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1、微生物生态学生物群体的相互作用第1页，本讲稿共27页第2页，本讲稿共27页第一节第一节第一节第一节 微生物间的相互作用微生物间的相互作用微生物间的相互作用微生物间的相互作用第二节第二节 微生物与植物之间的相互关系微生物与植物之间的相互关系第三节第三节 微生物与动物之间的相互关系微生物与动物之间的相互关系第四节第四节 微生物与人体的相互关系微生物与人体的相互关系第3页，本讲稿共27页第一节第一节 微生物群体之间的相互作用微生物群体之间的相互作用1 1 1 1、微生物群体内不同个体也存在正和负的相互作用、微生物群体内不同个体也存在正和负的相互作用、微生物群体内不同个体也存在正和负的相互作用、微生物
2、群体内不同个体也存在正和负的相互作用关键决定于群体密度关键决定于群体密度一、微生物群体内的相互作用一、微生物群体内的相互作用第4页，本讲稿共27页群体密度群体密度生生长长速速率率正正作作用用负负作作用用在正和负的相互作用中群体密度对生长速率的综合影响在正和负的相互作用中群体密度对生长速率的综合影响第5页，本讲稿共27页2、微生物群体内的正作用、微生物群体内的正作用合作合作(协同作用协同作用)接种量大小对延滞期的影响接种量大小对延滞期的影响接种量大小对延滞期的影响接种量大小对延滞期的影响(代谢产物、生长因子群代谢产物、生长因子群代谢产物、生长因子群代谢产物、生长因子群体感应体感应体感应体感应)对
3、底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良环对底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良环对底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良环对底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良环境抵抗都存在协同作用境抵抗都存在协同作用境抵抗都存在协同作用境抵抗都存在协同作用（遗传物质的接合交换需要高群体密度（遗传物质的接合交换需要高群体密度（遗传物质的接合交换需要高群体密度（遗传物质的接合交换需要高群体密度 10 105 5个细个细个细个细胞胞胞胞/ml;/ml;在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物质交换在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物质交换在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物质交换
4、在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物质交换:粪肠球菌受体细粪肠球菌受体细粪肠球菌受体细粪肠球菌受体细胞产生外激素胞产生外激素胞产生外激素胞产生外激素(Pheromones),(Pheromones),外激素诱导供体菌合成凝结素外激素诱导供体菌合成凝结素外激素诱导供体菌合成凝结素外激素诱导供体菌合成凝结素,使供受体形成凝结使供受体形成凝结使供受体形成凝结使供受体形成凝结块有利于遗传物质的交换块有利于遗传物质的交换块有利于遗传物质的交换块有利于遗传物质的交换.).)通过信号传递达到协同作用通过信号传递达到协同作用通过信号传递达到协同作用通过信号传递达到协同作用,也是保护种的延续的有效途径。也
5、是保护种的延续的有效途径。也是保护种的延续的有效途径。也是保护种的延续的有效途径。a)如果群体密度小，个体的代谢产物不能得到合理使用，如果群体密度小，个体的代谢产物不能得到合理使用，生长缓慢，生长率增加也缓慢；生长缓慢，生长率增加也缓慢；b)如果群体密度大，生长速率加快。如果群体密度大，生长速率加快。a)粘液菌的纲柄菌属可以聚集到一个中心细胞上形成子实体而寻粘液菌的纲柄菌属可以聚集到一个中心细胞上形成子实体而寻找食物，遇到有毒物质也可通过聚集作用避开伤害。找食物，遇到有毒物质也可通过聚集作用避开伤害。第6页，本讲稿共27页3、微生物群体内的负作用、微生物群体内的负作用竞争竞争（1）对食物的竞争
6、；（营养物、光、空间和宿主）对食物的竞争；（营养物、光、空间和宿主）病毒和蛭弧菌竞争受体上的空间病毒和蛭弧菌竞争受体上的空间（2）产生有毒物质进行竞争；）产生有毒物质进行竞争；土壤亚表面有机酸的累土壤亚表面有机酸的累积会使葡萄糖代谢受到抑制积会使葡萄糖代谢受到抑制竞争的结果导致生长率下降。竞争的结果导致生长率下降。E.coliE.coli中中hokhok（hosthostkilling genekilling gene）基因，编码一种多肽（）基因，编码一种多肽（HokHok）可以破坏跨膜电位并导致）可以破坏跨膜电位并导致细胞死亡，还有一种细胞死亡，还有一种soksok基因（基因（suppres
7、sion of killingsuppression of killing），编码反义），编码反义mRNAmRNA，阻断，阻断hokhok基因的基因的表达，细胞受到保护。表达，细胞受到保护。第7页，本讲稿共27页二、不同微生物群体间的相互作用二、不同微生物群体间的相互作用1 1、作用效应、作用效应一方得益，另一方无影响；一方得益，另一方无影响；双方都得益；双方都得益；一方得益，另一方受害。一方得益，另一方受害。第8页，本讲稿共27页2 2、相互作用的种类（、相互作用的种类（8 8种）种）作用名称作用名称作用结果作用结果群体群体A A群体群体B B互惠共生关系互惠共生关系偏利共生关系偏利共生关系
8、0 0寄生关系寄生关系竞争关系竞争关系协作关系协作关系捕食关系捕食关系中立关系中立关系0 00 0拮抗关系拮抗关系0 0或或0：无影响：无影响：正效应：正效应：负效应：负效应第9页，本讲稿共27页（1 1）中立关系（）中立关系（NeutralismNeutralism）所研究的两个群体之间不存在任何关系所研究的两个群体之间不存在任何关系u代谢能力差别极大的两个群体（互不影响）；代谢能力差别极大的两个群体（互不影响）；u群体密度很小的两个群体群体密度很小的两个群体(贫营养环境中的不同微生物群体贫营养环境中的不同微生物群体)；u一个微生物群体处在休眠状态，与其他微生物群体的关系一个微生物群体处在休
9、眠状态，与其他微生物群体的关系(其他其他群体产生某些酶来破坏休眠状态群体产生某些酶来破坏休眠状态,重新相互作用重新相互作用)；u不利于微生物旺盛生长的环境条件（冰块中受冻结的微生物群体）不利于微生物旺盛生长的环境条件（冰块中受冻结的微生物群体）。第10页，本讲稿共27页微生物群体间在一个共同的环境中生长，一方为另一方的微生物群体间在一个共同的环境中生长，一方为另一方的生长创造营养条件或改善其环境条件，而本身不受影响，生长创造营养条件或改善其环境条件，而本身不受影响，这种彼此建立的关系。这种彼此建立的关系。（2 2）偏利共生关系（）偏利共生关系（CommersalismCommersalism）
10、污泥中的链状偏利共生关系污泥中的链状偏利共生关系甲醇甲醇某一微生物群体厌氧降解某一微生物群体厌氧降解甲烷氧化菌甲烷氧化菌甲烷甲烷有机酸有机酸甲醇菌甲醇菌多聚物多聚物有机酸利用菌有机酸利用菌微生物溶解无机盐微生物溶解无机盐,产生生长因子产生生长因子,降解一些毒素降解一些毒素,富集重金属离子富集重金属离子等等,为其他微生物生长提供便利条件为其他微生物生长提供便利条件.第11页，本讲稿共27页共代谢（共代谢（Co-metabolism）共代谢共代谢指在某种特殊底物上生长的一种群体能顺便氧化第二种底物，指在某种特殊底物上生长的一种群体能顺便氧化第二种底物，而第二种底物不能作为这一种微生物群体的碳源和能
11、源。而第二种底物不能作为这一种微生物群体的碳源和能源。共代谢在污染环境中的污染物降解过程起着很大的作用。共代谢在污染环境中的污染物降解过程起着很大的作用。Eg:Jackson FosterEg:Jackson Foster观察到依靠观察到依靠观察到依靠观察到依靠石蜡烃石蜡烃石蜡烃石蜡烃生长的诺卡氏菌生长的诺卡氏菌生长的诺卡氏菌生长的诺卡氏菌,在加有芳在加有芳在加有芳在加有芳香烃的培养液中，对香烃的培养液中，对香烃的培养液中，对香烃的培养液中，对芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃具有氧化作用。具有氧化作用。具有氧化作用。具有氧化作用。第12页，本讲稿共27页（3 3）协作关系（）协作关系（Synnergi
12、smSynnergism）指两个微生物群体生活在一起指两个微生物群体生活在一起,互相获利互相获利,但两者之间的关系但两者之间的关系没有专一性没有专一性,分开时能单独生活在各自的自然环境中分开时能单独生活在各自的自然环境中。（关。（关系不紧密，其中一个群体可被其它群体取代）系不紧密，其中一个群体可被其它群体取代）例：例：纤维分解细菌纤维分解细菌，将纤维素分解为葡萄糖，提供给自，将纤维素分解为葡萄糖，提供给自生固氮菌作为碳源；生固氮菌作为碳源；自生固氮菌自生固氮菌，固定，固定N N2 2为为NHNH3 3，提供给纤维素分解菌，提供给纤维素分解菌作为氮源。作为氮源。第13页，本讲稿共27页群体（群体
13、（1）化合物化合物A化合物化合物B化合物化合物C能量末端产物能量末端产物群体（群体（2）在微生物降解污染物和在微生物降解污染物和有毒物质方面有重要作有毒物质方面有重要作用用环己烷环己烷生长素生长素诺卡氏菌诺卡氏菌假单胞菌假单胞菌代谢产物代谢产物两个或两个以上微生物群体相互提供所需的营养,这种群体之间的相互作用叫做互营关系(Syntrophism)第14页，本讲稿共27页意义：意义：使有关的微生物群体共同参与某一种物质的代谢过程。使有关的微生物群体共同参与某一种物质的代谢过程。有机磷杀虫剂地亚农有机磷杀虫剂地亚农节杆菌和链霉菌共同生活才能完全降解节杆菌和链霉菌共同生活才能完全降解;单独生活时单独
14、生活时,都不能矿化地亚农的嘧啶环都不能矿化地亚农的嘧啶环产物（无毒）产物（无毒）第15页，本讲稿共27页鱼肝油青霉和白地霉通过协作关系共生时能降解除草鱼肝油青霉和白地霉通过协作关系共生时能降解除草鱼肝油青霉和白地霉通过协作关系共生时能降解除草鱼肝油青霉和白地霉通过协作关系共生时能降解除草剂敌稗，并去除毒性剂敌稗，并去除毒性剂敌稗，并去除毒性剂敌稗，并去除毒性 鱼肝油青霉鱼肝油青霉降解敌稗为丙酸和降解敌稗为丙酸和3,4-3,4-二氯苯胺，并能二氯苯胺，并能利用丙酸为能源和碳源，但不能进一步分解有毒的利用丙酸为能源和碳源，但不能进一步分解有毒的3,4-3,4-二氯苯胺二氯苯胺 白地霉白地霉不能分解
15、敌稗，但能把不能分解敌稗，但能把3,4-3,4-二氯苯胺分解成四二氯苯胺分解成四氯偶氮苯（毒性小很多）氯偶氮苯（毒性小很多）因此，敌稗存在时因此，敌稗存在时,两种真菌刺激生长，否则会争夺有限两种真菌刺激生长，否则会争夺有限的营养资源。的营养资源。第16页，本讲稿共27页（4 4）互惠共生关系（）互惠共生关系（MutualismMutualism）两种生物紧密生活在一起，形成两种生物紧密生活在一起，形成共生体共生体后互换后互换生命活动产物，形成互相依存、缺一不可的关系。生命活动产物，形成互相依存、缺一不可的关系。（不可替代性）（不可替代性）最有名的例子最有名的例子:地衣地衣藻类藻类(蓝细菌蓝细菌
16、)与真菌的共生体与真菌的共生体光合作用光合作用,碳水化合物碳水化合物保护作用保护作用,生长因子、无机盐生长因子、无机盐地衣地衣第17页，本讲稿共27页地衣地衣lichens真菌：子囊菌、担子菌；真菌：子囊菌、担子菌；藻类：绿藻；藻类：绿藻；蓝细菌：念珠藻蓝细菌：念珠藻可以抵抗不良环境（岩石表面）可以抵抗不良环境（岩石表面）可以抵抗不良环境（岩石表面）可以抵抗不良环境（岩石表面）产生有机酸溶解无机盐产生有机酸溶解无机盐产生有机酸溶解无机盐产生有机酸溶解无机盐一些可以固氮（固氮蓝细菌）一些可以固氮（固氮蓝细菌）一些可以固氮（固氮蓝细菌）一些可以固氮（固氮蓝细菌）检测大气中的二氧化硫检测大气中的二氧
17、化硫检测大气中的二氧化硫检测大气中的二氧化硫(二氧化硫抑二氧化硫抑二氧化硫抑二氧化硫抑制藻类生长制藻类生长制藻类生长制藻类生长)地衣的生理功能地衣的生理功能:第18页，本讲稿共27页厌氧沼气发酵中的电子传递互惠共生关系MBCO2CH4CH3COOHCH3CH2OHHCO3-HCOOHDVMFDV:脱硫弧菌脱硫弧菌MF:甲酸甲烷杆菌甲酸甲烷杆菌MB:巴氏甲烷八叠球菌巴氏甲烷八叠球菌CH4H2O第19页，本讲稿共27页（5 5）竞争作用（）竞争作用（CompetitionCompetition）两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境条件，结两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境条件，结果使
18、一方或双方群体大小或生长率受限制的现象。果使一方或双方群体大小或生长率受限制的现象。(竞争包竞争包括对括对生存空间生存空间和和食物食物的竞争的竞争)A.A.竞争排斥竞争排斥竞争排斥竞争排斥:即强者生存，弱者淘汰（主要）；（草履虫和双小核草履即强者生存，弱者淘汰（主要）；（草履虫和双小核草履即强者生存，弱者淘汰（主要）；（草履虫和双小核草履即强者生存，弱者淘汰（主要）；（草履虫和双小核草履虫，后者生长速率快，竞争获胜）虫，后者生长速率快，竞争获胜）虫，后者生长速率快，竞争获胜）虫，后者生长速率快，竞争获胜）(毒素、光、温度、毒素、光、温度、毒素、光、温度、毒素、光、温度、pHpH、氧气、氧气、氧
19、气、氧气)B.B.竞争共存竞争共存竞争共存竞争共存:如海洋中的嗜冷细菌（如海洋中的嗜冷细菌（如海洋中的嗜冷细菌（如海洋中的嗜冷细菌（0 05 5生长）和低温细菌（生长）和低温细菌（生长）和低温细菌（生长）和低温细菌（5 5以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化，两种菌交替以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化，两种菌交替以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化，两种菌交替以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化，两种菌交替适温生长率最高。适温生长率最高。适温生长率最高。适温生长率最高。第20页，本讲稿共27页在一个环境中，一个群体产生的代谢产物使共处的另在一个环境中，一个群
20、体产生的代谢产物使共处的另一群体生长受抑制，而本身不受影响，这种关系称为一群体生长受抑制，而本身不受影响，这种关系称为拮抗。拮抗。（6 6）拮抗作用（）拮抗作用（AmensalismAmensalism）拮抗物质：乳酸等有机酸、氧化S产生硫酸、消耗O2产生CO2、抗生素等第21页，本讲稿共27页A.非特异性的拮抗关系非特异性的拮抗关系B.特异性拮抗关系特异性拮抗关系如：酸牛奶、酸泡菜，乳酸菌生长，如：酸牛奶、酸泡菜，乳酸菌生长，产生乳酸而抑制其他微生物生长，产生乳酸而抑制其他微生物生长，以防腐败并保持风味。以防腐败并保持风味。如：抗生菌产生的抗生素能专一的抑制如：抗生菌产生的抗生素能专一的抑制
21、某类微生物的生长。某类微生物的生长。青霉素青霉素G+，链霉素，链霉素G-头孢霉菌是小麦的致病菌，可以在死亡的小麦组织中生长并分泌抗真菌头孢霉菌是小麦的致病菌，可以在死亡的小麦组织中生长并分泌抗真菌物质，阻止其它真菌在这种组织中生长。物质，阻止其它真菌在这种组织中生长。第22页，本讲稿共27页（7 7）寄生关系（）寄生关系（ParasitismParasitism）寄生物从宿主群体中获取营养物，而寄主受害的关系。寄生物从宿主群体中获取营养物，而寄主受害的关系。寄生物包括病毒、细菌、真菌、原生动物，寄主包括寄生物包括病毒、细菌、真菌、原生动物，寄主包括细菌、真菌、原生动物和藻类。细菌、真菌、原生动
22、物和藻类。意义：寄生物对于控制宿主群体的大小和节省自然界意义：寄生物对于控制宿主群体的大小和节省自然界意义：寄生物对于控制宿主群体的大小和节省自然界意义：寄生物对于控制宿主群体的大小和节省自然界微生物所需的营养物起着很大的作用。微生物所需的营养物起着很大的作用。微生物所需的营养物起着很大的作用。微生物所需的营养物起着很大的作用。寄生物和寄主之间的关系具有特异性。第23页，本讲稿共27页A.外寄生外寄生B.内寄生内寄生C.超寄生超寄生蛭弧菌寄生于蛭弧菌寄生于G-菌的细胞壁和质膜之间。菌的细胞壁和质膜之间。v专性寄生：如病毒是绝对专性寄生于寄主细胞内；专性寄生：如病毒是绝对专性寄生于寄主细胞内；v
23、兼性寄生：如棉花枯萎病（真菌入侵棉花根部，兼性寄生，也兼性寄生：如棉花枯萎病（真菌入侵棉花根部，兼性寄生，也可腐生）可腐生）病毒又寄生于蛭弧菌上病毒又寄生于蛭弧菌上第24页，本讲稿共27页（8 8）捕食作用（）捕食作用（PredationPredation）一种生物靠吞食或消化另一种生物而生存的关系一种生物靠吞食或消化另一种生物而生存的关系捕捕捕捕食食食食性性性性真真真真菌菌菌菌原生动物原生动物节毛虫节毛虫可以吞噬原生动物可以吞噬原生动物草履虫草履虫，原生动物，原生动物袋装草履虫袋装草履虫可可以吞噬藻类和细菌。以吞噬藻类和细菌。第25页，本讲稿共27页细菌形成芽孢，可以抵抗变形虫的吞噬；细菌形成芽孢，可以抵抗变形虫的吞噬；微生物产生色素或荚膜；微生物产生色素或荚膜；E.coli受到粘土保护，形成一层物理屏障受到粘土保护，形成一层物理屏障微生物抗吞噬作用：微生物抗吞噬作用：第26页，本讲稿共27页思思 考考 题题不同微生物群体之间的相互作用有哪几种？不同微生物群体之间的相互作用有哪几种？分别举例说明。分别举例说明。名词解释：拮抗、共代谢、互惠共生名词解释：拮抗、共代谢、互惠共生第27页，本讲稿共27页