【正文】 ? 是地球生物演化中的先鋒種類 微生物與 生物地球化學循環(huán) ?碳循環(huán) ?氮循環(huán) ?硫循環(huán) ?磷循環(huán) ?鐵循環(huán) ?其它元素的循環(huán) ?生物地球化學循環(huán) (biogeochemical cycles) 是指生物圈中的各種化學元素，經(jīng)生物化學作用在生物圈中的轉化和運動。 碳在生物圈中的總體循環(huán) 氮循環(huán) ?氮循環(huán)由 6種氮化合物的轉化反應所組成，包括 ： 固氮作用 氨化 (脫氨 )作用 硝化作用 硝酸鹽還原與反硝化作用 第一節(jié) 微生物在自然界中的分布與菌種資源 本節(jié)內(nèi)容： 一、微生物在自然界的分布 二、菌種資源的開發(fā) 微生物在自然界的分布 ? 生物體內(nèi)外的正常菌群 ? 人體微生態(tài) ? 無菌動物與悉生生物 ? 植物微生態(tài) ? 土壤中的微生物 ? 水中的微生物 ? 空氣中的微生物 ? 腐敗食品中的微生物 ? 極端環(huán)境中的微生物 一、生物體內(nèi)外的正常菌群 ? 人體的正常微生物區(qū)系 ? 正常菌群： 生活在健康動物各部位，數(shù)量大、種類較穩(wěn)定且一般是有益無害的微生物，稱為正常菌群。種類組成受植物的種類和植物發(fā)育階段影響。葉面微生物是主要的附生微生物。 典型花園土壤不同深度每克土壤的 微生物菌落數(shù) /CFu 深度 /cm 細菌 放線菌 * 真菌 藻類 38 9750000 2080000 119000 25000 2025 2179000 245000 50000 5000 3540 570000 49000 14000 500 6575 11000 5000 6000 100 135145 1400 —— 3000 —— 土壤中的微生物類群 ? 土壤是自然界微生物活動的主要場所， 1g表層土壤中含微生物的數(shù)量可達 107~108個。 ? 表層耕作土中含量最高，耕作層厚度 20~30cm，地表土受陽光直接照射，其中微生物含量較低。 ? 土壤微生物的作用 改變土壤的性質；進行物質轉化；提高土壤肥力 菌種篩選和分離的步驟 ? 調查研究及查閱充分的資料 ? 確定采集樣品的生態(tài)環(huán)境 ? 設計實驗方案 ? 確定特定的增殖條件 ? 采樣 ? 確定特殊的選擇培養(yǎng)基及可能的定性或半定量檢測法 ? 增殖培養(yǎng) ? 平板分離 ? 純化菌種 ? 性能測定 一 . 采樣 ? 采樣：采集含菌的樣品。 ? 除土壤以外，其他各類對象上都有相應的占優(yōu)勢生長的微生物。 1. 環(huán)境條件對微生物分布影響 ? 土壤中有機物的含量（營養(yǎng)環(huán)境） ? 水分 ? 溫度 ? 通風 ? 酸堿度 ? 植被情況 （ 1）土壤中營養(yǎng)環(huán)境 ? 高糖環(huán)境 （ 加工蜜餞 、 糖果 、 蜂蜜的環(huán)境 ） 土壤 ? 耐滲透壓酵母 ， 檸檬酸產(chǎn)生菌 ， 氨基酸產(chǎn)生菌 ? 富含淀粉環(huán)境污泥 、 水溝旁土壤中 ? 淀粉酶產(chǎn)生菌 ? 森林中腐葉爛草下土壤 ? 纖維素酶產(chǎn)生菌 ? 富含蛋白質 （ 蠶絲 、 豆餅 、 生皮曬廠 ） 土壤 ? 蛋白酶產(chǎn)生菌 ? 油田土 ? 石油分解菌 (2)環(huán)境條件對分布的影響 ? 水分 ? ① 離地表 515cm土樣 ? ② 含水過多 、 過少都不理想 ? 溫度：采樣以秋季為好 ? 通風 ? 酸堿度： ? 細菌 、 放線菌：中性或偏堿； ? 霉菌 、 酵母：偏酸 ? 植被情況 ? 植被的種類對微生物的分布有密切的關系。 ? 選擇性培養(yǎng)基 ， 如在土樣中加入纖維素 ， 富集纖維素分解菌 增殖培養(yǎng)的方法 ? 控制培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分 ? 控制培養(yǎng)基的 pH ? 控制培養(yǎng)的溫度 ? 熱處理：增殖芽孢細菌 ? 樣品懸浮液經(jīng) 80℃ 、 10分鐘處理 ， 殺死營養(yǎng)體 ， 再添加營養(yǎng)培養(yǎng) ， 可增殖產(chǎn)芽孢細菌 ? 添加抑制劑 三 . 純種分離 ? 目的：將目的菌從混雜的群體中分離出來，獲得純培養(yǎng)。 ? 過程 ? 平皿反應快速檢出法 ? 粗篩和復篩兩步 ? 培養(yǎng)條件優(yōu)化 ? 培養(yǎng)基的組成、通風量、 pH值、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間等 ? 分析：定量分析 平皿反應快速檢出法 ? 1. 紙片培養(yǎng)顯色法 ? 2. 透明圈法 ? 碳酸鈣平板透明圈：產(chǎn)酸量 ? 酪蛋白平板透明圈：蛋白酶 ? 3. 變色圈法 ? 淀粉平板噴稀碘液：透明圈，液化型淀粉酶 ? 支鏈淀粉平板噴稀碘液：藍色圈，異淀粉酶 ? 支鏈淀粉平板噴稀碘液：無色圈，液化型淀粉酶 ? 加葡聚糖的剛果紅平板：葡聚糖酶 平皿反應快速檢出法 ? 4. 生長圈法 ? 適用：氨基酸，核苷酸，維生素產(chǎn)生菌的選育 ? 工具菌： ? 營養(yǎng)缺陷型，不能合成的物質為目的菌積累的產(chǎn)物 ? 菌落形態(tài)明顯不同于目的菌 ? 5. 抑菌圈法 ? 適用：抗生素產(chǎn)生菌的選育 ? 工具菌：對目的抗生素敏感的微生物 初篩和復篩的比較 初篩 復篩 種子 斜面菌種 液體種子 搖瓶 每株 1瓶 每株 3~5瓶 接種量 每瓶一環(huán) 3~5% 取舍情況 留下產(chǎn)量較高的10~20%的菌株 每次保留 10~20%，直至最后 3~5株 好氧培養(yǎng) ? 五 . 純種分離及篩選 ? 單細胞 （ 單孢子 ） 分離：獲得細胞純 ? 小滴分離法 、 顯微操縱器進行分離 ? 六 . 生產(chǎn)性能試驗 ? 培養(yǎng)條件優(yōu)化 ， 最終菌株可作為生產(chǎn)菌株或進一步育種出發(fā)菌株 ? 七 . 毒性試驗及菌種鑒定 從自然界中分離菌種 ? 舉例 設計一種從自然界分離中溫型（高溫型）淀粉酶高產(chǎn)菌株的方案，并說明主要步驟的基本原理 ? 從糧食加工廠、飯店附近土壤、陰溝（高溫堆肥）采樣 → 用含淀粉的液體培養(yǎng)基于 37℃（ 50~60℃ ）增殖 → 淀粉平板劃線或涂布 → 依透明圈大小挑選菌株 → 劃線純化 → 液體搖瓶發(fā)酵 → 篩菌株（初篩、復篩） → 測酶活 → 鑒定菌株 → 獲高產(chǎn)菌株 水中的微生物類群 ? 水中微生物的來源 土著微生物，來自空氣、土壤、污水、垃圾中的微生物 ? 水包括大氣水（雨雪） 、地面水、聚集水（河流、湖泊、水庫）、地下水、海水 ? 這類微生物類群，會由于陽光的照射、河水的流動以及遇到不利的條件，如水中有機物因消耗而減少，浮游生物及噬菌體的吞噬，迅速死亡。 ? 水體中微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物水平、溫度、光照、溶解氧、鹽分等因素的影響 。如硫細菌、鐵細菌、衣細菌，藍細菌、綠硫細菌、紫細菌等。如變形桿菌、大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌、產(chǎn)堿桿菌以及芽孢桿菌、弧菌和螺菌等。多數(shù)為革蘭氏陰性菌、多嗜鹽、河口處有耐鹽菌，常見菌種：假單孢菌、弧菌、螺菌、無色桿菌、黃桿菌 水體的自凈作用（ Self Cleaning） ? 水體的自凈作用 通過 稀釋、沉降、吸附等物理作用，以及 生物學和生物化學的作用，包括好氧菌對有機物的 降解 、原生動物對細菌的 吞噬 、噬菌體對宿主的 裂解 、藻類對無機元素的 吸收利用 、浮游動物和后生動物通過食物鏈對有機物的 攝取和濃縮 作用，水體對有機或無機污染