新版微生物生态专业知识讲座

本章提要生态系统概念及特点。植物根际与根际微生物。植物与微生物关系。微生物间相互关系。新版微生物生态专业知识讲座第1页微生物生态学是研究处于环境之中微生物，和与微生物相联络物理、化学和生物等环境条件，以及它们之间相互关系。新版微生物生态专业知识讲座第2页一、生态系统新版微生物生态专业知识讲座第3页生态系统是由英国生态学家坦斯列于1935年最先提出。美国生态学家Odime给生态系统定义较完整。新版微生物生态专业知识讲座第4页生态系统生态系统（ecosystem）：是指生物群落与其生存环境之间，以及生物群落内生物之际亲密联络，相互作用，经过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、含有一定结构，执行一定功效动态平衡整体。新版微生物生态专业知识讲座第5页生态系统生态系统关键是生物群落。生物群落含有自我维持、修补和重建能力，因而生态系统在一定范围内，能够自我维持，系统在生物于环境作用下总是趋向平衡。并经过自我调整和外部控制不停进行演化，使这一整体成为相对稳定生态系统。当外界条件发生改变时，微生物群落往往经过改变群落结构来适应新环境条件。新版微生物生态专业知识讲座第6页微生物生态系统特点（1）微生物生态系统中不但有大环境，还有更主要微环境。微环境对微生物生存和发展影响更大，与微生物关系更亲密。新版微生物生态专业知识讲座第7页微生物生态系统特点（2）在微生物生态系统生物群落中，通常包含两类微生物，一类是优势种，即含有大量个体，但微生物种类少；另一类是微生物个体数量少，但种类多。前者是这一生态系统中物质流和能量流主要作用者；后者是群落生物多样性主要表达者。群落微生物种多样性是其含有稳定性主要原因。新版微生物生态专业知识讲座第8页二、微生物在自然界中分布新版微生物生态专业知识讲座第9页微生物在空中分布空气是传输微生物主要介质空气中微生物种类和数量特点：普通是陆地上空＞海洋，城市上空＞农村，近地面空气＞高空空气。新版微生物生态专业知识讲座第10页微生物在空气中分布空气中微生物类群主要是真菌和细菌，常见种类有青霉属、曲霉属、木霉属、根霉属、毛霉属、球拟酵母属以及细菌中芽孢杆菌属。新版微生物生态专业知识讲座第11页地点微生物数量（个/ｍ3空气）北极(北纬80°)0海洋上空1～2市区公园200城市公园5,000宿舍2,000畜舍1,000,000～2,000,000不一样地点空气中微生物数量

新版微生物生态专业知识讲座第12页以细菌总数评价空气卫生标准（日本）

清洁程度细菌总数CFu·m-3最清洁空气1-2清洁空气<30普通空气31-125临界环境150轻度污染<300严重污染>301新版微生物生态专业知识讲座第13页极端环境下微生物研究意义①开发利用新微生物资源，包含特异性基因资源；②为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如功效基因组学、生物电子器材等研究提供新课题和材料；③为生物进化、生命起源研究提供新材料。

新版微生物生态专业知识讲座第14页极端环境中微生物高温环境中微生物如嗜热脂肪芽孢杆菌、酸热芽孢杆菌高盐环境中微生物通常把能在含盐量高于１５％环境中生长微生物称为极端嗜盐菌，常见种类有盐细菌属和盐球菌属高压环境中微生物如分离自深海淤泥耐压假单胞菌，生长十分迟缓，代时为33天新版微生物生态专业知识讲座第15页水体微生物

——淡水微生物普通湖泊、池塘和江河营养丰富，能满足许多微生物需要。天然水体温度普通变幅为0～36℃之间。在流水生境中氧气能不停溶入水中并混匀，静水中仅表层溶解氧较多，底层较少。淡水pH值变幅从3.7到10.5，多数为6.5～8.5，因而适合于多数水生微生物生长。新版微生物生态专业知识讲座第16页影响淡水微生物分布原因有机物含量；度；水深度；日光与水体溶解氧量新版微生物生态专业知识讲座第17页海洋环境（特点）有机质等营养物含量低、含盐量高和温度低。海水ｐH值多为碱性（8.3～8.5），100ｍ以下温度为0～5℃，表层温度改变也不超出35℃。海洋微生物含有耐压、嗜冷和低营养要求特点。新版微生物生态专业知识讲座第18页海洋环境中常见种类常见细菌种类以假单胞菌属、弧菌属及黄杆菌属为主。在海底污泥中主要有严格厌氧脱硫弧菌属(desulfovibrio)和产甲烷细菌等。海水中化能自养菌多为硝化细菌。海洋中真菌数量和种类远比土壤为少。海洋原生动物数量以浅海底淤泥和表层最多，主要有鞭毛虫、肉足虫和纤毛虫3大类。新版微生物生态专业知识讲座第19页土壤土壤剖面结构与微生物分布（见P191表8－1）。土壤矿物质颗粒按大小分为砂砾、粉粒、粘粒。其中粘粒理化性质最活泼，与微生物关系最亲密。新版微生物生态专业知识讲座第20页土壤颗粒组成微环境新版微生物生态专业知识讲座第21页土壤中微生物新版微生物生态专业知识讲座第22页MicrobosNumber/gBiomass(g/m3)Bacteria108160Fungi105200Actinomycets105-106160Algae104-10532Protozoa10438农田土壤微生物数量和生物量新版微生物生态专业知识讲座第23页经典花园土壤不一样深度每克土壤微生物菌落数/CFu深度/cm细菌放线菌*真菌藻类3-8975000020800001190002500020-25217900024500050000500035-40570000490001400050065-751100050006000100135-1451400——3000——新版微生物生态专业知识讲座第24页三、植物根际与根际微生物新版微生物生态专业知识讲座第25页植物根系对微生物作用植物根际对微生物数量和种类影响称为根际效应（rhizosphereeffect）。在数量方面惯用根土比（R／Sratio）即根际微生物数量与非根际土壤微生物数量比值来表示。R/S值普通为5～20，有时可高达100以上，该值随植物种类、生育期和土壤类型等而改变。新版微生物生态专业知识讲座第26页根系微生物对植物影响提供有机养料和生长素类物质；提升土壤矿质养料有效性；消除H2S等对植物毒害作用；产生拮抗性物质；引发缺素及产生有害作用。新版微生物生态专业知识讲座第27页四、微生物与高等植物间共生关系新版微生物生态专业知识讲座第28页菌根（mycorrhizae）菌根是真菌(担子菌和子囊菌)与植物形成特殊共生体。依据其形态和解剖学特征，可分为外生菌根、内生菌根和内外生菌根3种类型。新版微生物生态专业知识讲座第29页新版微生物生态专业知识讲座第30页外生菌根大多数外生菌根真菌是广谱性寄主真菌，能同很各种植物形成外生菌根；少数为专性寄主真菌，只能同几个植物形成菌根。如小牛肝菌只同落叶松属树种形成菌根。外生菌根主要见森林树木。天麻（外生菌根）：真菌为密环菌；兰科植物其真菌为密环菌，兰草需带土栽培。

新版微生物生态专业知识讲座第31页新版微生物生态专业知识讲座第32页内生菌根内生菌根菌丝体主要存在于根皮层中，在根外较少。内生菌根又分为两种类型，一个是由有隔膜真菌形成菌根，另一个是无隔膜真菌所形成菌根，后一个普通称为VA菌根，即“泡囊-丛枝菌根”，内生菌根主要存在于草、林木和各种作物中。新版微生物生态专业知识讲座第33页新版微生物生态专业知识讲座第34页共生固氮根瘤菌与豆科植物共生固氮；兰克氏放线菌与非豆科木本植物共生固氮。

新版微生物生态专业知识讲座第35页RootNoduleBacteriaandSymbiosiswithlegumesSoybeanrootnodulesUnnodulatedsoybeanNodulatedsoybean新版微生物生态专业知识讲座第36页CKSpr4-5新版微生物生态专业知识讲座第37页新版微生物生态专业知识讲座第38页根瘤形成过程主要步骤特定根瘤菌与对应豆科植物相互辩认使根瘤菌特异地吸附在根毛上二者相互作用使根毛变形，主要表现卷曲或分枝细菌进入根内形成侵入线侵入线发展，进入根皮层后造成一部份细胞转化为分生组织，细胞分裂和分化，根瘤开始发育根瘤菌从侵入线内释放到根瘤细胞中繁殖，而后转化成类菌体形态豆血红蛋白出现，固氮作用开始。新版微生物生态专业知识讲座第39页新版微生物生态专业知识讲座第40页Rhizobiumnodulesonapearoot新版微生物生态专业知识讲座第41页微生物引发植物病害植物病原真菌。如：由半知菌引发植物病害有棉花炭疽病、立枯病和黄萎病，水稻稻瘟病和纹枯病等；植物细菌性病害。如：引发水稻白叶枯病水稻黄单胞菌。植物病毒性病害。如：烟草花叶病毒是最早被发觉病毒，流行时常可使产区烤烟减产25％。新版微生物生态专业知识讲座第42页五、微生物之间相互关系新版微生物生态专业知识讲座第43页互生关系

互生关系：两种微生物都能够单独生活，当生活在一起时，比单独生活好，但二者不形成共生组织(生命整体)关系。如：土壤中纤维素分解菌分解纤维素成葡萄糖和有机酸，为自生固氮菌提供了碳源和能源，后者从空气中固定氮素又能为纤维素分解菌提供氮素营养，首先消除了有机酸对纤维素分解菌本身所造成不利影响，另首先加强了对纤维素分解能力。新版微生物生态专业知识讲座第44页新版微生物生态专业知识讲座第45页共生关系：指两种微生物在一起生活，相互提供必要生活条件，彼此依赖，形成一个在形态上含有共同结构，而在生理上却相互分工，交换生命活动产物生存关系。如将二者分开，各自都生活不好。此可视为互生关系高度发展。藻类或蓝细菌与真菌共生所形成地衣是共生关系经典代表。共生关系新版微生物生态专业知识讲座第46页新版微生物生态专业知识讲座第47页竞争关系：各种微生物共同生活于一个环境中时，或因一个微生物优先利用有限养料，致使另一个微生物养料缺乏，生长发育受阻；或因一个微生物生长快速，占领基质表面和充满空间，使另

一个微生物无处容身而生长受抑。竞争造成优势种群胜利和劣势种群淘汰。竞争关系新版微生物生态专业知识讲座第48页新版微生物生态专业知识讲座第49页寄生是一个微生物生活在另一个微生物表面或体内并对后者产生危害相互关系。在这一关系中前者称为寄生物，