微生物生态学课件

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微生物生态学(生态学二级学科)

微生物生态学(生态学二级学科)

主要图书
主要图书
1.陈声明,吴甘霖.微生物生态学导论 : Introduction to microbial ecology.高等教育出版社, 2015.
2.池振明.现代微生物生态学.第2版.科学出版社, 2010. 3.宋福强.微生物生态学[M].化学工业出版社, 2008.
谢谢观看
定义
定义
研究微生物与其他生物和环境之间相互关系及其生态功能的学科。群与多样性 2.微生物群落构建与演替 3.微生物生态功能 4.微生物对全球变化的响应与调控机制
研究方法
研究方法
微生物生态研究方法可分为三大类:①传统的研究方法,包括分离培养法和野外真菌子实体调查方法。②生 理生化方法,常用的主要有磷脂脂肪酸法、微孔板法、麦角甾醇法等。③分子生物学方法,主要包括实时荧光定 量聚合酶链式反应技术、稳定性同位素示踪技术、扩增子高通量测序技术、宏基因组高通量测技术、宏转录组高 通量测序技术、宏蛋白组分析技术、宏代谢组分析技术等。
微生物生态学(生态学二级学 科)
生态学二级学科
01 定义
03 研究方法
目录
02 研究内容 04 主要图书
基本信息
微生物生态学(Microbial Ecology)是生态学的二级学科。 2018年6月5日,国务院学位委员会生态学 科评议组发布了生态学二级学科方向,包括动物生态学、植物生态学、微生物生态学、生态系统生态学、景观生 态学、修复生态学和可持续生态学七个二级学科方向。

微生物生态学

微生物生态学

微生物生态学微生物生态学是研究微生物在自然界中的分布、种群组成、数量变动、生物地理分布规律以及微生物与环境的相互作用关系的科学。

微生物是地球上最古老、数量最多、多样性最丰富的生物群体之一,在地球生态系统中具有极其重要的地位和功能。

微生物生态学的研究对于揭示生物圈中微生物的生态分布规律、了解微生物参与地球生物化学循环以及应用于环境保护和生物技术等领域具有重要意义。

微生物生态学主要研究微生物在各种自然环境中的分布情况和种群组成。

地球上的各种环境如土壤、水体、空气、极地和深海等都是微生物的栖息地。

微生物能够适应各种极端环境,比如高温、低温、高盐、酸碱等,这使得它们具有广泛的生态适应性。

研究人员通过采集样品,进行微生物的分离培养和分子生物学技术分析,可以了解微生物的多样性和数量变动趋势。

微生物生态学还研究微生物在不同环境中的生物地理学分布规律。

地理位置、气候条件、土壤类型等环境因素对微生物的分布有着重要影响。

例如,富营养土壤中的微生物种类和数量会显著高于贫瘠土壤。

微生物生态学的研究可以揭示不同地理位置的微生物群落结构差异,从而了解各地微生物群落的特点和功能。

微生物与环境之间的相互作用也是微生物生态学的重要内容之一。

微生物参与了地球上各种生物圈的物质循环过程,如碳循环、氮循环和硫循环等。

微生物通过降解有机物和矿物质的转化,将其中的元素释放到环境中,影响着生态系统的结构和功能。

同时,微生物还参与了生物地球化学过程中的反应催化和能量转化,对维持地球生态系统的平衡具有重要的作用。

微生物生态学的研究不仅对于理解自然界中微生物的多样性、地理分布和生态功能具有重要意义,而且对于环境保护和生物技术等领域也有着广泛应用前景。

通过深入研究微生物的生态特征和功能,可以应用于环境污染修复、土壤改良、农业生产和食品工业等方面。

此外,微生物生态学还有助于发展微生物资源的有效利用和开发,为人类社会的可持续发展提供支持。

总之,微生物生态学作为一门重要的科学领域,通过研究微生物在自然界中的分布、种群组成、数量变动和与环境的相互作用关系,有助于揭示地球生态系统中微生物的生态规律,推动环境保护和生物技术的发展。

第六章 微生物生态学的研究方法ppt课件

第六章 微生物生态学的研究方法ppt课件
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4.数学模型法
研究微生物生态学过程中惯用的方法,是以感官 观察为基础,经过一些实验将搜集的资料加以分析和 解释,并进一步归纳、假设和推理。在这过程中,其 结果大多数是描述性的,数据基本是孤立的。将数学 研究应用于微生物生态学研究中,以统计数据和建立 生态模型来定量描述微生物生态学问题。
首先在实验室中建立人工的经过简化的环境。
• 目前已经进行测序的核酸序列数目很有限, 这样对某些生态系统中存在的微生物和核 酸序列就不可能进行全面的了解,必须对 各种生物的16SrRNA和23SrRNA进行测序和 研究,才能设计足够的探针来监测高度可 变的目标样品中的所有微生物。
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图8-1 核酸探针和杂交技术的基本过程(池振明,2005)
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2.培养法
➢培养微生物的方法是很多的,一般来说对所采集的样品应 进行适当的稀释,以便每一个平板上只能生长有一定数目的 微生物菌落。 ➢其最大优点便是可以计算自然样品中的活微生物数目,并 可以辨认真菌、放线菌和细菌。 ➢其缺点是造成计算误差的因素很多。比如: A.自然中的许多微生物细胞成群粘接在一起,用普通的方法 很难把它们分开,这样形成的菌落可能是由许多个细胞增殖 而来的,而不是由单个细胞形成的菌落.
• 微生物生态学研究中采用的分子生物学方法主要 有核酸探针技术、PCR扩增技术、rRNA序列同源性 分析方法、梯度凝胶电泳方法等。
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一、核酸探针杂交技术
• 核酸杂交技术快速,能灵敏地探测出环境微生物中 特殊的核酸序列,并且用光密度测定法可直接比较 核酸杂交所得到的阳性条带或斑点就能得出定量的 结果,从而反映出相关微生物的存在及功能。
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3.生理生化法
同位素示踪法。我们知道一个微生物群体的大 小,那么通过测定H3标记的胸腺嘧啶组入微生 物群体DNA中的速率便可以估计微生物的代时。

微生物生态秋季课件

微生物生态秋季课件

第三节 土壤微生物生态系
四、土壤微生物群体间的相互作用
1、偏利共栖: 一种微生物得益,而另一种体不受影响(普遍) 。
有机氮
氨化 细菌
氨化作用
氨态氮
亚硝酸菌 硝化作用
亚硝酸
第三节 土壤微生物生态系
四、土壤微生物群体间的相互作用
2、互利共栖: 相互提供营养物质或消耗对对方不利的毒害物质,达到在某一生境中共
有机态氮向无机氮(氨态氮、硝态氮)的转换等 3、微生物本身就是土壤的重要组成成分
第三节 土壤微生物生态系
一、土壤与微生物的相互作用
(二)土壤对微生物的作用 土壤提供微生物所需的各种营养和环境条件
营养 和 环境条件: ① 有机物 (C、N等); ② 矿物质(P、S等); ③ 水分; ④ 空隙(好氧、厌氧环境); ⑤ 保温性; ⑥ pH值一般为5.5~8.5。
四、土壤微生物群体间的相互作用
4、竞争: 两种微生物生活在同一环境时争夺养料或环境因素的现象。
结果一方或两方的群体大小或生长率受到限制 。
第三节 土壤微生物生态系
四、土壤微生物群体间的相互作用
5、偏害或拮抗(特异性、非特异性): 一种微生物产生特殊代谢产物或改变环境条件来抑制或杀死另一种微生
物,而本身不受影响的现象。
酸泡菜与酸牛奶: 水体中的产氧藻类: 抗生素产生菌:
第三节 土壤微生物生态系
四、土壤微生物群体间的相互作用
6、寄生: 一种微生物寄生在另一种微生物细胞中或细胞表面,从寄主中取得养
料,并引起寄主病害或死亡。
噬菌体与细菌 粘细菌对细菌的寄生
第三节 土壤微生物生态系
四、土壤微生物群体间的相互作用
7、捕食:
能量流与物质流的关系 相互依赖,相互联系

《微生物生态学》课件

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微生物生态学的发展历程
早期探索
早在17世纪,微生物学家就开始研究微生物的形态和分类。随后,随着培养技术和显微技术的发展,人们对微生物的 认识逐渐深入。
学科建立
20世纪中叶,随着分子生物学和遗传学的发展,微生物生态学逐渐成为一门独立的学科。研究者开始关注微生物在 生态系统中的作用和功能。
现代发展
近年来,随着高通量测序技术的快速发展,微生物生态学研究进入了一个新的时代。人们可以更深入地 揭示微生物群落的组成和功能,以及它们与环境之间的相互作用关系。
互利共生
01
两种微生物相互依存,彼此提供必要的生存条件和营养物质,
共同生长繁殖。
偏利共生
02
一种微生物因共生而受益,而另一种微生物既不受益也不受害

寄生关系
03
一种微生物寄生于另一种微生物体内或体表,从寄主身上获取
营养,并对寄主造成一定的损害。
寄生关系
内寄生
一种微生物寄生于另一种 微生物体内,如病毒、细 菌和原生动物等。
在极地、高山等低温环境中,存在着 一些能够在低温下生存和繁殖的微生 物,如冰川细菌等。这些微生物具有 适应低温环境的特殊代谢机制和生物 化学特性。
在高盐环境下,如盐湖、盐碱地等, 存在着一些能够在高盐浓度下生存和 繁殖的微生物,如嗜盐菌等。这些微 生物具有适应高盐环境的特殊结构和 代谢机制。
生物体内环境中的微生物
生态意义
微生物在物质循环中的重要作用使得 生态系统中的各种元素得以循环利用 ,维持了生态平衡和地球上生物圈的 稳定。
微生物生态学在实践中的应
06

在环境保护中的应用
污水处理
微生物通过分解有机物,将污水 中的有害物质转化为无害物质, 达到净化水质的目的。

10、微生物生态学

10、微生物生态学
第十章 微生物生态学 microbial ecology
第一节 第二节 第三节 第四节
微生物在自然界中的分布 微生物与环境间的关系 微生物与自然物质循环 微生物与环境保护
生态学:是一门研究生物系统与其环境 条件间相互作用规律性的科学。 微生物生态学则是研究微生物与周围生 物和非生物环境之间的相互关系及其在 自然环境中的作用和环境因素对微生物 的影响。
四、极端环境微生物
高温 低温 高酸 高碱 高盐 高毒 高渗透压 高压 干旱 高辐射强度
极端环境
五、工农业产品上的微生物
1、工业产品上的霉腐
大量的工业产品都是直接或间接用动植物作原料 制成的,例如木制品、纤维制品、革裘制品、橡胶制 品、卷烟、化妆品、中成药等。
有些工业产品如塑料、建筑涂料等很多微生物可以分 解、利用。

澡类和原生动物: 光能自养的蓝细菌主要分布在表土层中,酸性 土壤中较少,中性到微碱性土壤中较多。蓝细 菌中,有些如念珠藻在自然生境中既能固定氮 气,又能通过光合作用合成有机物。土壤中还 生活有大量的藻类。
原生动物多存在于有机质和微生物丰富的表层 土壤中,它们是土壤细菌和藻类的捕食者,对 土壤微生物尤其是细菌的数量和种类起着重要 的平衡和调控作用。
地下水:无色杆菌、黄杆菌、革兰氏阳性杆菌、 微球菌、 诺卡氏菌
淡水
地表水
溪水:营养少、主要是革兰氏阴性无芽孢 杆菌、 生丝微菌 河水:出现假单孢菌、芽孢、肠杆菌、弧 菌、螺菌、硫细菌、微球菌、八叠球菌、 诺卡氏菌、链球菌、螺旋体等 生活污水:荧光、绿脓、变形、枯草、 阴沟、大肠、粪链球菌、病毒和噬 污水 菌体 生产污水:与所含污物有关
严重污染的水会 通过食物链的生 物放大作用危害 人类健康
水体的富营养化作用(水华现象)是湖泊分类

微生物生态(共36张PPT)

 微生物生态(共36张PPT)
量很少(10~103/ml )。
典型的清水型微生物以化能自养微生物和光能自养微生物为主,如硫 细菌、铁细菌和衣细菌等,以及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细 菌和紫细菌等。霉菌中水霉属和绵霉属的一些种可生长于腐烂的 有机残体上。藻类以及一些原生动物在水面生长。
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(2)腐败型水生微生物
清水由于流入了大量的人畜排泄物、生活污物和工业废水等,因 此有机物的含量大增,同时也夹入了大量外来的腐生细菌.
Nacl中。
7. 抗辐射微生物 对辐射这一不良环境因素有抗性的微生物。
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第三节 微生物与生物环境间的关系
自然环境中的微生物一般都不是单独存在的。生物 间的关系既多样又复杂。微生物与生物环境间的关 系分为:
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一、互生
两种可单独生活的微生物,当它们在一起时,通过各自 代谢活动而有利于对方,或偏利于一方的生活方式。
1、为微生物提供了良好的营养。 2、土壤覆盖阻挡了紫外线对微生物的杀伤。 3、满足了微生物对水分的要求。 4、土壤pH值范围-之间。 5、温度、季节与昼夜温差不大。 6、土壤颗粒空隙间充满着空气和水分。 7、适宜的渗透压。
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土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、 水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件,所 以土壤是微生物生活的良好环境。
4. 嗜碱微生物(嗜碱菌) 能专性生活在pH 10-11的碱性条件下而不能生活在中性条件
下的微生物。
5. 嗜压微生物(嗜压菌) 必须生长在高静水压环境中的微生物。均为原核微生物。
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6. 嗜盐微生物(嗜盐菌)
必须在高盐浓度下才能生长的微生物。一般Nacl浓度 3% 左右,盐杆菌等极端嗜盐菌必须生活在12-30%
害的微生物,称为正常菌群 .

微生物生态学(一门科学)

微生物生态学(一门科学)

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研究内容
①研究微生物生态学所用的传统和现代分子生物学方法; ②在正常自然环境中的微生物种类、分布及其随着不同的环境条件变化而发生的变化规律; ③在极端自然环境中的微生物种类和它们所起的作用,在极端环境中微生物的生命机理; ④在自然界中微生物之间的相互关系,微生物与动植物之间的相互关系,这些相互关系对自然界的影响和环 境因素对这些相互关系的影响; ⑤在正常自然环境中,微生物代谢活动对自然界的影响,环境条件的变化对这些代谢活动的影响; ⑥污染环境中的微生物学; ⑦微生物产生的生态友好物质; ⑧微生物的生态模型。
相关概念
微生物生态学( microbial ecology)是基于微生物群体( guilds/consortium,community)的科学。微生 物生态学的研究在于探究微生物群体之间及微生物群体与环境之间的关系。微生物生态学的研究对象更强调把微 生物作为一个群体,这些存在物质交换、能量流动和信息交流的群体有机地组成了微生物基本研究单元,如微生 物种群、群落和一系列有机集合体等。这些研究单元共同生活在一个连续的环境中并互相影响,对它们的研究在 于寻求这些集合体构建的方法和途径,不同物种间功能的交互影响及群落构建随时空的变化情况。微生物生态学 的研究首先要以规范研究对象为出发点,明确地定义各项具体研究工作中微生物研究单元(群体)的含义。
发展历程
微生物生态学是生态学的一个重要分支,是研究微生物群落与环境相互关系的科学。在该学科的发展过程中, 一些科学家的早期工作起到了重要作用。1889年,拜耶林克( Beijerinck MW)设立发光细菌属; 1892年,维诺 格拉斯基( Winogradsky S)亚硝酸单胞菌属及亚硝酸杆菌属,他们的许多开创性微生物学研究中较早地涉及了微 生物生态学的概念。克鲁维尔( Kluyver AJ)于 1924年发表了《微生物代谢的统整与分歧》一文,Kluyver的贡 献在于发现了微生物间的各种代谢过程都存在相互关系。20世纪后半叶微生物生态学得以迅速发展,其重要的里 程碑是 1972年在瑞典乌普萨拉举行的有关微生物生态学现代方法的国际会议,此后国际知名学术期刊(例如: Nature Reviews Microbiology,The ISME Journal,Molecular Ecology,Applied andEnvironmental Microbiology,Environmental Microbiology,FEMS Microbiology Ecology,Microbial Ecology等)不断 创刊出版,这期间也见证了许多重要科研成果的诞生。1976年,Woese和 Fox通过研究小亚基核糖体( SSUrRNA) 序列差异确立了三域学说,并定名古菌域( Archaea)。随着研究的深入,传统的技术在非可培养微生物研究方面 存在一定局限性,分子生物学研究技术被借鉴到微生物生态学研究中,在物种遗传多样性、分子适应性、变异分 子机制及其进化意义等基础理论方面取得了突破。
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Mechanisms of resistence to heavy -metal
Reduce
Oxidation
Adsorption
Interactio n Acidificati on
bonded
Increase
Reduce the absorption the heavy metal content in the microbial cells at a low level is maintained without causing toxic effects on cells. As a type of staph resistance of Cd2 + is the case.
Adsorption
Many microbial cell surface has a special structure, can absorb heavy metal ions and thus to reduce the concentration of heavy metal ions in solution.
Increase the discharge
• some microorganisms may be proactive manner by heavy metal ions within the cell is discharged outside the cell, thus maintaining low levels of the cell. • As one kind of resistance to Bacillus copper.
Current research progress
• Mustard (Brassica juncea) and Cr -resistant strains .
applied to Mustard Increase biomess
Cr-resistant strains
plant
resault
• Cr -resistant strains Pseudomonas sp. PsA4 and Bacillus sp. Ba32 applied to mustard (Brassica juncea) . • The results showed that vaccinated PsA4 mustard or Ba32 have increased in 95.3 mg / g and 198.3 mg / g Cr (6 +) biomass in the soil.
• From Elsholtzia splendens and duck plantar grass (Commelina communis) .
• Firmicutes ,Actinobacteria, Proteobacteria. • These bacteria strains in copper resistance of main groups .
Oxidation reduction
• many microbial oxidation or by reduction (in most cases) from the high toxicity of the heavy metal transformed into less toxic valence valence state, thereby lifting the heavy metal toxicity.
The Cr6+ resistant plant growth promoting bacteria (PGPB), Pseudomonas sp. PsA4 and Bacillus sp. Ba32 were isolated from heavy metal contaminated soils and their plant growth promoting activity on the Indian mustard.
Cyanobacteria
Hale Waihona Puke Fungi• Small mold, single-celled yeast and fruiting body of large-scale fungus. • Their cell walls contain consists largely of chitin and glucan. • Fungi have potential for heavy metal adsorption ability.
Prospects
• Heavy metal contamination of soil growing problem in many options in phytoremediation has its unique advantages, the focus of the problem is how to increase the resistance of plants to heavy metals.
• As a new way, biological control has huge potential, but is still in its infancy. With further research, it is expected to find more microbial resources, and developing new technologies to make practical applications possible.
• Castor (Ricinus communis) and nickel, zinc resistance strains.
isolate
electe
inoculate
increase
• isolated from the rhizosphere soil microbes , after nickel, zinc resistance screening . • elected the heavy metal resistant strains Pseudomonas sp. And Pseudomonas jessenii. • inoculated them to castor (Ricinus communis), they found a significant increase castor biomass , and increased the accumulation of Zn, Ni, Cu 's .
• Grow in plant root system . • With bacteria, actinomycetes, fungi, algae, and the protozoa. • Alternate relationship between them and plant. • Plant roots interaction and promote each other.
Scenedesmus Obliquus
• Has a larger adsorption capacity to UO22 +. • The UO22 + concentration in the water from 5.0 mg/L fell to 0.05 mg/L.
Endophytic bacteria
• A kind of parasitic bacteria in plant body, all plants have endophytes. • Endophytic bacteria (PGPB) is a kind of parasitic life, promote the growth of the host . • Can enhance plant resistance to pathogens, drought, heavy metal.
Mode of resistance to heavy- metal
• Release of chelating agent and iron carrier. • Acidification of the soil environment, • Change the REDOX potential. • Reduce the absorption. • Increase the discharge • Oxidation reduction
Bacteria
• Widely distributed, many varieties, fast metabolism and reproduction.
• Chemical composition of bacterial cell walls contain many heavy metal ions adsorption groups, such as carboxyl, amino, hydroxyl .
Microbiology and plant interactions
resistence on heavy-metal
Heavy –metal pollutants
Heavy metals being transferred to humans via the food chain would finally threaten human beings health.
Page 2
Page 3
Bioremediation on heavy metals
Page 4
Metal resistance of microorganisms
Plant rhizosphere bacteria
Plant endophytic bacteria
Page 5
Rhizosphere bacteria
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