微生物资源生态及其经济价值

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章微生物资源生态学及其经济价值,微生物资源生态学：,关于微生物资源与环境关系的科学。,微生物资源生态学研究内容,微生物资源在各种生态环境中的分布,种 类,数 量,组 成,生物学特性,1,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,物种的多样性,分布的广泛性,生境复杂性,微生物多样性,2,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（一）微生物自然界分布的广泛性,土壤、河流、大气、深海,温泉、盐湖、沙漠、油井,动物、植物,分布的广泛性,个体微小,种群数量大,生理类型多样,适应性强,3,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,1、土壤,数量：细菌最多，放线菌和真菌次之，藻类及原生动物较少。,细 菌：10,7,10,8,个/克土； 生物量：活菌体重约1mg/ g土,放线菌： 细菌的10% 生物量：接近细菌,真 菌： 细菌的1% 农田土壤 0.6mg/g土（森林土1mg/g土）,自然界微生物生活的大本营,4,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,2、森林,森林和草原微生物生物量的比较（g/m,2,）,微生物 森林中的生物量 草原中的生物量,细菌 36.9 1000,真菌 434 400,原生动物 1 38,5,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,2、森林,森林土壤,粗腐殖质型,软腐殖质型,针叶林下形成,土壤pH值3.04.5,阔叶林下形成,土壤pH值7.0左右,6,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,2、森林,土壤及枯死林木,的大型真菌,担子菌亚门,层菌纲伞菌目：,蘑菇、毒伞、金钱菌、杯伞等属,腹菌纲：如鬼笔、马勃等属,子囊菌亚门,马鞍菌属、地匙菌属等,着 生 林 木 活 体,的大型真菌,引起立木腐朽（多孔菌类）,同活树木根部结合成共生复合体菌根（牛肝菌、乳菇）,7,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,3、草原,草原生境大型真菌：,巳知150种，分属于16科50属，主要是一年生的肉质真菌。,（北方草原：蘑菇、口蘑、小皮伞、秃马勃等）,8,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,4、水域（,江、河、湖、海、沼泽、池溏等有自由水体存在的场所）,耐盐和耐高渗,水域中的微生物,淡水微生物,海洋微生物,水的类型,有机物含量,微生物拮抗作用,（,影响淡水微生物,种类和数量的因素）,有机质含量是决定水体微生物数量的重要因素。,9,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,5、空气,常见的微生物：,细菌：芽孢杆菌属、微球菌属,真菌：青霉属、曲霉属、镰孢霉属、交链孢霉属、毛霉属、根霉属 放线菌：很少,空气中微生物数量的多少，决定于空气被其它生物污染的程度。,10,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,6、极端环境（,高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）,分布着某些具有高度特异性和适应性的微生物,（多为原核微生物）,耐酸细菌：从矿石中浸出金属,耐高压细菌：开采石油,耐热细菌：生产特殊酶制剂,抗热、抗寒、抗盐、抗干燥、抗酸、抗碱、抗压力、抗辐射、抗毒物基因,珍稀基因,资 源 库,11,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,6、极端环境（,高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）,（1）极端温度,一般微生物的生长适温为2035。,嗜热菌：适温在40以上,嗜冷菌：适温在10以下,中温菌：适温在10一40之间,12,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,6、极端环境（,高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）,（1）极端温度,嗜热菌（分布于温泉、农家肥料、生活垃圾、动物粪便,存在在高温下也能保持较强活性的酶,实际应用：嗜热蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶,（洗涤剂、制革、面包制作、蛋白饲料、酒精发酵）,13,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,6、极端环境（,高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）,（1）极端温度,细菌的高温致死温度,种类 温度() 持续时间（min）,大肠杆菌 57 20-30,金黄色葡萄球菌 60 19,枯草芽孢杆菌 100 20-50,肉毒梭菌 100 100-330,14,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,6、极端环境（,高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）,（1）极端温度,嗜冷菌（分布于极地、高海拔、多雪地区、人工冷藏库等）,特点：细胞壁比较厚，质膜中的类脂溶点较低,呼吸耗氧量少,细胞内酶量大,15,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,6、极端环境（,高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）,（2）极端酸碱度,硫化细菌：酸性矿泉水中，耐受pH值0.5的强酸环境,氧化硫硫杆菌：最适pH值25，氧化元素硫产生浓度高达10的硫酸,硝化细菌：pH值9.4的碱性环境,脱氮硫杆菌：pH值10以上的碱性环境,16,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,6、极端环境（,高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）,（）,高盐(高渗)环境,死海：含盐量23一25,耐盐细菌：盐杆菌等,17,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,6、极端环境（,高温、低温、强酸、强碱、高渗透压）,（4）,高压环境,太平洋水深4000m：4属酵母菌,太平洋水深6000m：微球菌、芽孢杆菌、弧菌、螺菌,18,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,、工农业产品,（粮食、食品、纤维、木制品、皮革、塑料、建材,）,粮食微生物的作用：霉变，产生毒物,（有害）,假单孢杆菌属细菌，抑制霉菌生长,（有益）,丝状真菌：100种以上,酵母菌：数十种,细菌及放线菌：近百种,病毒：数种,粮食(谷物)微生物,19,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,、工农业产品,（粮食、食品、纤维、木制品、皮革、塑料、建材,）,食 品,肉类（假单孢杆菌、大肠杆菌、球菌）,蔬菜（细菌）,水果（真菌）,20,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、微生物在自然界分布的各种生境,（二）微生物分布的各种生境,、工农业产品,（粮食、食品、纤维、木制品、皮革、塑料、建材,）,工业材料,纺织品（上浆料中的淀粉）,胶粘剂及皮革（蛋白质）,纸张和木制品（纤维素）,曲霉,青霉,木霉,镰孢霉,木腐性担子菌,21,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、微生物主要类群的生态分布,（一）真菌,真菌生态分布,有机质丰富的土壤,植物死体,植物活体,腐生性真菌,寄生及共生性真菌,22,1、影响真菌群体数量及种群结构的因素：,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、微生物主要类群的生态分布,（一）真菌,（1）土壤有机物及植被（土壤有机质含量及植被分布）,（2）土壤酸碱度（生存范围：2.09.0, 最适：4.07.0）,（3）水分（一般要求相对湿度大于）,（4）温度（相对耐低温）,（）通气（多为严格好气性）,23,、土壤真菌的种类：,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、微生物主要类群的生态分布,（一）真菌,半知菌（大多数）：青霉、曲霉、木霉,子囊菌、接合菌（少数）：毛壳霉,担子菌（层菌纲和腹菌纲）：蘑菇属、田头菇属、乳菇属,酵母菌,（,较少）：1000个克土,24,、土壤真菌的土壤中的垂直分布：,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、微生物主要类群的生态分布,（一）真菌,10cm（主要分布区）,30cm,25,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、微生物主要类群的生态分布,（二）细菌,细菌分布：,主要在土壤和水体,影响土壤细菌分布的因素：,通气状况（好气、厌气）,土壤有机质,pH值等,26,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、微生物主要类群的生态分布,（三）放线菌,影响土壤放线菌分布的因素：,有机质含量（肥沃土比瘠薄土多，但耐贫养）,季节,（,春季比夏季多）,作物种类（农田土壤比森林土壤多）,水分（干燥耐力较大）,酸碱度（耐碱，pH低于5.0停止生长）,放线菌分布：,土壤(分布层位相对较深)，分生孢子,27,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、微生物主要类群的生态分布,（三）放线菌,土壤放线菌的种类及数量：,链霉菌属（总菌落数的70%90%）,诺卡氏菌属（总菌落数的1030）,小单孢菌属（最少）,28,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,三、资源微生物主要类群的分布概况,资源微生物种类,（按其经济意义分）,食用药用菌,植物共生菌,固氮菌,抗生素产生菌,虫寄生菌,净化环境的微生物,工业发酵微生物,29,第一节微生物分布生境多样性,第二章微生物资源生态及其经济价值,三、资源微生物主要类群的分布概况,大型食用真菌,森林、草原,大型药用真菌 森林、草原,菌根菌,森林,固氮菌,土壤、森林、草原、农田、沼泽、荒漠,抗生素产生菌,农业土壤（根际土壤）、植物体表,医用抗生素菌 土壤、空气、生活垃圾,食品工业微生物 土壤、农作物体表、空气,酶制剂菌（曲霉、芽孢杆菌） 土壤（含丰富有机质）,昆虫寄生菌,土壤、森林、草原,环境净化菌,土壤、水域、工业或生活污水,耐极端环境菌,极端生境（极地、温泉、盐湖、油井等）,资源微生物 主要栖息生境,30,第二节资源微生物的经济价值,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、真菌的经济价值,一些常见资源真菌的分类地位及其用途,分类地位 主要用途或产品,接合菌亚门,毛霉属食品加工、糖化淀粉、蛋白酶、有机酸,根霉属 酒曲菌种、糖化淀粉、蛋白质食品的加工,虫霉属 防治害虫,子囊菌亚门,酵母属酿酒、食品加工、维生素、单细胞蛋白,羊肚菌属 食用,担子菌亚门,银耳属、香菇属食用、药用,粘盖牛肝菌属,食用、菌根菌,灵芝属、马勃属药用,半知菌亚门,曲霉属,食品加工、制酱及酱油、酶制剂、有机酸,青霉属,抗生素、有机酸,白僵菌属防治害虫,31,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、真菌的经济价值,第二节资源微生物的经济价值,来自丝状真菌的部分工业产品（未包括抗生素）,产物 主要用用途 真菌类型,柠檬酸 食品生产、医药 黑曲霉,葡糖酸 医药、纺织、皮革 黑曲霉,果胶酶 果汁澄清剂,文氏曲霉,富马酸 树脂制造、湿润剂 葡枝根霉,乳酸,食品、制药,米根霉,赤霉素 水果催熟、种子生产,串珠镰孢菌,32,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、真菌的经济价值,第二节资源微生物的经济价值,来自真菌的主要药用产物,真 菌 主要药用产物,大型担子菌（多孔菌及伞菌）,抗癌物质、滋补或保健成分,酵母属合成ATP辅酶、细胞色素C,青霉属青霉素、灰黄霉素,曲霉属烟曲酶素、淀粉酶、蛋白酶,头孢霉属头孢霉素C,根霉属甾体激素转化菌,麦角菌属麦角碱,33,第二章微生物资源生态及其经济价值,一、真菌的经济价值,第二节资源微生物的经济价值,发酵工业,制药工业,食品加工业,农林业,真菌的应用,34,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、细菌的经济价值,第二节资源微生物的经济价值,固氮作用（共生固氮与自生固氮）,杀虫剂（苏云金杆菌）,气体燃料（产甲烷菌）,氨基酸及工具酶（大肠杆菌）,维生素（丙酸细菌，VB）,乳酸（乳酸杆菌）,醋酸（醋酸杆菌）,耐碱（热）酶（极端环境中的细菌）,35,第二章微生物资源生态及其经济价值,二、细菌的经济价值,第二节资源微生物的经济价值,利用细菌生产的某些化工产品（未包括抗生素）,产物 用途 细菌种类,乳酸,食品、纺织品、化学制造、皮革 乳酸杆菌,葡聚糖 食品稳定剂、血浆代用品 肠膜明串球菌,山梨糖 制造维生素C 弱氧化葡糖杆菌,谷氨酸 食品添加剂 短杆菌属,赖氨酸 食品添加剂 赖氨酸微球菌,淀粉酶 改良淀粉、纺织品脱浆,枯草芽孢杆菌,蛋白酶 皮革脱毛、纤维脱浆 枯草芽孢杆菌,36,第二章微生物资源生态及其经济价值,三、放线菌的经济价值,第二节资源微生物的经济价值,在放线菌主要属中发现的抗生素数（19741978年）,属 1974 1975 1976 1977 1978,链霉菌属（Streptomyces） 80 108 101 86 63,诺卡氏菌属（Nocardia） 4 2 10,11 9,小单孢菌属（Micromonospora） 7 12 10 10 10,游动放线菌属（Actionplanes） 4 8 8 4 2,37,本章思考题：,1、何为微生物资源生态学？试论资源微生物在自然界分布的广泛性。,2、简述真菌、细菌、放线菌的经济价值。,38,