吉林农业大学学报 2001,23(1):111～115
Journal of Jili n A gricult ural U niversity
淀粉发酵生产微生物多糖的研究现状
陈 光Ξ 张真妮
(吉林农业大学生物技术学院 长春130118)
摘 要:综述了国内外以淀粉为原料发酵生产微生物多糖的发展现状,着重介绍了近年来国内外关注的热点:海藻糖、透明质酸等的研究现状,并列举了一些实现工业化或接近实现工业化生产微生物多糖的情况。
关键词:淀粉;发酵;微生物多糖
中图分类号:TQ92011 文献标识码:A 文章编号:100025684(2001)01201115205
Microbial Polysaccharide Produced from Fermentation of Starch-A Review
CHEN Guang,ZHAN G Zhen2ni
(College of B iotechnology,Jili n A gricult ural U niversity,Changchun130118,Chi na) Abstract:Microbial Polysaccharide,a new product developed from biotechnology,has attracted attention for its unique characteristics.The present situations home and abroad about the research on microbial polysaccharide has been reviewed in the paper with special focus on the research on trahalose,hyaluronic acid etc.
K ey words:starch;fermemtation;microbial polysaccharide
淀粉是食品加工业的基础原料。随着世界粮食生产的发展,淀粉产量逐年增加,淀粉行业的飞速发展,使淀粉深加工技术日益显示出重要的作用。将淀粉进行多层次深度加工,可生产改性淀粉、淀粉糖、发酵制品等几类产品约2000余种,使淀粉增值3～20倍[1]。其中,以淀粉为原料的发酵产品,因现代生物技术日新月异的发展而获得了更加广阔的发展空间,使其成为一项市场前景好、增值多、经济效益大的淀粉深加工的重要产品之一。
近年来,以淀粉为原料利用生物技术开发出的新产品———微生物多糖,因其安全无毒、理化性质独特等优良性质而倍受关注。微生物多糖包括胞内多糖、胞壁多糖和胞外多糖。胞外多糖是由微生物大量产生的多糖,易与菌体分离,可通过深层发酵实现工业化生产。一般微生物多糖是以淀粉水解为碳源发酵生产,也可直接利用可溶性淀粉经微生物酶作用制得。据D1E1Eveleigh统计[2],已经发现49属76种微生物产生胞外多糖,但真正有应用价值并已进行或接近工业化生产的仅十几种。近几年,随着对微生物多糖研究的深入,世界上微生物多糖的产量和年增长量均在10%以上,而一些新型多糖年增长量在30%以上。到目前为止,已大量投产的微生物多糖主要有黄原胶(Xanthan gum)、结冷胶(G ellan gum)、右旋糖酐(Dextran)、小核菌葡聚糖(Scleroglu2 can)、短梗霉多糖(Pollulan)、热凝多糖(Curdlan)等。近年来又兴起对一些新型微生物多糖如海藻糖(Trehalose)、透明质酸(Hyaluronic acid)、壳聚糖(Chitasan)等的研究。微生物多糖具有植物多糖不具备的优良性质,它们生产周期短,不受季节、地域和病虫害等条件限制,具有较强的市场竞争力和广阔的发展前景[2]。目前,许多微生物多糖已作为胶凝剂、成膜剂、保鲜剂、乳化剂等,广泛
Ξ作者简介:陈 光,女,1961年出生,博士,副教授,研究方向:利用同位素示踪技术研究植物及药用植物营养代谢收稿日期:2000211204
应用于食品、制药、石油、化工等多个领域。据估计,全世界微生物多糖年工业产值可达50亿～100亿美元。现将以淀粉质为原料发酵制得微生物多糖产品的研究现状及应用情况概述如下。
1 海藻糖
近年来,海藻糖由于其独特的生物学功能而受到广泛的关注,在世界范围内引发了研究其生产、应用技术的热潮[3]。
1.1 化学特性与生理功能
海藻糖是由2个分子葡萄糖残基通过1个α,α21,1键连接的非还原性二糖。最初是从生活在沙漠中的一种甲虫蛹里分离得到的,后来发现它广泛存在于低等植物如藻类、真菌、细菌、酵母和昆虫中。大量研究表明:海藻糖具有独特而卓越的生物学特性,而在细胞中是一种典型的应激代谢物,当生物细胞处于饥饿、干燥、高温、高渗透压及有毒试剂等胁迫环境时,细胞浆内海藻糖迅速积累,对生物体膜、蛋白质发挥保护功效[4～5]。最近报道海藻糖还能保护DNA防止射线引起的损伤[6]。外源性的海藻糖,对生物体和生物大分子同样具有良好的非特异性保护作用。在海藻糖存在的条件下,对保存条件苛刻的基因工程酶类、各种病毒、疫苗、抗体和重组人蛋白的干燥及复水后的功能性进行了研究,发现它们仍具有极好的稳定性和活性[5]。
112 研究情况
目前已清楚了海藻糖在细胞内的代谢、调控过程,并分离、鉴定了有关海藻糖合成的基因。国内对这方面的研究起步较晚,中科院微生物研究所和无锡轻工业大学研究较多,国内中文期刊主要发表的是综述性文章。国外早在六七十年代就开始对海藻糖进行了大量研究,证实了微生物体内海藻糖的2种酶合成途径[7]。80年代后期,各国科学家相继开展了海藻糖的生理生化、分子生物学研究[8],并提出了水取代作用与玻璃(或糖浆)态理论来解释海藻糖的生物保护现象[7]。海藻糖的生产从过去的酵母提取,发展到酶法合成,甚至用重组植物生产海藻糖。在日本首次确立了以淀粉为原料,通过发酵工业化生产海藻糖的新方法,获得了大量廉价海藻糖,使其价格从1995年日本市场2万～3万日元/kg,降至现在的350日元/kg。113 发酵法生产海藻糖研究现状
从酵母中提取海藻糖的生产方法成本高,收率低,大大限制了海藻糖的应用。近年来发酵生产海藻糖的开发取得了突破性进展,并在细菌中发现了两类新酶系:海藻糖合酶、新型葡萄糖基转移酶与新型α2淀粉酶,这些酶以麦芽糖、淀粉或其水解物及寡糖为底物合成海藻糖[7]。其中以淀粉为原料发酵生成海藻糖有2种方法:一是1993年,日本Kato等分离出超嗜热嗜酸性古细菌———硫矿硫化叶菌(S alf olobus solf ataricus) KM1,其细胞匀浆物中所含的新型葡萄糖基转移酶与新型α2淀粉酶联合作用于淀粉,经普鲁兰酶脱支后,可获得海藻糖,产量达8012%～8115%[9]。二是1994年日本林原生物学研究所Maruta等人从土壤中分离得到一节杆菌(A rthrabacter sp.)Q36。此菌产生的2种新酶:麦芽寡糖基海藻糖合酶(M Tsase)与麦芽寡糖基海藻糖基水解酶(M THase),可将麦芽寡糖转化为海藻糖。以M Tsase、M THase和异淀粉酶同时作用于淀粉,最终糖化液中海藻糖收率可达80%以上[10]。除微生物酶法生产海藻糖外,还可发酵培养真菌制取海藻糖[11]。如有人以淀粉质原料为培养基液态培养食用菌灰树花时,研究海藻糖与多糖在灰树花中积累的规律,为今后在生物反应器内,综合开发利用食用菌的海藻糖与多糖资源提供了有价值的结果[11]。应用生物工程技术生产海藻糖也具有诱人的前景,如美国、芬兰、荷兰等国[11]正开展此方面的研究。但酶法水解淀粉、麦芽糖生产海藻糖是见效较快的途径。
114 应用前景
随着对海藻糖生产技术与工艺的改进与创新,它将日益广泛地应用于食品、医药等许多领域内[13,14]。在食品中,它可作为改善干燥加工食品质量和风味的食品添加剂与甜味剂,如用于炒鸡蛋、果泥、活性干酵母等。最近英国推出利用海藻糖保存食品的新技术,已获得英国农业、渔业、粮食部门正式批准而使用。其应用还可扩展到奶粉、果汁饮料、冷冻浓缩果汁、蔬菜汁、风味调料等多方面。它能保持食品原有的色泽、风味、质地、营养成分等。在医学和保健品方面,海藻糖可干燥保存一些对温度等环境条件敏感的核酸、蛋白质类,还可作为活菌制剂的干燥保护剂,作为进行皮肤、器官活体保存的介质。此外,海藻糖还可用
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来保护生物化学制品,如各种酶、培养基、探针、抗体等。总之,多功能的海藻糖通过微生物发酵法大量生产具有潜在的优势,通过进一步研究,必将会开发出更多的应用途径。
2 透明质酸
透明质酸(HA),又称玻璃酸,是一种酸性粘多糖,广泛存在于生物的结缔组织中,早期HA主要从人脐带和鸡冠中提取制备,现已发展到采用微生物发酵法制备透明质酸,为HA的来源又寻找了另一条途径。由于HA价格高、用途广,多年来对HA的研究一直倍受学者们的关注。
2.1 化学结构与生理功能
HA是由(1→3)222乙酰氨基222脱氧2β2D2葡萄糖2(1→4)2O2β2D2葡萄糖醛酸双糖重复单位组成的直链多糖,其结构非常规则,相同的双糖单位为HA的基本结构单元,不同动物组织和细菌来源的HA无科属差异[15]。HA分子式为(C14H22N NaO11)11,其分子链的长度及分子量是不均一的,分子量范围为2×105～7×1016之间[16]。正是由于HA具有的线性分子链结构,使其具有较强的粘度和保水作用。
HA以其独特的分子结构和理化性质,在有机体内显示多种重要的生理功能。HA具有润滑关节,调节血管壁通透性,调节水、蛋白质、电解质的扩散及运转,促进创伤愈合等作用[17]。
212 透明质酸的生产
1934年,Meyer和Palmer从牛眼玻璃体中最先分离出HA。此后,人们对HA开展了全面、深入的研究,逐渐清楚了其化学结构、理化性质、生理功能,建立了不同的制备工艺,并不断开发HA 在医疗、化妆品等方面的应用。国内从80年代起研究HA的分离纯化制备工艺及临床应用[18～21],由山东省生物药物研究所开始进行HA 发酵研究,90年代初已有HA制剂作为新药上市[20],生产方法由提取法发展到微生物发酵法。在国外,日本对此研究较集中。日本资生堂首先开始了工业化生产水平的HA发酵研究。目前HA的发酵水平已从2～4g/L提高到6～7g/L,而价格则下降了约50%[15]。
发酵法生产作为HA的新来源,不仅大大降低了HA的生产成本,而且提高了HA的产量,改善了产品的质量。目前HA发酵所用菌种多为链
球菌属中致病性较弱的C菌群,经紫外线照射或诱变剂处理的发酵产率较高的诱变菌种应用于生产中。发酵生产HA分二步:由细菌经相应的生物反应过程生物合成HA;提取纯化HA[22]。一般工艺流程为:试管菌种接入三角瓶中37℃摇瓶培养12～18h,接入已灭菌的种子罐,接种比例1∶200,培养12～18h,镜检合格(菌体生长良好,无杂菌)接入发酵罐,接种比例1∶10,发酵过程中检测各参数。发酵结束后,杀灭除去菌体,用乙醇、氯代十六烷基吡啶沉淀、超滤以分离纯化,有机溶剂沉淀,真空干燥得白色纤维状或粉末状终产品。此发酵过程的决定因素在于菌种、培养基及分离提纯工艺。据日本专利报道,用N TG(N2甲基2N2硝基2N2亚硝基胍)二步诱变兽疫链球菌得HA酶缺陷型变异株Y—921,其HA产率高达617g/L。
2.3 应用前景
发酵生产HA的工业化给它的应用带来了广阔的发展前景,大量价廉的HA将在多领域得到广泛的应用。如HA具特殊的保水作用,被誉为“理想的天然保湿因子”[17],它可改善皮肤营养代谢,使皮肤柔嫩、光滑、去皱,增加弹性,防止衰老。含HA的化妆品被国际上公认为“仿生化妆品”、“第四代化妆品”。HA还具较强的粘度,用于临床医学,可促进组织再生重塑和伤口愈合。此外, HA还具有生物粘附性、生物相溶性、生物降解性的特点,可做良好的药物载体如透皮吸收剂,在皮肤外用药剂中做载体使用,缓释药物并促进药物的透皮能力,促进皮肤对药物的吸收[23]。如日本的一项专利“皮肤外用剂组成物”、我国山东某制药公司生产的滴眼液,都是利用HA这一特性的应用实例。
3 壳聚糖
壳聚糖学名聚氨基葡萄糖,又名可溶性甲壳质,在自然界中的含量十分丰富,其贮量仅次于纤维素的第二大天然聚合物,在许多方面有着广泛的用途[24～26]。很早以前国外就开始壳聚糖的开发及应用研究,日本对其研究较早。我国此研究始于80年代,90年代开始活跃起来,现又成为热门课题之一。
3.1 壳聚糖的性质
壳聚糖是甲壳素(Chitin)经脱乙酰化处理后
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的产物,是由N2乙酰氨基葡萄糖通过β21,42糖苷键连接起来的不分枝的链状高分子化合物,其理化性质主要取决于乙酰化率和聚合度[27]。由于壳聚糖具有良好的生物相溶性、可生物降解性以及无毒、无副作用,且其分子内含有—OH和—N H2活性基团,易与多种有机物发生反应。
壳聚糖的脱乙酰度是壳聚糖的重要性质之一,它表明在聚多糖中自由氨基的量,其检测方法很多[28]。壳聚糖的分子量与粘度也是其重要指标。一般说粘度越大,分子量越大。
312 壳聚糖的制备
31211 常用方法 壳聚糖制备方法以碱液法为最常用的方法[29]。其工艺流程为:
虾、蟹壳→用稀盐酸、稀碱溶液更替浸泡→水洗→酸浸泡至无气泡产生→漂白→浓碱煮沸3～4h→干燥→成品。
31212 发酵方法 目前工业生产壳聚糖以提取法为主,但由于真菌等微生物具有壳聚糖的潜在资源,近年来人们开始了其发酵法生产的研究[2]。以黑曲霉为发酵菌株,将培养成熟的发酵液过滤、水洗、干燥,提取成品。据报道,我国首创的利用废菌丝体发酵生产壳聚糖等生化产品的技术,近期通过了国家石化局的鉴定和验收,该成果壳聚糖发酵水平达1513g/L,提取收率达81%,壳聚糖脱乙酰度大于80%,此技术具有很好的推广应用前景。
313 应用前景
壳聚糖是一种带正电荷的天然高分子多糖,这可能是该物质生理生化和生物学功能的基础,现已表明壳聚糖已在医药、食品化工、生物技术、农业、环保等领域有着良好的应用性能[30～33]。在医药方面,壳聚糖可用作杀虫抑菌剂、医用纤维和膜、药物载体及凝血剂等。食品工业中利用其絮凝特性做液体处理剂,又以其无毒性及成膜性广泛用作食品添加剂和用于果蔬保鲜上。在生物技术方面,由于壳聚糖不存在残存单体,它可作为酶载体。Ghosh等[34]已进行了此方面的研究。此外,壳聚糖也可用于细胞微囊和冷冻保存细胞的担体[35,36]。在农业方面被认为是一种新型植物生长调节剂、土壤改良剂、植物病害诱抗剂、种衣剂等。
4 黄原胶及其它
黄原胶又称汉生胶、黄胶等,是黄单孢杆菌产生的胞外杂多糖的统称。自黄原胶问世以来,各国学者对其进行了大量的研究,发现它具有良好的增稠性、假塑流变性、悬浮性、乳化稳定性、耐酸耐碱、抗盐、抗温、优良的兼容等性能[37]。美国的K elco公司早在60年代初即开始了大量商业化生产黄原胶。世界上生产黄原胶的国家和地区有10余个。我国自70年代末黄原胶工业也从无到有,迅速发展起来[38]。目前黄原胶的生产主要以淀粉、淀粉水解糖浆为底物,由黄单胞杆菌发酵制得。黄原胶广泛应用于食品、医药、日化、石油等20余个行业,有30～40个品种。近30年来,对黄原胶的需求量年均增长517%,它已成为世界上生产规模最大、用途较广的微生物多糖。
除了上述4种微生物多糖外,热凝胶又称热凝多糖也是一类具有特殊性质的微生物多糖。该糖可形成热不可逆凝胶,具有食用和多种工业用途。美国FDA于1996年准许将其作为食品的稳定剂、增稠剂用于食品配料中,日本、加拿大等国已有生产。目前,我国江苏省食品发酵研究所采用微生物发酵法生产热凝胶的工艺已基本完成工业性的试验,正致力于实际工业化生产的前期准备工作。另外,还有环糊精、结冷胶、短梗霉多糖、右旋糖酐、D2核糖、小核菌葡聚糖等微生物多糖可通过微生物直接或间接利用淀粉发酵制得。这些多糖中部分已实现工业化大量生产并广泛应用,部分仍处于试验阶段,但都展示出诱人的发展前景。
综上所述,微生物多糖的工业化生产和应用有着巨大的发展潜力。以淀粉为原料的诸多发酵产品中的海藻糖、透明质酸、壳聚糖和黄原胶等具有较大市场容量。海藻糖、透明质酸和壳聚糖是近年来微生物多糖的研究热点,在自然界中存在多种合成途径,其中利用微生物水解淀粉的生产可能是短期见效的可行途径。黄原胶是世界上用途极广的微生物多糖,由于它有良好的抗剪切、抗盐、耐酸碱、耐高温等特性,使黄原胶的用途已由早年用于石油钻井向医药食品转移。D2核糖既可直接用于医药产品,又是维生素B2的生产原料,只要合成方法稍加改进,其生产成本会明显低于现有任何生产方法,是一个很有前途的产品。
以淀粉为原料的微生物多糖发酵产品的生产,具有原料来源丰富廉价,生产不受区域和气候条件的影响等优点,为淀粉深加工产业开辟新市
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场、新用途,为消费者提供了崭新的产品,且使普通的农产品大幅度增值,为玉米进入高效农业做出了贡献。因此,应充分利用我国丰富的淀粉资源,采用高新技术,深入开展淀粉发酵微生物多糖的研究及产品开发,促进以淀粉为发酵原料的工业化生产迅速发展。
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污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚
班级 小组 姓名 评价等级 沅江三中四环八步教学模式 生物模块三导学案 第1页（共6页） 探究土壤微生物的分解作用(教师版) 【学习目标】 1.设计和进行对照实验，尝试探究土壤微生物的分解作用，进一步培养探究和创造能力。 2.分析土壤微生物分解淀粉的情况。 3.学会检测淀粉和还原糖的方法，并根据现象作出合理判断和解释。 案例1: 探究土壤微生物对落叶的作用 一、提出问题: 秋天，落叶纷飞。春天，绿草如茵。且不见落叶痕迹！落叶去哪里了？ 结合上面的实例，你能提出什么问题呢？请写下来。 落叶在土壤中能被分解掉,这究竟主要是土壤的物理化学因素的作用,还是土壤中微生物的作用呢 ？ 注意: （1）要选择有研究意义的问题作为课题来研究 （2）要选择我们能力范围之内的问题作为实验研究课题。 二、作出假设: 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 提示:假设既可以是基于已有的知识或经验作出的解释,也可以是想像或猜测。 三、设计实验 1、设计方案 （1）实验原理: 微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶、淀粉酶可将纤维素、淀粉水解成葡萄糖。然后被分解者吸收到细胞中进行氧化分解，最终形成CO2、水和各种无机盐，同时释放能量。 （2）、实验材料: 土壤、落叶、 （3）、实验器具: 玻璃容器、标签、塑料d 袋、恒温箱、纱布。 （4）、实验设计步骤: ①取两个圆柱形的玻璃容器,一个贴上“甲组”标签,另一个贴上“乙组”标签。 ②将准备好的土壤分别放入两个玻璃容器中,将其中乙组放入恒温箱, 60℃灭菌1h 。 ③取 大小、形态相同的落叶12片,分成2份,分别用包好,埋入2个容器中,深度约5cm 。 ④将2 个容器放于实验室相同的环境中, 一段时间后,取纱布包。 ⑤观察比较对照组与实验组落叶的 腐烂程度。 提示: （1）要确定实验变量是什么 需要控制的变量有哪些如何控制这些变量 ； （2）要注意实验步骤的先后顺序。 （3）要注意写出具体的实验步骤以便指导实验的进行。
植物免疫反应研究进展 摘要：植物在与病原微生物共同进化过程中形成了复杂的免疫防卫体系。植物的先天免疫系统可大致分为两个层面:PTI和ETI。病原物相关分子模式（PAMPs）诱导的免疫反应PTI 是植物限制病原菌增殖的第一层反应，效益分子（effectors）引发的免疫反应ETI是植物的第二层防卫反应。本文主要对植物与病原物之间的相互作用以及植物的免疫反应作用机制进行了综述，为进一步广泛地研究植物与病原微生物间的相互作用提供了便利条件。 关键词：植物免疫；机制；PTI；ETI 植物在长期进化过程中形成了多种形式的抗性，与动物可通过位移来避免侵染所不同的是，植物几乎不能发生移动，只有通过启动内部免疫系统来克服侵染，植物的先天免疫是适应的结果是同其他生物协同进化的结果。植物模式识别受体(pattern recognition receptors)识别病原物模式分子(pathogen associated molecular patterns, PAMPs), 激活体内信号途径，诱导防卫反应, 限制病原物的入侵, 这种抗性称为病原物模式分子引发的免疫反应(PAMP-triggered immunity, PTI)[1]。为了成功侵染植物，病原微生物进化了效应子(effector)蛋白来抑制病原物模式分子引发的免疫反应。同时，植物进化了R基因来监控、识别效应子, 引起细胞过敏性坏死(hypersensitive response, HR)，限制病原物的入侵，这种抗性叫效应分子引发的免疫反应(effector-triggered immunity, ETI)[2]。 1 病原物模式分子引发的免疫反应 1.1植物的PAMPs PAMPs是病原微生物表面存在的一些保守分子。因为这些分子不是病原微生物所特有的，而是广泛存在于微生物中，它们也被称为微生物相关分子模式 （Microbe-associated molecular pattern, MAMPs）。目前在植物中确定的PAMPs有：flg22和elf18，csp15，以及脂多糖，还有在真菌和卵菌中的麦角固醇，几丁质和葡聚糖等。有研究证明在水稻中发现了两个包含LysM结构域的真菌细胞壁激发子，LysM 结构域在原核和真核生物中都存在，与寡聚糖和几丁质的结合有关，在豆科植物中克隆了两个具有LysM结构域的受体蛋白激酶，是致瘤因子（Nod-factor）的受体，在根瘤菌和植物共生中必不可少，这说明PAMPs在其它方面的功能。在这些PAMPs中flg22和elf18的研究比较深入，Felix 等
安庆师范学院本科毕业（学位）论文 姓名：王婷婷 年级： 2 0 0 7级 专业：环境科学 论文题目：微生物多样性对植物 群落影响的研究进展 完成日期：2011年4月27日 指导老师：潘少兵 安庆师范学院资源环境学院 二O一一年四月二十七日
微生物多样性对植物群落影响的研究进展 作者：王婷婷指导老师：潘少兵 （安庆师范学院资源环境学院安徽安庆246011） 摘要：土壤是微生物的主要存在场所，它承载了大部分生命的基因多样性。微生物群落在各种生态进程中具有重要作用，但是对于微生物多样性与执行生态功能能力的联系却研究的很有限。这篇文章以微生物多样性在植物群落方面的作用为基础，探讨微生物群落在执行生态功能中的冗余现象。 关键词：微生物多样性；功能冗余；植物多样性 Advancement of Effect of Microbial Diversity on Plant Diversity Autor：Wang Tingting Instructor: Pan Shaobing （School of Resources and environmental science,Anqing Teachers’College,Anqing 246011,Anhui） Abstract: Microbes are abundant in soil and comprise a large portion of Life's genetic diversity. Soil microbes play key roles in a large number of important ecosystem process- es. But the relativity between soil microbial diversity and their ecological functions is still poorly understood. Here we approach the functional redundances during soil microb- es influencing the ecological functions based on the various roles that they play in plant diversity. Key words：microbial diversity, functional redundances, plant diversity 引言： 土壤是微生物的主要存在场所，微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中有着非常重要的作用。土壤生态系统是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础[1],对全球的生态环境变化有着深远的影响。土壤微生物群落是土壤中的活性组分, 包括细菌、真菌、放线菌和原生动物、病毒和小型藻类[2],每克土壤中栖息着大约100 亿个微生物[3]。土壤微生物群落对全球生态系统功能如养分转化、有机物的分解、土壤基本结构的维持、
土壤微生物量碳测定方法及应用 土壤微生物量碳（Soil microbial biomass）不仅对土壤有机质和养分的循环起着主要作用，同时是一个重要活性养分库，直接调控着土壤养分（如氮、磷和硫等）的保持和释放及其植物有效性。近40年来，土壤微生物生物量的研究已成为土壤学研究热点之一。由于土壤微生物的碳含量通常是恒定的，因此采用土壤微生物碳(Microbial biomass carbon, Bc)来表示土壤微生物生物量的大小。测定土壤微生物碳的主要方法为熏蒸培养法（Fumigation-incubation, FI）和熏蒸提取法（Fumigation-extraction, FE）。 熏蒸提取法（FE法） 由于熏蒸培养法测定土壤微生物量碳不仅需要较长的时间而且不适合于强酸性土壤、加 入新鲜有机底物的土壤以及水田土壤。Voroney (1983)发现熏蒸土壤用·L-1K 2SO 4 提取液提取 的碳量与生物微生物量有很好的相关性。Vance等(1987)建立了熏蒸提取法测定土壤微生物 碳的基本方法：该方法用·L-1K 2SO 4 提取剂（水土比1：4）直接提取熏蒸和不熏蒸土壤，提取 液中有机碳含量用重铬酸钾氧化法测定；以熏蒸与不熏蒸土壤提取的有机碳增加量除以转换 系数K EC (取值来计算土壤微生物碳。 Wu等（1990）通过采用熏蒸培养法和熏蒸提取法比较研究，建立了熏蒸提取——碳自动一起法测定土壤微生物碳。该方法大幅度提高提取液中有机碳的测定速度和测定结果的准确度。 林启美等（1999）对熏蒸提取-重铬酸钾氧化法中提取液的水土比以及氧化剂进行了改进，以提高该方法的测定结果的重复性和准确性。 对于熏蒸提取法测定土壤微生物生物碳的转换系数K EC 的取值，有很多研究进行了大量的 研究。测定K EC 值的实验方法有：直接法（加入培养微生物、用14C底物标记土壤微生物）和间接法（与熏蒸培养法、显微镜观测法、ATP法及底物诱导呼吸法比较）。提取液中有机碳的 测定方法不同（如氧化法和仪器法），那么转换系数K EC 取值也不同，如采用氧化法和一起法 K EC 值分别为（Vance等，1987）和（Wu等，1990）。不同类型土壤（表层）的K EC 值有较大不 同，其值变化为（Sparling等，1988，1990；Bremer等，1990）。Dictor等（1998）研究表 明同一土壤剖面中不同浓度土层土壤的转换系数K EC 有较大的差异，从表层0-20cm土壤的K EC 为，逐步降低到180-220cm土壤的K EC 为。 一、基本原理 熏蒸提取法测定微生物碳的基本原理是：氯仿熏蒸土壤时由于微生物的细胞膜被氯仿破 坏而杀死，微生物中部分组分成分特别是细胞质在酶的作用下自溶和转化为K 2SO 4 溶液可提取 成分（Joergensen,1996）。采用重铬酸钾氧化法或碳-自动分析仪器法测定提取液中的碳含量，以熏蒸与不熏蒸土壤中提取碳增量除以转换系数K EC 来估计土壤微生物碳。 二、试剂配制 （1）硫酸钾提取剂（·L-1）：取分析纯硫酸钾溶解于蒸馏水中，定溶至10L。由于硫酸钾较难溶解，配制时可用20L塑料桶密闭后置于苗床上（60-100rev·min-1）12小时即可完全溶解。 （2） mol·L-1（1/6K 2Cr 2 O 7 ）标准溶液：称取130℃烘2-3小时的K 2 Cr 2 O 7 （分析纯）9.806g 于1L大烧杯中，加去离子水使其溶解，定溶至1L。K 2Cr 2 O 7 较难溶解，可加热加快其溶 解。 （3） mol·L-1（1/6K 2Cr 2 O 7 ）标准溶液：取经130℃烘2-3小时的分析纯重铬酸钾4.903g， 用蒸馏水溶解并定溶至1L。
第1章绪论 由来土壤微生物因其数量庞大、种类繁多而被称为丰富的生物资源库。土壤微生物包括蓝细菌、细菌、放线菌等原核微生物，还有真菌、蓝藻除外的藻类真核生物，地衣以及原生动物等，是一种形体微小，结构较简单的生物。广泛活跃于土壤中，土壤微生物对生物地球化学循环贡献着不可估量的力量，在土壤形成、有机质代谢、污染物降解、植物养分循环转化等过程中具有不可替代的作用，同时也是评价该地土壤肥力的重要指标之一，因此，对土壤微生物的生态学研究，有着非常深远的意义［1 －3］。
第2章草地土壤微生物生态研究概况 草地土壤微生物是土壤有机复合体以及草地生态系统的重要组成部分［4］。通过对土壤中微生物的活动和分布进行详细研究，可以了解对微生物特性、分布、功能等的影响的因素有哪些，同时可以知晓微生物对植物生长发育、土壤肥力以及土壤中能量流动与物质循环的影响和作用。 气候变化与季节更替对草地土壤微生物的数量与分布具有一定影响。微生物总生物量在春夏季节较高，秋季较低，冬季最少。不同类群的微生物量有各自不同的特点，但是随季节变化的总体趋势与上述相似。杨成德等［5］对东祁连山高寒草本草地土壤微生物量及酶的季节动态研究中发现，土壤微生物量碳随季节变化呈先升高后降低再升高的趋势，其中7月达到最大值，9月下降到最小值，但土壤微生物量氮、磷的季节变化与土壤微生物量碳有所不同，土壤酶活性也呈现季节性变化。金风霞等［6］在对不同种植年限苜蓿地土壤环境效应的研究中指出，各种植年限苜蓿草地土壤微生物群落以细菌占优势，而真菌的变化规律不明显，随着种植年限的变化，细菌和放线菌的数量呈现逐年递增的趋势。高雪峰等［7］研究了草原土壤微生物受放牧影响后的季节变化规律，研究结果表明，土壤中的细菌数量最低，从3月份开始逐渐增加，8月份达到最高值，8月到10月降低; 真菌数量3月份最高，5月份最低，而5月8月呈增加趋势，8月到10呈降低趋势; 放线菌数量5月份最少，5月到10月逐渐增加，10月份最高，之后又逐渐降低; 三大微生物类群的季节变化趋势不一致。任佐华等［8］研究了青藏高原腹地中，三江源自然保护区中的高寒草原土壤，分析了土壤微生物受气候变化的影响，结果表明，该区域微生物数量细菌最多，放线菌的数量次之，真菌的数量较少; 并且发现主要功能微生物菌群数量从多到少依次为氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌; 所研究区域的微生物生物量碳、氮含量差异显著; 对三江源地区高寒草原的土壤微生物活性影响明显的因素是温度的升高。
第27卷增刊V ol 127,Sup 1广西农业生物科学Journal o f Guangx i A g ric 1and Biol 1Science 2008年6月June,2008 收稿日期:20080122。 基金项目:广西大学博士启动基金项目(X05119)。 作者简介:姚晓华(广西大学副教授,博士;E -mail:x hy ao@g xu 1edu 1cn 。文章编号:10083464(2008)增008405 土壤微生物群落多样性研究方法及进展 姚晓华 (广西大学农学院,广西南宁530005) 摘要:微生物多样性是指群落中的微生物种群类型和数量、种的丰度和均度以及种的分布情况。研究 土壤微生物群落多样性的方法包括传统的以生化技术为基础的方法(直接平板计数、单碳源利用模式等) 和以现代分子生物技术为基础的方法(从土壤中提取DN A ,进行G+C%含量的分析,或杂交分析,或进 行PCR,产物再进行D GGE/T GG E 等分析)。现代生物技术与传统微生物研究方法的结合使用,为更全面 地理解土壤微生物群落的多样性和生态功能提供了良好的前景。 关键词:微生物多样性;生化技术;分子生物学技术;DN A 中图分类号:.Q 938115 文献标识码:A Advancement of methods in studying soil microbial diversity YAO Xiao -hua (Co llege of Ag ricultur e,G uangx i U niv ersit y,N anning 530005,China) Abstract:Species div ersity consist o f species richness,the total number of species,species ev enness,and the distribution of species 1Methods to measure microbial diversity in so il can be categ orized into tw o g roups:biochemica-l based techniques and m olecular -based techniques 1The fo rmer techniques include plate counts,sole carbon so urce utilizatio n patterns,fatty acid methy l ester analysis,and et al 1The latter techniques include G +C%,DNA reassociation,DNA -DNA hy br idization,DGGE/TGGC,and et al 1Ov er all,the best w ay to study soil microbial diversity w o uld be to use a variety of tests w ith differ ent endpoints and degr ees o f r esolutio n to o btain the bro adest picture possible and the most inform ation r eg ar ding the microbial co mmunity 1 Key words:microbial diversity;biochem ica-l based techniques,mo lecular -based techniques,DNA 微生物多样性研究是微生物生态学最重要的研究内容之一。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1] 。但土壤微生物的种类庞大,使得有关微生物区系的分析工作十分耗时费力。因此,微生物群落结构的研究主要通过微生物生态学的方法来完成,即通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示土壤质量与微生物数量和活性之间的关系。利用分子生物学技术和研究策略,揭示自然界各种环境中(尤其是极端环境)微生物多样性的真实水平及其物种组成,是微生物生态学各项研究的基础和核心,是重新认识复杂的微生物世界的开端。
土壤微生物测定 土壤微生物活性表示土壤中整个微生物群落或其中的一些特殊种群状态，可以反映自然或农田生态系统的微小变化。土壤微生物活性的表征量有:微生物量、C/N、土壤呼吸强度和纤维呼吸强度、微生物区系、磷酸酶活性、酶活性等。 测定指标： 1、土壤微生物量(MierobialBiomass，MB) 能代表参与调控土壤能量和养分循环以及有机物质转化相对应微生物的数量，一般指土壤中体积小于5Χ103um3的生物总量。它与土壤有机质含量密切相关。 目前，熏蒸法是使用最广泛的一种测定土壤微生物量的方法阎，它是将待测土壤经药剂熏蒸后，土壤中微生物被杀死，被杀死的微生物体被新加人原土样的微生物分解(矿化)而放出CO2，根据释放出的CO2:的量和微生物体矿化率常数Kc可计算出该土样微生物中的碳量。 因此碳量的大小就反映了微生物量的大小。 此外，还有平板计(通过显微镜直接计数)、成份分析法、底物诱导呼吸法、熏蒸培养法(测定油污染土壤中的微生物量—碳。受土壤水分状况影响较大，不适用强酸性土壤及刚施 用过大量有机肥的土壤等)、熏蒸提取法等，均可用来测定土壤微生物量。 熏蒸提取-容量分析法 操作步骤： （1）土壤前处理和熏蒸 （2）提取 -1K2SO 4（图将熏蒸土壤无损地转移到200mL聚乙烯塑料瓶中，加入100mL0.5mol·L 水比为1:4；w：v），振荡30min（300rev·min -1），用中速定量滤纸过滤于125mL塑料瓶中。熏蒸开始的同时，另称取等量的3份土壤于200mL聚乙烯塑料瓶中，直接加入100mlL0.5mol·L -1K2SO4提取；另作3个无土壤空白。提取液应立即分析。 （3）测定 吸取10mL上述土壤提取液于150mL消化管（24mmх295mm）中，准确加入10mL0.018 mol·L -1K2Cr2O7—12mol·L-1H2SO4溶液，加入2~3玻璃珠或瓷片，混匀后置于175±1℃ 磷酸浴中煮沸10min（放入消化管前，磷酸浴温度应调至179℃，放入后温度恰好为175℃）。冷却后无损地转移至150mL三角瓶中，用去离子水洗涤消化管3~5次使溶液体积约为80mL， 加入一滴邻菲罗啉指示剂，用0.05mol·L -1硫酸亚铁标准溶液滴定，溶液颜色由橙黄色 变 为蓝色，再变为红棕色，即为滴定终点。 （4）结果计算
微生物多糖的研究进展 生命科学技术学院08级2班杜长蔓 摘要: 就微生物多糖的种类, 生物合成、提取与纯化、实现了工业化的微生物多糖及其应用进行了综述, 展望了微生物多糖开发利用的前景。微生物多糖主要指大部分细菌、少量的真菌和藻类产生的多糖。微生物多糖由于具有安全性高、副作用小、理化特性独特等优点而使其在食品和非食品工业备受关注,特别在医药领域具有巨大的应用潜力。微生物多糖在细胞内主要有三种存在形式: ①黏附在细胞表面上,即胞壁多糖; ②分泌到培养基中,即胞外多糖; ③构成微 生物细胞的成分,即胞内多糖。而其中的胞外多糖具有产生量大、易于与菌体分离、可经过深层发酵实现工业化生产。一般微生物多糖的生产主要是利用淀粉为碳源,经过微生物的发酵进行生产,也有经过利用微生物产生的酶作用制成的。能够产生微生物胞外多糖的微生物种类较多,可是真正有应用价值并已进行或接近工业化生产的仅十几种。近几年,随着对微生物多糖研究的深入,世界上微生物多糖的产量和年增长量在10 %以上,而一些新兴多糖年增长量在30 %以上。到当前为止,已大量投产的微生物胞外多糖有黄原胶(Xant han gum) 、结冷胶 ( Gellan gum) 、小核菌葡聚糖(Scleeroglucan) 、短梗霉多糖( Pullulan) 、热凝多糖(Curdlan) 等。微生物多糖和植物多糖相比较具有以下优势:①生产周期短,不受季节、地域、病虫害等条件的限制; ②具有较强的市场竞争力和广阔的发展前景; ③ 应用广泛,例如已作为胶凝剂、成膜剂、保鲜剂、乳化剂等广泛应用于食品、制药、石油、化工等多个领域。据估计,当前全世界微生物多糖年加工业产值可达80 亿左右。 关键词: 微生物多糖; 生物合成; 提取与纯化;开发应用 0引言
病原微生物的检测方法研究进展 摘要：本文章主要对病原微生物的检测方法研究进展进行综述，具体介绍食品、环境方面的病原微生物的检测方法研究进展。以及本人对病原微生物检测方法发展的一些看法及体会。 关键词：病原微生物检测方法PCR技术食品检测 Abstract: This article mainly summarized research progress on detection methods of pathogenic microorganism，Specific introduction food, environment research progress of methods used for the detection of pathogenic microorganisms. And I have some views on the development of pathogenic microorganism detection method and experience Key words: Pathogenic microorganisms Detection method PCR technology Food testing 病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染病的微生物，或称病原体。 病原体中，以细菌和病毒的危害性最大。病原微生物指朊毒体、寄生虫（原虫、蠕虫、医学昆虫）、真菌、细菌、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体、病毒。本文主要介绍的是在食品、环境、医药方面病原微生物检测方法的应用及研究，目的在于了解病原微生物的检测方法及其研究进展，增加生物学科普知识。 1病原微生物概述 1.1 病原微生物概念 病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染病的微生物，或称病原体。 病原体中，以细菌和病毒的危害性最大。病原微生物指朊毒体、寄生虫（原虫、蠕虫、医学昆虫）、真菌、细菌、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体、病毒。
土壤微生物研究规范——II. 土壤样品的运输和贮存 1. 土壤微生物样品的运输 土样从采集点到实验室往往需要经历一定时间的运输，土样运输过程中难免影响土壤的温度、水分、氧气等环境条件，所以要尽快置于黑暗、低温（4℃）的密闭环境，尽量维持土壤含水量稳定不变，黑暗环境是为了避免光照下藻类在土壤表明的生长，低温是为了减少细菌繁殖，维持微生物区系稳定。一般装于聚乙烯袋子，并松扎。另外，储存时尽可能避免物理压实，样品袋不要堆叠过多，以免破坏土壤原有的团粒结构，并导致底层样品处于厌氧环境。 微生物取样的土壤样品需要在0-4℃的条件下保存，所以土壤样品应及时保存在保温箱或冰箱中（设置0-4℃），并最好在一周内完成前期处理。 如果采集地有冰箱、熏蒸所需的真空干燥器和通风橱等设施，建议将微生物土壤样品熏蒸浸提后，以冷冻的浸提液保存在塑料小瓶中，以方便运送。 如果采集地没有通风橱等设施，建议将所取的土壤样品过筛后冷藏在保温箱中，以方便运送。具体的流程如下： （1）提前准备好保温箱及冷冻好的冰板。冰板需要提前1-2 d冷冻，可以再用自封袋装一定量水分放平冷冻为规则的冰块备用。 （2）按照微生物取样规范进行取样，及时过筛去除根系、土壤动物等杂质，放置在0-4℃保鲜冰箱中保存。用于DNA或RNA分析的土壤样品应用干冰速冻。用于RNA分析的土壤样品在运输过程中应用干冰保持低温。用于DNA分析的土壤样品应用冰盒运输，也可用干冰。 （3）运输当天将土壤样品密封好，放入保温箱中，保温箱底部、四周及顶部均放置冰板和用自封袋密封的冰块，保证样品四周均可接触冰板或冰块。注意保证土壤样品和冰块分别密封，以防路途中融化的水分进入土壤样品造成污染。 （4）到达目的地后，迅速将样品放入保鲜冰箱（0-4℃）保存待测。 如果采样地条件允许，可以根据规范上的实验方法，将样品熏蒸、浸提后保存在塑料小方瓶中，-20℃冷冻，然后再按照上述流程放置保温箱中运送到目的地，迅速放置在冷冻冰箱中（-20℃）保存待测。 如果购买不到保温箱，可以选用运输水果、蔬菜等的白色泡沫箱，密封严实后亦可。由于泡沫箱保温效果可能不及保温箱，路途较远时应多放置冰板及冰块，途中尽量不要打开，放入及取出都要及时，且需要提前确认样品采集地和目的地
高通量测序在病原微生物学方面的研究进展 近年来，随着测序技术的不断发展，实现对大量分离菌高通量，更准确的序列分析，以及对细菌种群进行高分辨率的系统发育分析，极大地提高了对病原微生物产生、适应和传播的认识。高通量测序（high throughput generation sequencing，HTS）技术是人类和动物基因组学研究领域中最热门的话题，与基于Sanger方法的最复杂的毛细管测序仪相比，该技术可以产生的数据多100倍。 与传统的第一代测序，又称Sanger测序相比，在DNA测序方面，HTS技术具有快速、廉价和高通量的优点，使得细菌基因组学研究发生了巨大的变化。高通量“台式”测序仪的出现的使实验室能够独立于专业测序中心进行测序工作，同时，HTS高分辨率的特点可以确定病原菌克隆的分子机制，辅助研究人员推断出全球大流行以及局部暴发期间的传播途径，甚至可以对患者个体在感染期间进行细菌种群进化分析。与传统的杂交方法相比，HTS还提供了转录组分析的潜力，包括覆盖全基因组范围及准确定量等，且深度测序辅助对细菌突变体文库的构建，以确定病原菌在体内生长或在其他特定生长条件下存活所需的决定因素。本文将对HTS在细菌病原体方面的近期研究进展进行阐述。
一、感染过程中细菌进化的研究 感染性疾病的进展和结果往往取决于宿主与病原体如何相互作用，采用HTS技术进行的研究为定殖和感染过程中细菌病原体的进化提供了新的见解。例如，研究发现，在感染过程中，由于选择性压力（例如与其他微生物共同感染、宿主的免疫反应及抗生素的应用等），某些固定的亚种中会随机出现有利与病原菌的突变，同时，在感染期间还可以发生抗生素耐药性的突变。相较于与传统的PCR扩增技术和一代Sanger测序，HTS的超基因组学方法可以从微生物群分析得到更大的多样性。例如，与健康者相比，肺囊性纤维化患者的微生物多样性降低与更严重的炎症相关，并且微生物的代谢途径的明显发生改变。 二、确定疾病暴发的来源和传播途径 传统的细菌分型方法鉴别力较低，无法在传染病暴发的流行病学调查中发挥精准的作用。全基因组序列可以为分离株之间核苷酸提供最高水平的分辨率，可识别医院内部和医院之间以及社区之间的传播。应用该种新方法可以确定传播的起源是某单一菌株还是多个菌株共同引起。
当代微生物学的发展趋势Prepared on 21 November 2021
当代微生物学的发展趋势 当代微生物学的发展趋势 当代微生物学的发展趋势，一方面是由于分子生物学新技术不断出现，使得微生物学研究得以迅速向纵深发展，已从细胞水平、酶学水平逐渐进入到基因水平、分子水平和后基因组水平。另一方面是大大拓宽了微生物学的宏观研究领域，与其他生命科学和技术、其他学科交叉、综合形成许多新的学科发展点甚至孕育新的分支学科。近20～30年来，微生物学研究中分子生物技术与方法的运用，已使微生物学迅速丰富着新理论、新发现、新技术和新成果。C.Woese1977年提出并建立了细菌（bacteria）、古菌(archaea)和真核生物（eucarya）并列的生命三域的理论，揭示了古细菌在生物系统发育中的地位，创立了利用分子生物学技术进行在分子和基因水平上进行分类鉴定的理论与技术。微生物细胞结构与功能、生理生化与遗传学研究的结合，已经进入到基因和分子水平，即在基因和分子水平上研究了微生物分化的基因调控，分子信号物质及其作用机制，生物大分子物质装配成细胞器过程的基因调控，催化各种生理生化反应的酶的基因及其组成、表达和调控，阐明了蛋白质生物合成机制，建立了酶生物合成和活性调节模式，探查了许多核酸序列，构建了100多种微生物的基因核酸序列图谱。如大肠杆菌（Escheriachiacoli）的基因图谱早已绘出，1/3多的基因产物已完成了生化研究，80％的代谢途径已有了解，染色体复制模式及调控方式已基本阐明，对许多操纵子的主要特征已有描述，对大肠杆菌细胞高分子的合成已探明，并可以在试管中模拟，即进入了后基因组时期。对固氮酶
[摘要]极端微生物通常分为六个类群：嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物。极端环境中的微生物为了适应生存，逐步形成了独特的结构和生理机能，以适应环境。因此，研究适应机理并利用其特殊生理机能具有重要的理论和实际意义，极端微生物能产生多种极端酶和其他生物活性物质，极端微生物资源的开发利用有着广阔的前景。 极端环境(extreme environment) 泛指存在某些特殊物理和化学状态的自然环境，包括高温、低温、强酸、强碱、高盐、高压、高辐射和极端缺氧环境等，适合在极端环境中生活的微生物称为极端微生物(extremophiles)( Margesin and Schinner，2001【1】； Rothschild and Mancinelli，2001【2】；骏等，2006【3】；敏和东秀珠，2006【4】)．海洋极端环境一般是指与正常海洋环境绝然不同的物理化学环境，主要包括海底热泉、海底冷泉和泥火山环境，其次还包括高盐度(卤水)、强酸化、缺氧和滞流等海洋环境。海洋极端微生物通常为化能自养生物(chemoautotroph)，在分类体系上属于细菌和古细菌类，生活在无光、无氧或少氧环境，能利用一些海底热催化反应过程中产生的还原性小分子(H2、H2S和CH4 等)合成能量进行有机碳固定和新代，具有独特的基因类型、特殊生态群落、特殊生理机理和特殊代产物，有些属于共生生物(endosymbiont)。 一、极端微生物的种类及其生理特点 1．1 极端嗜热菌（Thermophiles） 一般最适生长温度在90℃以上的微生物，被称做极端嗜热菌【5,6】。已发现的极端嗜热菌有20多个属，大多是古细菌，生活在深海火山喷口附近或其周围区域【7】。如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，8O℃以下即失活；德国的斯梯特(K Stette)研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的巴罗斯(J．Baroos)发现一些从火山喷口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中，嗜热菌的营养围很广。多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。 1．2 极端嗜酸菌(Acidophiles) 一般指生活环境pH值在1以下的微生物，往往生长在火山区或含硫量极为丰富的地区。多为古细菌，其体环境保持pH值7左右。能氧化硫，硫酸作为代产物排出体外。嗜酸菌往往也是嗜高温菌。 1．3 极端嗜盐菌(Extremehalophiles)
第七章土壤微生物区系分析 (92) 第一节一般土壤微生物的分离与计数 (92) 一、稀释平板法 (92) 二、MPN稀释法 (94) 三、土粒法 (96) 第二节厌氧微生物的分离 (96) 一、充氮厌氧培养法 (96) 二、焦性没食子酸吸氧法 (97) 三、专性厌氧细菌的分离法 (98) 第三节土壤主要类群微生物的分离与计数 (99) 一、好氧细菌的分离与计数 (99) 二、丝状真菌的分离与计数 (100) 三、放线菌的分离与计数 (100) 第四节土壤中功能微生物的测定 (101) 一、氨化细菌的测定 (101) 二、硝化细菌的测定 (102) 三、反硝化细菌的测定 (104) 四、好氧性自生固氮细菌的测定 (105) 十一、纤维分解菌的测定 (106) 十二、光合细菌的测定 (108) 十三、甲烷产生菌的测定 (109) 十四、有机污染物降解菌的测定 (110) 十五、重金属抗性菌的测定 (111) 第八章根圈微生物分析 (111) 第一节根圈细菌的分析 (112) 一、根圈的分区 (112) 二、根圈细菌的分离 (112) 三、根圈优势菌株的分群 (114) 第二节植物组织内微生物的分离 (115) 一、植物材料的选择 (116) 二、组织表面消毒 (116) 三、分离方法 (117) 第十五章土壤微生物生物量的测定 (119) 第一节土壤样品采集与预处理 (119) 第二节土壤微生物生物量碳分析 (120) 一、熏蒸提取——容量分析法 (120) 第三节土壤微生物生物量氮分析 (124) 一、熏蒸提取——全氮测定法 (125) 二、熏蒸提取——茚三酮比色法 (127)
微生物专题报告——食用菌多糖功能的研究概况 141201019 微生物学魏华 食用菌作为天然食药资源，营养丰富，含蛋白质、必需氨基酸、多糖、维生素等多种成分。食用菌多糖虽然含量比例仅占0.48-0.87%，却具特异的生物学功能活性。如具有抗肿瘤活性；可显著提高巨噬细胞吞噬量，刺激抗体产生，增强人体免疫功能；可降血糖、降血脂；可显著增加脑和肝脏组织中的过氧化物歧化酶SOD酶活力，抗氧化、抗衰老；保肝、抗辐射等等。 1971 年，Maeda 等从香菇中分离出一种具有抗肿瘤活性的多糖，这个研究发现影响重大，使更多的科学家开始研究真菌中的活性多糖[14]。截至目前，国内外已从食用菌中筛选出200 种有生物活性的多糖。同时，对于多糖的研究不仅只是研究其的生物学活性，更多的是利用生物学手段研究多糖分子的化学结构及结构与功能之间的关系[13]。国内对多糖的研究起步较晚，但在研究糖类的作用机理时，紧密与中医药的理论相结合，进展甚快。70 年代以来，我国在云芝、银耳、灵芝、黑木耳、裂褶菌、冬虫夏草、猴头菌和竹荪等中分离得到具有显著生理活性的、单一成分的多糖物质。目前，我国对药用多糖的研究仍多偏重于提取、分离、纯化、和研究药理活性等方面。虽然已有用于治疗癌症的商业化产品，但积累的临床资料仍很缺乏，大部分多糖产品尚处于实验阶段或仅用于保健品，还需重视新兴的糖生物学及工程学，提高研究水平。 1.食用菌多糖的种类 近年来研究报道的真菌多糖，主要有四类，葡聚糖、甘露聚糖、杂多糖、糖蛋白。 1.1葡聚糖 葡聚糖（Glucan），尤其是β(1-3)连接的葡聚糖具有多种活性[15-20]。如从金顶侧耳（Pleurotus citrinopileatus）子实体中分离的多糖，分子量为1.89×104，可能的结构是主链为β(1-3)连接的葡聚糖，支链为β(1-6)连接的葡萄糖[21]。从黑石耳（Dermatocarpon miniatum）子实体中分离的具有抗氧化功能的多糖，主要结构为α(1-4)(1-6)连接的葡聚糖，分子量为1.80×106[22]。从栓菌（Trametes suareclens）中分离的多糖分子量5.0×10 4，主链为β(1-3)-D-Glucan，支链为β(1—6)连接的葡萄糖。从斜顶菌（Clitopilus caepitosus)）多糖分子量1.32×106，主链为β(1-3)连接的葡聚糖，支链有较多的β(1-6)连接的葡聚糖链和较少的β(1-4)连接的葡聚糖链，分别连在主链的O-6 位和O-4 位。 1.2甘露聚糖
2 国内外研究进展 2.1 主要研究应用类群 昆虫病原真菌是昆虫病原微生物中最大的一个类群, 共有 100 多个属 700 余种, 分属于真菌的半知菌亚门、接合菌亚门、鞭毛菌亚门、子囊菌亚门及担子菌亚门中, 大部分是兼性或专性病原体。在含有昆虫病原真菌的 100 多个真菌属中, 约 50 多个属于半知菌亚门。目前已在生产上得到应用的主要有白僵菌、绿僵菌、拟青霉、莱氏野村菌、汤普森被毛孢、蜡蚧轮枝菌等。 3. 1 昆虫病原真菌的入侵机理 根据报道 ,白僵菌、绿僵菌、汤普生多毛孢、莱氏野村菌与根虫瘟霉在入侵寄主昆虫体内直至使昆虫死亡的过程中均大致有下面 4 个阶段。 3. 1. 1 分生孢子附着于寄主体表 ,产生或不产生附着孢。 3. 1. 2 附着的分生孢子产生胞外酶 ,主要是几丁质酶和各种不同的蛋白酶类 ,可分解寄主昆虫的体壁。 3. 1. 3 萌发的孢子侵入寄主昆虫体内。 3. 1. 4 菌丝体在虫体内生长 ,消耗虫体内营养并分泌毒素杀死寄主昆虫。 许多资料报道认为:病原真菌分泌的毒素是昆虫死亡的主要原因。较新近的对金龟子绿僵菌侵机理更为细致的研究认为:几丁质酶和蛋白酶类以及真菌毒素的产生与昆虫病原真菌的致病力有关。国外专家经系统地研究绿僵菌的酶系 ,认为弹性凝乳蛋白酶的活性决定绿僵菌的侵染力 ,并且对编码弹性凝乳蛋白酶的基因进行了克隆 ,准备在植物中选用这种基因[ 23 ],这为用分子生物学技术改良菌株或育种创造了条件。 昆虫病原真菌代谢产物及其作用 昆虫病原真菌的代谢产物从作用上可分为 3 类。除了可杀死昆虫的毒素外 ,还有对植物生长有调节作用的激素类物质以及对人体有保健作用的营养物质 ,有些真菌的分泌物还可抑制植物病害的发生。 4. 1 产生杀虫毒素的昆虫病原真菌的主要类别 目前已报道的可以产生毒素的昆虫病原真菌主要包括球孢白僵菌和卵孢白僵菌 ,它们在孢子萌发 及菌丝生长中均能分泌毒素。绿僵菌的培养滤液和菌丝体中均能提取出毒素物质。虫霉菌也能产生毒 素 ,主要发现在冠耳霉( Conidiobol us coronata)的培养液中,尖突耳霉( C. apiculata) 也产生毒素。拟 青霉属的种类、镰刀菌的许多种类、莱氏野村菌及蜡蚧轮枝孢菌均产毒素。虫草属( Cordycepin)的种类 在培养物中可提取出毒素。有报道认为交链孢属的链格孢菌也有毒素产生 2 国内、外已报道的真菌杀虫剂种类 从20 世纪 60 年代以来,欧美国家及日本在昆虫病原真菌的应用上取得了一些突破。20 世纪 90 年代报道的真菌杀虫剂有 7 种类 24 个商品,分属 8 个国家(名录略写) ,以后报道增至 8 种类 26 种商 品[2 ] 。2000 年还报道了美国密西西比地区防治白蚁 Ret icul i termes f lavi pes 使用的由金龟子绿僵菌制 成的商品“Bioblat”。中国目前能工厂化生产的种类有白僵菌、绿僵菌 ,拟青霉中有 2 种已得到应用[ 2 ]
哈尔滨师范大学 学年论文 题目植物与微生物关系研究进展 学生李春葳 指导教师王全伟副教授 年级 2009级 专业生物科学 系别生物科学系 学院生命科学与技术学院 哈尔滨师范大学 2012年5月
论文提要 植物与其生长环境中的微生物关系密切，两者形成了植物—微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构，这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落结构及多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述，并就其将来的研究方向做了展望。
植物与微生物关系研究进展 李春葳 摘要:植物与其生长环境中的微生物关系密切,两者形成了植物—微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构,这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。 关键词:植物植物根际微生物内生菌叶围微生物 植物与微生物的相互作用主要包括植物与根际微生物的互作、植物与叶围微生物的互作、植物与内生菌的互作及植物对微生物多样性的影响等。植物与周围环境生物的相互作用在自然界中普遍存在,其中以植物与微生物的互作为重要形式之一。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。 １植物根际有益微生生物与植物的关系 植物根际有益微生物主要指对植物生长和健康具有促进作用的土壤微生物。这些微生物可以通过一些途径，促进植物定植、生长和发育[1、2]。根据根际有益微生物主要作用可以将其分为植物根际促生微生物PGPM（plant growth promoting micribiology）和生防微生物BCA（biological control agents）2大类。 1.1植物促生微生物 植物促生微生物主要包括根瘤菌（Rhizobium）、菌根菌等。固氮微生物（自生固氮菌、联合固氮菌和共生固氮菌）可以通过固定大气中的Ｎ 从而增加植物对氮素的吸收。ＷｕＦ ２ Ｂ发现，苗期海岛棉(Gossypium barbadense)接种自生固氮菌（Azotobacter sp.）、巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）、多糖芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）和根瘤菌后，其功能叶中氮、磷、叶绿素含量以及生物学产量均明显提高[3]。尽管固氮微生物在非豆科植物以外的其他植物根际所占比例很小（1％），但对某些植物来说其根际固氮微生物所固定的氮素对其生长来说仍是重要氮源[1]。有些植物根际促生微生物（主要是菌根真菌）可以通过影响植物根系形态及生理特征，如增加植物根系吸收面积、改变植物根系通透性从而影响植物对N、P、K的吸收[4]。陈洁敏等[5]研究表明，分别接种3种AMF（泡囊丛枝菌根真菌）的玉米（Zeamays）对氮和磷的吸收比未接种的玉米增加了41.14％～78.29％。一些植物根际促生微生物可以通过产生有机酸或酶一类的代谢产物作用于土壤中以螯合形式存在的营养元素，从而使其活化，特别是许多AM真菌对P直接进行活化，从而增加了土壤中植物可利用的P。也有研究表明，菌根可以增加植物对水分的吸收，从而提高植物的抗旱能力。