海洋微生物活性产物及研究方法
倪志华
1,2
,张玉明1,刘龙1
,马
玻3
(1.河北大学生命科学学院,河北保定071002;2.河北省生物工程技术中心,河北保定071002;3.河北大学医学部基础医学教研室,河北保定071000)
摘要 海洋多变复杂的环境导致了海洋微生物的多样性。近年来,在对海洋微生物的研究中发现了许多独特的生物活性物质。通过对这些生物活性物质的提取、药理研究,为新药的开发和各种疑难疾病的治愈提供了新的希望。就海洋微生物活性物质的几种重要生物活性,如抗肿瘤、抗菌、酶及酶抑制剂活性分别进行概述,同时概括了海洋微生物活性物质的研究方法以及存在的问题。关键词 海洋微生物;活性物质;代谢产物;筛选方法中图分类号 Q93 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)07-02839-03Bioactiv e P ro ducts and R esearch Methods o f Marine Microorg anis m N I Zhi -hua et al (College of Life Sciences ,Hebei University ,B aodin g ,Hebei 071002)
A bstract The en viron ment of sea is chan geable and complex ,which causes the diversity of marine microorgan is m .In recent years ,many un iq ue bioactive m aterials were found in the researches of marine m icroorganis m .The extraction an d ph armacology of these bioactive m aterials were studied ,whic h provid e ne w hop e for the d evelop ment of new medicines and the cure of d ifferent diseas es .S everal kin ds of im portant b ioactivity of active materials from marine mi -croorganism were introduced ,such as an ti -tu mor ,antibacterial ,enzyme an d enz ym e inhibitor activit y .And the research methods an d existing problems of ac -tive materials from m arine microorganism were su mm arized .Key w ords Marine microorganism ;
B ioactive m aterials ;Metab olite ;Method of screening
作者简介 倪志华(1979-),女,河北唐山人,讲师,从事生物化学与
分子生物学研究。
收稿日期 2008-12-10
海洋是生命的起源地,不仅占地球表面积的71%,而且包含着地球80%的生物资源。海洋环境的多样性和特殊性共同造就了海洋生物种类的多样性和特殊性,其中,海洋微生物种类就多达100万种以上,而目前所研究和鉴定过的海洋微生物还占不到总量的5%
[1]
,已发现的活性物质只占总
数的1%[2]
。经过大量研究得出,从海洋微生物中发现的生
物活性物质包括胺及酰胺类、吲哚生物碱类、乙酰配基类、环肽类及聚丙酸酯类,其生物活性包括抗菌、抗肿瘤、抗微生物、抗病毒、酶及酶的抑制活性等[3]
。海洋微生物作为活性物质的新来源,正日益被海洋研究工作者、化学研究工作者以及生物医药工作者所重视。1 海洋微生物代谢产生的重要生物活性
1.1 抗肿瘤活性 海洋微生物的代谢产物有多种活性,其中以抗肿瘤活性最为重要。近年来,科研人员对来自海洋细菌、海洋真菌、海洋放线菌的抗肿瘤活性物质作了较多研究。从海洋微生物中筛选的抗肿瘤活性物质的种类包括含氮类、内酯类、酮类、醌类、多糖类[4];按其来源又可分为海洋细菌的抗肿瘤活性物质、海洋放线菌的抗肿瘤活性物质及海洋真菌的抗肿瘤活性物质。
1.1.1 海洋细菌的抗肿瘤活性物质。海洋中常见的细菌主要属于以下几个系统类群:变形细菌(Prote obacte ria )类群、革兰氏阳性细菌类群、噬纤维菌属-黄杆菌(C ytophaga -Flav obacte rium )类群、浮霉状菌(Plancto my ce tale s )/衣原体类群、疣微菌(Ve r ruc o mic ro biales )类群等。海洋细菌是海洋微生物抗肿瘤活性物质的一个重要来源,主要集中在假单胞菌属、弧菌属(Vibrio )、微球菌属、芽孢杆菌属、肠杆菌属(En -te rubac re rium )、交替单孢菌属(Alte romonas )、链霉菌属、钦氏菌属、黄杆菌属和小单孢菌属(M ic r omonos pora )。
1966年,Burkholder 第1次从海洋细菌———假单胞菌中分离得到具抗癌作用的硝吡咯菌素(Pyrolintrin )。此后对海
洋细菌的研究一直较少,直到20世纪末,人们才对海洋细菌的筛选、培养及代谢产物的研究重视起来,以期从中得到新的特效抗癌药物。日本冈见分离到一株黄杆菌属的海洋细菌代谢产生杂多糖Mar inac ta n ,能够增强免疫功能和抑制动物移植肿瘤,并成为化疗药物治疗肿瘤的佐剂[5]
。Custa fson 等从海洋细菌中分离到大环内酯类化合物Macr o -la ctins ,它由24元内酯环、吡喃型葡萄糖和一个开链的酸构成,其中macr ola ctin A 组分是一种配糖体母体,具有抗肿瘤、抗病毒、抗菌等功能[3]。与海洋生物共生或寄生的很多海洋细菌也是抗肿瘤药物的重要来源。海绵体内的微生物最多可占其体重的70%,海绵能产生多种抗菌、抗肿瘤活性成分,从而引起国内外对于海绵生物活性成分研究的热潮。海绵中存在着复杂的微生物群落,海绵中的抗癌物质是由海绵中共生共栖的细菌所产生的,从这些细菌中可以分离出抗白血病、抗鼻咽癌的活性成分。Canedo 等从加勒比海海鞘(Ecte inasc idia turbinata )及土耳其海岸Polyc itonide 属海鞘中分离到2株土壤杆菌,并从脂溶性代谢产物中分离得到2个有显著抗肿瘤活性的生物碱类化合物Sesba nimide A 和C ,对肿瘤细胞L1210的I C 50达0.8μg /L 。
1.1.2 海洋放线菌的抗肿瘤活性物质。海洋放线菌主要包括链霉菌属(Stre pto myc ete s )、小单孢菌属(Mic ro monosp ora )、红球菌(Rhodoc oc c us )、诺卡氏菌(N oc ardia )以及游动放线菌(Ac tinoplanete s )等稀有属种。海洋放线菌主要分布在海底沉积物、海洋生物表面以及游离于海水中。海洋放线菌的生活环境十分特殊,如高盐度、高压、低营养、低温等。在这些所谓生命的极限环境中,海洋放线菌已发展出独特的代谢方式,同时也提供了产生独特的生物活性物质的潜力。
中国海洋大学药物与食品研究所、军事医学科学院毒物药物研究所的科研人员对海洋放线菌S1001发酵产物进行了分离和研究,并用理化手段综合分析了其中的抗肿瘤活性成分,取得了较为满意的结果[6]。有报道称,从我国台湾海峡采集的海洋植物、动物的表面、表皮和内部分离得到多株放线菌,其中有20.60%的放线菌对肿瘤细胞P388有细胞毒
安徽农业科学,J ou rn al of An hui Agri .Sci .2009,37(7):2839-2841,2850 责任编辑 金琼琼 责任校对 卢瑶
性,18.60%的菌株对KB细胞有毒性,此外还有2.96%的菌
株具有可诱导的抑菌和抑肿瘤活性[7]。Ne omarinone是从海洋放线菌分离到的含倍半萜的新萘醌类抗生素,在体外对肿瘤细胞HCT-116有中等细胞毒性(IC50=0.8mg/L),对美国国立癌症研究所(NCI)的60个人类肿瘤细胞群G I
50
平均值为10μmol/L。海洋放线菌常产生结构奇特的大环内酯类化合物[8],这些化合物都具有很好的抗肿瘤活性。
1.1.3 海洋真菌的抗肿瘤活性物质。海洋真菌是海洋微生物的一个主要分支。根据Ko hlme yer等调查,已经发现321种海洋真菌,包括255种子囊菌,6种担子菌,60种无性态的真菌。随着新的菌体的发现和描述,海洋真菌数量还在不断地增大。近几年,人们对研究海洋真菌的次级代谢产物的兴趣激增,有不少文章对海洋真菌进行了实证研究,表明从海洋真菌分离出的次级代谢物中约70%～80%具有生物活性[9]。
日本的Shige mori从海鱼Ap ogon e ndek atanu m中分离到1株真菌Penic illium fe llutanum,并从其发酵物中得到2种肽类物质fellutanu m A和B。药理试验发现,它们在体外均对鼠白
血病细胞P388有细胞毒性(I C
50
分别为0.2和0.1mg/L),对人类表皮样瘤KB细胞有类似作用(IC50分别为0.5和0.7 g/L)[10]。Merc edes Cueto等从海藻Av rain ville a sp.中分离出镰孢属真菌Fusariu m sp.,并从其发酵液中分离得到1个环五肽化合物N-methylsa nsalva mide,对NCI人类癌细胞株具有增殖抑制活性(G I50为8.3μmol/L),而与其结构类似的sansa l-va mide在NCI人类癌细胞株筛选中表现出中等程度的增殖抑制活性(GI50为3.6μmol/L)[11]。Kupha等报道,海洋担子菌中分离的干蠕孢菌素Sic ca yne是一个单异戊二烯基的氢醌,对革兰氏阳性菌和一些真菌有生理活性。Sicc ayne还能抑制核苷前体进入D NA和R N A的表达,在小鸡成纤维细胞试验中有细胞毒性作用,表现出抗艾氏腹水癌细胞的生理作用[12]。
1.2 抗菌活性 在当今抗生素普遍应用的时代,科学界对细菌的耐药性的迅速出现显得措手不及,因此迫切需要新类型的抗生素快速持续地开发,以适应细菌抗生素敏感性改变的速度。对海洋微生物产生的多样的活性物质的研究从一定程度上为解决这个难题提供了新思路。
日本近年来对海洋微生物进行了广泛研究,发现约有27%的海洋微生物具有抗菌活性,并且许多成分是陆地生物中不存在的,这为人工合成抗菌药物提供了新颖的先导化合物[13]。1996年,Burkholder从海洋含溴假单胞菌中分离到抗生素硝吡咯菌素(pyrolnitrin),随后有多种海洋微生物所产生的抗生素被发现。刘金永等从海洋细菌中分离到广谱抗真菌物质,对人体病原性念珠菌有较强的抑菌作用。来源于多种链霉菌的T eleoc idin B亦为一种强抗菌药物,药理试验表明,其对革兰阳性菌有较强的抑菌活性[14]。I sta myc in是从一株新的海洋放线菌中分离得到的新型抗生素,属于氨基糖苷类化合物,对革兰氏阳性和阴性细菌,包括对原有的氨基糖苷类抗生素有耐药性的细菌都有极强的作用,很有可能成为实际应用的抗感染药物[15]。
1.3 酶活性 近20年来,随着科学技术的发展和人们对开发海洋资源意识的增强,有关海洋微生物产生新型生物酶的报道逐渐增多,海洋微生物成为开发新型酶制剂的重要来源。目前,国外已经从海洋细菌、放线菌、真菌等微生物体内分离到多种具有特殊活性和工业化开发潜力的酶制剂,部分产品已经开始了工业化生产。
1960年,丹麦首先利用地衣芽孢杆菌生产碱性蛋白酶,并将其用于生产加酶洗涤剂。20世纪70年代初,Nobou Kato 从海洋嗜冷杆菌中获得一种新型的海洋碱性蛋白酶。海洋船蛆D esha yes腺体内的共生细菌A TCC39867可以产生碱性蛋白酶,该酶具有较强的去污活性,在50℃可以加速提高磷酸盐洗涤剂的去污效果,在工业清洗方面有一定的应用价值。日本、美国曾报道,从冷海水区域分离得到的微生物能够产生耐低温的脂肪酶。1995年,戴继勋等由海带、裙带菜病烂部位分离得到褐藻胶降解菌别单胞菌,利用发酵得到的褐藻胶酶对海带、裙带菜进行细胞解离,获得了大量的单细胞和原生质体。海藻单细胞在海藻养殖工业中具有重要的科研和应用价值[16],并可作为单细胞饵料用于扇贝养殖,可明显促进扇贝的性腺发育和成熟,促进幼体的发育。
1.4 酶抑制剂活性 酶抑制剂作为有用的工具,之所以越来越受到重视,不仅是因为它可用于研究酶的结构和反应机理,而且还由于它们有可能用于药理学研究。海洋环境的特征显著不同于陆地环境,海洋微生物是酶抑制剂重要的新来源。
从日本宫城县的小鹿半岛采集的海水中分离出一株海洋细菌芽生杆菌S ANK71894,在菌株培养清液中,提纯出一种新的内皮素转化酶抑制剂β-90063。现已证明,β-90063可强烈抑制人类和大鼠的内皮素转化酶,这种抑制剂可望用于高血压和血管病的防治。从上海市沿海采集到的海洋沉积样品中,分离出一种阳性菌株,现已利用标准分类方法将这个菌株鉴定为链霉菌。相关学者已经从这个菌株的培养液中分离出一种新的抑制吡齐诺的抑制素[17],这种抑制剂有可能用于阐明焦谷氨基酶引发的各种疾病的机理。
2 海洋微生物活性物质的研究方法
有报道称,现在已发现约5000种新的海洋天然活性物质,但只有1500多种海洋微生物的活性代谢物得到了详细的生理药理研究,海洋中还存在上百万种海洋微生物等待进一步的深入研究与开发[18]。海洋中存在大量至今未被研究开发的新种属微生物和特殊生态系统的微生物,它们存在产生大量新型天然活性物质的潜力,但相应的研究开发工作尚处于初级阶段。因此,近几年许多国家的实验室、研究所都加强了对此领域的深入研究开发工作。这些研究工作带动了海洋生物技术相关学科的发展,促进了海洋微生物天然活性物质的开发、生产和应用。
2.1 海洋微生物活性物质的分离筛选方法
2.1.1 高通量筛选法。海洋微生物天然活性物质的筛选首先是海洋微生物的分离筛选。筛选时不仅要考虑到海洋微生物的多种来源,而且还要考虑到微生物的种类,以及特定的生长环境。由于产生特定活性物质的微生物是从海洋的不同区域中采集的大量微生物菌株样品中筛选出来的,需要大量工作才有可能得到有价值的菌株,因此需要有一套有效的快速培养筛选方法,研究常用快捷有效的自动化高通量药
2840 安徽农业科学 2009年
物筛选方法(HTS)或快速分子筛选方法进行筛选。例如美国Cyana mid公司的研究人员运用独特分子筛选技术,对从世界各地采集的海洋微生物进行测试,以找到有抗菌、抗病毒或抗癌征兆或作为治疗心血管、神经系统疾病苗头的药物。日本Sankyo公司利用细菌发酵培养,寻找抗细菌和抗真菌的药物,得到许多有药用前景的活性物质。
中国海洋大学海洋药物教育部重点实验室[10]在已有ts-F T210细胞的流式细胞术筛选模型基础上,利用研究室现有条件建立了海虾生物致死法筛选模型,并通过组合使用这2种模型,探讨了海虾生物致死法一级初筛和对初筛活性菌株利用流式细胞术模型二级复筛的分级组合筛选模式对源于青岛海域的海泥和海洋动植物样品的162株微生物进行了组合筛选,结果发现,靶点机制单一的活性筛选模型与既经济又能覆盖所需活性的广谱简易初筛模型结合使用来开展活性菌株的分级组合筛选,将会降低成本、提高效率,有很大的实际利用价值。
2.1.2 海洋微生物开发中的BIA筛选法。此方法多用于海洋微生物中抗肿瘤物质的筛选。虽然抗肿瘤物质筛选方法很多,但试验证明,在体外模型中BI A法以其独特的筛选机制显示出不可忽视的优势。它是利用遗传学方法构建的一株具有λ-lac Z片段的溶源性E.c oli为指示菌,该菌株在正常条件下不表达β-半乳糖苷酶,但当培养介质中含有能作用于DN A的化合物时,菌株就会被诱导产生β-半乳糖苷酶。因此,通过检测是否有β-半乳糖苷酶产生就可初步确定样品中是否含有能够作用于肿瘤细胞D NA的物质。由于天然药物中不少是通过使肿瘤细胞DN A受损伤起作用,因此,可利用此法检测天然产物中具有这种作用机理的抗肿瘤活性物质[11]。海洋微生物中也存在不少能作用于D NA的物质,可由此法进行快速、特异筛选。
2.1.3 海洋微生物活性产物的其他筛选法。目前,在海洋微生物中筛选活性药物的技术中,高通量筛选方法的应用和完善,提供了在短时间内筛选大量化合物的能力,而这又使得从海洋微生物分离提取各种化合物成为发现活性物质的关键环节[12]。所以,扩大海洋生物的化学研究将是海洋抗肿瘤物质研究的主要课题,同时也将会形成一个新的热潮。组合化学技术的应用,为海洋抗肿瘤活性物质的研究拓宽了领域。海洋是一个多样化合物的世界,分离所获得的大量小分子化合物为组合化学技术提供了难得的材料,使我们有可能将这些化合物重新组合成数目更为巨大的新化合物,为进一步寻找抗肿瘤先导物提供更为广泛的资源基础。同时,为海洋药物开发中的难点———药源问题提供方法支持,使得海洋药物产业化问题变得更为现实。
2.2 海洋微生物天然活性物质开发生产的产业化 对于筛选到的含有活性物质的微生物,还存在有效成分含量低、难分泌到胞外、培养生物量低、培养难度大等问题,这都限制了海洋微生物天然活性物质生产的工业化和临床应用。采用现代生物技术是最好的解决途径。
海洋生物技术涉及基因工程、细胞工程、蛋白质工程和发酵工程等,相关学科的发展将大大繁荣海洋药物的研究与开发,从多方面解决海洋抗肿瘤药物研制中遇到的难题。利用基因工程对原微生物菌株的改良或将天然活性物质的基因克隆到其他易于培养、生长繁殖迅速或代谢物易分泌到胞外的微生物,以提高天然活性物质的含量和产量,大大降低生产成本。利用细胞工程可实现不同种属生物间的融合杂交,从而改良菌种来提高活性物质含量,或增强细胞分泌机制从而简化提取工艺,达到大量生产所需天然活性物质的目的。但是,由于海洋生物共附生微生物的人工培养条件很难完全模拟其生存环境,使其代谢产物的规模化生产受到一定的限制,因此,人们正在把注意力转向海洋微生物的培养与发酵技术的研究上。海洋生物所产生的生物活性物质,能通过发酵进行胞外生产,与现代的微生物技术相结合,较容易实现工业化生产[18]。利用微生物发酵技术的成熟工艺、后处理工艺、分离纯化技术及高度自动化生物反应器等实现海洋微生物天然活性物质生产的工业化并不断降低生产成本,加速从研究开发到产品化的过程。
3 结语
随着陆生微生物药用资源的日益淘尽和获新率严重下降,目前对海洋微生物活性物质的研究已成为国内外研究的热点领域。近年来,我国在海洋微生物活性物质和海洋药物方面取得了一定的成绩,分离和鉴定海洋微生物天然产物的报道越来越多,发现了不少具有明确生物活性的新化合物,有些具有良好的药用前景。并且很多学者把工作重点集中在对海洋微生物特别是非可培养微生物培养条件的研究上,通过研究方法的革新,很多新的活性物质被发现。但是总体而言,我国海洋微生物资源的开发研究和综合利用还不够,有关科研成果亟待快速有效产业化。
海洋为我们提供了丰富的资源和广阔的研究空间,相信随着科研技术的进步以及海洋微生物资源开发利用的深入,会有更多的海洋微生物生物活性物质被发现并应用到生产生活中。可以预计,在不远的将来,利用基因技术结合发酵工程可实现海洋微生物活性代谢产物的规模化生产,达到提高其生物活性物质含量、降低生产成本的目的,使海洋微生物成为新药开发的重要资源宝库。
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37卷7期 倪志华等 海洋微生物活性产物及研究方法
延长,SOD和P OD活性到达峰值后开始下降,清除能力降低,活性氧自由基大量产生,细胞膜脂过氧化程度加剧,导致膜脂过氧化产物MD A含量大幅增加。在高温胁迫处理中,经SA预处理的幼苗,MD A含量显著低于对照,表明其受伤害程度较轻,具有较强的耐热性。这一结论仍然与在黄瓜、葡萄、番茄、百合、玉米等植物[12-16]上的研究结果一致。
高温胁迫下可溶性蛋白含量与植物的耐热性密切相关。在高温胁迫下,蛋白质合成速率下降,分解加快,参与调节植物生长代谢的各种酶活性钝化。同时,高温条件下膜脂过氧化产物又可能与蛋白质结合成复合体,并产生使Rubisc o酶失活的有毒产物而抑制蛋白质合成[21]。在大白菜、番茄、小麦、水稻、月季、黄瓜等植物[22-23,26,30-33]上的研究发现:可溶性蛋白含量与上述植物种内品种间耐热能力相一致,其耐热品种在高温胁迫下蛋白质降解较慢。试验结果表明:高温胁迫下,西葫芦幼苗可溶性蛋白质含量总体上呈现下降趋势,这与在黄瓜、大白菜、银杏等植物[22-23,34]上的研究结论一致。其中,经水杨酸预处理的幼苗比对照能保持相对较高的可溶性蛋白质含量,标志其具有较强的耐热性。
综上所述,SA预处理在高温胁迫中提高了西葫芦幼苗的SOD、P OD活性,抑制了MD A的增加,延缓了可溶性蛋白的降解,从而提高了西葫芦幼苗的耐热性。
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2850 安徽农业科学 2009年
1.It is well known that microbes are：pioneers, ubiquitous, metabolically varied, helpful,harmful and alien, please write out your understanding to each aspect above and also show at least one example to support your understanding. 众所周知，微生物是：先驱，无处不在，代谢多样，有益，有害和外来性，请在上面的每个方面写出你的理解，并至少显示一个例子来支持你的理解。 2．Please list and explain the major subdisciplines of modern microbiology based on your knowledge. 请根据您的知识列出并解释现代微生物学的主要分支学科。 微生物学 (Microbiology) 是研究微生物及其生命活动规律的科学。即研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其与其他微生物之间，与动植物之间的相互关系，与外界环境理化因素之间的相互关系，微生物在自然界各种元素的生物地球化学循环中的作用，微生物在工业、农业、医疗卫生、环境保护、食品生产等各个领域中的应用，等等。实际上，微生物学除了相应的理论体系外，还包括了有别于动植物研究的微生物学研究技术，是一门既有独特的理论体系，又有很强实践性的学科。微生物研究作为一门科学--微生物学，当今的发展无疑是最为活跃、最为迅速、最为辉煌、影响最大的生命科学之一。 微生物学的分支学科：随着微生物学的不断发展，已形成了基础微生物学和应用微生物学，又可根据研究的侧重面和层次不同而分为许多不同的分支学科，并还在不断地形成新的学科和研究领域。按研究对象分，可分为细菌学，放线菌学，真菌学，病毒学，原生动物学，藻类学等。按过程与功能分，可分为微生物生理学，微生物分类学，微生物遗传学，微生物生态学，微生物分子生物学，微生物基因组学，细胞微生物学等。按生态环境分，可分为土壤微生物学，环境微生物学，水域微生物学，海洋微生物学，宇宙微生物学等。按技术与工艺分，可分为发酵微生物学，分析微生物学，遗传工程学，微生物技术学等。按应用范围分，可分为工业微生物学，农业微生物学，医学微生物学，兽医微生物学，食品微生物学，预防微生物学等；按与人类疾病关系分，可分为流行病学，医学微生物学，免疫学等。随着现代理论和技术的发展，新的微生物学分支学科正在不断形成和建立。 细胞微生物学 (cellular microbiology) 、微生物分子生物学和微生物基因组学等在分子水平、基因水平和后基因组水平上研究微生物生命活动规律及其生命本质的分支学科和新型研究领域的出现，表明微生物学的发展进入了一个崭新的阶段。 3．Based on your understanding, in what areas/parts microbes might exist in human body? And discuss the good and bad effects of these microbes to human health (Giving examples is good). 根据您的理解，人体内可能存在哪些区域/部位微生物？并讨论这些微生物对人类健康的好坏效果（举例说明是好的）。答：1、皮肤微生物组：皮肤主要由四门细菌组成：放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门。还有含有双链DNA(dsDNA)的病毒，如多瘤病毒科和乳头瘤病毒科。特应性皮炎是一种常见的慢性炎症性皮肤病，其发病率通常由皮肤微生物群感染引起。例如，金黄色葡萄球菌在特应性皮炎皮肤上非常普遍，并且与特应性皮炎临床严重程度直接相关。 2、口腔微生物组：通常由革兰氏阳性球菌和棒状菌(主要由链球菌和放线菌组成)和革兰氏阴性球菌(韦荣球菌科)组成。动脉粥样硬化斑块上定植的口腔微生物包括链球菌属、韦荣球菌属、牙龈卟啉单胞菌等，其中大多数菌水平与血浆胆固醇水平密切相关，也促进血栓的形成。 3、肠道微生物组：主要是大肠杆菌、粪杆菌、双歧杆菌、乳杆菌等。双歧杆菌也可增加白介素和肿瘤坏死因子的产生，还可间接活化T淋巴细胞，这些细胞因子及免疫细胞的合成、活化可以在一定程度上抑制肿瘤细胞的生长。 4、呼吸道微生物组：主要包括假单胞菌属、链球菌属、普雷沃菌属、韦荣球菌属、嗜血菌属以及奈瑟球菌属。与健康人群相比，哮喘患者的呼吸道中嗜血菌属、莫拉菌属和奈瑟球菌属明显增加，而普雷沃杆菌属明显减少。4．Recently, microbes were found to be associated with brain development and diseases (e.g.neurodegenerative diseases), based on your understanding, please discuss how microbes might affect occurrence and development of such diseases (Giving examples is just fine). 最近，根据您的理解，发现微生物与大脑发育和疾病（例如神经退行性疾病）有关，请讨论微生物如何影响这些疾病的发生和发展（给出的例子很好）。 答：阿尔茨海默病是常见的神经变性疾病，也是导致痴呆的最主要原因。Aβ沉积往往被认为是AD发病的始动环节，而之后引发的一系列炎症反应则推动了AD的病情进展，神经炎症反应导致神经细胞的凋亡或坏死，最终导致大脑发生不可逆损害积聚的Aβ周围出现炎症反应和胶质增生，其中小胶质细胞的活化在其中发挥了重要的作用，而肠道微生物的酵解产物SCFAs可穿过血脑屏障作用于小胶质细胞，促进小胶质细胞的成熟。活化的小胶质细胞引发了一系列炎症因子的产生，不仅可直接作用于神经元，也可通过影响脉管系统破坏血脑屏障，加大对大脑的损害。此外，变形菌门的某些细菌自身便可分泌一些炎症因子如IL-6、IL-8促进机体的炎症反应。肠道微生物参与人体的物质代谢，包括胆固醇代谢和对血糖的调节，而高血糖和高血脂会增大AD的患病风险，代谢异常相关疾病如肥胖、糖尿病、心血管疾病的患者有较高罹患AD的风险。许多病原微生物如单纯疱疹病毒、肺炎衣原体、人类免疫缺陷病毒、弓形虫、HBV、人类巨细胞病毒也都被认为同AD相关。
常见的微生物检测 方法
摘要：微生物的检测，无论在理论研究还是在生产实践中都具有重要的意义，本文分生长量测定法，微生物计数法，生理指标法和商业化快速微生物检测简要介绍了利用微生物重量，体积，大小，生理代谢物等指标的二十余种常见的检测方法，简要介绍了这些方法的原理，应用范围和优缺点。 概述： 一个微生物细胞在合适的外界条件下，不断的吸收营养物质，并按自己的代谢方式进行新陈代谢。如果同化作用的速度超过了异化作用，则其原生质的总量（重量，体积，大小）就不断增加，于是出现了个体的生长现象。如果这是一种平衡生长，即各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁殖，从而引起个体数目的增加，这时，原有的个体已经发展成一个群体。随着群体中各个个体的进一步生长，就引起了这一群体的生长，这可从其体积、重量、密度或浓度作指标来衡量。微生物的生长不同于其它生物的生长，微生物的个体生长在科研上有一定困难，一般情况下也没有实际意义。微生物是以量取胜的，因此，微生物的生长一般指群体的扩增。微生物的生长繁殖是其在内外各种环境因素相互作用下的综合反映。因此生长繁殖情况就可作为研究各种生理生化和遗传等问题的重要指标，同
时，微生物在生产实践上的各种应用或是对致病，霉腐微生物的防治都和她们的生长抑制紧密相关。因此有必要介绍一下微生物生长情况的检测方法。既然生长意味着原生质含量的增加，因此测定的方法也都直接或间接的以次为根据，而测定繁殖则都要建立在计数这一基础上。微生物生长的衡量，能够从其重量，体积，密度，浓度，做指标来进行衡量。 生长量测定法 体积测量法：又称测菌丝浓度法。 经过测定一定体积培养液中所含菌丝的量来反映微生物的生长状况。方法是，取一定量的待测培养液（如10毫升）放在有刻度的离心管中，设定一定的离心时间（如5分钟）和转速（如5000 rpm），离心后，倒出上清夜，测出上清夜体积为v，则菌丝浓度为（10-v）/10。菌丝浓度测定法是大规模工业发酵生产上微生物生长的一个重要监测指标。这种方法比较粗放，简便，快速，但需要设定一致的处理条件，否则偏差很大，由于离心沉淀物中夹杂有一些固体营养物，结果会有一定偏差。 称干重法：
微生物多样研究中的—β多样性分析概述
一、β-多样性分析介绍 1. β（Beta）Diversity： 是对不同样品/不同组间样品的微生物群落构成进行比较分析。 ?β多样性分析前的数据“来源”： 1）OTUs的丰度信息表； 2）OTUs之间的系统发生关系， 计算Unweighted Unifrac及Weighted Unifrac距离。 ?通过多变量统计学方法主成分分析(PCA，Principal Component Analysis)，主坐标分析(PCoA，Principal Co-ordinates Analysis)，非加权组平均聚类分析(UPGMA，Unweighted Pair-group Method with Arithmetic Means)等分析方法，从中发现不同样品（组）间的差异。
2. PCA & PCoA分析 ?主成分分析（PCA）是多变量统计学中最为人熟知的分析方法，它通过线性变换，将原始的高维数据投影至少量新合成的变量（即主成分），从而简化数据结构，展现样品的自然分布。 ?主成分分析不考虑原始变量之间可能存在的相互关系，并且是基于欧式距离评价样品之间的相似度。 ?多维尺度分析与主成分分析类似，但是它可以采用任何距离评价样品之间的相似度。主坐标分析（Principal coordinates analysis，PCoA）是经典的多维尺度分析方法。
3.UniFrac距离 ?由于微生物极其多样，不同微生物彼此之间的系统发育关系往往千差万别，仅仅将群落中不同微生物成员视为相互独立的变量显然并不合理。 ?因此，在比较不同群落样品之间的差异时，需要考虑两个群落成员之间的系统发育关系是否相似。 ?基于这个思想，计算微生物群落样品间距离的UniFrac距离应运而生，通过比较两个群落各自独有的微生物成员之间系统发育关系的远近，更为客观地反映两个群落样品之间的相似程度。
研究微生物的基本方法 随着现代医学及相关科学技术的发展，各学科相互交叉和渗透，医学微生物学检验技术已深入到细胞、分子和基因水平，许多新技术、新方法已在临床微生物实验室得到广泛应用。医学微生物学实验室的基本任务之一是利用微生物学检验技术，准确、快速检验和鉴定临床标本中的微生物，并对引起感染的微生物进行耐药性监测，为临床对感染性疾病诊断、治疗、流行病学调查及研究等提供科学依据。 第一节显微镜观察 由于细菌个体微小，肉眼不能看到，必须借助显微镜的放大才能看到。一般形态和结构可用光学显微镜观察，其内部的超微结构则需用电子显微镜才能看清楚。常用显微镜有如下几种。 1．普通光学显微镜 采用自然光或灯光为光源，其波长约为0.4μm。显微镜的分辨率为波长的二分之一，即0.2μm，而肉眼可见的最小形象为0.2mm。故用油（浸）镜放大1 000倍，能将0.2μm的微粒放大成肉眼可见的0.2mm。普通光学显微镜可用于细菌、放线菌和真菌等的观察。 2．暗视野显微镜 常用于观察不染色微生物形态和运动。在普通显微镜安装暗视野聚光器后，光线不能从中间直接透入，视野呈暗色，当标本接受从聚光器边缘斜射光后可发生散射，因此可在暗视野背景下观察到光亮的微生物如细菌或螺旋体等。 3．相差显微镜 相差显微镜利用相差板的光珊作用，改变直射光的光位相和振幅，将光相的差异转换为光强度差。在相差显微镜下，当光线透过不染色标本时，由于标
本不同部位的密度不一致而引起光相的差异，可观察到微生物形态、内部结构和运动方式等。 4．荧光显微镜 荧光显微镜与普通光学显微镜基本相同，主要区别在于光源、滤光片和聚光器。目前大多数使用的是落射光装置，常用高压汞灯作为光源，可发出紫外光或蓝紫光。滤光片有激发滤光片和吸收滤光片二种。用蓝光的荧光显微镜除可用一般明视野聚光器外，也可用暗视野聚光器，以加强荧光与背景的对比。本法适用于对荧光色素染色或与荧光抗体结合的细菌的检测或鉴定。 5．电子显微镜 用电子流作为光源，波长与可见光相比差几万倍，大大提高了分辨力，并用磁性电圈作为光学放大系统，放大倍数可达数万倍或几十万倍，常用于病毒颗粒和细菌超微结构的观察。 8.2制片和染色 一. 非染色标本 非染色标本一般可用于观察细菌形态、动力及运动情况。细菌未染色时无色透明，在显微镜下主要靠细菌的折光率与周围环境的不同来进行观察。有鞭毛的细菌运动活泼，无鞭毛的细菌则呈不规则布朗运动。梅毒苍白密螺旋体、钩端螺旋体、弯曲杆菌等的活菌各有特征鲜明的形态和运动方式，具有诊断意义。常用的方法有压滴法、悬滴法和毛细管法等。 1．悬滴法 在洁净凹玻片的凹孔四周涂上凡士林，用接种环取一环菌悬液放在盖玻片中央，再将凹玻片的凹孔对准盖玻片中央的液滴并盖上，然后迅速翻转，轻压盖玻片，使其与凹孔边缘的凡士林粘紧封闭后置高倍镜下（或暗视野）观察。
生物多样性 2012, 20 (5): 572–580 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2012.10129 Biodiversity Science http: //https://www.doczj.com/doc/8f1335910.html, —————————————————— 收稿日期: 2012-06-13; 接受日期: 2012-08-10 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(30930005) ? 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: guold@https://www.doczj.com/doc/8f1335910.html, 中国微生物物种多样性研究进展 郭良栋* (中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室, 北京 100101) 摘要: 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 具有丰富的物种多样性。我国地域辽阔, 跨越热带至寒温带, 气候条件多样, 地理环境与生态系统类型复杂, 是世界上生物多样性最丰富的国家之一。我国已开展了大量微生物多样性研究, 并证实我国多样的生境蕴藏着丰富的微生物物种多样性。目前我国已报道真核微生物(菌物)约14,700种, 其中包括真菌约14,060种、卵菌约300种、黏菌约340种, 而真菌中有药用菌473种、食用菌966个分类单元。特别是近年来通过免培养的分子生物学技术发现我国存在丰富的原核微生物多样性。本文概述了传统方法和现代分子生物学技术在我国原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)物种多样性研究的最新进展。 关键词: 真核微生物, 原核微生物, 物种多样性, 培养方法, 分子技术 Progress of microbial species diversity research in China Liangdong Guo * State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 Abstract: Microbes with rich species and genetic diversity are widely distributed throughout various habitats in the world. China possesses a variety of climate zones, geographic environments, and complex ecosystems, which play a large role shaping the complex biodiversity of this country. Microbial diversity has been widely studied and well documented by Chinese scientists. For example, a total of ca. 14,700 eukaryotic microbe species have been recorded, including ca. 14,060 fungi, ca. 300 oomycetes, and ca. 340 slime molds. Within the Fungi, there have been 473 medicinal fungal species and 966 edible fungal taxa recorded. However, re-cent studies have documented much high species diversity of prokaryotic microbes using molecular tech-niques, which have greatly promoted the study level of microbial diversity in China. This review paper sum-marizes recent research progress of microbial (i.e., archaea, bacteria, fungi, oomycetes, and slime molds) di-versity in China based on traditional and molecular techniques. Key words: eukaryotic microbe, prokaryotic microbe, species diversity, cultivation method, molecular technique 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 可利用各种有机化合物、无机盐等作为能源, 在有氧或无氧条件下, 在寒冷的极地、高达100℃的热泉或高盐碱度等极端环境中生活。微生物具有丰富的物种和遗传多样性, 并以高度的变异性适应不同的生境。作为生态系统中的重要组分, 微生物在自然界的物质与能量循环、生态系统的演替以及生物多样性的维持中发挥重要的生态功能。微生物与人类的生活休戚相关, 在直 接或间接地为人类提供了极其丰富的物质资源的同时, 也为人类带来了巨大危害。 Woese 和Fox(1977)以核糖体RNA(rRNA)的小亚基(原核生物的16S 、真核生物的18S 基因)序列为依据, 提出了独立于真细菌(Eubacteria)和真核生物(Urkaryotes)之外的第三种生命形式——古菌(Archaea), 认为它和真核生物以及真细菌是从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来。随后Woese 等(1990)提出了三域(Domain)分类系统, 将
微生物学硕士研究生培养方案 一、培养目标 在思想品德、业务水平、工作能力等方面达到较高要求，成为从事微生物科研、教学、技术推广和管理工作的高层次人才。 1、思想素质上。要求较好地掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论，拥护党的基本路线，热爱祖国、献身农业，遵纪守法，品德高尚，爱岗敬业，治学严谨，具有强烈的开拓意识，创新精神及组织协作的科学作风，积极服务于社会主义现代化建设。 2、业务素质上。掌握本学科坚实的基础理论，系统的专门知识和熟练的实验操作技术。具有较强的社会实践能力，以及分析和解决问题的能力，了解所从事研究方向的国内外发展动态，有较强的独立从事教学、科研、技术推广和管理工作的能力，能用外语较熟练地参阅专业外文资料，具有初步的听、说、写能力，能通过论文的发表阐明研究工作的进展及成果。 3、身体健康。 二、研究方向 1、应用微生物学 2、微生物分子生物学 三、学习年限 全日制攻读硕士学位研究生的学习年限一般为 2.5 —3年，可根据实际情况允许提前或延 期毕业。非全日制攻读硕士学位的学习年限一般不超过4年。 四、培养方式 1、实行导师负责制。以导师为主建立研究生指导小组，由导师和指导小组全面负责研究生培养工作，制定培养计划，对论文进行全面指导。 2、研究生入学半年后在导师和指导小组的指导下确定培养计划。结合自身和本学科发展需要以及研究领域所需的知识结构，确定选修课程，鼓励跨学科选修。 3、研究生在导师和指导小组指导下，积极参加各种学术活动、教学实践和社会实践。 4、学习课程考核。公共课及专业基础课以笔试为主，专业课采用笔试和专题报告相结合的方式，重点考核对专业知识的把握程度及其基础理论分析实际问题的能力。 5、研究生入学后第四个学期进行中期考核。由学科点有关教师组成的考核小组对研究生的课程学习情况、毕业论文的准备（开题报告）和进展情况以及对本学科国内外最新研究动态的了解掌握情况等进行综合检查和考核，对考核不合格或完成学业确有困难者，劝其退学或作肄业处理。其中对成绩优秀的硕士研究生优先考虑作为提前攻读博士学位的人选。 五、课程设置
第一章绪论 课程主要内容： 1、微生物学研究技术发展 2、微生物材料的准备 3、微生物研究中的物理化学方法基础 4、微生物的观察与微生物分析法 5、细胞破碎方法及亚细胞物质分离 6、微生物育种技术 7、固相化技术与生物传感器 8、免疫学技术 9、微生物学研究的分子生物学技术 微生物学研究技术发展： 微生物学是整个生物学中第一门具有一套自己独特操作技术的学科，其技术的发展主要包括： 1、显微镜术和制片染色技术 2、消毒灭菌技术和无菌操作技术 3、纯种分离和克隆化技术 4、合成培养基技术；选择性和鉴别性培养技术 5、突变型标记和筛选技术；深层液体培养技术 6、菌种保藏技术 7、原生质体制备和融合技术 8、各种DNA重组技术等 第二章微生物材料的准备 第一节灭菌、消毒、除菌与无菌操作 掌握知识要点： 原理、方法、生物活性物质的除菌 无菌操作：意识、个人卫生、环境卫生、灭菌、接种等操作、保存 一、几个基本概念 控制害菌的措施： 1）杀灭法： ○1灭菌：彻底杀灭（杀菌、溶菌）——一切微生物 ○2消毒：部分杀灭——仅杀灭病原菌 2）抑制法： ○1防腐：抑制霉腐微生物 ○2化疗：抑制宿主体内的病原菌 1、灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的 措施。例如：高温灭菌、辐射灭菌等。 2、消毒：消除毒害，即传染源、致病菌。一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或 内部一部分对人体或动、植物有害的病原菌，而对被消毒的对象基本无害的措施。例如：
常用的对皮肤、水果、饮用水进行药剂消毒的方法 对啤酒、牛奶、果汁和酱油等进行消毒处理的巴氏消毒法 1）巴氏消毒法（pasteurization） 2）煮沸消毒法 采用在100℃下煮沸数分钟的方法，一般用于饮用水的消毒。 3、防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过抑菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。 防腐的方法： ①低温：利用4℃以下的各种低温（0，－20，－70，－196℃）保藏食物、生化试剂、 生物制品或菌种等。 ②缺氧：可采用抽真空、充氮或二氧化碳、加入除氧剂等方法来有效防止食品和粮食 等的霉腐、变质而达到保鲜的目的。 除氧剂的种类很多，是由主要原料铁粉再加上一定量的辅料和填充剂制成，对糕点等含水量较高的新鲜食品有良好的保鲜功能。 ③干燥：采用晒干、烘干或红外线干燥等方法对粮食、食品等进行干燥保藏，是最常 见的防止霉腐的方法； 在密封条件下，用生石灰、无水氯化钙、无氧化二磷、氢氧化钾（或钠）或硅胶等作为吸湿剂，也可很好的达到食品、药品和器材等长期防霉腐的目的。 ④高渗：通过盐腌和糖渍等高渗措施来保存食物，是在民间早就流传的有效防霉腐的 方法。 ⑤高酸度：在我国和韩国等具有悠久历史的泡菜，就是利用乳酸菌的厌氧发酵使新鲜 蔬菜产生大量乳酸，借这种高酸度而达到抑制杂菌和防霉腐的目的。 ⑥高醇度：用白酒或黄酒保存食品，在我国有悠久传统，如：醉蟹、醉麸、醉笋和黄 泥螺等产品，都是特色风味食品。 ⑦加防腐剂：在有些食品、调味品、饮料、果汁或工业器材中，可加入适量的防腐剂 或防霉剂来达到防霉腐的目的，如： 用苯甲酸来使酱油防腐； 用尼泊金作墨汁防腐剂； 用山梨酸、脱氢醋酸作化妆品防腐剂； 用二甲基延胡索酸（DMF）作食品、饲料的防腐剂。 4、化疗——化学治疗 利用具有高度选择毒力即对病原菌具高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。 用于化学治疗目的的化学物质称化学治疗剂，包括磺胺类等化学合成药物、抗生素、生物药物素和若干中草药中有效成分等。 要点： 1.灭菌：利用物理、化学方法杀死物体表面、内部全部的微生物。 2.消毒：杀死物体表面或内部有害微生物或使其钝化，使致病微生物不致病。 3.除菌：利用物理方法除去物体表面的微生物。
预测微生物学的研究进展 赵光辉1,2,赵改名1,刘 蓉3,王玉芬2,谢 华2,冯 坤1,崔艳飞1,黄现青1,2* (1.河南农业大学食品科学技术学院河南省肉制品加工与质量安全控制重点实验室 肉品加工与质量安全控制工程技术研究中心,河南郑州 450002;2.双汇集团技术中心,河南漯河 462003; 3.河南省电力公司信阳供电公司,河南信阳 464000) 摘 要 简要介绍了预测微生物学模型的2个类型(品质预测模型和安全评估模型),特定腐败菌在微生物预测中的特殊作用,可追溯技术、温度综合函数和生物指示器等新技术在微生物预测中的应用,以及国外的预测模型库和国内的研究现状,展望了预测微生物学未来的发展趋势。 关键词 微生物;预测模型;特定腐败菌;模型库 中图分类号 Q939.9 文献标识码 A 文章编号 1005-7021(2010)04-0076-07 Advance m ent of Predicti ve M icrobiology Z HAO Guang hu i1,2,Z HAO Gai m ing1,LI U Rong3,WANG Yu fen2,XI E H ua2, FENG Kun1,C U I Y an fe i1,HUANG X i a n qi n g1,2 (1.C oll.of F ood S ci.&Technol.,H e nan Ag ric.Un i.,H enan K e y Lab.o f M eat Process.&Qua lit y Safet y C on t., M e a tP rocess.&Qualit y Safet y Cont.Eng i n.Technol.R es.C tr.,Zhengzhou450002;2.Technol.C tr.of Sh i ne w ay G roup;Lu ohe462003; 3.X i nyang P o w er Suppl y C o mpany,H enan Prov i nce P o w er C o mpany,X inyang464000) A bstrac t Tw o types of t he predicti ve m icrob i o l ogy mode,l the special ro l e o f spec ifi c spo ilage m icrobes;t he app lica ti ons o f techno logy,te mperature co m prehensive f uncti on and bio i ndica tor and other new techno l og ies i n predictive m i c robiology w ere traced,t he research prog ress o f the R epre d icti veM od e lL i bra ry abroad and current studies i n hom e coun try w ere briefl y rev i ewed i n this paper;and the deve l op m en t trend of the pred i c ti ve m i c robiology w as also prospected. K eywords pred icti ve m icrob i o logy;predictive m ode;l spec ific spo ilage m i crobe;repred icti ve model li bra ry 20世纪80年代初,Ross等[1]最先提出 微生物预报技术这一概念,从此预测微生物学便应运而生。食品预测微生物学(Food Pred ictive M icro b iology)是一门在微生物学、数学、统计学和应用计算机科学基础上建立起来的新学科。它的发展方向是研究和设计一系列能描述和预测微生物在特定条件下生长和衰亡的模型。它是依据各种食品微生物在不同加工、储藏和流通条件下的特征信息库,通过计算机的配套软件,在不进行微生物检测分析的前提下,判断食品内主要病原菌或腐败微生物死亡、残存和增殖的动态变化,从而对食品安全做出快速评估的预测方法[2 3]。1983年,国外食品微生物学家小组应用直观预测的De l p h i 工艺,用计算机预测了食品货架期,开发了腐败菌生长的数据库,从此揭开了预测微生物学序幕[4]。上世纪八九十年代,由于食品安全问题的严峻形式,预测微生物学的研究对象主要是食品中的病原菌(如单核增生李斯特菌、沙门菌、金黄色葡萄球菌等),后来,随着食品企业对自身产品品质问题的关注,腐败菌的研究也逐渐发展起来,并且对这些细菌进行建模[5]。近年来美国、英国、澳大利亚、丹麦等国更是致力于微生物预测软件开发,旨在对食品货架期进行有效的预测,并对致病菌进行风险评估[6]。 基金项目:国家科技计划项目(2009G J D00047) 作者简介:赵光辉 男,硕士研究生。研究方向为食品安全与质量控制。E ma i:l z ghw ork@s i na.co m *通讯作者。Te:l0371 ********,E m ai:l hxq8210@126.co m 收稿日期:2010 01 04;修回日期:2010 04 27 76微生物学杂志 2010年7月第30卷第4期 J OU RNAL OF M I CROB I OLOGY July2010V o.l30N o.4
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。
预测微生物学的研究进展 作者姓名：钟强 工作单位：安康学院 摘要 简要介绍了预测微生物学模型的2个类型(品质预测模型和安全评估模型),特定腐败菌在微生物预测中的特殊作用,可追溯技术、温度综合函数和生物指示器等新技术在微生物预测中的应用,以及国外的预测模型库和国内的研究现状,展望了预测微生物学未来的发展趋势。 关键词：[微生物]；[预测模型]；[特定腐败菌]；[模型库]。
Advancement ofPredictive Microbiology Abstract Two types of the predictive microbiology model the special role of specific spoila gemicrobes; the applica-tions of technology, temperature comprehensive function and bio-indicator and other new technologies inpredictivemi-crobiology were raced,the research progressof the Repredictive ModelLibrary abroad and currentstudies in home coun-trywere briefly reviewed in this paper; and the development trend of the predictive micro biology was also prospected. Keywords：[predictive micro biology]; [predictive model];[specific spoila gemicrobe]; [repredictive model library]
微生物学教程（第二版周德庆）复习思考题答案+微 生物学练习题 微生物学复习思考题 绪论 1、什么叫微生物？微生物包括哪些类群？ 微生物是一切肉眼看不见或者看不清的微小生物的总称。包括属于原核类的细菌（真细菌和古生菌）、放线菌、蓝细菌（旧称蓝绿藻或蓝藻）、支原体、立克次氏体、衣原体；属于真核类的真菌（酵母菌、霉菌和蕈菌）、原生动物和显微藻类；以及属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒和阮病毒）。 2、了解五界系统、六界系统、三域学说及其发展，说明微生物在生物界中的地位。五界系统：动物界、植物界、原生生物界（包括原生动物、单细胞藻类和粘菌等）、真菌界和原核生物界（包括细菌蓝细菌等）。 六界系统：1949年Jahn提出包括后生动物界、后生植物界、真菌界、原生生物界、原核生物界和病毒界；1977年我国学者王大耜提出动物界、植物界、原生生物界（包括原生动物、单细胞藻类和粘菌等）、真菌界和原核生物界（包括细菌蓝细菌等）、病毒界；1996年美国的P.H.Raven提出包括动物界、植物界、原生生物界、真菌界、真细菌界和古细菌界。 三域学说：细菌域、古细菌域、真核生物域。 3、了解微生物学的发展史，明确微生物学研究的对象和任务。 整个微生物学发展史是一部逐步克服认识微生物的重要障碍，不断探究它们生命活动规律，并开发利用有益微生物和控制、消灭有害微生物的历史。它分为：史前期、初创期、奠基期、发展期、成熟期。 对象：在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态结构、生理
代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律。 任务：发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务。 4、微生物的五大共性（特点）是什么？表示微生物细胞大小的单位是什么？ 一、体积小，面积大；二、吸收多，转化快；三、生长旺，繁殖快；四、适应强，易变异；五、分布广，种类多。表示微生物细胞大小的单位是nm或μm。5、微生物有哪些重要性？ ①微生物是占地球面积70%以上的海洋和其他水体中光合生产力的基础；②是一切食物链的重要环节；③是污水处理中的重要角色； ④是生态农业中的重要环节；⑤是自然界重要元素循环的重要推动着； ⑥是环境污染和检测的重要指示生物。 微生物还和医疗保健、工业发展有着重大关系，对生命科学基础理论研究有重大贡献。 第一章原核微生物 1、什么叫原核微生物？原核微生物主要包括哪些类群？原核细胞有何主要特点？ 原核生物即广义的细菌，指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类群。原核细胞无核膜包围的细胞核，不进行有丝分裂。 2、细菌基本形态有哪些？举出各形态类型的菌例，细菌形态和大小受哪些因素的影响？ 1 细菌的基本形态有球状、螺旋状、杆状三大类。球状：金黄色葡萄球菌、乳酸链球菌；杆 状：大肠杆菌、枯草芽孢杆菌；螺旋状：霍乱弧菌、迂回螺菌、梅毒螺旋体。 细菌形态和大小因菌种而异，一般在初龄阶段和生长条件适宜时，细菌形态正常、整齐，
南开大学现代远程教育学院考试卷 《微生物学》 主讲教师：李明春、吴卫辉 一、请同学们在下列（20）题目中任选一题，写成期末论文。 1. 病毒在生物技术中的应用（例如噬菌体展示技术，病毒载体等） 2. 近年来重大病毒引起的传染病的特征和病毒复制、致病机制（如埃博拉出血热、 中东呼吸综合征等） 3. CRISPR-Cas9技术综述（来源，机制，应用） 4. 细菌耐药遗传水平机制 5. 微生物遗传物质水平转移方式和机制 6. 微生物遗传学技术在工农业中的应用 7. 基因组学、转录组学和蛋白组学研究进展 8. 微生物在环境污染和保护中的作用 9. 人体肠道微生物分类、功能研究进展 10. 疫苗的作用机制和对人类健康的贡献 11. 微生物作为模式系统揭示生命过程的优势 12. 试述未来微生物学发展的趋势 13. 从细胞形态结构及一些重要结构的化学成分组成等方面分析细菌、古生菌及真 核微生物三者之间的进化关系 14. 微生物营养及代谢的多样性对微生物生存能力的影响 15. 极端微生物对生命起源和生命极限的启示 16. 你认为微生物学发展过程中做出重大贡献的微生物学家及其成就 17. 微生物学中的独特技术及对发展现代生物学的贡献 18. 食药用真菌的研究进展 19. 微生物在自然界碳元素地球化学循环中的作用及意义 20. 生物固氮的原理、意义及应用 二、论文写作要求 论文题目应为授课教师指定题目，论文要层次清晰、论点清楚、论据准确； 论文写作要理论联系实际，同学们应结合课堂讲授内容，广泛收集与论文有关资料，含有一定案例，参考一定文献资料。 三、论文写作格式要求： 论文题目要求为宋体三号字，加粗居中； 正文部分要求为宋体小四号字，标题加粗，行间距为1.5倍行距；
考试复习重点资料（最新版） 资料见第二页 封 面 第1页
武汉大学《微生物学》考研重点复习笔记 第一章 1.巴斯德的工作 (1)发现并证实发酵是由微生物引起的 (2)彻底否定了“自然发生”学说 (3)免疫学——预防接种 (4)其他贡献：巴斯德消毒法等 2.柯赫的工作 (1)微生物学基本操作技术方面的贡献 a）细菌纯培养方法的建立 b）配制培养基 c）流动蒸汽灭菌 d）染色观察和显微摄影 （2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献： a）具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。 b）发现了肺结核病的病原菌 c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则 1在每一病例中都出现这种微生物； 2要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来； 3用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会重复发生； 4从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。
微生物的类群及特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚、。 第三章 特殊细胞壁的细菌：某些分枝杆菌和诺卡氏菌的细胞壁主要由一类被称为霉菌酸（Mycolic acid）的枝链羟基脂质组成，后者被认为与这些细菌感染能力有关。由磷脂分子形成的双分子膜中加入甾醇类物质可以提高膜的稳定性： 真核生物细胞膜中一般含有胆固醇等甾醇，含量为5%-25%。 原核生物与真核生物的最大区别就是其细胞膜中一般不含胆固醇，而是含有hopanoid（藿烷类化合物）。 硫粒：很多化能自养菌在进行产能代谢或生物合成时，常涉及对还原性的硫化物如H2S，硫代硫酸盐等的氧化。 在环境中还原性硫素丰富时，常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素。当环境中环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用。 微生物储藏物的特点及生理功能： 1）不同微生物其储藏性内含物不同。例如厌气性梭状芽孢杆菌只含PHB，大肠杆菌只储藏糖原，但有些光合细菌二者兼有。 2）微生物合理利用营养物质的一种调节方式。当环境中缺乏能源而碳源丰富时，细胞内就储藏较多的碳源类内含物，甚至达到细胞干重的50%，如果把这样的细胞移入有氮的培养基时，这些储藏物将被作为碳源和能源而用于合成反应。 3）储藏物以多聚体的形式存在，有利于维持细胞内环境的平衡，避免不适合的pH，渗透压等的危害。例如羟基丁酸分子呈酸性，而当其聚合成聚-β-羟丁酸