华中农业大学微生物笔记讲义

1、华中农业大学微生物笔记讲义 1969 whittaker五界系统 后来，他开始研究人、禽、畜的传染病(狂犬病、炭疽病和鸡霍乱等)，创立了病原微生物是传染病因的正确理论，和应用菌苗接种预防传染病的方法。 富兰克尔-康拉特等通过烟草花叶病毒重组试验，证明核糖核酸(RNA)是遗传信息的载体，为奠定分子生物学基础起了重要作用。其后，又相继发现转运核糖核酸(tRNA)的作用机制、基因三联密码的论说、病毒的细微结构和感染增殖过程、生物固氮机制等微生物学中的重要理论，展示了微生物学广阔的应用前景。 颗粒状内含物： F、蓝藻素颗粒：氮素贮藏物。 蓝绿细菌。 功能： 1、屏障，维持渗透压； 2、能量代谢场所；

2、3、传递信息，控制内外物质交换； 4、参与细胞壁的合成：类脂与肽聚糖合成有关； 5、鞭毛着生点并为其供能量。 载色体：光合细菌光合作用场所；2、 肽聚糖（Peptidoglycan）,又称粘肽(Mucopetide)。肽聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰肽链之间再由肽桥或肽链联系起来，组成一个机械性很强的网状结构。各种细菌细胞壁的肽聚糖支架均相同，在四肽侧链的组成及其连接方式随菌种而异。荚膜功能： 1）提高细菌对干燥的抵抗力 2）增强致病菌的致病力 3）C素和能源的贮藏物质 4）具半抗原性3、鞭毛亚显微结构：鞭毛丝、鞭毛钩、基体 种类：周生（E.coli)、偏单生、两端单生、偏单端丛生、两端丛

3、生 球菌一般无鞭毛；弧菌与螺菌一般有鞭毛；杆菌有的有，有的无。 运动性的检测方法：鞭毛染色、悬滴法、半固体穿刺培养 其他运动方式：螺旋体借轴丝伸缩运动；兰细菌和粘细菌借黏液滑行。2)自然界中的真菌除酵母菌为单细胞外，大多数真菌由菌丝组成。菌丝是一根管状的细丝，外面由细胞壁包被，里面充满原生质；有无隔菌丝和有隔菌丝之分；假菌丝2.3菌丝的特异化：吸器、假根、菌核、菌索以及子实体等无性繁殖：除菌丝繁殖、裂殖、出芽繁殖外，主要以无性孢子繁殖，包括厚垣孢子、节孢子、分生孢子、孢囊孢子、游动孢子等有性繁殖：卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子的产生结构及过程2.5真菌的分类衣壳粒：由一种或几种多肽折叠而形

4、成的蛋白质亚单位，是病毒的最小形态单位衣壳：衣壳粒包围在核心或基因组的周围，构成病毒粒子的衣壳。它是病毒粒子的支架和抗原成分，对抗原具有保护作用核衣壳：包括核髓和衣壳病毒的包含体：GV、CPV、NPV分类单元：界(kingdom)、门(phylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus ) 、种(species)。 种是分类中的最基本单位，是由一群具有高度表型相似性的个体组成，而且它又和其它类群具明显差异。 复习思考题简述原核微生物和真核微生物的主要区别？试述细菌革兰氏染色的原理和结果？简述细胞壁的主要功能？简述革兰氏阳性细菌和阴性细菌在细胞壁的结构和化学组

5、成上的异同点，并指出与此相关的主要特性？简述磷壁酸的主要生理功能？ 微生物细胞的化学组成不是一成不变的，随种类、年龄、培养基成分等不同而在一定程度上变化。如： 4.无机盐:定义、种类及其功能 生理功能： 1、参与酶的组成：辅助因子或辅酶； 2、维持细胞结构的稳定性：Mg2+与核糖体； 3、微生物生长的能源物质：Fe2+，S； 4、控制细胞的氧化还原电位； 5、调节和控制细胞的渗透压平衡。 1）、光能自养型(photolithotroph) 1、概念：又称光能无机营养型，以光能为能源，以水或者还原态的无机物作为He供体来同化CO2为细胞成分的营养类型。 2）、光能异养型概念： 又称光能有机营养型

6、，以光能为能源，以小分子有机物作为He供体来同化CO2为细胞成分的营养类型。代表菌：红螺菌属（Rhodospirillum）3）、化能自养型概念：又称化能无机营养型，以氧化还原态的无机物为能源(NH4+、H2S、Fe 2 +、H2)来同化CO2为细胞成分的营养类型。代表菌：反应式：代表菌：绝大多数细菌，全部的放线菌、真菌、原生动物以及病毒都属于此类型。此营养类型又分为：腐生型、寄生型和兼性寄生型。琼脂长量的测定:计数板直接测数染色涂片计数法比浊法稀释平板测数法液体稀释培养测数法干重法、含氮量测定法、DNA测定法13.生长曲线:概念及四个阶段(特点及相应的应用)、世代时间将少量单细胞纯培养接种到

7、恒定容积的液体培养基中培养，定时取样计数，以培养时间为横坐标，细菌数的对数为纵坐标所绘制出的S形曲线，叫细菌生长曲线。 （2）.呼吸作用 即有氧呼吸:在有氧条件下，好氧或兼性厌氧微生物将化合物氧化脱下的氢或电子经呼吸链传递给氧气，通过氧化磷酸化产生ATP的过程。（3）.无氧呼吸:在无氧条件下，厌氧或兼性厌氧微生物以外源无机物做电子受体，通过电子传递磷酸化产生ATP的过程。 5、丙酮酸代谢 1） 乙醇发酵（酒精发酵）：无氧条件下，酵母菌将葡萄糖分解产生乙醇的过程。 酒的酿制过程。 酒变酸的生化本质：醋酸菌将乙醇转化为醋酸的过程。 能够产生酒精的微生物比较多，细菌中的运动假单胞菌已用于工业生产酒精

8、。根霉也能够产生少量酒精。 2）乳酸发酵：无氧条件下，乳酸细菌发酵糖产生乳酸的过程。正型乳酸发酵：乳酸菌在无氧条件下分解一分子葡萄糖产生2分子乳酸的过程。 酸奶制作：常用菌种为保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌。 异型乳酸发酵：乳酸菌在无氧条件下分解一分子葡萄糖产生1分子乳酸和1分子醋酸、乙醇以及CO2的过程。 丁酸发酵：6、微生物合成代谢与分解代谢的区别：1）、酶系不同2）、分解代谢是产能的，而合成代谢是耗能的3）、在真核生物中合成代谢与分解代谢发生在不同的细胞区域内，而原核生物细胞结构上没有分区，分解和合成主要是由不同的酶来催化完成。什么叫Stickland反应？在化能自养细菌中，亚硝化细菌和硝化

9、细菌是如何获得其生命活动所需的ATP和还原力H的？10. 什么叫循环光合磷酸化，什么叫非循环光合磷酸化？11试述嗜盐菌紫膜光合作用的基本原理？12简单说明自养微生物固定CO2的卡尔文循环？13简述细菌细胞壁上的肽聚糖的合成途径，哪些化学因子可抑制其合成？14青霉素为何只能抑制代谢旺盛的细菌，其抑制机理如何？15什么叫次级代谢，次级代谢途径与初级代谢途径之间有何联系？16微生物代谢调节有何特点，它们调节代谢的主要方式有哪两类？17微生物代谢调节在发酵工业中有何重要性？18胃八叠球菌和运动发酵单孢菌产生乙醇的方式有什么不同？19一酵母突变株的糖酵解途径中，从乙醛到乙醇的途径被阻断，它不能在无氧条件

10、下的葡萄糖平板上生长，但可能在有氧条件下的葡萄糖平板上存活。试解释这一现象？20光合细菌共分几类，细菌的光合作用与绿色植物的光合作用之间有什么不同？21与高等动植物相比，微生物代谢的多样性表现在哪些方面？ 微生物遗传变异与菌种选育遗传：亲代将其特性传递给子代的特性变异：子代具有改变亲代遗传形状的特性以微生物为材料进行遗传变异研究的优势：1 微生物结构简单，容易提纯， 2 繁殖速度快，容易得到后代。 3 遗传形状容易表现，变异容易识别，检出突变体。第 一 节 微生物的遗传一、遗传的物质基础1、肺炎双球菌的转化实验 Griffith2、噬菌体感染实验 Hershey E.coli(T2)3、TMV

11、病毒拆建实验物基因组结构是基因及非基因的DNA序列的总称。包括结构基因、调控序列及功能尚未知的DNA序列微生物基因组较小。（P197）(3) 溶原转变(lysogenic conversion)（4）接合（conjunction）(二) 真核微生物的基因重组B.准性生殖 (Parasexual hybridization)特点：重组体细胞在形态生理上与营养体细胞没有不同，而且不产生在特殊囊器中。虽导致基因重组，但染色体交换和染色体减少是不规则和不协调的。 过程（三）原生质体融合protoplast fusion通过人工或自然的方法使两个亲缘关系相近获相远的细胞原生质体发生融合从而发生核融合核基

12、因重组。原生质体制备融合核配双交换重组筛选及性能测定(四).基因工程 gene engineering是在基因水平上的遗传工程，它是用人工的方法将所需要的某外源DNA提取出来，在离体条件下适当的工具酶进行切割后，把它作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长繁殖的受体细胞中，以让外源DNA在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新的技育种术。二、突变（Mutation）：生物的遗传性突然发生变异并影响生物正常遗传的现象。1、突变机制：染色体数目变化 点突变(point mutation) 染色体畸变(chromosomalaberration2、突变的

13、特点自发性原因与结果不相对应性稀有性 突变率（mutation ratio）10-6-10-9独立性可诱变性：10-105倍稳定性可逆性3、突变的表现型（phenotype）形态突变型：突变的菌体发生形态可见的变化 细胞大小、形状、鞭毛、纤毛、孢子、芽孢、荚膜、菌落、噬菌斑生化突变型：形态上不一定有可见变化，但原有特定生化功能改变或丧失，通过生化方法可以检测到。 底物的利用、营养需求、抗性、抗原性、产物生成量如营养缺陷型和抗性突变型致死突变型条件致死突变型4、基因突变理论的应用A、自发突变与定向培育定向培育：特定环境下长期处理某一微生物培养物，同时不断移种传代，以达到积累和选择合适的自发突变体

14、的古老育种方法。卡介苗：法Calmette;Guerin 牛型结核分支杆菌连续传代230代，经23年于1923年获得的显著减毒的菌株。炭疽杆菌：Pasteur 从污水中分离转化污染物的微生物从污染噬菌体的发酵液中分离抗噬菌体菌株B、诱变育种mutation breeding利用理化诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群促进其突变率大幅度提高；然后采用简便、快速、高效筛选方法从中筛选少数符合育种目的的突变株以供生产和科研用。物理诱变剂：UV、x-ray、激光化学诱变剂： 烷化剂： 亚硝基胍（NTG）、氮芥等 亚硝酸：使碱基氧化脱氨基 羟胺：作用于G，使修饰后与A配对 碱基类似物：5-BU，5-FU，8

15、-NG，2-AP 移码突变的诱变剂：丫叮橙镶入碱基第三节 菌种保藏一、菌种退化及复壮1、菌种退化：Degeneration生产菌株的负向突变。表现性状：细胞和菌落形态变化、生长速度、产孢子能力、产酶能力、发酵产物、寄生能力、抗性原因：基因突变分离现象2、复壮： 狭义：通过纯种分离和性能测定等方法从已发生衰退后的菌种群体中找到尚未衰退的少数个体加以纯化，以恢复该菌原有的典型形状。是一种消极措施。 广义：在菌种生产性能尚未衰退前就经常有意识的进行纯种分离工作以期使生产性能逐步有所提高。是一种利用正向突变不断进行选种的工作。3、复壮方法：A纯种分离B通过寄主体进行复壮：接种到相应的寄主体内，通过寄主

16、体的作用提高菌株活性。如长期人工繁殖的杀螟杆菌毒力减退，杀虫率减低，可用退化的菌株感染青虫的幼虫，再从死虫中分离毒力教强的菌株。C淘汰已衰退的个体。用理化因素处理杀死生活力不强的个体，剩下健壮的个体。 D.诱变：如高剂量的紫外线和低剂量的化学诱变剂（NTG等）联合处理。 4、防止衰退的方法：控制传代次数；创造良好的培养条件；对菌种进行有效的保藏；利用不同类型的细胞进行传代：有性孢子优于无性孢子优于菌丝体。 复习思考题1为什么证明核酸是遗传物质基础的3个经典实验都选用微生物作实验材料？2变量试验、涂布试验与影印平板实验法之所以都能有力地证明突变是自然发生的，研究者在实验设计上主要抓住了什么关键问

17、题与实验步骤？3在筛选营养缺陷型时，抗生素法为何能“浓缩”营养缺陷型突变株？4诱变育种应把握的主要原则有哪些？5菌种衰退的原因是什么，如何区分衰退、饰变与杂菌污染？6什么是原生质体融合，其基本操作程序如何？7简述原核微生物基因重组的主要方式及其特点？8什么是基因工程，基因工程的目的是什么简述其基本操作过程？9简述质粒的特性、功能和种类？10简述微生物所具有的DNA损伤修复系统特点，比较不同修复系统的异同？1 微生物生态学基本概念微生物生态学是研究微生物与环境间相互作用的规律及其适应机理的学科。一方面，微生物生长依赖环境，生态条件的差异造就了不同的生态系统，其特点、稳态、活动强度不同。另一方面，

18、微生物生长改变环境，保证物种转化的动态平衡，使环境自净。一、粮食原生性微生物区系：以种子分泌物为生，不损害种子，与腐败菌拮抗如草生假单胞菌。是粮食储存状况优良的标志。次生性微生物区系：通过各种途径侵害粮食，使变质或产生毒素。共150多种毒素如黄曲霉素B1，280抗性强，诱导肿瘤。制造低温、缺氧、干燥条件二.微生物对纤维素的分解-葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400-10000个葡萄糖基（1-4糖苷键）。1微生物分解途径2分解纤维素的微生物好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌厌氧细菌产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。放 线 菌链霉菌属。真 菌青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛

19、霉。三. 微生物对半纤维素的分解存在于植物细胞壁的杂多糖、造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。分解过程1.分解菌：分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。2.分解途径：四.微生物对果胶(pectin)类物质的分解果胶类物质主要是以半乳糖醛酸为主要组成的高分子聚合物，在存在与植物细胞壁及细胞间层中可占到植物残体干重的15%-30%。降解果胶类物质的微生物中，好氧细菌有芽孢杆菌、软腐欧氏菌等，厌氧细菌费氏浸麻菌等、真菌有青酶、曲霉、毛酶、根酶等。降解过程：1.淀粉分解菌：分解淀粉的微生物有细菌、放线菌

20、、真菌。其中以细菌和真菌的分解能力较强。2.微生物对淀粉的分解途径：六.微生物对石油的降解石油是含有烷烃、环烷烃、芳香烃及少量非烃化合物的复杂混合物。石油污染主要出现在采油区和石油运输事故现场以及石化行业的工业废水中。1石油成分的生物降解性A链长度 链中等长度（C10-C24）链很长的（C24以上）短链 B链结构 直链 支链 不饱和 饱和 烷烃 芳烃 C.链末端有季碳原子（四周都与C相连）的烃以及多环芳烃极难降解2降解石油的微生物降解石油的微生物很多，据报道有200多种细 菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌 诺卡氏菌酵母菌 假丝酵母霉 菌 青霉属、曲霉属藻 类 蓝藻和绿藻3石油

21、的降解机理A链烷烃的降解B无支链环烷烃的降解C芳香烃：芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分 一自然界中的硫素循环 二微生物在硫素循环中的作用 微生物参与了硫素循环的各个过程，并在其中起很重要的作用。 微生物不仅在自然界的硫素循环中发挥了巨大的作用，而且还硫矿的形成，地下金属管道、舰船、建筑物基础的腐蚀，铜、铀等金属的细菌沥滤以及农业生产耸彭有着密切的关系。在农业生产上，由微生物硫化作用所形成的硫酸，不仅可作为植物的硫素营养源，而且还有助于土壤中矿质元素的溶解，对农业生产有促进作用。在通气不良的土壤中所进行的反硫化作用，会使土壤中H2S含量提高，对植物根部有毒害作

22、用。4 微生物与其他物种间的相互关系4.1 互生：两独立生活的生物，共同生活时，通过各自的代谢活动而有利于对方。或偏利于一方的一种生活方式。是一种“可分可合，合比分好”的相互关系。 例：纤维素分解菌与固氮菌 亚硝化细菌与硝化细菌 硫磺细菌（H2SSO42）与解酚菌 根际微生物与高等植物 动物与正常菌群地衣：单细胞真菌与藻类（微生物与微生物）牛瘤胃与厌氧纤维素分解菌（微生物与动物）非特异性：乳酸菌产乳酸抑制非耐酸菌 酵母菌产乙醇抑菌5 微生物生态应用实例5.1 微生物对有机污染物的降解一.微生物对污染物降解的一般途径：1.矿化作用：如氧化、还原、水解、脱水、脱氨基、脱羧、脱卤和裂解等作用2.共代

23、谢作用二.影响微生物对有机污染物的降解的因素1.污染物质的化学结构2.共代谢作用3.物理化学因素4.降解或转化的中间或终产物毒性三微生物对典型环境有机污染物的降解1. 多氯联苯(polychlorinated biphenyl)类A.用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热载体、油墨等都含有）B.危害：急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件）C.降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体通过共代谢完成氯苯的完全降解。2.多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons)：多环芳烃是指具有三个或三个以上的苯环结构的芳香化学物质。多环芳烃的衍生

24、物多具有强烈的致癌性。A.多环芳烃的降解菌：气单胞菌属、芽孢杆菌束、黄杆菌属、假单胞菌属等B.降解途径3洗涤剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。我国目前生产的洗涤剂属于阴离子型烷基苯磺酸钠。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）：甲基分支干扰生物降解，链末端与4个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强。A.危害：ABS可以在天然水体中存留800h以上，使这得接纳他的水体长时间保持，产生大量泡沫，引起水体缺氧。为使洗涤剂易于生物降解，人们将ABS的结构改变为线性的直链烷基苯磺酸盐（LAS），由于减少了分支，它的生物分解速度大为提高。B降解洗涤剂的微生物细 菌：假单

25、胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌放线菌：诺卡氏菌由于这些微生物的作用，虽然每年排放入环境中的洗涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染。洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题。C洗涤剂的降解机理4.塑料危害：白色污染(1) 土地板结(2) 被海鸟及海洋哺乳动物误食，致使这些动物消化系统停滞，引起死亡。具报道每年海洋中死于废弃塑料的海鸟和海洋哺乳动物，数目之多令人触目惊心。 (3 )影响景观目前发现能降解塑料的微生物，种类很少，而且降解速度缓慢。他们主要是细菌、放线菌、曲霉中的

26、某些成员。5.农药如杀虫剂、除草剂等化学成分：有卤素、磷酸基、氨基、硝基、羟基及其它取代物的简单烃骨架（有机磷、有机锡、有机氯等）。相比较其它取代基团而言，微生物对卤素取代基往往不适应，因而随着卤素取代基数量的增多，农药的生物可降解性大幅度下降。水中来源：农田土壤的灌溉水或雨水。危害：生物毒性（急性、慢性、致癌、致畸变）最典型的一个例子就是杀虫剂DDT（二氯二苯三氯乙烷），由于氯代基数量大，在自然界的半衰期长达半年以上，由于DDT不溶于水而易溶于脂肪，因而可在动物脂肪组织中堆积，并沿着食物链在逐级向上不断积累，引起生物各种急慢性中毒。降解农药的微生物： 细 菌 假单胞菌、芽孢杆菌、产碱杆菌、黄

27、杆菌 放线菌 诺卡氏菌 真 菌 曲霉这些微生物往往需共代谢将农药逐级降解。对硫磷的主要降解途径6.微生物对氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈类化合物的降解水中来源：化工腈纶废水、国防工业废水、电镀废水等。A.危害：生物毒害 、环境积累B降解这些物质的微生物细菌紫色杆菌、假单胞菌放线菌诺卡氏菌真菌氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病镰刀霉)、木霉及担子菌等 C降解机理5.2 微生物对重金属的转化一 重金属离子的毒性金属离子的毒性取决于重金属的种类、浓度、存在状态（包括价态、络合态、共存离子性质）。例如，Cr6+比Cr3+毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；有机锡比无机锡毒，有机锡

28、中的烷基锡比芳香基锡毒，烷基锡中三烷基又比其他烷基锡毒。二 微生Cr6+铬还原细菌1.汞的形式零价的金属汞与一价汞盐几乎不溶二价汞盐除了硫化汞、碘化汞外几乎均可溶解B.有机汞（易溶） ：通式RHgX和R2Hg其中R为有机原子基团，X为无机离子如卤素原子、硫酸根、硝酸根、磷酸根、氰化物、羟基等。2汞化合物的毒性难溶的汞生物吸收困难，毒性很小易溶的汞容易吸收，毒性很强（其中甲基汞的毒性最强）毒性体现：神经麻痹以致引起死亡。日本的水俣湾甲基汞中毒事件就是典型的汞污染事件。这类汞中毒一般都不是通过直接饮用水被汞污染造成，而是由于甲基汞在食物链积累并由水中的鱼类向上传递给人而引起的。水中的甲基汞到底是怎

29、么来的？ 3.汞的甲基化汞的甲基化是由微生物依靠甲基化辅酶形成的。汞甲基化微生物：细菌甲烷菌、匙形梭菌、荧光假单胞菌、大肠埃希氏菌、产气肠杆菌、巨大芽孢杆菌真菌粗糙链孢霉、黑曲霉、酿酒酵母等。过程如下： 甲基化辅酶 甲基化辅酶 Hg2+ Hg+ -CH3 Hg(CH3) 2 -CH3 -CH3鱼类体表粘液中有许多含有甲基化辅酶的微生物，他们将无机汞转化为甲基汞，动物和人体肠道中的细菌大部分也具有这种功能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的。4.甲基汞的降解甲基汞降解微生物：柠檬酸杆菌、假单胞菌、节杆菌、隐球菌汞的甲基化与脱甲基化通常保持着一个动态的平衡，从而使环境中的甲基汞浓度维持在低水平。但是，

30、在有机污染严重、pH较低的环境中，更容易形成和释放甲基汞，对生物的危害巨大。（三）其它重金属的转化其它重金属的转化与汞的情况十分相似，重金属普遍可以被微生物甲基化，而且甲基化的重金属普遍毒性大为提高，这些金属包括砷、硒、铅、锡、镉、锑等。5.3 微生物与废弃物处理（二）有机污水的指标1、物理指标：色度：1L水中含1mg铂时具有的颜色为1度。待测样除去悬浮物后比色求出。固体含量：总固体（TS） 悬浮固体 挥发性悬浮固体 非挥发性悬浮固体 溶解性固体3、废水的生物学指标 鱼的急性毒性实验：高浓度毒物（废水）的短期暴露引起实验生物死亡的效应。二、环境污染的微生物监测1、粪便污染指示菌2、致突变物的微

31、生物检测Ames实验3、发光细菌检测法4、硝化细菌的相对代谢率试验复习思考题微生物的分布比动植物更广泛，其生态学意义在哪里？举例说明微生物与植物之间的关系？试述菌根对植物的有益功能？为何说土壤是微生物栖息的良好环境？试述微生物之间的相互关系，并举例说明？简述微生物生态系统的特点？第9章 生物固氮作用 91 生物固氮作用机理： 生物固氮反应方程式；固氮作用需具备的基本条件；固氮酶的结构组成和催化特征；影响固氮效率的因素； 豆科植物的根瘤结构，豆科植物和非豆科植物根瘤结构的异同；有效根瘤和有效菌株及无效根瘤和无效菌株； 95 蓝细菌与植物的共生固氮体系 蓝细菌与水生蕨类植物的共生固氮体系红萍；蓝细

32、菌与裸子植物的共生固氮体系苏铁的珊瑚状根；蓝细菌与某些真菌形成的共生固氮体系地衣。 复习思考题：生物固氮有哪些形式？简述生物固氮的机理影响固氮效率的因素有哪些？生物固氮有哪些意义？第10章 根际微生物102 内生菌根VA菌根的结构；VA菌根的形成过程及影响因素；VA菌根同植物代谢和生长的关系。103 外生菌根外生菌根的形态结构与形成；外生菌根的生长生理；外生菌根的作用；104 微生物与土壤肥力微生物在土壤中形成的有机质；有机质的C/N率对植物有效养分的影响；微生物与土壤团聚体的形成；土壤酶及其作用；腐殖质与土壤肥力和营养物质的关系。复习思考题根际微生物有何意义？内生菌根形成过程及影响因素如何？

33、外生菌根形成过程及影响因素如何？微生物对土壤肥力有何影响？ 一、 真菌的营养阶段（vegetative stage）真菌的营养阶段除极少数是原生质团或单细胞外，大多数为丝状体，称为菌丝体(mycelium)，多数菌丝无色透明，少数有颜色。真菌侵入营养体内后，以菌丝体在寄主的细胞间或穿过细胞扩展蔓延。菌丝体与寄主的细胞壁或原生质接触后，营养物质因渗透压的关系进入菌丝体内。有的在寄主细胞中形成吸收养分的特殊器官吸器(haustorium)。菌丝体变态的各种类型。二、真菌的繁殖阶段（productive stage）1、无性繁殖asexual productive无性孢子的种类 1）游动孢子zoos

34、pore 形成于游动孢子囊内，游动孢子没有细胞壁，有1-2根鞭毛，可在水中游动。 2）孢囊孢子sporangiospore： 形成于孢子囊内，有细胞壁，没有鞭毛。 3）分生孢子conidium 产生于分生孢子梗上，顶生、侧生或串生等，形状、颜色、大小多种多样。 产生于分生孢子器内； 产生于分生孢子盘内。 4）其它还有芽孢子、厚垣孢子等。2、有性生殖sexual productive真菌经过营养阶段和无性生殖后，多数转入有性生殖。多数真菌在菌丝体上分化出性器官称配子囊，其内的性孢子称配子。性细胞结合形成有性孢子，需经过： 质配即一个性细胞的原生质连同细胞核与另一个性细胞的原生质和细胞核合并在一起

35、，成为具有双核的细胞。染色体数仍是单倍（N+N） 核配两性细胞核结合成一个核，染色体为双倍（2N）。 减数分裂形成四个具有单倍体的细胞核（N）。常见的有性孢子有以下几种： 卵孢子oospore 多数由两个异形配子囊接触后形成。（鞭毛菌亚门） 接合孢子zygospore 由两个同型但性别不同的配子囊相结合。（接合菌亚门） 子囊孢子ascospore 是由两个异型配子囊结合而成。（子囊菌亚门） 子囊菌在有性生殖中形成四种子实体： 闭囊壳 cleistothecium，子囊壳perithecitum子囊腔locule，子囊盘apothecium 其内生有无色、透明、棒状、椭圆形或圆形的子囊(ascu

36、s)，内生8个子囊孢子。子囊菌子实体类型 担孢子basidospore由性别不同的两条菌丝相结合形成双核菌丝，顶端细胞膨大成棒状的担子，上生担子。四、真菌的主要类群 本书采用Ainsworth（1973）把菌物界的真菌门分为五个亚门：A 营养体为单细胞或无隔膜的菌丝体 B 产生有性孢子 C 有性孢子是卵孢子，无性繁殖形成游动孢子鞭毛菌亚门 C 有性孢子是接合孢子，无性繁殖形成孢囊孢子接合菌亚门A 营养体是有隔膜、细胞核极少的多细胞的菌丝体 B 产生有性孢子 C 有性孢子是子囊孢子，无性繁殖形成分生孢子子囊菌亚门 C 有性孢子是担孢子，无性繁殖不发达担子菌亚门 B 不产生有性孢子 C 只产生或不

37、产生无性孢子半知菌亚门 1、鞭毛菌亚门Mastigomycotina 营养体是单细胞或无隔的菌丝体，无性殖产生游动孢子，有性生殖产生卵孢子。这类真菌的生态特性是多数具有水生或土壤习居性，潮湿环境有利于生长发育。 本门与农作物病害有关的主要菌类有：引起水稻烂秧绵腐菌、引起多种作物幼苗猝倒的腐霉菌、引起多种作物霜霉病的霜霉菌和引起烟草黑胫病等病害的疫菌。 腐霉属Pythium绵霉属Achlya疫霉属Phytophthora（疫病）霜霉菌类（专性寄生）霜霉病（downy mildew）2、接合菌亚门Zygomycotina菌丝体没有隔膜。无性生殖产生孢囊孢子，有性生殖形成接合孢子。陆生习性。 重要的

38、病菌有引起甘薯软腐病的根霉菌。3、子囊菌亚门Ascomycotina菌丝体有隔膜，有性生殖形成子囊孢子。无性生殖很发达，产生各种类型的分生孢子，对病害蔓延起重要作用。子囊菌都是陆生的。除少数是活体营养生物外，其它都是死体营养生物。与农作物有关的几种子囊菌 （1）闭囊壳类 有性生殖形成闭囊壳，引起白粉病。白粉菌类(白粉病Powdery mildew （专性寄生）与农作物有关的几种子囊菌 （2）囊壳菌类 有性生殖形成子囊壳，引起的病害很多，如麦类赤霉病菌、红薯黑斑病菌等。甘薯黑斑病小麦赤霉病与农作物有关的几种子囊菌 （3）盘菌类 多数盘菌类不形成分生孢子，在被害植物上形成菌核，以菌核越冬，菌核萌发

39、形成子囊盘。油菜菌核病菌。油菜菌核病4、担子菌亚门Basidiomycotina菌丝体有隔；除锈菌和少数黑粉菌外，大多数担子菌不形成无性孢子，有性生殖形成担子和担孢子；高等担子菌是我们常见的食用菌或药用真菌，如灵芝、平菇、磨菇。重要的农作物病原菌有锈菌、黑粉菌及亡革菌、外担菌等。与农作物有关的担子菌 黑粉菌 以冬孢子附着在种子上、落入土壤中或在粪肥中或以休眠菌丝在种子内越冬，萌发时形成担子各担孢子； 不同性别的担孢子结合后产生侵染丝侵入寄主，在寄主体内的菌丝最后又形成冬孢子。稻粒黑粉病Tilltia barclyana 锈菌类（专性寄生）一类活体营养生物；生活史很复杂，可产生多种孢子： 冬孢子

40、、夏孢子、担孢子、锈孢子、性孢子但并不每种锈菌的生活史中都存在5种类型的孢子： 长生活史锈菌生活史中含5种孢子； 短生活史锈菌生活史中缺少 1 种或几种孢子(夏孢子和锈孢子) 。 这种需要通过在两种分类学上完全不同的寄主上交替寄生才能完成生活史的现象转主寄生(alternating host)。如梨锈病菌、小麦锈菌有的锈菌不需要转主寄主，在同一个寄主上即可完成其生活史单主寄生。如亚麻锈菌5、半知菌亚门Deuteromycotina真菌的分类，主要是根据有性阶段的形态特征，但有一大类真菌目前只知无性阶段，没有或还没有发现其有性阶段，人们暂把这类菌归为半知菌亚门。当一旦发现其有性阶段后，则归于其它

41、亚门真菌，如子囊菌、接合菌、担子菌。半知菌都是死体营养生物，菌丝体有隔膜。半知菌的分生孢子梗和分生孢子的形状和颜色等是多种多样的，单细胞或多细胞，无色或有色，顶生、侧生、串生等。有的分生孢子梗和分生孢子在寄主表面，有的生在分生孢子器内，有的生在分生孢子盘上，有的则根本不产生孢子，根据这些特性，半知菌可分成四类：丛梗孢菌类分生孢子梗或分生孢子有或无颜色，孢子梗单生或集生，有时成丛状、束状或垫状。它们在寄主表面表现为各种颜色的霉状物。有许多重要的病原菌： 梨孢菌（稻瘟病）、德氏霉菌（网斑病）、镰刀菌（枯萎病）等。黑盘孢菌类分生孢子在盘状的分生孢子盘上分生孢子梗通常单细胞，很短，密集地生在分生孢子盘

42、上，其上着生分生孢子。重要的病菌有： 引起各种作物炭疽病的刺盘孢菌。炭疽菌属 Colletotrichum炭疽病。球壳孢菌类分生孢子在球形、瓮形的分生孢子器内；器内生长分生孢子梗和分生分孢子；重要的病原菌：茄子褐纹病菌引起茄子褐纹病Phomopsis vexans。 无孢菌类这类半知菌不产生孢子，只产生菌丝体，并在一定的发育阶段形成菌核。重要的病菌：引起各种作物纹枯病和立枯病的丝核菌。水稻/玉米纹枯病(Rhizoctonia solani)五、真菌病害所致特点在寄生部位长出霉状物、粉状物、小黑点、菌核等是真菌病害的显著特点； 1 、鞭毛菌亚门 低等真菌，绵霉、腐霉、疫霉等需产生游动孢子，生活习

43、性是水生的，常生活在潮湿的土壤中，引起植物的根或茎基部腐烂，湿度大时病部长出白色毛状物。比较高等的鞭毛菌如霜霉菌、接近陆生，多为害植物的地上部，引致叶斑或花、穗变形。在病部生出类似霜的霉状物。由于通过游动孢子传播，所以在田间的传播距离不远。除少数的霜霉菌、白锈菌是活体营养生物外，其余都是死体营养生物，并且腐生性强，可以在土壤或残余植株中渡过不良环境。2、子囊菌和半知菌所引起的病害除少数如白粉菌外，一般都形成明显的病斑，并且都有明显颜色较深的边缘；在病斑上产生各种颜色的霉状物或小黑点；这些菌的无性生殖都产生分生孢子，可以在田间通过气流传播，扩大为害。有性生殖多形成子囊果，渡过不良环境，成为下一生

44、长季节的初侵染源；有的无性阶段形成菌核，也可渡过不良的环境；除白粉菌外，大多数都是死体营养生物，既能寄生，又能腐生。3、担子菌中的黑粉菌和锈菌形成黑色或锈状的粉状物。黑粉菌多以冬孢子附着在种子上，少数在土壤或粪肥中越冬，个别在种子中越冬。有很多黑粉菌可通过用药剂处理种子就可以防治好。锈菌形成的夏孢子量很大，可以通过气流作远距离传播，所以锈病常大面积发生。锈菌的寄生专化性很强，寄主植物品种间抗性差异明显，较容易获得高度抗病的品种，但抗病性也容易丧失。11.2 植物原细菌 一、概述 原核生物（Procaryotes）： 是指含有原核结构的单细胞生物。原核生物界分为4个门，7个纲，35个组群。1、薄

45、壁门(Phylum Gracilicutes)2、厚壁门(Phylum Frimicutes)3、软壁门(Phylum Tenericutes)4、疵壁门(Phylum Mendosicutes)二、植物病原细菌（一）植物病原细菌的一般性状1. 种类与危害性植物病原细菌有5个属（过去），40多个种，近200多个致病变种，现在分成16个属。农作物重要的细菌病害有水稻白叶枯病、细条病、各种作物的青枯病、甘薯瘟、棉角斑病。 植物病原细菌的形状与鞭毛。2、繁殖植物病原细菌以裂殖的方法繁殖；当细菌成熟后，在杆状菌体的中部产生隔膜，随后分成两个子细胞；在适宜的条件下，细菌每20分钟可繁殖一代，繁殖速惊人（

46、但并不总是繁殖这么快。3、营养所有的植物病原细菌都是死体营养生物，都可人工培养基上生长繁殖；一般寄生性强的植物病原细菌在培养基中生长较慢，而腐生性强的病原细菌则生长较快； 在培养基上菌落多为白色、黄色或灰色。4、革兰氏染色 除棒杆菌外，革兰氏染色都是阴性（G-）的。这可与伴生的腐生细菌区别； 5、生长条件 大多数植物病原细菌都是好氧性的，以略带碱性的培养基较为适宜。 生长适温一般在26-30，在33-40时停止生长，5010分钟时，多数细菌死亡。（二）植物病原细菌的主要类群（1）植物病原细菌的主要类群（旧）A 革兰氏染色阳性棒杆菌属A 革兰氏染色阴性 B 鞭毛极生 C 鞭毛一般数根，菌落白色

47、假单胞杆菌属 C 鞭毛一般单根，菌落黄色 黄单胞杆菌属 B 周生鞭毛 C 鞭毛1-4根，引起组织肿瘤 野杆菌属 C 鞭毛多根，引起组织腐烂和萎蔫欧氏杆菌属 （2）植物病原细菌的主要类群（新）薄 脓杆菌属 布里斯东属壁 土壤杆菌属 布克氏菌属 欧文氏菌属菌 韧皮部杆菌属 假单胞菌属 根杆菌属门 黄单胞菌属 木质部小菌属 厚壁 节杆菌属 芽孢杆菌属 棒形杆菌属 菌门 短小杆菌属 红球菌属 链丝菌属软壁菌门 螺原体属 植原体属 （三）植物细菌病害的发生特点 植物病原细菌不产生芽孢，也不产生特殊的越冬结构，初侵染的菌源主要来自带菌的种子、种苗等繁殖材料和病残体、田边杂草、带菌土壤等； 从自然孔口或伤口

48、侵入； 植物病原细菌都是死体营养生物，侵入寄主后，先将细胞或组织杀死，然后从死亡的组织中吸取养分，引起各种叶斑、腐烂等，如棉角斑病；有的细菌在寄主维管束的导管内扩展，引起植株萎蔫，如假单孢杆菌引起的各种作物青枯病； 有的细菌侵入植物后引起寄主细胞进行过度分裂，形成肿瘤，如引起根癌的土壤杆菌； 细菌性病害病斑常表现为水渍状，在病斑表面或茎横切片产生菌脓。传播在田间主要通过雨水、灌溉水、风雨、介体昆虫、线虫等传播；细菌病害种子带菌的比较多，如水稻白叶枯病、细菌性条斑病等； 高温、多雨、湿度大、氮肥过多等因素均利于病害流行。防治细菌病害： 进行检疫； 采用无病种子、种苗或进行种子消毒； 搞好田间卫生

49、、清除病残体； 实行轮作； 选育抗病品种 化学防治三、植物菌原体、螺旋体和类立克次体 目前，类菌原体、螺旋体和类立克次体都已归属于细菌界，但20世纪80年代以前它们是独立的一类病原物。 它们引起的植物病害症状大多数为黄化；（以前认为黄化症状是由病毒引起的） 这类病原物由土居养二和石井发现后，至目前为止已发现100多种这类病害。1、植物菌原体（过去称类菌原体Mycoplasma like organism, MLO） 小200-1000nm；圆形、椭圆形或不规则形； 没有细胞壁，表面只有一个三层单位膜； 革兰氏阴性反应；以裂殖繁殖。 MLO只存在于韧皮部中；菌落很小，煎蛋状。 对四环素、金霉毒和

50、土霉素敏感，疗效可达一年，对青霉素抗性强。（1）、螺原体属 spiroplasma（属软壁菌门） 本形态螺旋形，繁殖时可产生分枝，分枝呈螺旋形。 植物病原螺原体只有3个种，主要寄主是双子叶植物和昆虫。如柑橘僵化病、玉米矮化病和蜜蜂的爬蜂病等。引起的病害症状主要是黄化、丛枝或丛芽、矮缩、小叶等。以叶蝉传播。循环期2-3周，潜育期4-6周。（2）、植原体属（Phytoplasma ，属软壁菌门）基本形态为圆球形或椭圆形，但在韧皮部筛管中或在穿过细胞壁上的胞间连丝时，可以成为变形体状，如丝状或哑铃状等。目前在人工条件下不能培养。根据16SrRNA序列同源性分析，以及症状特征的差异，植原体病害可以分为

51、15个组，常见的为5个组。 与植病有关的5个组 第1组是翠菊黄化病组：叶黄化、花变小或芽肿大。 如翠菊黄化病、马铃薯巨芽病 第2组是丛枝病组：丛枝。如泡桐丛枝病。 第3组是桃X病组：黄化，丛枝等。如桃、樱桃的X病、胡桃丛枝病等。4组是椰子致死黄化组：木本植物的叶片黄化、丛枝、小叶等。如椰子致死黄化病、葡萄黄叶病。5组是水稻黄萎病组：矮化、分蘖增多、丛芽等。如由叶蝉传播的水稻黄萎病。11.3 植物病毒一、概述（一）病毒的概念病毒（Virus）是比真菌、细菌更小的一类病原物，没有细胞结构，只有核酸和蛋白质，只能在适合的寄主内完成自主复制的一个或多个基因的核酸分子，又称分子寄生物。（二）植物病毒的重要性目前发现的病毒病害已超过900种，全球年损失600亿美圆，几乎每种作物都有一至几种病毒病害。无论从数量及其危害性来看，其重要性都超过细菌性病