微生物生态学-4.1生物群体的相互作用.pptVIP

第四章 生物群体的相互作用 微生物与其他微生物、动植物混居在某一生境 里。生物群落中各个群体之间存在各种相互作 用，有些相互作用对某一群体有利，而对其他 群体不利或没有影响，正是这种正负反馈作用 使得生物群落保持生态平衡。 第一节 微生物间的相互作用 第二节 微生物与植物之间的相互关系 第三节 微生物与动物之间的相互关系 第四节 微生物与人体的相互关系 第一节 微生物群体之间的相互作用 1、微生物群体内不同个体也存在正和负的相互作用 关键决定于群体密度 一、微生物群体内的相互作用一、微生物群体内的相互作用 群体密度 生长速率 正作用 负作用 在正和负的相互作用中群体密度对生长速率的综合影响 2、微生物群体内的正作用合作(协同作用 ) 接种量大小对延滞期的影响接种量大小对延滞期的影响( (代谢产物、生长因子代谢产物、生长因子 群体感应群体感应) ) 对底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良对底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良 环境抵抗都存在协同作用环境抵抗都存在协同作用（遗传物质的接合交换需要高群体（遗传物质的接合交换需要高群体 密度密度 1010 5 5 个细胞个细胞/ml;/ml;在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物 质交换质交换: :粪肠球菌受体细胞产生外激素粪肠球菌受体细胞产生外激素(Pheromones),(Pheromones),外激素诱导供体外激素诱导供体 菌合成凝结素菌合成凝结素, ,使供受体形成凝结块有利于遗传物质的交换使供受体形成凝结块有利于遗传物质的交换.).) 通过信号传递达到协同作用通过信号传递达到协同作用, ,也是保护种的延续的有也是保护种的延续的有 效途径。效途径。 a)如果群体密度小，个体的代谢产物不能得到合理使 用，生长缓慢，生长率增加也缓慢； b)如果群体密度大，生长速率加快。 a)粘液菌的纲柄菌属可以聚集到一个中心细胞上形成子 实体而寻找食物，遇到有毒物质也可通过聚集作用避 开伤害。 3、微生物群体内的负作用竞争 （1）对食物的竞争；（营养物、光、空间和 宿主）病毒和蛭弧菌竞争受体上的空间 （2）产生有毒物质进行竞争；土壤亚表面有机 酸的累积会使葡萄糖代谢受到抑制 竞争的结果导致生长率下降。 E.coliE.coli中中hokhok（hosthostkilling genekilling gene）基因，编码一种多肽（）基因，编码一种多肽（HokHok）可以破坏）可以破坏 跨膜电位并导致细胞死亡，还有一种跨膜电位并导致细胞死亡，还有一种soksok基因（基因（suppression of killingsuppression of killing） ，编码反义，编码反义mRNAmRNA，阻断，阻断hokhok基因的表达，细胞受到保护。基因的表达，细胞受到保护。 二、不同微生物群体间的相互作用 1、作用效应 一方得益，另一方无影响； 双方都得益； 一方得益，另一方受害。 2、相互作用的种类（8种） 作用名称作用结结果 群体A群体B 互惠共生关系 偏利共生关系0 寄生关系 竞竞争关系 协协作关系 捕食关系 中立关系00 拮抗关系0或 0：无影响 ：正效应 ：负效应 （1）中立关系（Neutralism ） 所研究的两个群体之间不存在任何关系 u代谢能力差别极大的两个群体（互不影响）； u群体密度很小的两个群体 (贫营养环境中的不同微生物群 体) ； u一个微生物群体处在休眠状态，与其他微生物群体的关系( 其他群体产生某些酶来破坏休眠状态,重新相互作用)； u不利于微生物旺盛生长的环境条件（冰块中受冻结的微生 物群体）。 微生物群体间在一个共同的环境中生长，一方为另 一方的生长创造营养条件或改善其环境条件，而本 身不受影响，这种彼此建立的关系。 （2 2）偏利共生关系（）偏利共生关系（CommersalismCommersalism） 污泥中的链状偏利共生关系 甲醇 某一微生物群体厌氧降解 甲烷氧化菌 甲烷 有机酸 甲醇菌 多聚物 有机酸利用菌 微生物溶解无机盐,产生生长因子,降解一些毒素,富集重金 属离子等,为其他微生物生长提供便利条件. 共代谢（Co-metabolism） 共代谢指在某种特殊底物上生长的一种群体能顺便氧化第 二种底物，而第二种底物不能作为这一种微生物群体的碳 源和能源。 共代谢在污染环境中的污染物降解过程起着很大 的作用。 EgEg: Jackson Foster: Jackson Foster观察到依靠观察到依靠石蜡烃石蜡烃生长的诺卡氏菌生长的诺卡氏菌, , 在加有芳香烃的培养液中，对在加有芳香烃的培养液中，对芳香烃芳香烃具有氧化作用。具有氧化作用。 （3）协作关系（Synnergism） 指两个微生物群体生活在一起,互相获利,但两者之 间的关系没有专一性,分开时能单独生活在各自的自 然环境中。（关系不紧密，其中一个群体可被其它 群体取代） 例： 纤维分解细菌，将纤维素分解为葡萄糖，提 供给自生固氮菌作为碳源； 自生固氮菌，固定N2为NH3，提供给纤维素分 解菌作为氮源。 群体（1） 化合物A 化合物B 化合物C 能量末端产物 群体（2） 在微生物降解污染物 和有毒物质方面有重 要作用 环己烷 生长素 诺卡氏菌 假单胞菌 代谢产物 两个或两个以上微生物群体 相互提供所需的营养,这种群 体之间的相互作用叫做互营 关系(Syntrophism) 意义： 使有关的微生物群体共同参与某一种物质的代谢过程。 有机磷杀虫剂地亚农 节杆菌和链霉菌共同生活才能完全降解; 单独生活时,都不能矿化地亚农的嘧啶环 产物（无毒） 鱼肝油青霉和白地霉通过协作关系共生时能降解 除草剂敌稗，并去除毒性 鱼肝油青霉降解敌稗为丙酸和3,4-二氯苯胺， 并能利用丙酸为能源和碳源，但不能进一步分解 有毒的3,4-二氯苯胺 白地霉不能分解敌稗，但能把3,4-二氯苯胺分 解成四氯偶氮苯（毒性小很多） 因此，敌稗存在时,两种真菌刺激生长，否则会 争夺有限的营养资源。 （4）互惠共生关系（ Mutualism） 两种生物紧密生活在一起，形成共生体后互 换生命活动产物，形成互相依存、缺一不可 的关系。（不可替代性） 最有名的例子: 地衣 藻类(蓝细菌)与真菌的共生体 光合作用,碳水化合物 保护作用,生长因子、无机盐 地衣地衣 地衣lichens 真菌：子囊菌、担子菌； 藻类：绿藻； 蓝细菌：念珠藻 可以抵抗不良环境（岩石表面）可以抵抗不良环境（岩石表面） 产生有机酸溶解无机盐产生有机酸溶解无机盐 一些可以固氮（固氮蓝细菌）一些可以固氮（固氮蓝细菌） 检测大气中的二氧化硫检测大气中的二氧化硫( (二氧化硫二氧化硫 抑制藻类生长抑制藻类生长) ) 地衣的生理功能地衣的生理功能: : 厌氧沼气发酵中的电子传递互惠共生关系 MB CO2CH4 CH3COOH CH3CH2OH HCO3- HCOOH DVMF DV:脱硫弧菌 MF:甲酸甲烷杆菌 MB:巴氏甲烷八叠球菌 CH4 H2O （5）竞争作用（Competition ） 两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境条 件，结果使一方或双方群体大小或生长率受限制的 现象。(竞争包括对生存空间和食物的竞争) A.A.竞争排斥竞争排斥: : 即强者生存，弱者淘汰（主要）；（草履虫和双即强者生存，弱者淘汰（主要）；（草履虫和双 小核草履虫，后者生长速率快，竞争获胜）小核草履虫，后者生长速率快，竞争获胜）( (毒素、光、温毒素、光、温 度、度、pHpH、氧气、氧气) ) B.B.竞争共存竞争共存: : 如海洋中的嗜冷细菌（如海洋中的嗜冷细菌（0 05 5生长）和低温细菌生长）和低温细菌 （5 5以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化，以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化， 两种菌交替适温生长率最高。两种菌交替适温生长率最高。 在一个环境中，一个群体产生的代谢产物使共处 的另一群体生长受抑制，而本身不受影响，这种 关系称为拮抗。 （6）拮抗作用（Amensalism） 拮抗物质：乳酸等有 机酸、氧化S产生硫 酸、消耗O2产生CO2 、抗生素等 A.非特异性的拮抗关系 B.特异性拮抗关系 如：酸牛奶、酸泡菜，乳酸菌 生长，产生乳酸而抑制其他微 生物生长，以防腐败并保持风 味。 如：抗生菌产生的抗生素能专一 的抑制某类微生物的生长。 青霉素G+，链霉素G- 头孢霉菌是小麦的致病菌，可以在死亡的小麦组织中生长并分 泌抗真菌物质，阻止其它真菌在这种组织中生长。 （7）寄生关系（Parasitism） 寄生物从宿主群体中获取营养物，而寄主受害的关 系。寄生物包括病毒、细菌、真菌、原生动物，寄 主包括细菌、真菌、原生动物和藻类。 意义：寄生物对于控制宿主群体的大小和节省自意义：寄生物对于控制宿主群体的大小和节省自 然界微生物所需的营养物起着很大的作用。然界微生物所需的营养物起着很大的作用。 寄生物和寄主之间的关系具有特异性 。 A.外寄生 B.内寄生 C.超寄生 蛭弧菌寄生于G-菌的细胞壁和质膜之间。 v专性寄生：如病毒是绝对专性寄生于寄主细胞内； v兼性寄生：如棉花枯萎病（真菌入侵棉花根部，兼性 寄生，也可腐生） 病毒又寄生于蛭弧菌上 （8）捕食作用