应用微生物五（微生物生态）讲解材料.ppt

甲型变形菌纲Alphaproteobacteria中，频率最高Methylobacterium (soybean、clover、rice)、Sphingomonas (A. thaliana、soybean、clover) 丙型变形菌纲Gammaproteobacteria中，频率最高Pseudomonas (A. thaliana、soybean、clover). 放线菌纲Actinobacteria中，频率最高Mycobacterium 、Nakamurella (rice) Vorholt JA. Microbial life in the phyllosphere. Nature Reviews Microbiology 2012, 10: 828-840. 拟南芥、大豆、三叶草、水稻叶围主要细菌属 细菌适应于叶围的可能特征 Vorholt JA. Microbial life in the phyllosphere. Nature Reviews Microbiology 2012, 10: 828-840. 内生菌endophyte，生活史的一部分存活在植物体内、与寄主植物互惠共生的微生物，包括真菌和细菌 植物：提供生存环境和所需的光合产物和矿物质 内生菌：提供代谢产物和酶类，直接或间接刺激植物生长发育；促进植物代谢产物的合成，提高寄主植物抗病抗虫能力，增强寄主植物对重金属、干旱、高温等逆境的抵抗能力；内生固氮菌的固氮作用 有一定的种属特异性或组织特异性，并受环境影响 内生微生物 微生物生态学：微生物群体与其周围的生物和非生物环境之间相互作用规律的科学 从宏观到微观的10个层次：生物圈、生态系统、群落、种群、个体、器官、组织、细胞、细胞器、分子 微生物与生物环境间的相互关系 微生物在自然界物质循环中的作用 第二节 微生物在生态系统中的作用 种群population：由一种微生物增殖产生的群体 群落community：共同生活于特定空间内的微生物种群的集合 生态系统ecosystem：群落+环境 微生物生态学上的“环境”：指微生物（包括个体或群体）与周围一切事物的总和，包括微生物占据的空间以及影响微生物生存和发展的环境因素（非生物因素和生物因素） 非生物因素：温度、酸碱度、水、氧气...... 生物因素: 一、种群内微生物的相互作用 种群密度指在单位体积（或面积）中的生物个体的数量或生物总体的重量（即生物量） 阿利规则：种群密度适度时，种群生长最快，密度太低或太高都会限制种群生长 正相互作用种群密度较低时，微生物相互协作共同促进种群的生长 负相互作用种群密度较高时，微生物相互竞争限制种群生长 随着种群密度的增大，正相互作用减弱，负相互作用加强 与最大生长速率相对应的种群密度称为最佳密度 正相互作用 联合阻止细胞物质处泄 微生物生长必需的小分子物质（如代谢中间产物）泄漏到细胞外。种群密度低时，泄漏物因扩散而消失；种群密度大时，泄漏物扩散受阻而积累于细胞表面，阻止细胞物质的继续泄漏，也增大了泄漏物重返胞内的机会 合适的接种量。过少会导致微生物滞留适应期延长，甚至不生长。对于生长要求苛刻的微生物，这种效应更为明显 共同利用不溶性基质 在种群利用木质素或纤维素等不溶性基质时，个别成员产生胞外酶，将原先不能利用的基质转化为可利用的基质，供各成员分享；但如果没有大家的协作，产生的胞外酶及其水解产物会扩散于周围环境中，难以发挥效益 黄色粘球菌能分泌胞外酪蛋白酶，水解利用不溶的酪蛋白。但把该菌培养在不溶的酪蛋白上时，其生长却取决于种群密度。当菌数少于103个/mL时，不能生长 共同抵御非生物因素的影响 相同浓度的抑制剂对不同密度的微生物种群具有明显不同的效应，对低密度悬浮种群的抑制远远大于高密度悬浮种群 紫外线对微生物具有很强的杀伤力，高密度种群能屏蔽或削弱紫外线，从而缓解它对整个种群的损害 高密度种群还能有效地降低水的冰点，使种群在更低的温度下生长 促进基因交接 微生物对抗生素和重金属的抗性基因以及对一些特殊有机物的降解基因，通常分布在质粒上。这些基因可通过转化、转导和接合等途径在个体间转移 保持较高的种群密度可促进个体间的基因交换。种群密度低时，接合频率很低 负相互作用 种群竞争 产物抑制 菌体自毁 嗜盐微生物 盐场、盐矿和盐腌制品 盐湖，如青海湖、大盐湖、死海和里海 海水是一般的含盐环境 嗜盐菌具有异常的紫膜，在光合作用时紫膜具有 H+泵作用，产生膜电位差，用于合成 ATP；H+泵可以将胞内盐泵出体外 盐杆菌和盐球菌具有排出Na+和吸收浓缩K+的能力，稳定胞内核糖体的结构和活性 嗜盐菌许多酶必需在高盐浓度下才显示活性。如红皮盐杆菌的异柠檬酸脱氢酶、极端嗜盐菌的天门冬氨酸转氨甲酰酶等 嗜压微生物 嗜压微生物：需要高压才能良