《微生物的生态学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物的生态学习教案.pptx（194页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1微生物的生态微生物的生态(shngti)第一页，共194页。第一节第一节 生态系统生态系统(shn ti x tn)一、生物圈和生态系统一、生物圈和生态系统一、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、微生物生态系统三、微生物生态系统三、微生物生态系统三、微生物生态系统 特点特点特点特点 作用作用作用作用(zuyng)(zuyng)构成构成构成构成第2页/共194页第二页，共194页。生态学是一门研究生命系统与环境生态学是一门研究生命系统与环境生态学是一门研究生命系统与
2、环境生态学是一门研究生命系统与环境(hunjng)(hunjng)(hunjng)(hunjng)系统间相互作用规律的科学系统间相互作用规律的科学系统间相互作用规律的科学系统间相互作用规律的科学微生物生态学（微生物生态学（微生物生态学（微生物生态学（Microbial EcologyMicrobial EcologyMicrobial EcologyMicrobial Ecology）是生）是生）是生）是生态学的一个分支，它的研究对象是微生物态学的一个分支，它的研究对象是微生物态学的一个分支，它的研究对象是微生物态学的一个分支，它的研究对象是微生物群体与其周围生物和非生物环境群体与其周围生物和
3、非生物环境群体与其周围生物和非生物环境群体与其周围生物和非生物环境(hunjng)(hunjng)(hunjng)(hunjng)条件间相互作用的规律条件间相互作用的规律条件间相互作用的规律条件间相互作用的规律生物圈（生物圈（biospherebiosphere）、生态系统）、生态系统(shn ti x tn)(shn ti x tn)（ecosystemecosystem）、群落（）、群落（communitycommunity）、种群（）、种群（populationpopulation）、个体（）、个体（individualindividual）、器官（）、器官（organorgan）、组织
4、（）、组织（tissuetissue）、细胞（）、细胞（cellcell）、细胞器（）、细胞器（organelleorganelle）、分子（）、分子（moleculemolecule）第3页/共194页第三页，共194页。生生生生 物物物物 圈圈圈圈(biosphere)(biosphere)：地球表面进行生命活：地球表面进行生命活：地球表面进行生命活：地球表面进行生命活动的有机圈层动的有机圈层动的有机圈层动的有机圈层 生态系统生态系统生态系统生态系统(xtng)(ecosystem)(xtng)(ecosystem)：生物群落与：生物群落与：生物群落与：生物群落与其生存环境组成的整体系统其
5、生存环境组成的整体系统其生存环境组成的整体系统其生存环境组成的整体系统(xtng)(xtng)。它是。它是。它是。它是生物圈的基本组成单元，也是功能单元生物圈的基本组成单元，也是功能单元生物圈的基本组成单元，也是功能单元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(shn ti x tn)第4页/共194页第四页，共194页。二、生态系统中的能量二、生态系统中的能量(nngling)流流和物质流和物质流能量流：能量通过生态系统从一种生物传递能量流：能量通过生态系统从一种生物传递能量流：能量通过生态系统从一种生物传递能量流：能量通过生态系统从一种生物传递给另一种生物
6、的现象叫做能量流给另一种生物的现象叫做能量流给另一种生物的现象叫做能量流给另一种生物的现象叫做能量流物质流：生态系统内通过生产者、消费者和物质流：生态系统内通过生产者、消费者和物质流：生态系统内通过生产者、消费者和物质流：生态系统内通过生产者、消费者和分解者的作用进行分解者的作用进行分解者的作用进行分解者的作用进行(jnxng)(jnxng)的物质循环的物质循环的物质循环的物质循环食物链：由生产者产生的有机物，以食物的食物链：由生产者产生的有机物，以食物的食物链：由生产者产生的有机物，以食物的食物链：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形式从一系列食用和被食用的
7、步骤通过生态形式从一系列食用和被食用的步骤通过生态形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系统，形成一种食物链索关系系统，形成一种食物链索关系系统，形成一种食物链索关系第5页/共194页第五页，共194页。q微环境：紧密围绕微生物细胞的环境，微环境：紧密围绕微生物细胞的环境，它与微生物的关系它与微生物的关系(gun x)(gun x)比大环境更比大环境更为密切为密切q稳定性：群落中的优势种作为主导者使稳定性：群落中的优势种作为主导者使群落稳定群落稳定q适应性：通过改变群体的结构适应新环适应性：通过改变群体的结构适应新环境境q基因流基因流:微生物生态系统中基因的平行微生物
8、生态系统中基因的平行转移转移三、微生物生态系统三、微生物生态系统(shn ti x tn)特点特点(tdin)第6页/共194页第六页，共194页。微生物在生态系统中的主要微生物在生态系统中的主要(zhyo)作用作用q初级生产者的重要成员：光能自养、初级生产者的重要成员：光能自养、化能自养微生物化能自养微生物q最主要的分解者：化能异养微生物参最主要的分解者：化能异养微生物参与有机物质的矿化与有机物质的矿化q在生物地球化学循环中参与物质转变在生物地球化学循环中参与物质转变q代谢产物对动植物和其它代谢产物对动植物和其它(qt)微生微生物的促进或抑制作用物的促进或抑制作用第7页/共194页第七页，共
9、194页。微生物生态系统微生物生态系统(shn ti x tn)构成构成v种群种群(zhn(zhn qn)(Populations)qn)(Populations)v共位群共位群(Guilds)(Guilds)v群落群落(Communities)(Communities)v生态系统生态系统(Ecosystem)(Ecosystem)第8页/共194页第八页，共194页。种群（种群（population):population):生活在同一环境生活在同一环境中的同种中的同种(tn zhn)(tn zhn)个体细胞生长个体细胞生长组成组成In a microbial ecosystem In a
10、microbial ecosystem individual cells grow individual cells grow toto form form populationspopulations第9页/共194页第九页，共194页。共位群共位群(guild):在代谢作用上相关在代谢作用上相关(xinggun)的种群的种群Metabolically related populations constitute groupings called guilds第10页/共194页第十页，共194页。群落（群落（community):同一环境中两个同一环境中两个以上共位群由于生活繁殖与代谢上的
11、以上共位群由于生活繁殖与代谢上的连锁而构成相互依赖、制约的生物连锁而构成相互依赖、制约的生物(shngw)群体群体Sets of guilds conducting complementary physiological processes interact to form microbial communities第11页/共194页第十一页，共194页。生态系统生态系统(Ecosystem):微生物群落微生物群落(shn w qn lu)与大生物群落与大生物群落(shn w qn lu)和环境相互作用和环境相互作用则构成一个完整的生态系统则构成一个完整的生态系统Microbial comm
12、unities then interact with communities of macroorganisms and environment to define the entire ecosystem第12页/共194页第十二页，共194页。qq 生物膜生物膜生物膜生物膜(Biofilm):(Biofilm):微生物细胞与基质微生物细胞与基质微生物细胞与基质微生物细胞与基质(j zh)(j zh)表面表面表面表面形成的有组织形成的有组织形成的有组织形成的有组织 的微生物系统的微生物系统的微生物系统的微生物系统qq 微生物垫微生物垫微生物垫微生物垫(Microbial mat):(Micr
13、obial mat):在特定环境发展的巨在特定环境发展的巨在特定环境发展的巨在特定环境发展的巨大生物膜大生物膜大生物膜大生物膜 单一单一单一单一(dny)(dny)细胞层细胞层细胞层细胞层复杂复杂复杂复杂(fz)(fz)多层细胞多层细胞多层细胞多层细胞更为成熟的生物膜更为成熟的生物膜更为成熟的生物膜更为成熟的生物膜细胞团细胞团细胞团细胞团间隙和导管间隙和导管间隙和导管间隙和导管第13页/共194页第十三页，共194页。A Simple Ecosystem藻类：藻类：藻类：藻类：O2O2，有机质，有机质，有机质，有机质化能异养细菌化能异养细菌化能异养细菌化能异养细菌(xjn)(xjn)第14页/
14、共194页第十四页，共194页。Community 1Community 1Photic zone Photic zone cyanobacteria and algaecyanobacteria and algae 6CO6CO2 2+6H+6H2 2O CO C6 6H H6 6OO6 6+6O+6O2 2Community 2 Community 2 Oxic zone Chemoorganotrophic bacteria Oxic zone Chemoorganotrophic bacteria C C6 6H H1212OO6 6+6O+6O2 2 6CO 6CO2 2+6H+6H
15、2 2OOAnoxic Anoxic zone zone Community 3Community 3Guild 1:Guild 1:methanogenic bacteria methanogenic bacteria(CO(CO22 CH CH44 )homoacetogenic bacteria homoacetogenic bacteria(CO(CO22 acetate)acetate)Guild 2:Guild 2:sulfate reducing bacteria sulfate reducing bacteria(SO(SO442-2-H H22S)S)sufur-reduci
16、ng bacteria sufur-reducing bacteria(S(S00 H H22S)S)Guild 3:Guild 3:denitrifying bacteria denitrifying bacteria(NO(NO3-NN2 2)ferric iron-reducing bacteria ferric iron-reducing bacteria(Fe(Fe3+3+Fe Fe2+2+)Guild 4:Guild 4:fermentative bacteria(fermenting sugar,et fermentative bacteria(fermenting sugar,
17、et al)al)Individual Individual Population Population lakelakeecosysteecosystemm第15页/共194页第十五页，共194页。第二节第二节 自然界中的微生物自然界中的微生物微生物无处不在微生物无处不在！第16页/共194页第十六页，共194页。第二节第二节 自然界中的微生物自然界中的微生物一、一、一、一、土壤中的微生物土壤中的微生物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二、自然水域中的微生物二、自然水域中的微生物三、三、三、三、空气中的微生物空气中的微生物空气中的微生物空气中的微生物四、
18、极端四、极端四、极端四、极端(jdun)(jdun)(jdun)(jdun)环境下的微生物环境下的微生物环境下的微生物环境下的微生物五、未培养微生物五、未培养微生物五、未培养微生物五、未培养微生物第17页/共194页第十七页，共194页。一、土壤一、土壤(trng)中的中的微生物微生物（一）土壤是适合（一）土壤是适合(shh)微生物生活的微生物生活的“天然天然培养基培养基”由于土壤具备了各种微生物生长由于土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、空气发育所需要的营养、空气(kngq)、酸碱度、渗透压和温、酸碱度、渗透压和温度等条件，所以土壤中微生物的度等条件，所以土壤中微生物的种类和数量是其他
19、任何生态系统种类和数量是其他任何生态系统无法比拟的。无法比拟的。第18页/共194页第十八页，共194页。q 动植物残体、有机肥料动植物残体、有机肥料(yuj(yuj filio)filio)q 矿物质成分矿物质成分q 团粒结构调节了空气和水分的含量团粒结构调节了空气和水分的含量q 渗透压在渗透压在3-63-6之间之间 q pH pH范围多数在范围多数在5.5-8.55.5-8.5之间之间q 土壤的保温性土壤的保温性q 阻挡紫外线杀伤阻挡紫外线杀伤第19页/共194页第十九页，共194页。Very few：free in the soil solutionMost as：microcoloni
20、es attached to soil particles第20页/共194页第二十页，共194页。原位杂交法得到的微生物在土壤原位杂交法得到的微生物在土壤颗粒颗粒(kl)上的微菌落形态上的微菌落形态第21页/共194页第二十一页，共194页。Soil particles are not homogeneous in Soil particles are not homogeneous in terms of their oxygen contentterms of their oxygen content第22页/共194页第二十二页，共194页。Visualization of micro
21、organisms on the Visualization of microorganisms on the surface of soil particles by use of SEMsurface of soil particles by use of SEMLeft:Rod-shape bacteriaCenter:Actinomycete spores（放线菌孢子（放线菌孢子(boz)）Right:Fungus hyphae（真菌菌丝）（真菌菌丝）第23页/共194页第二十三页，共194页。细菌：细菌最多，占土壤微生物总量的细菌：细菌最多，占土壤微生物总量的细菌：细菌最多，占土壤微
22、生物总量的细菌：细菌最多，占土壤微生物总量的70-90%70-90%70-90%70-90%放线菌：数量次于细菌，约占放线菌：数量次于细菌，约占放线菌：数量次于细菌，约占放线菌：数量次于细菌，约占5-30%5-30%5-30%5-30%真菌：数量次于细菌和放线菌，但生物量最高。真菌：数量次于细菌和放线菌，但生物量最高。真菌：数量次于细菌和放线菌，但生物量最高。真菌：数量次于细菌和放线菌，但生物量最高。藻类：单细胞硅藻藻类：单细胞硅藻藻类：单细胞硅藻藻类：单细胞硅藻(u zo)(u zo)(u zo)(u zo)或丝状绿藻等，约占或丝状绿藻等，约占或丝状绿藻等，约占或丝状绿藻等，约占1%1%1%
23、1%原生动物：主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不多，但对原生动物：主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不多，但对原生动物：主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不多，但对原生动物：主要包括纤毛虫、鞭毛虫等。它们数量不多，但对土壤有机质的分解起着重要的作用。土壤有机质的分解起着重要的作用。土壤有机质的分解起着重要的作用。土壤有机质的分解起着重要的作用。病毒：主要以噬菌体的形态存在，其生物量甚微。病毒：主要以噬菌体的形态存在，其生物量甚微。病毒：主要以噬菌体的形态存在，其生物量甚微。病毒：主要以噬菌体的形态存在，其生物量甚微。（二）土壤（二）土壤(trng)中的微生物及生中的微生物及生物量物量第24页
24、/共194页第二十四页，共194页。Proportion of different soil microorganisms 第25页/共194页第二十五页，共194页。耕作层耕作层(15cm)(15cm)土壤土壤(trng)(trng)中中的微生物数量和生物量的微生物数量和生物量类群类群菌数菌数(cfu/g)(cfu/g)(cfu/g)(cfu/g)生物量生物量(g/m(g/m(g/m(g/m2 2 2 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10438From L.Hawker:From L.Hawker:Micr
25、oorganismsMicroorganisms第26页/共194页第二十六页，共194页。第27页/共194页第二十七页，共194页。2020世纪世纪世纪世纪8080年代，美国能源部年代，美国能源部年代，美国能源部年代，美国能源部-地下科学地下科学地下科学地下科学(kxu)(kxu)计划（计划（计划（计划（Deep Subsurface Deep Subsurface ProgramProgram）地下的微生物在陆地地下的微生物在陆地地下的微生物在陆地地下的微生物在陆地(ld)(ld)可达可达可达可达4 4公里处公里处公里处公里处！第28页/共194页第二十八页，共194页。九十年代初期从地
26、下数公里发现的超微型细菌，九十年代初期从地下数公里发现的超微型细菌，用代谢产生的用代谢产生的CO2作指标作指标(zhbio)，计算出其代，计算出其代谢速率仅为地上正常细菌的谢速率仅为地上正常细菌的10-15，认为它们需要，认为它们需要100年才能分裂一次。年才能分裂一次。1 1）作为地质标记）作为地质标记）作为地质标记）作为地质标记2 2）分离特殊）分离特殊）分离特殊）分离特殊(tsh)(tsh)的蛋白的蛋白的蛋白的蛋白（基因）（基因）（基因）（基因）第29页/共194页第二十九页，共194页。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在特定土壤中存在的具有特
27、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。采用群，称为土壤微生物区系。采用群，称为土壤微生物区系。采用群，称为土壤微生物区系。采用(ciyng)(ciyng)多多多多种培养基和培养方法，培养土壤中微生物区种培养基和培养方法，培养土壤中微生物区种培养基和培养方法，培养土壤中微生物区种培养基和培养方法，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系的各个组分，从而认识特定土壤的微生物系的各个组分，从而认识特定土壤的微生物系的各个组分，从而认识特定土壤的微生物区系在数量和类群上的特点，称为土壤微生区系在数量和类群上的特点，称为土壤微生区系在数量和类群上的
28、特点，称为土壤微生区系在数量和类群上的特点，称为土壤微生物区系分析物区系分析物区系分析物区系分析（三）土壤（三）土壤(trng)微生微生物区系物区系第30页/共194页第三十页，共194页。1 1、土壤、土壤、土壤、土壤(trng)(trng)微生物区系分析法微生物区系分析法微生物区系分析法微生物区系分析法qq测定细菌、放线菌和真菌数量：分别采用牛肉膏测定细菌、放线菌和真菌数量：分别采用牛肉膏测定细菌、放线菌和真菌数量：分别采用牛肉膏测定细菌、放线菌和真菌数量：分别采用牛肉膏蛋白胨、高氏一号、马铃薯蔗糖培养基蛋白胨、高氏一号、马铃薯蔗糖培养基蛋白胨、高氏一号、马铃薯蔗糖培养基蛋白胨、高氏一号、
29、马铃薯蔗糖培养基qq选择培养基选择培养基选择培养基选择培养基:测定土壤中特定生理功能群的数量，测定土壤中特定生理功能群的数量，测定土壤中特定生理功能群的数量，测定土壤中特定生理功能群的数量，如固氮菌、硝化细菌，反硝化细菌、硫化如固氮菌、硝化细菌，反硝化细菌、硫化如固氮菌、硝化细菌，反硝化细菌、硫化如固氮菌、硝化细菌，反硝化细菌、硫化(lihu)(lihu)(lihu)(lihu)细菌、纤维素分解细菌，厌气菌等细菌、纤维素分解细菌，厌气菌等细菌、纤维素分解细菌，厌气菌等细菌、纤维素分解细菌，厌气菌等第31页/共194页第三十一页，共194页。2 2、土壤、土壤(trng)(trng)微生物区微生
30、物区系的特点系的特点p类群、数量类群、数量(shling)和分布主要受和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、到营养物、含水量、氧、温度、pH等等因子的影响因子的影响p土壤类型的不同而有很大变化土壤类型的不同而有很大变化p季节影响季节影响第32页/共194页第三十二页，共194页。q微生物的数量也微生物的数量也与于土层与于土层(t cn)的深度有关，的深度有关，一般土壤表层微生一般土壤表层微生物最多，随着土层物最多，随着土层(t cn)的加深，的加深，微生物的数量逐步微生物的数量逐步减少减少Profile of a mature Profile of a mature soilsoil第33页
31、/共194页第三十三页，共194页。土著性区系是以土壤腐殖质为主要有机养料土著性区系是以土壤腐殖质为主要有机养料土著性区系是以土壤腐殖质为主要有机养料土著性区系是以土壤腐殖质为主要有机养料(ynglio)(ynglio)(ynglio)(ynglio)，生长慢，数量稳定，作用持久。主要，生长慢，数量稳定，作用持久。主要，生长慢，数量稳定，作用持久。主要，生长慢，数量稳定，作用持久。主要以以以以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是以在新鲜动植物分泌物、排泄物和残发酵性区系是以在新鲜动植物分泌物、排泄物和残发酵性
32、区系是以在新鲜动植物分泌物、排泄物和残发酵性区系是以在新鲜动植物分泌物、排泄物和残体为主要有机养料体为主要有机养料体为主要有机养料体为主要有机养料(ynglio)(ynglio)(ynglio)(ynglio)，其代谢活性和数量，其代谢活性和数量，其代谢活性和数量，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、表现为大起大落的间歇性。主要包括假单胞菌属、表现为大起大落的间歇性。主要包括假单胞菌属、表现为大起大落的间歇性。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芽胞杆菌属的细菌、青霉、曲霉和毛霉属的真菌等芽胞杆菌属的细菌、青霉、曲霉和毛霉属的真菌等芽胞杆菌属
33、的细菌、青霉、曲霉和毛霉属的真菌等3、土著、土著(tzh)性区系与发酵性性区系与发酵性区系区系第34页/共194页第三十四页，共194页。二、自然二、自然(zrn)水域中的微生物水域中的微生物(一一一一)自然水域自然水域自然水域自然水域(shuy)(shuy)(shuy)(shuy)具有微生物的良好生具有微生物的良好生具有微生物的良好生具有微生物的良好生活条件活条件活条件活条件营养物质营养物质营养物质营养物质溶解氧溶解氧溶解氧溶解氧渗透压渗透压渗透压渗透压温度温度温度温度第35页/共194页第三十五页，共194页。1 1 1 1、水是良好的溶剂，有较丰富的营养物质、水是良好的溶剂，有较丰富的营
34、养物质、水是良好的溶剂，有较丰富的营养物质、水是良好的溶剂，有较丰富的营养物质 固有生物固有生物固有生物固有生物(shngw)(shngw)(shngw)(shngw)死亡、排泄和分泌产生死亡、排泄和分泌产生死亡、排泄和分泌产生死亡、排泄和分泌产生 陆地上的污染物陆地上的污染物陆地上的污染物陆地上的污染物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0-360-360-360-36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
35、，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 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
36、在、水中溶解氧的存在 适合于好气性适合于好气性适合于好气性适合于好气性M M M M生长，流动江河生长，流动江河生长，流动江河生长，流动江河 静止水域，淡水静止水域，淡水静止水域，淡水静止水域，淡水 海海海海水水水水第36页/共194页第三十六页，共194页。（二）淡水（二）淡水(dnshu)水域中的微生物水域中的微生物类群：细菌类群：细菌 、真菌、真菌(zhnjn)(zhnjn)、藻类藻类 、原生动物等、原生动物等特点：运动性（随水流动特点：运动性（随水流动)、在低、在低营养浓度下生存。营养浓度下生存。第37页/共194页第三十七页，共194页。江河水中的微生物江河水中的微生物q数量、种类与
37、接触的土壤有密切关系数量、种类与接触的土壤有密切关系q吸附悬浮有机物及水底吸附悬浮有机物及水底q多能多能(du nn)运动，有些具有异常形态（如运动，有些具有异常形态（如柄细菌）柄细菌）q靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多危害健康的细菌，不宜饮用很多危害健康的细菌，不宜饮用第38页/共194页第三十八页，共194页。q 占地球表面面积的占地球表面面积的71%71%q 海洋生境海洋生境q有机营养物含量低有机营养物含量低q含盐量高含盐量高q低温低温(dwn)(dwn)(表层表层3535以下以下,100,100米以米以下下0-5)0-5)qpHpH值
38、值 8.3-8.5 8.3-8.5（三）海水中的微生物（三）海水中的微生物环境环境(hunjng)第40页/共194页第四十页，共194页。类群：包括细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动类群：包括细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动类群：包括细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动类群：包括细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动物和噬菌体等各类群。物和噬菌体等各类群。物和噬菌体等各类群。物和噬菌体等各类群。特点：嗜盐、嗜冷、耐压、低营养特点：嗜盐、嗜冷、耐压、低营养特点：嗜盐、嗜冷、耐压、低营养特点：嗜盐、嗜冷、耐压、低营养(yngyng)(yngyng)。嗜盐菌嗜盐菌嗜盐菌嗜盐菌 如如如如 Halobacteri
39、um halobuim Halobacterium halobuim，在，在，在，在12%12%饱饱饱饱和盐水中生长。和盐水中生长。和盐水中生长。和盐水中生长。嗜压菌嗜压菌嗜压菌嗜压菌 如如如如 Pseudomoas xanthocrus Pseudomoas xanthocrus，在，在，在，在400-400-500500个大气压下生长。个大气压下生长。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41页/共194页第四十一页，共194页。富营养化作用富营养化作用-水体受到污染并使水体自身水体受到污染并使水体自身(zshn)(zshn)的正常生态失去平衡的结果的正
40、常生态失去平衡的结果“水华水华水华水华(shu hu)”(shu hu)”（water water bloombloom）藻类（主要是微藻）的大量繁殖藻类（主要是微藻）的大量繁殖(fnzh)使水体出使水体出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上形成形成红潮红潮红潮红潮（red tidesred 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42页/共194页第四十二页，共194页。第43页/共194页第四十三页，共194页。引起水体富营养化的藻类除通过消
41、耗水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，很多藻类还能中的氧气危害养殖业外，很多藻类还能产生各种毒素，使动物得病或死亡，因产生各种毒素，使动物得病或死亡，因此由于富营养化作用此由于富营养化作用(zuyng)(zuyng)致死的致死的鱼等水产品不能食用。鱼等水产品不能食用。第44页/共194页第四十四页，共194页。pp空气不具有微生物生活的良好条空气不具有微生物生活的良好条件件 pp主要来自：主要来自：pp 1 1、土壤扬起的灰尘、土壤扬起的灰尘pp 2 2、水面、水面(shu min)(shu min)吹起的吹起的水沫水沫pp 3 3、动、植物体表、动、植物体表 pp主要包
42、括：主要包括：pp 抗逆性强的芽胞，抗逆性强的芽胞，G+G+球菌，球菌，霉菌和放线菌的孢子霉菌和放线菌的孢子三、三、空气空气(kngq)中的中的微生物微生物第45页/共194页第四十五页，共194页。农村农村农村农村(nngcn)(nngcn)(nngcn)(nngcn)城市城市城市城市 海洋上空海洋上空海洋上空海洋上空 9(pH9(胞内中性胞内中性胞内中性胞内中性)嗜碱菌嗜碱菌嗜碱菌嗜碱菌(alkaliphiles)Bacillus rotans (alkaliphiles)Bacillus rotans 能在能在能在能在pH11pH11下生长下生长下生长下生长 （五）高盐环境（五）高盐环境
43、（五）高盐环境（五）高盐环境极端嗜盐菌极端嗜盐菌极端嗜盐菌极端嗜盐菌(halophiles)(halophiles)，最适生长盐浓度为，最适生长盐浓度为，最适生长盐浓度为，最适生长盐浓度为3.5-4.53.5-4.5摩尔摩尔摩尔摩尔/L/L（六）高压环境（六）高压环境（六）高压环境（六）高压环境(海底、油井海底、油井海底、油井海底、油井(yujng)(yujng)深海中的极端嗜压菌深海中的极端嗜压菌深海中的极端嗜压菌深海中的极端嗜压菌(barophiles)(barophiles)Pseudomonas bathycete Pseudomonas bathycete 能在能在能在能在 1.01
44、108 Pa,1.01108 Pa,3 3 生长生长生长生长 第50页/共194页第五十页，共194页。Wang Wang et alet al.(2004)Journal of.(2004)Journal of Bacteriology 186:3187-3194Bacteriology 186:3187-3194Halobacterium sp.NRC-1 Halobacterium sp.NRC-1 是一个能够是一个能够是一个能够是一个能够(nnggu)(nnggu)在饱和盐水环境下生长的极端嗜在饱和盐水环境下生长的极端嗜在饱和盐水环境下生长的极端嗜在饱和盐水环境下生长的极端嗜盐古菌盐古
45、菌盐古菌盐古菌Haloarcula sp.D1第51页/共194页第五十一页，共194页。嗜盐菌抗盐机制嗜盐菌抗盐机制(jzh):(jzh):紫膜光能质子泵作用将光能转化为紫膜光能质子泵作用将光能转化为ATPATPNa+Na+在细胞壁外表面对维持细胞膜、细胞在细胞壁外表面对维持细胞膜、细胞壁构造和功能的重要作用壁构造和功能的重要作用采用细胞内积累高浓度采用细胞内积累高浓度+来对抗胞外的来对抗胞外的高渗环境高渗环境细胞内积累相容性物质来抵抗细胞外的细胞内积累相容性物质来抵抗细胞外的高渗透压高渗透压第52页/共194页第五十二页，共194页。五、尚未培养五、尚未培养(piyng)的微生物的微生物
46、（uncultivated microorganisms）基于对基于对rRNArRNA（16s16s和和18s18s）基因序列）基因序列(xli)(xli)的分析、同源性比较和系统进化树的建立，的分析、同源性比较和系统进化树的建立，发现了大量的尚未在人工条件下获得培养发现了大量的尚未在人工条件下获得培养的微生物类群。的微生物类群。已为人们所认识的仅占很小一部分（通常已为人们所认识的仅占很小一部分（通常认为仅为认为仅为1-10%)1-10%)第53页/共194页第五十三页，共194页。Phylogenetic analysis Phylogenetic analysis of microbial
47、 communityof microbial community第54页/共194页第五十四页，共194页。重要重要(zhngyo)意义意义生物生物(shngw)(shngw)多样性和系统发生多多样性和系统发生多样性（样性（Biodiversity and Biodiversity and Phylogenetic DiversityPhylogenetic Diversity）从未培养从未培养(piyng)微生物中分离筛微生物中分离筛选新型基因和天然产物选新型基因和天然产物(Novel genes and natural products)美国美国美国美国recombinant biocat
48、alysts Increcombinant biocatalysts Inc公司已从未培养公司已从未培养公司已从未培养公司已从未培养微生物中获得了约微生物中获得了约微生物中获得了约微生物中获得了约300300个与工业生产相关的新蛋白个与工业生产相关的新蛋白个与工业生产相关的新蛋白个与工业生产相关的新蛋白第55页/共194页第五十五页，共194页。宏基因组（宏基因组（MetagenomeMetagenome）作为一个新名）作为一个新名词最初由美国科学家词最初由美国科学家 Handelsman Handelsman 及其及其研究组于研究组于19981998年提出，定义年提出，定义(dngy)(dn
49、gy)为为“the Genomes of the Total“the Genomes of the Total Microbiota Found in Nature”Microbiota Found in Nature”，即指即指任何特定环境样品中全部微生物遗传物任何特定环境样品中全部微生物遗传物质的总和质的总和 第56页/共194页第五十六页，共194页。环境环境(hunjng)样品样品抽提抽提DNA DNA 克隆克隆(多种载体多种载体)转化宿主转化宿主(szh)(szh)细菌细菌(如大肠如大肠杆菌杆菌)宏基因组文库宏基因组文库(wnk)(wnk)Metagenomic Metagenomi
50、c LibraryLibrary通过通过 PCR PCR 或或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57页/共194页第五十七页，共194页。第三节第三节 微生物与生物微生物与生物环境间的相互环境间的相互(xingh)(xingh)关系关系一、微生物与植物一、微生物与植物(zhw)(zhw)间的间的关系关系二、微生物与动物间的关系二、微生物与动物间的关系三、微生物与微生物间的关系三、微生物与微生物间的关系 第58页/共194页第五十八页，共194页。一、微生物与植物一、微生