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11-1植物的根际 1、渗出物 2、分泌物 3、植物黏液 4、黏质 5、溶胞产物 植物根 土壤 根际物质第十一章 微生物与植物之间的相互关系植物的地上部分和地下部分，尽管所处的环境差异较大，但无论茎、叶、花、果、种子以及根等器官上都存在着各种有机物，为微生物的生存、生长和繁殖提供营养，因此不同类群的微生物以各自的方式生活在植物体上，与植物发生互生、共生、寄生等关系，对植物的生长发育产生多方面的影响。
第一节 微生物与植物的互生关系一、根际微生物植物在其生长过程中，既从外界吸收养料和水分，也向外界环境中释放各种无机和有机物质，根际中的有机物质包括以下几类：（1）渗出物，是指根细胞向外释放的小分子物质，如有机酸、氨基酸等；（2）分泌物，指根细胞主动向外分泌的化合物，如维生素、核酸等；（3）植物黏液，包括植物和微生物分泌的多糖类产物；（4）黏质，由植物和微生物细胞及其代谢产物组成；（5）溶胞物质，植物脱落的表皮细胞分解物。
由于植物根周围环境的特殊性（图11-1），为微生物创造了一种特殊的生态环境——根际。
根际（rhizosphere ）是指可被根释放物质所影响的根部土壤。
1904年，德国微生物学家Hiltner 就提出了根际的概念，根际的范围很狭小，仅包括离根几毫米的土壤区域。
在根际内，根分泌各种有机物，如氨基酸、维生素等，可作为微生物的生长因子；此外，脱落的根表皮和皮层细胞内容物也是微生物良好的营养源，因此根际是一个对微生物生长十分有利的特殊生态环境。
在根际内，根系对微生物群落的影响称为根际效应。
根际中微生物群落的密度明显比一般土壤中高，仅细菌就达每克109之多，根际土壤中微生物数量与非根际土壤的微生物数量的比值称为根土比（R/S ），是反映根际效应的重要指标。
根土比一般在5～20之间，农作作比树木的根土比高，豆科植物比非豆科植物高。
而且，根土比的数值随土质、植物种类及季节等因素的影响而发生变化。
根际土壤中以细菌数量最多，但由于根际分泌物的选择作用，细菌的种类较少，以低分子有机物为营养的革兰氏阴性细菌占绝对优势，有假单胞菌（Pseudomonas）、黄杆菌（Flavobacterium）、土壤杆菌（Agrobacterium）等。
课程编号：《微生物学》授课大纲学时数： 72讲课：72学制：四年制本科适合专业：生物科学有关专业一、本课程的性质和任务（一）课程的性质微生物学是生命科学中一门理论与实践性较强的重要基础课程，是一门对现代生命科学的发展发挥着不可以取代的重要作用的学科，故本课程分为理论解说和实践授课两大部分（实验部分还有授课大纲）。
理论课授课主要解说微生物发展的历史、微生物的形态构造、营养和代谢特点、遗传规律、生态、传染与免疫和系统分类等内容。
（二）课程的任务：本课程主要面对生物科学专业的本科学生讲课，是专业必修课。
经过学习微生物的形态构造、生理生化、生长生殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类判断以及微生物与其他生物的互有关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，认识该学科的发展前沿、热点和问题，使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，认识微生物的基本特点及其生命活动规律，为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
二、本课程与其他课程的联系：微生物学是一门专业基础课，与好多课程关系亲近，应在生物化学、遗传学、生理学等课程的基础进步行学习，并为今后专业课，如遗传学、生物化学等课程的学习确定基础。
三、授课内容（一）第一章绪论一、本学期的授课安排二、微生物和你三、微生物学四、微生物的发现和微生物学的发展五、 20 世纪的微生物学六、 21 世纪微生物学发展的特点和趋势授课基本要求：学习微生物学这门课程，必定第一认识什么是微生物、主要种类、特点、发展情况、研究意义等等。
本章要修业生在联系本质的情况下掌握微生物的见解、特点，并提起学生学习微生物的兴趣。
主要知识点与重点：微生物的见解、类群及特点。
（二）第二章微生物的纯培养和显微技术第一节微生物的分别和纯培养一、无菌技术二、用固体培养基获得纯培养三、用液体培养基获得纯培养四、单细胞（孢子）分别五、选择培养分别六、微生物的珍藏技术第二节显微镜和显微技术一、显微镜的种类及原理二、显微观察样品的制备第三节显微镜下的微生物一、细菌和古菌二、真菌三、藻类四、原生动物授课基本要求：掌握微生物学研究的基本技术，即无菌技术、纯种分别技术、培养技术及显微镜技术。
第十一章微生物第三节微生物的营养一、微生物的营养(一)微生物元素构成1.微生物细胞化学组成：与其他生物的大体相同，也是由C、H、O、N、P、以及其他元素组成，其中C、H、O、N占细胞干重的90%以上。
2.化学组成特点：分析下表可以看出微生物与其他生物在化学组成的统一性以及不同微生物化学组成的差异性。
C、H、O、N、P、S在不同微生物体内含量(二)微生物的五大营养物质：组成微生物的化学元素分别来自微生物生长所需的营养物质，营养物质按照它们在机体中的生理作用，将它们区分为碳源、氮源、生长因子、水和无机盐。
各类营养物质都有一定的功能，不同代谢类型的生物所需营养物质、类型不同。
1.碳源1)概念：凡能为微生物提供所需碳元素的营养物质。
2)来源：无机碳源，如CO2、NaHCO3等；有机碳源，如糖类（纤维素、淀粉、葡萄糖、麦芽糖等）、脂肪酸、花生粉饼、石油等。
最常用的是糖类尤其是葡萄糖。
自养微生物以CO2或碳酸盐为唯一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。
3)作用：主要用于构成微生物的细胞物质和一些代谢产物；异养微生物的主要能源物质。
4)说明：不同种类的微生物，对碳源需要差别大。
如甲基营养菌只利用甲醇、甲烷，假单胞菌则能利用90多种含碳化合物。
5)应用：利用某些微生物碳源的特殊性可以解决以下实际问题：利用某些细菌、放线菌、酵母菌以石油作为碳源的原理，消除石油污染。
运用某些细菌可以分解、利用氰化物、酚等有毒物质的原理处理有害物质。
研宄开发以纤维素、石油、CO2作为碳源和能源的工业微生物，解决工业发酵用粮与人们日常用粮的矛盾。
2.氮源1)概念：凡能为微生物提供所需氮元素的营养物质。
氮源是蛋白质及其不同程度的降解产物，如蛋白胨（多肽混合物）、氨基酸，以及铵盐、硝酸盐、嘌呤、嘧啶、尿素、胺、分子氮等。
2)来源：无机氮源，如N2、氨、铵盐、硝酸盐等；有机氮源，如尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等。
最常用的氮源是铵盐和硝酸盐。
①异养微生物含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。
②各种微生物的氮源是不同的：对于许多微生物来说，既可利用无机含氮化合物作为氮源，也可利用有机含氮化合物作为氮源。
固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长。
铵盐、硝酸盐等既可作为微生物最常用的氮源，也可作为某些化能自养微生物的能源物质（如硝化细菌）。
③自生固氮菌的碳源和氮源分别是有机碳和氮气。
自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依靠能以CO2作为生长的主要或惟一碳源，而不决定于氮源，例如异养微生物最常用的氮源之一是无机氮源中的铵盐和硝酸盐。
3)作用：主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物。
3.生长因子：生长因子是微生物生长不可缺少的微量的有机物，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物，主要包括维生素、氨基酸、碱基、甾醇、胺类、C4〜C6脂肪酸等。
(1)生长因子鉴定：微生物在含有碳源、氮源、水、无机盐的培养基中不能生长或生长极差，但当补充生长因子后，微生物就生长良好，可以证明某种物质是某种微生物的生长因子。
(2)微生物需要补充外源生长因子的原因：往往是由于缺乏合成这些物质所需的酶，或合成能力有限。
一些天然物质如酵母膏、牛肉膏、动植物组织提取液等，可以为微生物提供生长因子。
(3)生长因子虽是一种重要的营养要素，但它与碳源、氮源和能源不同，并非任何一种微生物都需从外界吸收。
如生长因子自养型微生物包括多数真菌、放线菌和不少细菌（大肠杆菌）等都不需外界提供生长因子；生长因子异养型微生物则需补充多种生长因子，如乳酸菌、各种动物致病菌、原生动物和支原体等。
4.无机盐1)概念：无机盐主要为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括P、S、K、Mg、Ca、Na和Fe 等大量元素和Cu、Zn、Mn、Mo和Co等微量元素。
2)作用：无机盐的生理功能十分重要，主要作为细胞的分子成分、渗透压的维持、酶的激活剂、稳定pH值等作用。
5.水：水在生物体内的含量很高，在低等生物尤其是微生物体内含量更高，如细菌体内占80%，酵母菌占75%，霉菌占85%。
水不仅是最优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定。
(三）微生物与动植物所需营养物质的比较1.营养物质的概念：营养物质是指维持机体生命活动、保证发育、生殖所需的外源物质。
2.各类生物营养物质比较A.人及动物：营养物质包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素、膳食纤维七类。
B.植物：营养物质包括矿质元素、水、CO2等三类。
C.微生物：水、无机盐、碳源、氮源、生长因子五类。
3.微生物所需的无机盐与植物所需的矿质元素有差别：比如NH4+，在微生物是氮源，在植物是矿质元素。
CO32-对植物是矿质元素，对异养型微生物是无机盐，对自养型生物可以是碳源。
人及动物所需的无机盐中，没有氮，他们所需要的氮主要来自蛋白质等。
4.不同生物微量有机物：维生素是人需要的微量有机物，生长因子是微生物需要的微量有机物。
维生素在人体内是维持新陈代谢和某些生理功能的必不可少的物质，大多是酶的组成的部分。
生长因子在微生物中也是酶的组成成分，如氨基酸和维生素；有些还是核酸的组成部分，如碱基。
典例1酵母菌培养液常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，原因是（）。
A.碳源供应太充足B.细胞会发生质壁分离C.改变了酵母菌的pH值D.葡萄糖不是酵母菌的原料典例2反刍动物能以富含纤维素的草料为食，是因为它们有特殊的器官一一瘤胃，瘤胃中生活着许多微生物，其中有一些微生物能分解纤维素，反刍动物胃内这些分解纤维素的微生物的代谢类型最可能是（）。
A.自养需氧型B.异养厌氧型C.异养需氧型D.自养厌氧型典例3某研宄小组利用能检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸作用，实验设计如下。
关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中气体体积变化。
实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化（忽略其他原因引起的容积变化)。
下列有关说法不正确的是（）。
A.甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸消耗的O2量B.乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸释放的CO2量和消耗的O2量之间的差值C.甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸D.甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵典例4在光亮处用同一种培养液分别培养单细胞绿藻和酵母菌，结果如图所示A.缺少无机盐B.氧气含量太高C.缺少有机养分D.不含二氧化碳二、培养基的分类1.按照物理性质划分：制作固体培养基时要加入凝固剂。
凝固剂多种，最常用的是琼脂，明胶也是一种常用的凝固剂。
液体培养基营养物质分布均匀，与菌体充分接触，有利于微生物更快吸收营养，有利于菌体繁殖、积累产物，因而适于大当需要酵母和霉菌时，可以向培养基中青霉素，在培养基中加入高浓度食盐可以抑制多数细菌生长，但是不影响金黄色葡萄球菌的生长。
在培养集中加入伊红和美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌，如果有，则其代谢产物与该试剂结合，使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。
TIPS:加入高浓度食盐可分离金黄色葡萄球菌；加入青霉素可分离酵母菌和霉菌；不加N源可分离固氮微生物；加入伊红-美蓝可鉴别大肠杆菌。
4.通用培养基：满足多种微生物的营养需求，如蛋白胨牛肉膏培养基。
典例5判断下列有关微生物营养与培养基的叙述。
(1)常用液体培养基分离获得细菌单菌落（）。
(2)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质（）。
(3)选择培养基可以鉴定某种微生物的种类（）。
(4)在配制培养基时，除满足营养需求外，还应考虑pH、O2及特殊营养物质的需求（）。
(5)培养微生物的培养基分装到培养皿后进行灭菌（）。
(6)用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板（）。
(7)从物理性状的角度看，选择培养基多属于固体培养基（）。
(8)牛肉膏与蛋白胨不仅能为微生物提供碳源、氮源、无机盐，还能为微生物提供生长因子（）。
(9)一个由KH2P04、Na2HP04、H20、NH4HC03配制的培养基中含有4种营养物质（）。
典例6现有两种培养基，己知其配制时所加的成分和含量如下，用这两种培养基A.培养基甲适于分离自养型自生固氮菌；培养基乙适于分离异养型自生固氮菌B.培养基甲适于分离异养型自生固氮菌；培养基乙适于分离自养型自生固氮菌C.培养基甲培于分离酵母菌；培养基乙适于分离真细菌D.培养基甲适于分离自养型共生细菌；培养基乙适于分离异养型共生固氮菌典例7用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对照是（）。
A.未接种的选择培养基B.未接种的牛肉膏蛋白胨培养基C.接种了的选择培养基D.接种了的牛肉膏蛋白胨培养基典例8在农田土壤的表层自生固氮菌较多。
用表层土制成的稀泥浆接种到特制的培养基上培养，可将自生固氮菌与其他细菌分开，对培养基的要求是（）。
①加抗生素②不加抗生素③加氮素④不加氮素⑤加葡萄糖⑥不加葡萄糖⑦37°C恒温箱中培养⑧28〜30°C恒温箱中培养A.①③⑤⑦B.②④6⑧C. ②④⑤⑧D. ②④6⑦典例9通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。
在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在培养基中加入10%酸可以抑制细菌和霉菌。
利用上述方法不能分离出（）。
A.大肠杆菌B.霉菌C.放线菌D.固氮细菌三、微生物的接种：将微生物接到适于它生长繁殖的人工培养基上或活的生物体内的过程叫做接种。
1.接种工具：在实验室用得最多的接种工具是接种环、接种针。
由于接种要求或方法的不同，接种针的针尖部常做成不同的形状，有刀形、耙形等之分。
有时滴管、吸管也可作为接种工具进行液体接种。
在固体培养基表面要将菌液均匀涂布时，需要用到涂布棒。
2.接种方法：划线接种、穿刺接种、涂布接种、液体接种等。
1)划线接种：这是最常用的接种方法，用来纯化细菌（不能计数）。
即在固体培养基表面作来回直线形的移动，就可达到接种的作用。
常用的接种工具有接种环，接种针等。
在斜面接种和平板划线中就常用此法。
最简单的分离微生物的方法是平板划线法。
用无菌的接种环取培养物少许在平板上进行划线。
①接种环灭菌：通常接种环在火焰上充分烧红（接种柄，一边转动一边慢慢地来回通过火焰三次)，冷却，先接触一下培养基，待接种环冷却到室温后（以免温度太高杀死菌种），才可用它来挑取含菌材料或菌体，迅速地接种到新的培养基上。
然后，将接种环从柄部至环端逐渐通过火焰灭菌，复原。
不要直接烧环，以免残留在接种环上的菌体爆溅而污染空间。
每次划线之前都需要灼烧接种环灭菌。
②接种操作：平板接种时，通常把平板的面倾斜，把培养皿的盖打开一小部分进行接种。
试管口或瓶壁外面不要接触底皿边，试管或瓶口应倾斜一下在火焰上通过。
