重點：微生物與植物之間相互關系

互生、共生、寄生2.微生物在C、N、S、P循環中作用及其相關微生物微生物生態醫學宣教專家講座第1頁第一節生態系統一、生物圈和生態系統二、生態系統中能量流和物質流三、微生物生態系統特點作用組成微生物生態醫學宣教專家講座第2頁生態學是一門碩士命系統與環境系統間相互作用規律科學微生物生態學（MicrobialEcology）是生態學一個分支，它研究對象是微生物群體與其周圍生物和非生物環境條件間相互作用規律生物圈（biosphere）、生態系統（ecosystem）、群落（community）、種群（population）、個體（individual）、器官（organ）、組織（tissue）、細胞（cell）、細胞器（organelle）、分子（molecule）微生物生態醫學宣教專家講座第3頁生物圈(biosphere)：地球表面進行生命活動有機圈層

生態系統(ecosystem)：生物群落與其生存環境組成整體系統。它是生物圈基本組成單元，也是功效單元一、生物圈和生態系統微生物生態醫學宣教專家講座第4頁二、生態系統中能量流和物質流能量流：能量經過生態系統從一個生物傳遞給另一個生物現象叫做能量流物質流：生態系統內經過生產者、消費者和分解者作用進行物質循環食物鏈：由生產者產生有機物，以食物形式從一系列食用和被食用步驟經過生態系統，形成一個食物鏈索關系微生物生態醫學宣教專家講座第5頁微環境：緊密圍繞微生物細胞環境，它與微生物關系比大環境更為親密穩定性：群落中優勢種作為主導者使群落穩定適應性：經過改變群體結構適應新環境基因流:微生物生態系統中基因平行轉移三、微生物生態系統特點微生物生態醫學宣教專家講座第6頁微生物在生態系統中主要作用初級生產者主要組員：光能自養、化能自養微生物最主要分解者：化能異養微生物參加有機物質礦化在生物地球化學循環中參加物質轉變代謝產物對動植物和其它微生物促進或抑制作用微生物生態醫學宣教專家講座第7頁微生物生態系統組成種群(Populations)共位群(Guilds)群落(Communities)生態系統(Ecosystem)微生物生態醫學宣教專家講座第8頁種群（population):生活在同一環境中同種個體細胞生長組成Inamicrobialecosystemindividualcellsgrowtoformpopulations微生物生態醫學宣教專家講座第9頁共位群(guild):在代謝作用上相關種群Metabolicallyrelatedpopulationsconstitutegroupingscalledguilds微生物生態醫學宣教專家講座第10頁群落（community):

同一環境中兩個以上共位群因為生活繁殖與代謝上連鎖而組成相互依賴、制約生物群體Setsofguildsconductingcomplementaryphysiologicalprocessesinteracttoformmicrobialcommunities微生物生態醫學宣教專家講座第11頁生態系統(Ecosystem):微生物群落與大生物群落和環境相互作用則組成一個完整生態系統Microbialcommunitiestheninteractwithcommunitiesofmacroorganismsandenvironmenttodefinetheentireecosystem微生物生態醫學宣教專家講座第12頁生物膜(Biofilm):微生物細胞與基質表面形成有組織微生物系統微生物墊(Microbialmat):在特定環境發展巨大生物膜單一細胞層復雜多層細胞更為成熟生物膜細胞團間隙和導管微生物生態醫學宣教專家講座第13頁ASimpleEcosystem藻類：O2，有機質化能異養細菌微生物生態醫學宣教專家講座第14頁Community1Photiczone–cyanobacteriaandalgae

6CO2+6H2OC6H6O6+6O2Community2Oxiczone–ChemoorganotrophicbacteriaC6H12O6+6O2

6CO2+6H2OAnoxiczoneCommunity3Guild1:methanogenicbacteria(CO2CH4)homoacetogenicbacteria(CO2acetate)Guild2:sulfatereducingbacteria(SO42-H2S)sufur-reducingbacteria(S0H2S)Guild3:denitrifyingbacteria(NO3-N2)ferriciron-reducingbacteria(Fe3+Fe2+)Guild4:fermentativebacteria(fermentingsugar,etal)IndividualPopulationlakeecosystem微生物生態醫學宣教專家講座第15頁第二節自然界中微生物微生物無處不在！！！微生物生態醫學宣教專家講座第16頁第二節自然界中微生物一、土壤中微生物二、自然水域中微生物三、空氣中微生物四、極端環境下微生物五、未培養微生物微生物生態醫學宣教專家講座第17頁一、土壤中微生物（一）土壤是適合微生物生活“天然培養基”因為土壤具備了各種微生物生長發育所需要營養、空氣、酸堿度、滲透壓和溫度等條件，所以土壤中微生物種類和數量是其它任何生態系統無法比擬。微生物生態醫學宣教專家講座第18頁動植物殘體、有機肥料礦物質成份團粒結構調整了空氣和水分含量滲透壓在3-6之間pH范圍多數在5.5-8.5之間土壤保溫性阻擋紫外線殺傷微生物生態醫學宣教專家講座第19頁Veryfew：freeinthesoilsolutionMostas：microcoloniesattachedtosoilparticles微生物生態醫學宣教專家講座第20頁原位雜交法得到微生物在土壤顆粒上微菌落形態微生物生態醫學宣教專家講座第21頁Soilparticlesarenothomogeneousintermsoftheiroxygencontent微生物生態醫學宣教專家講座第22頁VisualizationofmicroorganismsonthesurfaceofsoilparticlesbyuseofSEMLeft:Rod-shapebacteriaCenter:Actinomycetespores（放線菌孢子）Right:Fungushyphae（真菌菌絲）微生物生態醫學宣教專家講座第23頁細菌：細菌最多，占土壤微生物總量70-90%放線菌：數量次于細菌，約占5-30%真菌：數量次于細菌和放線菌，但生物量最高。藻類：單細胞硅藻或絲狀綠藻等，約占1%原生動物：主要包含纖毛蟲、鞭毛蟲等。它們數量不多，但對土壤有機質分解起著主要作用。病毒：主要以噬菌體形態存在，其生物量甚微。（二）土壤中微生物及生物量微生物生態醫學宣教專家講座第24頁Proportionofdifferentsoilmicroorganisms微生物生態醫學宣教專家講座第25頁耕作層(15cm)土壤中微生物數量和生物量類群菌數(cfu/g)生物量(g/m2）細菌108160真菌105200放線菌105-106160藻類104-10532原生動物10438FromL.Hawker:Microorganisms微生物生態醫學宣教專家講座第26頁微生物生態醫學宣教專家講座第27頁20世紀80年代，美國能源部-----地下科學計劃（DeepSubsurfaceProgram）地下微生物在陸地可達4公里處！微生物生態醫學宣教專家講座第28頁九十年代早期從地下數公里發覺超微型細菌，用代謝產生CO2作指標，計算出其代謝速率僅為地上正常細菌10-15，認為它們需要100年才能分裂一次。1）作為地質標識2）分離特殊蛋白（基因）微生物生態醫學宣教專家講座第29頁在特定土壤中存在含有特征性微生物類群，稱為土壤微生物區系。采取各種培養基和培養方法，培養土壤中微生物區系各個組分，從而認識特定土壤微生物區系在數量和類群上特點，稱為土壤微生物區系分析（三）土壤微生物區系微生物生態醫學宣教專家講座第30頁1、土壤微生物區系分析法測定細菌、放線菌和真菌數量：分別采取牛肉膏蛋白胨、高氏一號、馬鈴薯蔗糖培養基選擇培養基:測定土壤中特定生理功效群數量，如固氮菌、硝化細菌，反硝化細菌、硫化細菌、纖維素分解細菌，厭氣菌等微生物生態醫學宣教專家講座第31頁2、土壤微生物區系特點類群、數量和分布主要受到營養物、含水量、氧、溫度、pH等因子影響土壤類型不一樣而有很大改變季節影響微生物生態醫學宣教專家講座第32頁微生物數量也與于土層深度相關，普通土壤表層微生物最多，伴隨土層加深，微生物數量逐步降低Profileofamaturesoil微生物生態醫學宣教專家講座第33頁土著性區系是以土壤腐殖質為主要有機養料，生長慢，數量穩定，作用持久。主要以G－無芽胞桿菌和放線菌等為主發酵性區系是以在新鮮動植物分泌物、排泄物和殘體為主要有機養料，其代謝活性和數量表現為大起大落間歇性。主要包含假單胞菌屬、芽胞桿菌屬細菌、青霉、曲霉和毛霉屬真菌等3、土著性區系與發酵性區系微生物生態醫學宣教專家講座第34頁二、自然水域中微生物(一)自然水域含有微生物良好生活條件營養物質溶解氧滲透壓溫度微生物生態醫學宣教專家講座第35頁1、水是良好溶劑，有較豐富營養物質

固有生物死亡、排泄和分泌產生陸地上污染物2、天然水體溫度

淡水水體溫度在0-36℃之間海洋水溫100米以下在5℃以下，表層超出35℃溫泉水溫在70℃以上，甚至超出100℃3、天然水體pH值

大多數湖泊，江河及池塘在6.5-8.5；海水pH在8-8.34、水中溶解氧存在

適合于好氣性M生長，流動江河>靜止水域，淡水>海水微生物生態醫學宣教專家講座第36頁（二）淡水水域中微生物類群：細菌、真菌、藻類、原生動物等特點：運動性（隨水流動)、在低營養濃度下生存。微生物生態醫學宣教專家講座第37頁江河水中微生物數量、種類與接觸土壤有親密關系吸附懸浮有機物及水底多能運動，有些含有異常形態（如柄細菌）靠近城市或城市下游水中微生物多，而且有很多危害健康細菌，不宜飲用微生物生態醫學宣教專家講座第38頁水中病原微生物會對水質產生主要影響飲用水微生物指標：總菌數：

<100個/ml大腸桿菌：<3個/L微生物生態醫學宣教專家講座第39頁占地球表面面積71%海洋生境有機營養物含量低含鹽量高低溫(表層35℃以下,100米以下0-5℃)pH值8.3-8.5（三）海水中微生物環境微生物生態醫學宣教專家講座第40頁類群：包含細菌、放線菌、真菌、藻類、原生動物和噬菌體等各類群。特點：嗜鹽、嗜冷、耐壓、低營養。

嗜鹽菌如Halobacteriumhalobuim，在12%飽和鹽水中生長。嗜壓菌如Pseudomoasxanthocrus，在400-500個大氣壓下生長。（三）海水中微生物微生物生態醫學宣教專家講座第41頁富營養化作用-----水體受到污染并使水體本身正常生態失去平衡結果“水華”（waterbloom）藻類（主要是微藻）大量繁殖使水體出現顏色，并變得渾濁，許多藻類團塊漂浮在水面上形成紅潮（redtides）在海洋中，一些甲藻類大量繁殖也可形成水花，使海水出現紅色或褐色微生物生態醫學宣教專家講座第42頁微生物生態醫學宣教專家講座第43頁引發水體富營養化藻類除經過消耗水中氧氣危害養殖業外，很多藻類還能產生各種毒素，使動物得病或死亡，所以因為富營養化作用致死魚等水產品不能食用。微生物生態醫學宣教專家講座第44頁空氣不含有微生物生活良好條件

主要來自：

1、土壤揚起灰塵 2、水面吹起水沫 3、動、植物體表主要包含：抗逆性強芽胞，G+球菌，霉菌和放線菌孢子三、空氣中微生物微生物生態醫學宣教專家講座第45頁農村<城市海洋上空<陸地上空街道、醫院、宿舍區微生物密度大高山、海洋、森林、曠原微生物少空氣中微生物密度空氣中微生物種類和數量是大氣污染程度指標之一！微生物生態醫學宣教專家講座第46頁不一樣地域上空空氣中細菌數微生物生態醫學宣教專家講座第47頁四、極端環境中微生物

極端環境：不利于生物生長特殊、局部環境。包含極端溫度、鹽度、酸堿等結構和功效均發生了改變特殊微生物類群:蛋白質、核酸、脂肪等分子結構、細胞膜結構與功效代謝路徑等都有特點微生物生態醫學宣教專家講座第48頁（一）高溫環境（熱泉、巖石表面）嗜熱微生物(thermophile)：65-70℃極端嗜熱菌Pyrodictiumbroii最適生長溫度為105℃，最高可達110℃（二）低溫環境(深海、極地）嗜冷微生物(psychrophile)中一些固氮微生物在1℃下還能夠固氮（三）強酸環境（酸熱泉、沼澤地）嗜酸微生物(acidophile)氧化硫硫桿菌能在pH0.9-4范圍生長，最適pH為2.5左右微生物生態醫學宣教專家講座第49頁（四）強堿環境pH>9(胞內中性)嗜堿菌(alkaliphiles)Bacillusrotans能在pH11下生長（五）高鹽環境 極端嗜鹽菌(halophiles)，最適生長鹽濃度為3.5-4.5摩爾/L（六）高壓環境(海底、油井)深海中極端嗜壓菌(barophiles)Pseudomonasbathycete能在1.01×108Pa,3℃生長微生物生態醫學宣教專家講座第50頁Wangetal.()JournalofBacteriology186:3187-3194Halobacteriumsp.NRC-1

是一個能夠在飽和鹽水環境下生長極端嗜鹽古菌Haloarculasp.D1微生物生態醫學宣教專家講座第51頁嗜鹽菌抗鹽機制:紫膜光能質子泵作用將光能轉化為ATPNa+在細胞壁外表面對維持細胞膜、細胞壁結構和功效主要作用采取細胞內積累高濃度Ｋ+來反抗胞外高滲環境細胞內積累相容性物質來抵抗細胞外高滲透壓微生物生態醫學宣教專家講座第52頁五、還未培養微生物（uncultivatedmicroorganisms）基于對rRNA（16s和18s）基因序列分析、同源性比較和系統進化樹建立，發覺了大量還未在人工條件下取得培養微生物類群。已為人們所認識僅占很小一部分（通常認為僅為1-10%)微生物生態醫學宣教專家講座第53頁Phylogeneticanalysisofmicrobialcommunity微生物生態醫學宣教專家講座第54頁主要意義生物多樣性和系統發生多樣性（BiodiversityandPhylogeneticDiversity）從未培養微生物中分離篩選新型基因和天然產物(Novelgenesandnaturalproducts)美國recombinantbiocatalystsInc企業已從未培養微生物中取得了約300個與工業生產相關新蛋白微生物生態醫學宣教專家講座第55頁宏基因組（Metagenome）作為一個新名詞最初由美國科學家Handelsman及其研究組于1998年提出，定義為“theGenomesoftheTotalMicrobiotaFoundinNature”，即指任何特定環境樣品中全部微生物遺傳物質總和微生物生態醫學宣教專家講座第56頁環境樣品抽提DNA克隆(各種載體)轉化宿主細菌(如大腸桿菌)宏基因組文庫MetagenomicLibrary經過PCR或雜交篩選特定序列隨機序列分析RandomSequencing經過功效活性篩選特定表型陽性克隆

微生物生態醫學宣教專家講座第57頁第三節微生物與生物環境間相互關系一、微生物與植物間關系二、微生物與動物間關系三、微生物與微生物間關系

微生物生態醫學宣教專家講座第58頁一、微生物與植物間關系（一）互生關系（二）共生關系（三）寄生關系微生物生態醫學宣教專家講座第59頁互生關系：根際微生物附生微生物共生關系：根瘤，菌根寄生：病原微生物一、微生物與植物間關系微生物生態醫學宣教專家講座第60頁互生關系：兩種能夠獨立生活生物生活在一起時，都從對方受益，相互提供營養或生態位“可分可合，合比分好”渙散關系微生物生態醫學宣教專家講座第61頁1、植物根際與根際微生物（一）互生關系根圈:植物根系直接影響土壤范圍，包含根系表面至幾毫米土壤區域微生物生態醫學宣教專家講座第62頁根圈是根系分泌作用旺盛部位，根圈營養成份、氧氣、水分等與根外土壤差異較大，形成了一個有利于微生物生長特殊生態環境微生物生態醫學宣教專家講座第63頁根圈效應（RhizosphereEffect):植物根圈對微生物數量和種類影響生活在根圈中微生物，在數量、種類和活性上都有顯著不一樣，表現出一定特異性微生物生態醫學宣教專家講座第64頁根土比（R/S):根圈微生物數量同對應無根系影響土壤中微生物數量之比稱(普通在5–20之間)微生物生態醫學宣教專家講座第65頁根際微生物對植物作用有利作用：提供有機養料和生長素類物質提升土壤礦質養料有效性消除H2S等對植物毒害作用，如水田產生拮抗類物質抑制病原菌生長微生物生態醫學宣教專家講座第66頁不利作用：過快生長根圈微生物與植物競爭營養一些根圈微生物產生有毒物質根際微生物對植物作用微生物生態醫學宣教專家講座第67頁2、附生微生物植物莖、葉、果實表面微生物以植物外滲物質和分泌物為營養。每克新鮮植物葉子表面附生著100萬個微生物Yeasts;Pseudomonas;Lactobacillus;Staphylococcus等微生物生態醫學宣教專家講座第68頁（二）微生物與植物共生根瘤菌與豆科植物：根瘤弗蘭克氏菌與非豆科植物真菌與植物：菌根藍細菌與蕨類植物：紅萍微生物生態醫學宣教專家講座第69頁兩種生物生活在一起，相互依賴，相互得益，形成特殊共生結構共生關系微生物生態醫學宣教專家講座第70頁共生（1）根瘤菌與豆科植物

（細菌與植物共生）形成根瘤共生體微生物生態醫學宣教專家講座第71頁根瘤菌吸附于根毛微生物生態醫學宣教專家講座第72頁根瘤菌：生物固氮為植物提供氮素養料植物根分泌物促進根瘤菌生長和定殖，根瘤結構為固氮作用提供厭氧環境，光合產物為其提供碳源和能源微生物生態醫學宣教專家講座第73頁微生物生態醫學宣教專家講座第74頁根瘤菌屬（Rhizobium）中慢生根瘤菌屬（Mesorhizobium）中華根瘤菌屬（Sinorhizobium）固氮根瘤菌屬（Azorhizobium）慢生根瘤菌屬（Bradyrhizobium）Allorhizobium形成根瘤根瘤菌有6個屬微生物生態醫學宣教專家講座第75頁根瘤菌“三性”結瘤性固氮性專一性微生物生態醫學宣教專家講座第76頁微生物生態醫學宣教專家講座第77頁類菌體微生物生態醫學宣教專家講座第78頁CH2NHOOOHOOONHCOCH3CH2OHHOOOCH2ONHCOCH3OOHOOOOHHOOHOHChromosomepSymD

JICBADFENodProteins類黃酮結瘤因子根瘤菌豆科植物根瘤菌與豆科植物之間分子對話微生物生態醫學宣教專家講座第79頁共生(2)

弗蘭克氏菌與非豆科植物

（放線菌與植物共生）有190種以上宿主植物，如:

Alnus（榿木）Casuarina（木麻黃）Myrica（楊梅）Coriaria（馬桑）等微生物生態醫學宣教專家講座第80頁弗蘭克氏菌形成根瘤微生物生態醫學宣教專家講座第81頁弗蘭克氏菌與非豆科植物

共生生態學意義先鋒植物：含有很強適應性和抗逆能力，改進生態環境。固氮作用微生物生態醫學宣教專家講座第82頁共生（3）：

菌根（Mycorrhiza）

（真菌與植物共生）

菌根真菌：擔子菌、子囊菌、藻狀菌等微生物生態醫學宣教專家講座第83頁外生菌根(Ecotomycorrhiza)：取代根毛，吸收面積大。內生菌根(Endomycorrhiza)叢枝菌根(VA菌根,vesicular-arbuscularmycorrhiza)：無隔真菌非叢枝菌根：有隔真菌微生物生態醫學宣教專家講座第84頁有花植物，含有外生菌根約占3%

，絕大部分都是喬灌木樹種含有叢枝菌根植物占90%，多為草本植物，少數為木本植物其它內生菌根植物占4%沒有發覺菌根植物占3%自然界中大多數植物根本沒有單純根系，菌根存在普遍性!!微生物生態醫學宣教專家講座第85頁微生物生態醫學宣教專家講座第86頁外生菌根真菌

(plantandhyphae)微生物生態醫學宣教專家講座第87頁外生菌根結構特點其共生真菌普通為有隔菌絲，主要有擔子菌、子囊菌和半知菌等根外形成菌套；在根內菌絲可侵入植物皮層細胞間隙，形成特殊網狀結構（哈蒂氏網，Hartignet）微生物生態醫學宣教專家講座第88頁菌套哈蒂氏網四種不一樣外生菌根橫切剖面圖微生物生態醫學宣教專家講座第89頁地上地下外生菌根真菌生活史成熟子實體幼子實體次生菌絲體（2N）初生菌絲體（N）擔子和擔孢子質配水分、礦物質光合產物微生物生態醫學宣教專家講座第90頁微生物生態醫學宣教專家講座第91頁外生菌根作用促進植物生長：增強植物對水分、P、K、N和Ca等礦質養料吸收；提供生長素、抗生素、維生素等提升植物抗逆性：抗病、干旱、酸堿等維護植被穩定性微生物生態醫學宣教專家講座第92頁EffectofmycorrhizaonplantgrowthTheplantsaresix-month-oldseedlingofMontereyPinegrowinginprairesoil微生物生態醫學宣教專家講座第93頁內生菌根種類叢枝菌根（VA菌根，vesicular-arbuscularmycorrhiza）：存在于80%以上維管植物中；無隔真菌，近200個種，在植物皮層內形成泡囊和叢枝。還未取得純培養！非叢枝菌根：有隔真菌，擔子菌；蘭科和杜鵑花科植物。（略）微生物生態醫學宣教專家講座第94頁泡囊叢枝叢枝菌根（AM真菌）泡囊叢枝菌根（VA菌根）微生物生態醫學宣教專家講座第95頁真菌與植物細胞共生結構---泡囊和叢枝微生物生態醫學宣教專家講座第96頁菌根（內有泡囊和叢枝）孢子根外菌絲微生物生態醫學宣教專家講座第97頁叢枝菌根真菌主要作用促進植物對磷素等吸收，促進植物生長，提升產量和品質改進土壤結構及理化性質提升植物抗逆性：抗旱、抗病、抗鹽堿、耐酸、抗污染、抗重金屬等生態意義重大：影響植物多樣性，生態系統功效和穩定性微生物生態醫學宣教專家講座第98頁叢枝菌根真菌對植物生長促進作用微生物生態醫學宣教專家講座第99頁菌根真菌形成菌絲橋MycelialbridgeMycorrhizalnetwork微生物生態醫學宣教專家講座第100頁地下同種或不一樣植物之間均能形成菌絲橋同位素示蹤證實：菌絲橋可進行磷、碳和氮素養分雙向傳遞微生物生態醫學宣教專家講座第101頁共生（4）：

藍細菌與蕨類植物蕨類植物滿江紅屬（Azolla）：有6個種魚腥藍細菌（Anabaenaazollae）紅萍微生物生態醫學宣教專家講座第102頁（三）寄生關系：

植物病原微生物病毒類細菌類：植物病害3%真菌類：植物病害95%微生物生態醫學宣教專家講座第103頁植物病原微生物（1）：病毒類種類：約有300各種侵染路徑：經過植物傷口侵入植物活細胞和活組織中。在薄壁組織中繁殖和擴散，最終經過輸導組織擴散到整個植株，引發全株感染。微生物生態醫學宣教專家講座第104頁植物病毒專性不強，普通引發三類癥狀：葉綠體受到破壞，形成花葉、黃化、紅化等矮化、叢簇、畸形等枯斑、壞死等微生物生態醫學宣教專家講座第105頁TMV引發花葉（枯斑）微生物生態醫學宣教專家講座第106頁病毒類病害小麥叢矮病小麥黃矮病小麥紅矮病微生物生態醫學宣教專家講座第107頁植物病原微生物（2）：細菌類植物細菌病害約占植物病害3%。主要是假單胞菌屬、黃單胞菌屬、土壤桿菌屬、棒桿菌屬和歐文氏菌屬（Pseudomonas,Xanthomonas,Agrobacterium,Corynebacterium,Erwinia）中一些種類。引發癥狀有：枯萎、腐敗、疫病和菌癭等微生物生態醫學宣教專家講座第108頁Agrobacteriumtumefaciensinbiotech農桿菌造成冠癭瘤根癌土壤桿菌(Agrobacteriumtumefaciens)微生物生態醫學宣教專家講座第109頁植物病原微生物（3）：

真菌類

真菌是主要植物病原微生物，約占植物病害95%

子囊菌：白粉病擔子菌：銹病、黑粉病半知菌：稻瘟病、立枯病、紋枯病；棉花炭疽病、立枯病和黃萎病微生物生態醫學宣教專家講座第110頁侵染：真菌大多以孢子萌發后形成芽管或菌絲經過植物傷口、自然孔口角質層直接侵入植物病癥：腐爛、猝倒、葉斑、潰瘍、根腐、萎蔫、過分生長等微生物生態醫學宣教專家講座第111頁真菌類病害黃萎病棉花炭疽病棉苗黑斑病微生物生態醫學宣教專家講座第112頁真菌類病害水稻紋枯病小麥稈銹病小麥條銹病微生物生態醫學宣教專家講座第113頁真菌類病害微生物生態醫學宣教專家講座第114頁第三節微生物與生物環境間相互關系一、微生物與植物間關系二、微生物與動物間關系三、微生物與微生物間關系

微生物生態醫學宣教專家講座第115頁二、微生物與人和動物之間關系互生關系共生關系寄生關系微生物生態醫學宣教專家講座第116頁（一）互生關系如人體腸道正常菌群與宿主關系主要是互生關系，腸道為微生物提供生存環境，腸道微生物進行各種代謝，為人體提供有益物質如維生素微生物生態醫學宣教專家講座第117頁人體內正常菌群人體各部位存在大量微生物，這些微生物(主要是細菌)在宿主細胞上定居、生長和繁殖，為人體正常菌群正常菌群對宿主新陳代謝、營養物質轉化和消化吸收都含有主要作用，是保持人體生態平衡和內環境穩定主要原因微生物生態醫學宣教專家講座第118頁人體不一樣部位正常菌群

部位主要微生物皮膚葡萄球菌屬、八疊球菌、JK群棒狀桿菌、綠膿桿菌、痤瘡丙酸桿菌、厭氧革蘭陽性球菌、青霉菌屬等。口腔表皮葡萄球菌、α型溶血或不溶血鏈球菌、肺炎球菌、腸球菌屑、奈瑟球菌屬、他莫拉菌、大腸桿菌、嗜血桿菌屬、乳桿菌、類白喉桿菌、真桿菌屬、梭桿菌屬、類桿菌屬、厭氧革蘭氏陽性和陰性球菌、白念珠菌等。微生物生態醫學宣教專家講座第119頁部位主要微生物眼結膜表皮葡萄球菌、JK群棒狀桿菌、丙酸桿菌屑等。鼻咽腔葡萄球菌屬、α型和β型溶血鏈球菌、肺炎球菌、奈瑟球菌屬、嗜血桿菌屬、大腸桿菌屬、變形桿菌屬、厭氧球菌、白念珠菌等。腸道大腸桿菌、產氣桿菌、變形桿菌屬、綠膿桿菌、葡萄球菌屬、八疊球菌、腸球菌屬、產氣莢膜桿菌、類桿菌屬、雙岐桿菌、真桿菌屬、梭桿菌屬、消化球菌、消化鏈球菌、白念珠菌、艾柯病毒、腺病毒等。微生物生態醫學宣教專家講座第120頁（二）共生關系反芻動物瘤胃與微生物共生關系：前者為后者提供生存環境；后者分解纖維素為纖維二糖和葡萄糖，為動物提供能量起源微生物生態醫學宣教專家講座第121頁瘤胃蜂巢胃重瓣胃皺胃微生物生態醫學宣教專家講座第122頁共生：反芻動物瘤胃瘤胃環境：厭氧、中溫、pH5.5-7.0微生物：纖維分解菌、淀粉分解菌、果膠分解菌、甲烷產生菌、乳酸分解菌和原生動物等，超出100種產發酵物：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、乳酸、琥珀酸、甲烷等微生物生態醫學宣教專家講座第123頁（三）寄生關系parasitism專性寄生和兼性寄生（機會致病菌）人和動物含有較完備天然屏障和防御系統微生物生態醫學宣教專家講座第124頁第三節微生物與生物環境間相互關系一、微生物與植物間關系二、微生物與動物間關系三、微生物與微生物間關系微生物生態醫學宣教專家講座第125頁三、微生物種群之間相互關系

中性關系 Neutralism

偏利關系 Commensalism協同關系 Synergism共生關系Mutualism競爭關系 Competition

拮抗關系 Amensalism寄生關系 Parasitism捕食關系 Predation微生物生態醫學宣教專家講座第126頁中性關系互生關系共生關系反抗關系總體而言，主要有四大類微生物生態醫學宣教專家講座第127頁互生關系共生關系反抗關系偏利關系協同作用競爭拮抗寄生捕食中性關系微生物生態醫學宣教專家講座第128頁互生關系互生：兩種可單獨生活生物，當它們在一起時，經過各自代謝活動而有利于雙方，或偏利于一方生活方式“可分可合，合比分好”渙散關系微生物生態醫學宣教專家講座第129頁

Negative：競爭關系、拮抗關系Positive：共生關系、協同關系、偏利關系

Positiveforone,Negativefortheother：寄生關系、捕食關系Neithernegativeorpositive：中性關系微生物生態醫學宣教專家講座第130頁（一）中性關系（neutralism）兩個微生物種群之間沒有影響或存在無關緊要相互作用例子：微生物生態醫學宣教專家講座第131頁（二）偏利關系（commensalism）兩種微生物可獨立生活；當生活在一起時，一個微生物種群因另一個群存在而單方面贏利例子：微生物生態醫學宣教專家講座第132頁（三）協同作用（synergism）兩種微生物可獨立生活，當生活在一起時，相互受益微生物生態醫學宣教專家講座第133頁1.脫硫弧菌與著色菌（硫素與碳素）2.自生固氮菌與纖維素分解菌（氮素與碳素）微生物生態醫學宣教專家講座第134頁（四）共生關系

（symbiosisormutualism）兩種微生物生活在一起，分工合作、相互依賴，甚至形成一個整體結構微生物生態醫學宣教專家講座第135頁共生關系：地衣（Lichens）藍細菌（或藻類）與真菌共生微生物生態醫學宣教專家講座第136頁生態學意義：共生真菌從基質中吸收水分和無機養料；共生藍細菌（或藻類）進行光合作用，合成有機物。使地衣能在十分貧瘠環境中生存微生物生態醫學宣教專家講座第137頁（五）競爭（competition）在自然界中很普遍，如爭奪養料或雙方均需要其它生活條件微生物生態醫學宣教專家講座第138頁競爭關系舉例大小兩種草履蟲爭奪營養微生物生態醫學宣教專家講座第139頁(六)拮抗（antagonism）也稱偏害作用(amensalism)某種微生物所產生特定代謝產物可抑制或殺死其它微生物

特異性拮抗（如抗生素）非特異性拮抗（如淹制泡菜）微生物生態醫學宣教專家講座第140頁特異性拮抗關系舉例青霉菌對G+細菌抑制作用微生物生態醫學宣教專家講座第141頁(七)寄生關系（parasitism）一個微生物生活在另一個微生物體內或體表例子:噬菌體與細菌;蛭弧菌（Bdellovibrio）與腸桿菌和假單胞菌微生物生態醫學宣教專家講座第142頁噬菌體與細菌微生物生態醫學宣教專家講座第143頁蛭弧菌Bdellovibrio

微生物生態醫學宣教專家講座第144頁(八)捕食（predation）一個微生物直接吞食另一個微生物捕食者和被捕食者之間數量往往呈周期性波動微生物生態醫學宣教專家講座第145頁4.1thecarboncycle4.2thenitrogencycle4.3thephosphatecycle4.4thesulfurcycle第四節微生物在生態系統中作用微生物生態醫學宣教專家講座第146頁化學物質在生物與非生物之間重復交換和轉運結果兩個對立過程：化學元素有機質化(生物合成作用)有機物質無機質化(分解作用)生物地球化學循環（Biogeochemistrycycle）微生物生態醫學宣教專家講座第147頁4.1碳素循環在二氧化碳和組成生物體各種有機物質之間進行循環碳素約為生物體干重二分之一；陸地植物和海洋生物每年從地球表面吸收二氧化碳約為空氣總含量1/20微生物生態醫學宣教專家講座第148頁大氣中CO2蓄積①化石燃料燃燒②微生物對動植物殘體分解③動植物呼吸作用④碳酸鹽和珊湖礁分解微生物生態醫學宣教專家講座第149頁大氣中CO2利用①植物光合作用②溶入水中轉變為碳酸鹽微生物生態醫學宣教專家講座第150頁微生物生態醫學宣教專家講座第151頁微生物在碳素循環中作用將二氧化碳合成有機物將含碳有機物分解為二氧化碳微生物生態醫學宣教專家講座第152頁光合細菌(CH2O)n有機物(CH2O)n

有機物有氧呼吸植物動物微生物CH4(CO2)光合作用植物、藻類、藍細菌化能無機營養細菌甲烷氧化細菌沉積作用厭氧發酵厭氧微生物，包含光合細菌OxicAnoxic甲烷菌微生物生態醫學宣教專家講座第153頁4.2氮素循環氮素是生命物質主要組成部分，在氮素循環多數步驟只能由微生物來完成自然界氮素包含分子氮（N2）、無機態銨鹽和硝酸鹽、有機態蛋白質和核酸等微生物生態醫學宣教專家講座第154頁微生物生態醫學宣教專家講座第155頁OxicAnoxicNitrificationNO2-N2NO3-NH2groupsofprotein同化作用氨化作用N2fixationNON2ODenitrificationNH3，NH4+氨化作用NH2groupsofproteinNO2-同化作用固氮微生物亞硝酸細菌硝化作用硝酸細菌硝化作用反硝化作用反硝化細菌微生物生態醫學宣教專家講座第156頁生物固氮作用

（biologicalnitrogenfixation）復習生物固氮作用自生固氮聯合固氮共生固氮詳見微生物代謝微生物生態醫學宣教專家講座第157頁4.3磷素循環與其它元素循環相比，磷素無化合價態改變，循環比較簡單不溶性無機磷可溶化；可溶性無機磷有機化；有機磷礦化微生物生態醫學宣教專家講座第158頁微生物生態醫學宣教專家講座第159頁磷肥土壤中不溶性磷酸鹽進入土壤中有機磷植物及微生物體中有機磷動物排泄物中含磷物質微生物作用PO43-動物體中有機磷微生物生態醫學宣教專家講座第160頁4.4硫素循環自然界硫素多，硫是組成生命物質必須元素，生物體內，C:N:S比率約為100:10:1硫素有各種氧化還原形態，有機與無機態，每個轉化步驟都有微生物參加微生物生態醫學宣教專家講座第161頁微生物生態醫學宣教專家講座第162頁硫氧化：化能自養細菌同化性硫酸鹽還原脫硫作用SHgroupsofprotein異化性硫酸鹽還原SO42-H2SS0S0SHgroupsofprotein同化性硫酸鹽還原脫硫作用OxicAnoxic還原作用無色硫細菌化能自養細菌化能自養細菌脫硫弧菌厭氧光合細菌厭氧光合細菌有化能自養細菌硫氧化微生物生態醫學宣教專家講座第163頁環境保護生態平衡環境污染（廢氣、廢液、廢渣）治理微生物與環境保護，關系極為親密，利用微生物處理環境污染物和監測環境，已取得很大成就。并在不停發展第五節微生物與環境保護微生物生態醫學宣教專家講座第164頁微生物與環境保護處理污水固體有機垃圾分解沼氣發酵降低重金屬毒害環境監測生防以降低化學農藥使用微生物生態醫學宣教專家講座第165頁5.1有毒污染物降解(1)對石油中烴類物質降解能降解石油微生物很多，已報道約有70余屬200各種。包含土壤和海洋中真菌和細菌，其中以灰綠青霉(Penicilliumglaucum)、產朊假絲酵母(Candidautilis)等真菌，和假單胞菌屬、諾卡氏菌屬、分枝桿菌屬中一些種類，降解能力最強因為石油是各種烴類混合物，普通由各種微生物共同作用而使其降解微生物生態醫學宣教專家講座第166頁微生物對烴類物質降解路徑微生物生態醫學宣教專家講座第167頁(2)表面活性劑降解表面活性劑主要是合成脂肪酸衍生物、烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸鹽等有機化合物。含有親水性和疏水性兩重性質，故它們傾向于聚集在“空氣-水”界面和水界面上，降低表面張力，促進乳化作用微生物生態醫學宣教專家講座第168頁環境中表面活性劑消失，幾乎完全是微生物作用比如，廣泛使用烷基苯磺酸鹽類，能被芽孢桿菌和惡臭假單胞菌降解：經過脫磺基和β-氧化兩步來降解微生物生態醫學宣教專家講座第169頁(3)含苯化合物降解含苯化合物耐酸堿、耐腐蝕，含有穩定性、絕緣性、不燃性、耐熱性等特點，廣泛用于工