢目“白僵病”真菌（教材P130）

半知菌类感染真菌分泌毒素杀死寄主在寄主尸体上生长发育虫尸因充满菌丝而僵硬白僵菌属引起的昆虫死亡约占21%白僵菌（Beauveriabassiana）分生孢子可直接由表皮侵染通过取食或呼吸而侵染宿主侵染鳞翅目直翅目同翅目鞘翅目的多种害虫螨类

二.防治植物病害的微生物

植物病害是威胁农业生产的一个严重问题植物防治微生物的主要作用机理

1.拮抗作用向环境中释放一些化学物质（抗生素），抑制其他微生物的生长。木霉对18个属，29种植物病原真菌具有拮抗作用

2.寄主作用有些微生物寄生在植物病原微生物体内干扰、抑制病原微生物正常生命活动3.竞争作用争夺营养和生存空间而相互抑制4.共生微生物的保护作用共生真菌可以形成外生菌根，保护与其共生的植物少受病害的侵染。三农用抗生素概念:由微生物产生的对微生物、昆虫、植物等其他生物显示特异性药理作用的化学物质，是微生物产生的代谢产物。类型:按用途区分，有杀菌剂、杀虫剂、杀螨剂、除草剂和植物生长调节剂等.20世纪40年:代医用抗生素发展的基础上研究开发的。最初，将某些医用抗生素如链霉素、土霉素、灰黄霉素等用于防治农作物病害，取得了一定的效果。同时也筛选出一些农业专用的抗生素如放线酮、抗霉素和一些多烯类抗生素。50年代以来，广泛使用化学农药带来了环境污染问题，这促进了寻找比较安全的生物源农药的研究，因此农用抗生素得到较快的发展，日本在这方面处于领先地位。1961年，日本开发了杀稻瘟素－S用于防治稻瘟病,是世界上第一个大规模生产的农用抗生素，它成功地取代了公害严重的有机汞制剂。60～70年代，日本又开发了春日霉素、多氧霉素、有效霉素等高效品种。70年代以来，一些具有防治昆虫、螨、动物寄生原虫和蠕虫、除草和调节动植物生长功能的农用抗生素，不断研究开发出来，扩大了农用抗生素的应用领域。70年代后期，日本农用抗生素的年总产量已达到400t以上（按有效成分计）。

中国从50年代起研究开发农用抗生素，在20多年里陆续投产了赤霉素、灭瘟素、春雷霉素、多抗霉素和井冈霉素等品种。其中产量最大的是井冈霉素，到80年代年产量已接近1kt（有效成分）、占全国农用抗生素产量的95％以上，成为防治水稻纹枯病首选的安全有效的药剂。1953年，我国植病学家尹莘耘先生自陕西泾阳老苜蓿地根中分离得到”5406”菌株，开展防治棉花枯黄萎病.井冈霉素的杀菌效果对照生产

农用抗生素的工业生产，通常采用液体深层通气培养的发酵工程，世界上生产农用抗生素用的发酵罐容积最大的已达300m

各种农用抗生素生产过程的发酵工序大体相同，而分离和纯化工序则因品种而异，有的有效成分存在于发酵液中,有的则存在于菌丝体中,要采用不同的分离纯化流程来制取。例如：井冈霉素存在于发酵液中，过滤后浓缩、萃取纯化，再加入助剂调制即成为制剂产品。

农用抗生素具有以下特点

①结构复杂；②活性高、用量小、选择性好；③易被生物或自然因素所分解，不在环境中积累或残留；④生产原料为淀粉、糖类等农产品，属于再生性能源；⑤采用发酵工程生产，同一套设备只要改变菌种即可生产不同的抗生素，生产菌大多是土壤中的放线菌，也有真菌和细菌。

中国研制成功新型农用抗生素——瑞拉菌素瑞拉菌素是一种农用抗生素，属于生物农药的主要品种。它与过去使用的杀虫剂、杀菌剂等常规化学农药相比，是天然物质，容易被生物分解，不易产生抗药性，对生态环境无破坏作用，属于无公害农药。这种抗生素对梨黑星病菌、苹果腐烂病菌、辣椒疫病、番茄早疫病菌、烟草赤星