农业微生物的应用.ppt

农业微生物 AgriculturalMicrobiology 绪论第一章 原核微生物第二章 真核微生物第三章 非细胞生物 病毒和亚病毒 第四章 微生物的营养和培养基第五章 微生物的新陈代谢 目录 第六章 微生物的生长及其控制第七章 微生物的遗传变异和育种第八章 微生物的生态第九章 传染与免疫第十章 微生物的分类和鉴定 目录 绪论Introduction 第一节 微生物Microorganism第二节 微生物学Microbiology 绪论 第一节 微生物 Microorganism 一 微生物的概念二 微生物与人类 特别是农业的关系三 微生物的命名法四 微生物的共同特点 绪论 一 微生物的概念 微生物是一类形体微小 单细胞或个体较为简单的多细胞 甚至无细胞结构的低等生物的总称 简单地说是人们对肉眼看不见的或看不清楚的微小生物的总称 根据细胞结构的有无可分为细胞结构微生物 原核和真核 和非细胞结构微生物 病毒 类病毒 绪论 第一节 哪些是微生物 这些都是微生物 约在17世纪 林奈 Linnaeus 1707 1778 提出生物可以划分为 植物 动物 18世纪 由于显微镜制造上的发展 人类发现在自然界还存在许多肉眼看不清的微小生物 1866年 海格尔 E H Haeckle 提出将生物分为植物界 动物界和原生生物界 原生生物界是由低等生物组成 微生物 生物界 植物界 动物界 原生生物界 20世纪40年代 依靠电子显微镜 人类发现所有生物的细胞核可区分为二类 即真核和原核 在原生生物界中 有真核的生物 也有原核的生物 因此海格尔提出的原生生物界实际上包括了在进化上相差很远的生物种类 1969年 R H Whittaker提出了将生物分为五界 生物界 植物界 动物界 原生生物界 真菌界 细菌界 生物六界 生物界 植物界 动物界 原生生物界 真菌界 原核生物界 病毒界 1989年 卡瓦里 史密斯 Cavalier Smith 提出了八界系统 即古细菌界 真细菌界 古真核生物界 原生动物界 藻界 Chromista 植物界 真菌界和动物界 Woese和Wolfe 1970 在对代表性的细菌类群的16SrRNA的碱基序列进行比较研究后发现产甲烷细菌 methanogens 与其它细菌 或称为真细菌 eubacteria 有明显的区别 进一步的研究又发现极端嗜盐细菌 extremehalophiles 和嗜热酸细菌 thermo acidophiles 的16SrRNA谱也与产甲烷细菌相似 这三类细菌在厌氧 高温和强酸的条件下生活 与地球上生命出现初期的环境相似 因此将它们命名为古细菌 根据上述研究结果 1978年由Whittaker和Margulis提出了著名的3原界 Urkingdom 学说 该学说认为 在生物进化的早期 各种生物存在一个共同祖先 由这一共同祖先分3条路线进化 形成了3个原界 既古细菌原界 真细菌原界和真核原界 古菌原界 产甲烷细菌 极端嗜盐细菌和嗜热酸细菌真细菌原界 蓝细菌和除古细菌外的其它原核生物真核原界 原生生物 真菌 动物和植物 微生物包括全部古菌原界 真细菌原界和真核原界中的真菌 单细胞藻类和原生动物 以及非细胞形态的病毒 微生物不是生物分类学上的单位 Bacteria 细菌 Cyanobacteria 蓝细菌 Actinomycetes 放线菌 Molds 霉菌 Yeast 酵母菌 二 微生物与人类 特别是农业的关系 4 引起水华和赤潮 微生物的作用 绪论 第一节 微生物引起人类病害 微生物引起动植物病害 食品腐败 生产食品 生产药物 污水处理 微生物与农业和畜牧业 微生物饲料农用抗菌素生物农药生物菌肥微生物蔬菜 微生物饲料菌体蛋白饲料饲料酵母维生素饲料发酵饲料青贮饲料饲料生物添加剂 微生物饲料 某些微生物能够产生具有抑制或杀死植物病原菌的物质 该物质称农用抗菌素 农用抗菌素 农用抗菌素 生物农药 微生物肥料 细菌肥料 如根瘤菌肥 固氮菌肥 解磷菌类肥料 硅酸盐菌类肥料 放线菌肥料 如抗生菌肥料 真菌类肥料 如菌根真菌 复合 或复混 微生物肥料解磷菌类肥料 硅酸盐菌类肥料 降解农药 增加土壤肥力 三 微生物的命名 Linnaeus双名法 学名 属名 名词 种名 形容词 属名规定了微生物的主要形态特征 生理特征等 种名往往补充说明微生物的颜色 形状 用途等 如 黑曲霉Aspergillusniger注意 学名在书写时要用斜体字 属名第一个字母大写 种名要小写 如大肠杆菌 EscherichiacoliCastellaniandChalmers 如果没有鉴定到种时 可只写属名 也可在其后加sp 或ssp 如芽孢杆菌属 Bacillus 或 Bacillusssp 绪论 第一节 四 微生物的共同特点 1体积小 面积大2吸收多 转化快3生长旺 繁殖快4适应性强 易变异5分布广 种类多 绪论 第一节 1 体积小 面积大微生物的共同特点1 比面值 某一物体单位体积所占有的表面积称为比面值 surfacetovolumeratio 比面值 表面积 体积 4 r2 4 3 r3 3 r 微生物的描述单位 细菌及霉菌用微米 m 病毒一般用纳米nm 绪论 第一节 2 吸收多 转化快微生物的共同特点2 吸收 转化物质速度极快 酵母菌 1公斤每天可发酵几千公斤糖生成酒精 乳酸菌 发酵乳糖的细菌 每1小时产乳酸是其体重的1000 10000倍 3 生长旺 繁殖快微生物的共同特点3 生长最快的动物肉仔鸡 生长周期要二个月 大豆 生长周期至少100天 大肠杆菌 E coli 在适宜条件下37 时的世代时间为18min 每24h可分裂80次 即增殖数为280 1 2 1024 5000吨 在发酵工业上 利用微生物的这一特性可以大大提高生产效率 缩短发酵周期 在生物学基本理论的研究上 微生物具有极大的优越性 研究周期短 空间需求少 经费消耗低 产生效率高 4 适应强 易变异微生物的共同特点4 营养来源广泛 无论多高明的化学家 只要他合成一种化合物 无论这种合化物多么复杂 自然界早就存在能分解这种化合物的微生物 不受地理 季节 气候等自然条件的限制 从无机物到有机物 从无毒物到有毒物 从结构简单到结构复杂的物质 微生物都能利用和降解 微生物有极其灵活的适应性 这是高等动植物无法比拟的 诸如抗热性 抗寒性 抗盐性 抗酸性 抗压力等能力 例如 在海洋深处的某些硫细菌可在250 300 之间生长 嗜盐细菌可在饱和盐水中正常生长繁殖 Thiobacillusthiooxidans 氧化硫杆菌 在pH1 2酸性环境中生长 Bacillus sp 未定名 的芽孢在琥珀内蜜蜂肠道中已保存了2500万年 4000万年 微生物的自然变异频率可达10 5 10 10 变异可涉及到任何形状 形态构造 代谢途径 生理特性 抗原抗性 产物种类 产物数量等 容易发生变异 实例 产黄青霉 生产青霉素的菌种1943年 生产能力20U ml现在 生产能力5万单位 ml甚至更高 20世纪40年代 10万单位 每个病人每天现在 100万单位 每个病人每天 即便是新生儿40万单位 每个病人每天 严重时可达到上千万单位 甚至上亿 5 种类多 分布广微生物的共同特点5 动物 150万种 植物 50万种微生物每年仍有几百上千的新种在被发现 估计数目在50万至600万种之间 原核生物 3500种病毒 4000种20多万种 真菌 9万种原生动物和藻类 10万种 1 种类多 5 种类多 分布广微生物的共同特点5 2 分布广 在生物圈的每一个角落都有微生物踪迹 如 人体体腔 100 400种 其中数量最多的是 脆弱拟杆菌 万米深海的硫细菌 85公里高空的微生物 地层下128米和427米的沉积岩中的细菌 绪论 第一节 不同地点微生物的分布情况 A 十几亿 几十亿个B 流感患者一声咳嗽 可散播约有10万个病菌 一个喷嚏约含有100万个病菌 C 1000个左右 日常生活中的微生物数字 A 1克肥沃的土壤中微生物的数目 B 一个流感病人一声咳嗽 一个喷嚏会有多少个病菌 C 一张纸币上大约会多少个细菌 第二节微生物学Microbiology 一 微生物学的概念 研究内容二 微生物学的分支学科三 微生物学的发展史 绪论 第二节 一 微生物学的概念 研究内容 研究微生物及其生命活动规律和应用的学科 研究微生物在一定条件下的形态结构 生理生化 遗传变异以及微生物的进化 分类 生态等生命活动规律及其应用的一门学科 微生物学诞生于19世纪中期 研究内容 涉及微生物形态结构 分类鉴定 生理 生态 营养 遗传变异以及微生物之间的关系等 另外还要涉及微生物和其他生物之间 微生物在自然界物质循环中的作用 微生物在工农业生产中的作用等 绪论 第二节 二 微生物学的分支学科 普通微生物学微生物形态学微生物分类学微生物生理学微生物生物化学微生物生态学微生物遗传学细胞微生物学 细菌学放线菌学真菌学病毒学噬菌体学藻类学支原体学厌氧微生物学原生动物学 绪论 第二节 以研究微生物本身分 以研究对象分 工业微生物学农业微生物学食品微生物学乳品微生物学医学微生物学兽医微生物学抗生素学免疫学土壤微生物学水域微生物学环境微生物学沼气发酵微生物学水产微生物学海洋微生物学分析微生物学实验微生物学发酵微生物学预防微生物学 绪论 第二节 以应用方面分 三 微生物学的发展史 1史前时期 人类对微生物的认识与利用2微生物学初创时期 微生物形态认识时期3微生物学奠基时期 微生物生理学发展时期4微生物学发展时期 微生物生物化学发展时期5微生物学成熟时期 微生物分子生物学发展时期 绪论 第二节 1史前时期 约8000年前 1676 酿酒 制醋 制酱种植豆科植物积肥 沤粪消毒 灭菌麦角治病 绪论 第二节 2微生物学初创时期 1676 1861 RobertHooke 英 1665年设计显微镜 并观察高等植物和霉菌等AnthonyvanLeewenhoek 荷1632 1723 1676年用自制显微镜观察到了细菌和原生动物 第二节 绪论 RobertHooke的单筒复式显微镜 Leewenhoek 3微生物学奠基时期 1861 1897 代表性人物LuisePasteur 巴斯德1822 1895 RobertKoch 柯赫1843 1910 绪论 LouisPasteur 1822 1895 巴斯德的名言 字典里最重要的三个词就是意志 工作 等待 我将要在这三块基石上建立起我成功的金字塔 告诉你我达到目标的奥秘吧 我唯一的力量就是我的坚持精神 一个科学家应该想到的 不是当时人们对他的表扬或者辱骂 而是未来若干世纪中人们怎么评价他 机会总是留给有准备的人 RobertKoch 1843 1910 罗伯特 科赫 RobertKoch 1843 1910 德国医生和细菌学家 世界病原细菌学的奠基人和开拓者 1905年 科赫以举世瞩目的开拓性成绩 问心无愧地摘走了诺贝尔医学及生理学奖 科赫在世界上第一次发明了细菌照相法 他先将细菌干燥固定 再用甲基蓝进行染色 然后为他们照相 他还使用盖玻片制备了永久装片 LuisePasteur 法国 巴斯德1822 1895 微生物学之父贡献 1彻底否定了自然发生说2证实发酵是由微生物引起的3创立了免疫学原理和预防接种方法4医学上发现了引起人畜病害的病原体5巴斯德消毒法的建立和家蚕软化病的解决 绪论 第二节 RobertKoch 柯赫1843 1910 德国细菌学家确证了炭疽病 结核病和霍乱病的病原菌建立了分离纯化微生物的实验技术建立了柯赫法则 Koch spostulates 绪论 第二节 4微生物学发展时期 1897 1953 进入微生物生物化学研究水平 提出了酶的概念应用微生物的分支学科进一步扩大 出现抗生素等新学科出现寻找有益微生物代谢产物的热潮普通微生物学形成 美国M Doudoroff各相关学科和技术相互渗透交叉促进 加速了微生物学的发展 绪论 第二节 5微生物学成熟时期 1953 至今 代表性人物J D Watson H F C Crick 绪论 第二节 特点 成为以应用为主的学科 前沿基础学科逐步进入分子生物学水平微生物已成为新兴生物工程中的主角 绪论 第二节 附 微生物学的发展与人类的关系 微生物学的发展与人类的医疗保健外科消毒术的建立 lister 1865 探寻人畜病原菌 免疫防治的应用 化学药物治疗 抗生素治疗 生化药物微生物生产中遗传工程和生物工程技术的应用微生物学的发展与农业技术进步以菌治虫 以菌治病 以菌治草以菌增肥 以菌促长 以菌作饲料 以菌作药物