中国农业大学食品微生物学课件―― 微生物生态与分类传分析

第七章微生物的生态第一节微生物的分布第二节微生物与生物环境间的相互关系第三节微生物在自然界物质循环中的作用第四节微生物在生态领域的应用重点微生物生态、互生、共生、寄生、拮抗、嗜热菌微生物在氮素循环中有何作用？海洋微生物有何特点？不可培养的活菌？（思考）第一节微生物的分布及资源开发群落同一环境中两个以上种群由于生活繁殖上的连锁而构成相依赖、相制约的生物集团。种群生活在同一环境中的同种个体组成的能繁殖集团。与同种别的种群有隔离、有界限。微生物生态学研究微生物的自然群体与其周围各种环境因子相互作用关系的科学。微生物生态学研究对象：1.自然界的微生物2.与上述微生物相关的环境因子(物理、化学、生物因子)3.微生物与环境因子的相互作用我国各主要土壤的含菌量(万/克干土)土类地点细菌放线菌真菌暗棕壤黑龙江呼玛2,32761213棕壤辽宁沈阳1,2843936黄棕壤江苏南京1,4062716红壤浙江杭州1,1031234砖红壤广东徐闻5073911磷质石灰土西沙群岛2,2291,10515黑土黑龙江哈尔滨2,1111,02419黑钙土黑龙江安达1,0743192棕钙土宁夏宁武140114草甸土黑龙江亚沟7,8632923嵝土陕西武功9511,0324白浆土吉林皎河1,598553滨海盐土江苏连云港466410.4微生物示例水淡水海水地下水：无色杆菌、黄杆菌、革兰氏阳性杆菌、微球菌、诺卡氏菌地表水溪水：革兰氏阴性无芽孢杆菌、生丝微菌河水：假单孢菌、芽孢、肠杆菌、弧菌、螺菌、硫细菌、微球菌、八叠球菌、诺卡氏菌、链球菌、螺旋体等污水生活污水：荧光、绿脓、变形、枯草、阴沟、大肠、粪链球菌、病毒和噬菌体生产污水：所含污物相关，变化较大假单孢菌、弧菌、螺菌、无色杆菌、黄杆菌微生物的传播微生物引起的工业产品的霉腐：大量工业制品都是用用动植物产品作原料来制造的纤维制品、木制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品等有些工业产品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用光学仪器上的镜头，建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，各种电讯器材、文物、书画等也可被多种特殊微生物所破坏。开发并推广使用可被微生物降解的产品，或利用微生物的降解特性。工业微生物对工业品的危害霉变（mildew，mouldness）：由霉菌引起的变败腐朽（decay）泛指在好氧条件下微生物酶解有机质使其劣化的现象，常见的如由担子菌引起的木材或木制品的腐朽现象腐烂（或腐败，Putrefection，rot）主要指由细菌或酵母菌引起的使物体变软、发臭性的劣化腐蚀（corrosion）主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化变质（deterioration）指由各种生物或非生物因素引起的工农业产品质量下降的现象霉腐微生物的试验模式菌株菌名破坏性能Aspergillusniger黑曲霉在许多材料上广泛生长Asp.terreus土曲霉侵蚀多种材料Aureobacidiumpullulans出芽短梗霉侵蚀涂漆与喷漆Paecilomycesvarioti宛氏拟青霉侵蚀塑料和皮革Penicilliumfuniculosum绳状青霉侵蚀织物及多种材料P.ochro-chloron赭绿青霉侵蚀塑料与织物Scopularriopsisbrevicaulis短柄帚霉侵蚀橡胶Tricodermaviride绿色木霉侵蚀纤维织物与塑料原生性微生物区系是微生物与植物在长期相处的关系中形成的，它们以种子的分泌物为生与植物的生活和代谢强度息息相关。次生性微生物区系指的是那些存在于土壤、空气中，通过各种途径侵染粮食的微生物。在粮食微生物中，尤以霉菌危害严重，并且能产生150多种对人和动物有害的真菌毒素。农业大田作物的微生物区系曲霉属镰刀菌属青霉属其他玉米24213231谷麦26202424大米2773125豆类1491212不利影响：由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质，不能再食用或使用；病原微生物进入人体的重要途径，引起传染性疾病；很多微生物在食品、上生长后会产生对人有害的毒素：细菌毒素？真菌毒素？食品食品上的微生物食品的基质条件：含有丰富的营养物质食品上微生物的来源：食品原料的采收、运输、加工和包装过程中被微生物污染；食品原料在土壤中生长所正常带有的微生物污染食品的微生物种类：Escherichiacoli、Staphylococcusaureus、Bacillussubtilis、B.megaterium、Salmonella、Proteusvulgaris、Pseudomonasaeroginosa、Lactobacillus、Streptococcuslactis、Clostridium、Sacchromycescerevisiae、Aspergillus、Penicillium、Fusarium、Alternaria、Paecilomyces、Rhizopus、Mucor、Trichoderma、Phoma等。微生物污染的危害：引起食品变质外；引起人类的各种严重疾病生物体内外的正常菌群*正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群。人体正常微生物群落在正常生理状态下，人体的体表和体腔中所存在的一定种类和数量微生物，并不侵害人体。如皮肤上的葡萄球菌、链球菌等；口腔中的乳酸杆菌、螺旋体：呼吸道和鼻咽腔中的类白喉杆菌、葡萄球菌、流感杆菌等。在肠通内也含有大量的细菌。作用肠道细菌可以合成人体所需生长因子，维持人体正常的生活；正常微生物群落的存在，还可以通过拮抗作用抑制或排斥病原微生物的生长正常动物体的皮毛与外界相通的器官上，也存在着许多微生物。第二节微生物与生物环境间的相互关系一、互生1.互生关系；2.人体肠道正常菌群3.混菌培养与生产实践二、共生1.共生关系2.与植物、动物的共生关系三、寄生1.寄生关系2.与植物、动物的寄生关系四、竞争五、拮抗六、捕食生物间相互关系的类型甲、乙为两种生物既利甲又利乙（++）——共生*、互利共栖、互养共栖、协同共栖利甲而损乙（+-）——寄生*、捕食*、拮抗*利甲而不损乙（+0）——偏利共栖、互生（半共生）*甲、乙不相干（00）——无关共栖不利甲而损乙（0-）——偏害共栖既损甲又损乙（--）——竞争共栖*一、互生互生关系是微生物间比较松散的联合，在联合中可以是一方得利，或双方都有利。偏利共栖：两种或多种生物生活在同一生境中，其中一个微生物的种群因另一种群的存在或生命活动而单方面获利，但后者不受影响。互利共栖：生活在同一生境中的两个或多个生物种群之间相互受益，同时有保持各自独立，它们相互协作，增强对环境的适应能力。例如纤维分解菌为固氮菌提供了碳素营养和能源，促进固氮菌的发育。而固氮菌分泌的氮化物又为纤维分解菌提供了营养。人体肠道正常菌群混菌培养与生产实践微生物的互生基因工程菌的选择二、共生•共生关系是两种生物紧密地结合在一起，形成一种特殊的共生体。它们在生理上出现了一定的分工，组织和形态上产生了新的结构(共生体)。典型的例子是地衣，它是真菌和单细胞绿藻或蓝细菌共生形成的一种共生体。•与植物、动物的共生关系地衣共生(根瘤菌、南极地衣)与植物、动物的共生关系根瘤是根瘤菌和植物共生形成的，它是微生物与高等植物共生关系的典型代表。微生物与昆虫之间也存在着多种多样的共生关系。如白蚁和它肠道内的原生动物的共生。白蚁本身不能消化纤维素，但在它后肠中含有共生性的原生动物。原生动物将纤维素分解为糖类物质，而虫体成为原生动物的适宜环境。三、寄生寄生指的是小型生物生活在较大型的生物体内或体表，从后者获得营养，进行生长、繁殖，并使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。例如：噬菌体—细菌蛭弧菌—细菌真菌—真菌真菌、细菌—原生动物微生物与动植物四、竞争两个种群因需要相同的生长基质或其它环境因子，致使增长率和种群密度受到限制时发生的相互作用，其结果对两种种群都是不利的。五、拮抗拮抗关系是指一种微生物在其生命活动中，产生某种代谢产物或改变环境条件，从而抑制其他微生物的生长繁殖，甚至杀死其它微生物的现象。在制造泡菜、青储饲料时，乳酸杆菌产生大量乳酸，导致环境变酸，即pH值的下降，抑制了其它微生物的生长，这属于非特异性的拮抗作用。产生抗生素的微生物，则能够抑制甚至杀死其它微生物，例如青霉菌产生的青霉素能抑制一些革兰氏阳性细菌，链霉菌产生的制霉菌素能够抑制酵母菌和霉菌等，这些属于特异性的拮抗关系。捕食一种种群被另一种种群完全吞食，后者从前者得到营养，而对被捕食者种群产生不利影响。第二节通用分类单元一、种以上的系统分类单元1.七级分类单元2.种的概念3.种的分类地位举例二、学名三、亚种以下的分类单元1.亚种2.变种3.型4.类群5.菌株6.小种7.相8.态1.种以上的七级分类单元界(Kingdom)门(Phylum)纲(Class)目(Order)科(Family)属(Genes)种(Species)大肠杆菌属于：细菌界（Bacteria）朊细菌门（Protobacteria）发酵细菌纲（Zymobacteria）肠杆菌目（Enterobacteriales）肠杆菌科（Enterobacteriaceae）埃希氏菌属（Escherichia）大肠埃希氏菌（E.coli）2.种的概念种的定义只是一大群性状极其相同的菌株的总称。尤其在原核生物中的具体的种是指能代表这个种的各典型性状的一个被指定的菌株亦即模式菌株。抽象的种具体的模式菌株新种：sp.nov.或nov.sp.，被鉴定的种第一次发表在权威杂志时，以新种命名。在其学名后标上sp.nov.的符号，新种发表前应将其模式菌株的培养物存放在一个永久性的保藏机构。二、种的学名——双名法学名依据国际命名法规给每一种微生物取一个为大家所公认的科学名称。每一种微生物的学名都依属和种而命名。属名在前，规定用拉丁字名词表示，字首字母要大写，由微生物的构造、形状，或由科学家名字而来，用以描述微生物的主要特征；种名在后，常用拉丁字形容词表示，字首字母小写，为微生物的色素、形状、来源、’病名，或科学家的姓名等，用以描述微生物的次要特征。金黄色葡萄球菌(Stapylococcusaureus)巴斯德酵母(Sacharomycespastori)3.若干重要微生物类群细菌：霉菌：枯草芽孢杆菌黄曲霉脆弱拟杆菌黑曲霉大肠杆菌毛霉属绿脓杆菌产黄青霉沙门氏菌米根霉志贺氏菌绿色木霉金黄色葡萄球菌放线菌：酵母菌：放线菌属酿酒酵母诺卡氏菌属21世纪的微生物学人类可持续发展的期望——粮食、能源、资源、环境、健康。