第三章 微生物生态学基本研究方法
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.
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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。
微生物生态学研究的技术方法
微生物生态学研究的技术方法摘要：微生物自然和人工生态系统中发挥着核心的作用，但能够被培养分离的微生物只占极少一部分，极大地限制了人们对微生物组成、功能及其潜在应用的认识。
分子生物学方法为认识微生物多样性、群落组成等提供了有利手段。
本文简述了微生物生态研究相关的分子生物学方法及其进展。
关键词：微生物；分子生物学方法1.微生物分子生态学发展简史微生物学研究大致可分为三个阶段。
第一阶段: 在20世纪70年代以前, 主要采用传统的微生物分离培养技术获得菌株, 并进行一系列繁冗的生理生化分析, 因此人们对于微生物的认识基本停留在形态观察、描述、分类及生理学阶段1。
第二阶段: 从20世纪80年代开始, BIOLOG技术、磷脂脂肪酸法、DNA指纹图谱、基因芯片等分子生物学技术的兴起实现了不依赖于微生物培养, 而直接对环境微生物群落进行分析, 开创了微生物分子生态学研究的新时代2。
值得注意的是,在DNA指纹图谱等技术的发展过程中, 还出现了第一代测序技术, 即Sanger法。
第三阶段：从2006年开始, 高通量测序(第二代测序技术)和质谱技术的革命性突破以及生物信息学的快速发展极大推动了微生物组研究3。
2.微生物核酸杂交技术研究方法荧光原位杂交是一项利用荧光标记的寡核苷酸或多核苷酸探针直接在染色体、细胞或组织水平定位靶序列的分子生态学技术，该技术结合了分子生物学的快速检测鉴定和显微技术的形态分析优势，能够对复杂的环境样品中难培养和未培养的微生物进行菌种鉴定、数量及细胞形态等进行分析，已成为分子微生物生态学研究的重要方法之一4。
研究表明受腐蚀供暖系统上的生物膜微生物多样性，经FISH分析发现β-Proteobacteria、Sulphate reducing prokaryotes和α-Proteobacteria为优势菌群5。
相关研究人员分析了黑、灰、棕3个来自啤酒厂废水处理的全上升流厌氧泥床的产甲烷颗粒剂中的微生物多样性，FISH结果显示Firmicutes为优势细菌群，但在棕色颗粒中却没有发现；古生菌的优势菌群为Methanosaeta concilii、Methanosarcina mazei和Methanospirillum spp6。
微生物生态学研究方法及其应用研究
微生物生态学研究方法及其应用研究微生物是地球上最古老和最普遍的生物，它们在地球上扮演着重要的角色。
研究微生物生态学包括了研究微生物在不同环境中的分布、种群组成以及它们与其他生物之间的相互作用等方面。
微生物生态学的研究不仅有助于我们理解微生物在自然界中的作用，同时也有助于我们改善人类的健康和环境健康。
为了研究微生物的生态学问题，需要运用诸如采样、分离、培养、分子生物学技术等一系列研究方法。
在这些工作中，采样是第一个步骤。
采集到的样品通常包括土壤、水、沉积物、空气等。
在共同的样品来源中，最常见的是土壤样品。
对于含有微生物生态学研究的土壤样品进行采集和处理就是一个非常复杂的过程。
随着生物技术的发展，分子生物学技术如PCR扩增技术及其它的DNA/RNA分析方法越来越重要。
分子技术的优势在于可以非常方便地根据特定的基因进行微生物物种鉴定，以及在样品中只需要很少的微生物种群即可进行检测。
此外，微生物生态学研究中的其它技术，如蛋白质和代谢产物分析也逐渐成为了生态学研究的手段。
了解族群结构是微生物生态学研究的重要组成部分，以理解微生物之间的相互作用和与环境的关系。
传统的微生物分离和培养方法可以用来量化不同的微生物种群的数量和种类，但是这个方法有时会遇到误判或漏判问题。
直接微生物群落DNA的提取和测序是一种常见的方法，可用于确定未培养的微生物，基于不同基因片段的系统进化分析也十分流行。
然而，我们仍需要更多的了解微生物群落结构，如建立干扰网络和微生物群落空间分布等，以更深入地理解微生物之间的相互作用。
应用研究方面，微生物生态学的应用研究是非常广泛的。
例如，微生物有很好的潜在的治理水污染的能力。
通过研究微生物群落对水污染的响应，可以探究微生物在生态修复方面的潜力。
另外，微生物在环境保护方面也能发挥作用。
例如，微生物在处理工业废水和生活污水中被广泛应用。
微生物生态学也在其他领域有着广泛的应用，如药学、农业和医学等。
在药学中，微生物生态学的研究已经推动了抗生素的发现，而且微生物在农业土壤中也有重要作用。
微生物生态的研究
微生物生态的研究微生物是生命的基本组成部分之一，在生态系统中起着至关重要的作用。
微生物包括细菌、真菌、原生动物和病毒等各种生物体，它们在环境中扮演着能量转化、物质循环和营养转化等方面的重要角色。
微生物的生态研究可以帮助我们更好地了解生态系统的运作机理和生物多样性的变化。
微生物对环境的影响微生物在生态系统中扮演着至关重要的角色，它们在环境中进行着各种各样的反应。
细菌可以将氮气转化为可上传输的氮化合物从而促进植物的生长，真菌可以分解有机物，病毒在细胞中进行繁殖，同时参与了各种生物过程的调控和维持，因此微生物对生态系统的发展有着重要作用。
微生物生态系统的研究方法研究微生物在生态系统中的作用和影响需要一系列的方法来进行研究。
传统的微生物学方法可以通过培养和表征微生物的形态，而分子生物学可以从基因水平和微生物的DNA序列来研究微生物的多样性和演化。
现代的高通量技术则可以在对生态系统中的微生物进行广泛的同时分析和比较，帮助我们深入了解微生物其生态功能，微生物在生态系统中的作用等重要问题。
微生物的多样性和分布微生物的多样性非常高，它们主要生活在土壤、水体和空气等各种环境中。
微生物的分布不仅受到环境条件，还受到其他生物体的影响。
在某些微生物生境的研究中，比如在人体肠道中的微生物，就发现不同的宿主它所包含的微生物群体毫无相似之处，这一发现说明了微生物之间有着极高的多样性和变异性。
微生物与生物多样性微生物在生态学中扮演着非常重要的角色，它们可以对生态系统的各个方面产生影响。
微生物和生物多样性有着密不可分的联系。
它们从基础能量转换通路、物质循环和生态系统的稳定性等方面对生物多样性发生着重要的影响。
微生物和生物多样性的关系在现代生态研究领域中得到了广泛的重视。
微生物生态研究的前景微生物生态学作为现代生态学的一个重要分支，将会继续在未来得到广泛的发展和研究。
微生物生态研究将涉及到生态系统的各个方面，包括基础科学、医学、环境保护、农业和工业等领域。
微生物生态学研究方法与应用
微生物生态学研究方法与应用微生物是一类生命力极强的生物，它们存在于我们四周的环境中，在自然界中，微生物扮演了非常重要的生态角色。
微生物生态学研究微生物在环境中的分布、数量、种类和作用，是一个非常重要的科学领域。
本文将介绍微生物生态学研究方法与应用。
一、微生物生态学研究方法1. 文化方法文化方法是微生物学家研究微生物最基本的方法。
通过培养基和合适的环境条件，可以将微生物移植到实验室中进行研究。
这种方法适用于研究微生物的形态、生理特性和代谢等方面。
文化方法是微生物学的基础，但是它也有很多局限性，有些微生物无法在实验室中生长，因此无法进行研究。
2. 分子生物学方法分子生物学方法是微生物学领域中的一大突破。
这种方法可以通过分析微生物的基因结构和DNA序列来研究微生物的种类和数量分布。
PCR技术是分子生物学方法中最常用的技术之一，它可以扩增微生物的DNA序列，从而进行进一步的研究。
分子生物学方法已经成为微生物学家研究微生物多样性和生态系统中微生物种类和数量分布的最好方法之一。
3. 荧光原位杂交（FISH）方法荧光原位杂交（FISH）方法是一种研究微生物多样性和分布的重要方法。
它是通过使用荧光标记的探针对微生物特定的RNA序列进行检测和染色，从而确定微生物在环境中的存在和数量。
该方法对环境样本的处理要求相对简单，同时也可以同时检测多个微生物种类。
4. 其他方法除了上述三种方法外，还有许多其他的微生物生态学研究方法，如微型感应耦合等离子体质谱（m-ICP-MS）、微型电泳（ME）、计量遗传学（MG）、同位素分析（IA）等等。
二、微生物生态学研究应用微生物在环境中的作用非常广泛，它们不仅参与了许多环境生态系统的物质转化，还对人类的生活有着重要影响。
微生物生态学研究已经渗透到了人类的生活和产业的各个领域中。
1. 保护环境微生物在环境中的作用很多，它们可以分解有毒物质，降解废水和废气，保护生态系统和人类健康。
微生物生态学研究成果已经广泛应用于环境保护领域。
微生物生态学的研究及其在环境修复中的应用
微生物生态学的研究及其在环境修复中的应用微生物生态学是研究微生物在自然界中的分布、数量、交互作用以及与宿主体之间的关系的学科。
微生物生态学中的微生物包括细菌、真菌、病毒、原生生物等各种微生物，它们构成了地球生物圈中最基础、最丰富的群落，生态功能与地球生命系统存在着密切的关系。
微生物生态学的研究内容涉及微生物的生态形态、生态功能、物种组成以及变化规律等方面。
微生物在自然界中扮演着重要的角色，通过分解机械组分、氮循环、光合作用、腐生、水分循环、有机物质降解等多种代谢过程，对自然界的生态系统产生着深刻的影响。
微生物的生态形态通常包括单胞和多细胞两种类型。
单胞生物是最简单的生物体，在细胞膜的保护下进行代谢活动，植物、细菌、病毒、原生生物等都属于单细胞生物。
多细胞生物则指的是由多个细胞组成的生物体，包括人类、动物、植物等。
微生物的生态功能包括有光合作用、有机物质降解、氮循环等，它们在自然界中起着重要的生态服务功能。
其中，光合作用是氧气、食物以及地球生态系统的来源，氮循环则是生命系统中最为常见的一个循环系统。
有机物质降解则是地球生态系统的能量来源。
微生物的物种组成以及变化规律则是微生物生态学中的重要研究内容。
这些规律通常受到环境、生物间关系、资源利用方式以及生物进化的影响。
对于环境修复、污染物减少等问题的解决，微生物生态学研究是重要的基础。
环境修复是保护环境、保障人类健康、构建绿色生态的一项关键的任务。
微生物生态学在环境修复中发挥着重要的作用。
目前，微生物的应用主要集中在以下三个方面。
第一，微生物的应用于重金属污染的修复。
在重金属污染地区，微生物通过生物降解、吸附、还原和修复等作用，去除毒性物质，恢复生态系统的平衡，缓解污染危害。
第二，微生物的应用于有机污染的修复。
在有机污染地区，通过微生物的降解和代谢作用，破坏有机污染物，将有机污染物转化为无害物质，实现有机污染的修复。
第三，微生物的应用于景观植被的修复。
微生物生态学的理论与方法研究
微生物生态学的理论与方法研究微生物是生物界中最为丰富多样的群体之一，生存在各种生态环境中，维系着生态系统的平衡。
微生物生态学是研究微生物在生态系统中的生物地理分布、生态环境适应、群落结构和功能等方面的学科。
本文将从微生物生态学的相关概念入手，探讨其理论与方法的研究进展。
一、微生物的定义与分类微生物是一类以单细胞或非细胞状态存在的生物，包括细菌、真菌、病毒、蓝藻等。
它们广泛存在于自然界中，能够在极端环境中生存，例如高温、高压、强酸强碱等。
根据生物科学技术的进展和学科交叉的需求，微生物可在不同侧重点和目的下被分类，例如依据形态、生理生化特征、功能、系统发育等方面。
二、微生物生态学的研究内容微生物生态学是研究微生物在生态系统中的群落结构、功能、地理分布和适应性等方面的学科，是生态学的一个分支。
主要研究内容包括：微生物多样性与生态系统功能、微生物生态学基本理论、微生物群落构建与演替、微生物与生态系统物质和能量流动、微生物与环境变化等方面。
三、微生物生态学研究的方法微生物生态学的研究方法包括野外调查、实验研究和分子生物学技术等方面。
野外调查：通过采集样品，应用微生物学的基本技术（如菌落计数、环境因素测定、同位素示踪等）对微生物多样性和群落结构进行分析和研究。
实验研究：包括微生物代谢、生长和生态适应性等方面的实验研究，通过模拟自然现象探究微生物在不同环境下的生长和代谢过程。
分子生物学技术：通过PCR扩增、基因序列分析、核苷酸序列比对、功能基因及代表基因标记等分子生物学技术手段，展开与微生物多样性、群落结构及功能等方面相关的分子生态学研究。
四、微生物生态学研究的理论进展微生物生态学的研究理论主要由微生物群落的描述、微生物演替和物质转化三个方面构建而成。
1.微生物群落的描述微生物群落的描述是微生物生态学研究的基础和基本要求之一。
随着分子生物学技术的应用，已经可以从群落水平上描述微生物多样性及其空间格局、动态变化等一系列问题。
微生物生态学中的生态位理论与方法研究
微生物生态学中的生态位理论与方法研究微生物是地球上最古老、最广泛分布、数量最多、鉴定最困难的生物类群之一，是支持生态系统运作的基础。
微生物生态学研究微生物在不同生态环境中的数量、分布、功能以及它们之间的相互作用。
生态位理论是微生物生态学中重要的理论基础，对生物的适应性、竞争关系和生态位资源利用具有重要的指导意义。
本文将介绍微生物生态学中的生态位理论以及实验方法的研究进展。
生态位理论生态位是指生物与周围环境中的因素相互作用的空间在物理（生境）和功能（作用）两个方面的总和，是描述物种在生态系统中的占据位置及其与周围物种的关系的一种生态概念。
其基本观点是：生态位可以被人们看成“生态位置”，也可以被看做“生态空间”；任何一种生物对于生存条件的要求都表现在其生态位上。
根据生态位的定义，可以得知生态位有其内部和外部两个方面。
内部生态位主要包括营养特性、生长条件要求等方面，而外部生态位则是由生境的特点如温度、湿度、PH等环境因素所决定。
生态位理论不仅适用于微生物，也可以适用于动植物等多种生物学研究中。
生态位可分为空间生态位和时间生态位。
空间生态位是指一个物种在空间上的所占据的位置，而时间生态位是指一个物种在时间上所占据的位置。
一个物种的时间生态位也可以看做是对多个空间生态位的运用。
生态位的占据程度是一个相对的概念，不同物种占据的生态位是不一样的。
对于同一生态位的不同物种，按照它们在竞争、合作方面所表现出的适应性，来分配它们的占有度，这个分配程度叫做相对占有度。
生态位因此成为微生物生态学研究的核心之一。
生态位理论的应用微生物生态学研究中常常借助生态位理论进行相应的研究。
一个物种在特定的环境条件下所占据的生态位影响着其在生态系统中的角色、数量以及影响力等等。
生态位的作用也可以归纳为以下几个层面。
1. 确定菌群定殖在特定环境条件下，生境能够容纳或支持的微生物种类种类是有限的，具体哪些微生物可以占据生态位分别取决于其相对适应性和浓度势能。
《微生物生态学》课程教学大纲
《微生物生态学》课程教学大纲课程名称：微生物生态学课程类别：必修课适用专业：生态学考核方式：考试总学时、学分： 32 学时 2 学分其中实验学时：0学时一、课程教学目的通过课程的讲授，使学生能扎实掌握微生物生态学的基本理论、国内外研究的近期进展、如何为人类生活、生产、经济建设服务等。
了解微生物在不同环境中的分布及生活和活动的规律、微生物的代谢功能和在自然界物质循环和转化中的作用、微生物和环境污染的关系及环境修复中的机制。
学习微生物生态学在工农业生产中的应用，使微生物在生态系统中能更好地发挥作用，使学生树立起为保障人类生活和发展工农业生产服务，为经济建设服务的思想。
二、课程教学要求1、按教学大纲的规定，全面地把握好课程深度、广度、教学进度和教学内容的重点、难点。
2、要维护课堂教学秩序，注意掌握学生的听课动态，对学生在上课过程中不注意听讲、说话、睡觉、搞小动作、使用通讯工具扰乱课堂教学秩序的现象要坚决制止。
3、遵守课堂纪律，执教期间应坚守岗位，按课表在规定的时间、地点上课，不得迟到和提前下课，不得自行更改上课时间或地点。
在课堂上应关闭通讯工具，严禁接听、拨打电话、收发信息等。
4、课堂讲授应当做到理论阐述准确，概念交代清楚，教学内容充实，详略得当，逻辑性强，条理分明，重点、难点突出。
5、任课教师应针对不同教学对象和教学内容，不断总结和改进教学方式和方法。
尽量采用启发式、讨论式、参与式、探究式等多种教学方法进行教学。
6、任课教师要熟练地使用现代化教学手段，以提高教学效率。
运用多媒体授课，必须能够熟练操作程序，多媒体课件应做到图、文、声、像并茂，达到增大课堂信息量，提高教学效果的目的。
三、先修课程普通微生物学、微生物工程、普通生态学、生物化学、遗传学、有机化学、无机化学等。
四、课程教学重、难点（一）教学重点微生物生态学的有关基本概念，微生物与其他生物间的相互关系（二）教学难点微生物在环境治理中的作用及其工艺等知识五、课程教学方法与教学手段（一）教学方法1. 案例分析与启发式教学。
微生物生态学与功能基因组学研究
微生物生态学与功能基因组学研究微生物生态学和功能基因组学是现代生物学中重要的研究领域。
它们研究的对象是微生物及其在自然界中的分布、生态功能和它们的基因组结构和功能。
本文将从微生物生态学和功能基因组学的基础知识、研究方法、应用及前景等方面进行阐述。
一、微生物生态学的基础知识微生物是生命进化史上最古老的生物之一，它们占据着地球上大多数生命的生物量。
微生物包括细菌、古菌、真菌、原生动物等。
它们在地球上的分布极为广泛，可以存在于地表和地下的土壤、沉积物、水体、空气中，也可以和其他生物共生共存。
微生物生态学是研究微生物及其与生态环境之间相互作用和协同的学科。
微生物在生态系统内发挥着重要的作用，对物质循环、能量转化、病害防治等都有很重要的贡献。
微生物可以分解有机物，将其转化为无机物，进而为生态环境中其他生物提供养分；微生物可以对氮、磷等元素进行固氮和溶磷，促进农业生产和植物生长；微生物还可以分解有害物质，保护生态环境和人体健康。
二、功能基因组学的基础知识功能基因组学是研究基因组结构和功能之间的关系的学科。
基因组是一种生物体内平衡的体系，它通过基因的调控，控制着生物的发育、生长和代谢等各种生理过程。
基因组学是研究基因组的编码和组织方式、基因在发育过程中的表达和调控等问题的学科。
功能基因组学是基因组学的一个分支，它主要研究基因组中的基因和它们的功能之间的关系。
功能基因组学研究的关键是对基因功能的预测和验证，可以采用基因敲除、基因表达、蛋白质结构分析和分子遗传学等方法来验证基因预测的功能。
三、微生物生态学与功能基因组学的研究方法微生物生态学中，常用的研究方法包括细胞计数、培养和分离、PCR扩增、序列技术等。
细胞计数是用来测定微生物数量的方法，可以用法氏染色等染色技术对微生物进行计数。
培养和分离则是从环境样品中获得微生物的方法，可以通过培养菌落来分离不同的微生物，进而对微生物种类和数量进行研究。
PCR扩增和序列技术可以获得 DNA序列，从而确定微生物的种类和数量。
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2016/5/23
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Biolog 自动微生物分析系统主要根据细菌对糖、醇、 酸、酯、胺和大分子聚合物等95 种碳源的利用情况 进行鉴定。 细菌利用碳源进行呼吸时,会将四唑类氧化还原染色 剂( TV) 从无色还原成紫色，从而在鉴定微平板上形 成该菌株特征性的反应模式或“指纹图谱”。 通过纤维光学读取设备——读数仪来读取颜色变化, 由计算机通过概率最大模拟法将该反应模式或“指纹 图谱”与数据库相比较，将目标菌株与数据库相关菌 株的特征数据进行比对，获得最大限度的匹配,可以 在瞬间得到鉴定结果，确定所分析的菌株的属名或种 名。
11
2016/5/23
12
（1）基内菌丝与培养基结合紧密，不易挑起； （2）菌落边缘有辐射的菌丝，称为辐射状菌丝； （3）生长后期表面形成紧密的绒毛状或坚实、干燥、 不透明、多皱的表面，上面常有一层色彩鲜艳的干粉； （4）可形成絮状或颗粒状的典型菌落，菌落的正反面 颜色往往不一致，菌落边缘培养基的平面有变形现象； （5）有特殊气味（土霉气味）等。
2016/5/23
6
1、经典技术和方法——直接观察测定
利用显微镜对样品中的微生物直接观察
计算数目，测定丝状微生物长度（普通染色、荧光 染色）
优点：直接观察天然样品中微生物的形态和微生物 所处的位置 缺点：样品量少，代表性差
2016/5/23
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HeLa cells showing negative staining by ICC/IF using only secondary antibody. The cells were 100% methanol fixed (5 min) and then incubated in 1%BSA / 10% normal goat serum / 0.3M glycine in 0.1% PBS-Tween for 1h to permeabilise the cells and block nonspecific protein-protein interactions. The secondary antibody (red) was ab150091 Alexa Fluor® 647 goat anti-rabbit IgG (Fc) used at 2µ g/ml for 1h. DAPI was used to stain the cell nuclei (blue) at a concentration of 1.43µ M.
2016/5/23
1
陈声明，林海萍，张立钦主编，微生物生态学导论， 高等教育出版社，2007 池振明主编，2005，现代微生物生态学，科学出版社 杨家新主编，2004，微生物生态学，化学工业出版社 宋福强主编，2008，化学工业出版社 张素琴著：2005， 科学出版社 Molecular Microbial Ecology, A. Mark Osborn & Cindy J. Smith, Taylor & Francis Group, 2005
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Microbial Ecology Applied and enves in microbial ecology ISME Journal Applied Microbiology and Biotechnology FEMS Microbiology Ecology Frontiers in Microbiology Geomicrobiology Journal Nature Microbiology Review
Hep G2 Cells Stained Using the LIVE/DEAD® Cell Imaging Kit, showing green-fluorescent live cells and redfluorescent dead cells.
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FISH技术
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1、经典技术和方法——培养研究
优点：能对活的微生物进行计数，并能区分真 菌、放线菌和细菌 缺点：可培养率很低<1%; 单菌落是否由一个 细菌繁殖而来；丝状微生物菌落究竟是由孢子 而来还是由菌丝而来难以区分
2016/5/23
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稳定性同位素探针( stable isotope probing ,简称SIP) 要先将标记 的底物13C(或15N) 添加到系统中,然后再提取微生物群落DNA，用 梯度离心法把重的DNA (被13C或15N 标记) 和轻的DNA (未被13C 或15N 标记) 分开。用群落DNA 分析方法分别对重DNA 和轻DNA 进行分析,可以了解活性和非活性微生物群落,从而知道哪些微生物 在起作用。 SIP 技术非常明显的优点是可以明确群落中实际起作用的微生物,但 也有一些缺点。如不易检测数量很少但活性很高的微生物的活性; 鉴于DNA中要求N 的含量相对较低，SIP 技术比较适合研究与碳 素转化有关的活性微生物群落。
0
100
200
300
400
500
培养时间 (h)
浅层含水层沉积物中微生物群落培养过程中AWCD的变化
2016/5/23 29
赵锐等，2010
2016/5/23 30
赵锐等，2010
2016/5/23 31
赵锐等，2010
2016/5/23
32
磷脂类化合物只存在于细胞膜中，不同微生物其磷 脂脂肪酸组成和含量都不相同。 一旦生物细胞死亡，其中的磷脂化合物马上降解。 因此该方法十分适合于微生物群落的动态监测。
Archaea in the picture in red, sulfate reducing Bacteria in green. Credit: Annelie Pernthaler/UFZ
2016/5/23 10
1、经典技术和方法——培养研究
对采集的样品进行稀释、培养
辨认培养物的种类
2016/5/23
2016/5/23
4
微生物生态学？
研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相 互关系的一门学科
关注的内容：主要研究微生物的分布、种群组成、 数量和活力等与环境的关系，以及微生物之间、 微生物与高等有机体之间的相互关系。
2016/5/23
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1、经典技术和方法 直接观察测定 培养研究 2、生理生化方法 3、分子生物学方法 4、稳定同位素方法
2016/5/23
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什么是微生物生态学？ 微生物生态学的研究方法有哪些？ 每种方法的优缺点是什么？举例说明
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氨氧化 NH3+→NO2- →NO3- 硝化作用 amoA（功能基因） 氨氧化细菌（AOB）, 氨氧化古菌（AOA）
土壤呼吸测定仪
2016/5/23 21
代谢活力研究 优点：能确定样品中微生物能做什么； 缺点：无法说明样品究竟是哪些微生物 在起作用，样品存在哪些微生物种类和 微生物在自然样品中的分布情况
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Biolog微平板法 PLFA图谱分析
2016/5/23
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Biolog 微生物自动分析系统是美国Biolog 公司从 1989 年开始推出的一套微生物鉴定系统，最早进入 商品化应用的是G-好氧细菌鉴定数据库(GN) ,其后陆 续推出G+好氧细菌( GP) 、酵母菌( YT) 、厌氧细菌 (AN) 和丝状真菌(FF) 鉴定数据库。 Biolog 系统6101 版数据库共包括1973 种微生物， 其中细菌234 个属，1 226 个种，与其他鉴定系统 相比，其微生物种类的数据量较大，适合于环境、食 品、工业、临床和动植物病原菌的鉴定分析。
3、分子生物学
2016/5/23
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3、分子生物学方法
◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ (G+C)摩尔百分含量 核酸探针杂交技术 DNA-DNA杂交 DNA序列分析 基因芯片 宏基因组学 基于PCR的指纹图谱分析
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2016/5/23
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周继中 Oklahoma
2016/5/23
2016/5/23
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代谢活力研究：放射性/稳定 同位素标记记某种代谢物， 测定代谢活力
◦ C14， C13， H3， N15
酶活性测定
ATP含量测定：ATP仅存在 于活的细胞中，且在细胞中 的含量基本一致
ATP检测仪
2016/5/23 20
代谢活力研究
叶绿素含量测定：估计藻 类和光合细菌的生物量和 代谢活力 土壤呼吸速率测定：间接 估计土壤中的生物量，不 适于仅有厌氧呼吸或发酵 的微生物测定
2016/5/23
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经典的观察和培养方法能够在一定程度上告诉我们 样品中微生物的数量、可培养微生物的数量及类型。 但这些结果不能告诉我们微生物在样品中能干什么？
2016/5/23
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包括用于微生物生物量测定的氯仿熏蒸方法、底物 诱导呼吸法和光合微生物色素法等； 用于测定土壤C矿化速率和微生物呼吸强度等方法； 用于测定土壤中物质转化的生物活性和酶活性的分 析方法； 测定微生物能量代谢的分析方法等
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3、分子生物学方法
◦ 基于PCR的指纹图谱分析
DGGE/TGGE