微生物胞外多糖及其生物合成途径研究现状
Advances in Microbiology 微生物前沿, 2017, 6(2), 27-34
Published Online June 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/722085179.html,/journal/amb
https://https://www.360docs.net/doc/722085179.html,/10.12677/amb.2017.62004
Research Status of Microbial
Exopolysaccharide and Its
Metabolic Pathway
Ning Pang1,2, Jiaqi Zhang1, Jin Qi3, Binhui Jiang1*
1School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang Liaoning
2Beijing Yingherui Environmental Technology Co. Ltd., Beijing
3Fushun Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Fushun Liaoning
Received: May 22rd, 2017; accepted: Jun. 9th, 2017; published: Jun. 12th, 2017
Abstract
Due to their unique physical and chemical properties, rheological properties and biological safety, microbial polysaccharides have been widely used in many fields, such as industrial production and life. But due to high production costs and less production limit its wide application. The screening, isolating and culturing of microbial strains of extracellular polysaccharides were in-troduced in this paper, and the optimization of production of flocculant conditions and the sepa-ration and purification of extracellular polysaccharides were also discussed. Furthermore, the re-search status of the microbial exopolysaccharide metabolic pathway was focused. The method of improving the production of extracellular polysaccharides can be found by the study of metabolic pathways of microbial exopolysaccharides, which lays the foundation for the industrial applica-tion of microbial extracellular polysaccharide.
Keywords
Microbial Flocculant, Glycobacter, Biosynthetic Pathway
微生物胞外多糖及其生物合成途径研究现状
庞宁1,2，张佳琪1，齐进3，姜彬慧1*
1东北大学，资源与土木工程学院，辽宁沈阳
2北京盈和瑞环境科技股份有限公司，北京
3抚顺出入境检验检疫局，辽宁抚顺
*通讯作者。
文章引用: 庞宁, 张佳琪, 齐进, 姜彬慧. 微生物胞外多糖及其生物合成途径研究现状[J]. 微生物前沿,2017, 6(2):
庞宁 等
收稿日期：2017年5月22日；录用日期：2017年6月9日；发布日期：2017年6月12日
摘 要
微生物胞外多糖因具有独特的物化性质、流变学特性和生物安全性等优势而在工业生产与生活等多个领域具有广泛的应用价值，但是由于生产成本高、产量少等限制其广泛的应用，本文简述了产生胞外多糖的微生物菌种筛选、分离及培养，产糖条件的优化，胞外多糖的提取及分离纯化与微生物胞外多糖的应用等方面的研究进展，重点介绍了微生物胞外多糖代谢途径的研究现状。通过微生物胞外多糖的代谢途径的研究可以获得提高胞外多糖产量的方法，为微生物胞外多糖的工业化应用奠定基础。
关键词
微生物胞外多糖，产糖菌，生物合成途径
Copyright ? 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/722085179.html,/licenses/by/4.0/
1. 引言 微生物多糖是细菌、真菌、蓝藻等微生物在代谢过程中产生的对微生物有保护作用的生物高聚物。它们能以脂多糖(Lipopolysaccharides , LPS)的O 抗原的形式吸附在细胞膜表面，以荚膜多糖(Capsular polysaccharide , CPS)的形式粘附在细胞周围，或者以胞外多糖(Exopolysaccharide , EPS)的形式分泌至周围环境中。
人们对糖链的认识和研究始于19世纪初，但由于其结构复杂和研究手段的局限，多糖的研究远远滞后于蛋白质和核酸。1988年英国牛津大学的生物化学家Reymond Dwek 首次提出了“糖生物学”(Glycobiology)这个概念，由此诞生了一个新的研究领域。20世纪50年代，Jeanes 等人首次筛选获得了黄原胶(Xanthan gum )的产生菌；1964年，原田等人从土壤中分离得到了凝结多糖(Curdlan ，又称热凝胶)产生菌，后来又发现了同样可以产生微生物多糖的农杆(Agrobacterium sp.)；1978年，美国人使用少动鞘脂类单胞菌(Sphingomonas paucimobilis )生产和获得了结冷胶(Gellan gum )；接着，人们又相继认识和发现了：短梗霉多糖(Pullulan ，又称普鲁蓝)、透明质酸(Hyaluronic acid )、小核菌葡聚糖(Scleero glucan )和壳聚糖(Chitasan )等多种新的微生物多糖。
微生物多糖因具有独特的物化性质、流变学特性和生物安全性等优势而在工业生产与生活等多个领域具有广泛的应用价值，如作为生物化学调剖剂、食品添加剂、医药品、微生物絮凝剂等[1] [2] [3]。近年来，随着人们对糖基化修饰在生命体中所起作用的认识逐步深入和糖类分析技术的提高，糖类研究正成为生命科学研究中又一新的前沿和热点。
2. 微生物胞外多糖的研究概况
2.1. 胞外多糖产生菌的筛选、分离
胞外多糖产生菌的种类比较多，根据目前报道：以细菌、放线菌、霉菌以及酵母菌等为主的胞外多糖产生菌已有数十种。李彬[4]在土壤中筛选分离出一株产胞外多糖菌株WL113，该菌株具有较好的抗氧Open Access
庞宁等
化性及絮凝性，在化妆品及环境保护等领域具有潜在价值。王辑[5]在西藏灵菇中筛选分离出三株产胞外多糖(EPS)的较高的乳杆菌。其中，乳杆菌YW11的EPS具有较好的抗肿瘤和抗氧化活性，刘佳[6]在污泥中分离筛选出产絮凝多糖菌B-04，对于工业废水颗粒物、色度、浊度、COD等都有很好的处理效果，并探究了其在工业化应用的可能性。李丹妮[7]和吴美娟[8]在盐池底泥中筛选出絮凝菌H09和W03，通过核磁共振和红外光谱测定其絮凝产物为胞外多糖，并将其应用于镁基海水法烟气脱硫洗涤废液以及垃圾渗滤液和烟气脱硫废液的处理中。
2.2. 胞外多糖的生产工艺优化
在微生物胞外多糖合成过程中，遗传、生理和环境等因素都会影响多糖合成结果，其中，环境方面又包括物理、化学和生物等因素。培养基的温度、pH、碳氮源类型、无机盐、碳氮比以及通气量等条件因素也会对微生物胞外多糖的合成效率产生影响，因此，优化这些条件因素对于胞外多糖的合成具有重要意义。培养基中的营养会对胞外多糖合成产生直接影响，由于胞外多糖产生菌的种类不同，适宜其生长的培养基中的营养含量要求也存在差别。
在实验室中多糖发酵培养基的碳源原料多以葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、乳糖以及果糖等为主。高爽[9]等人在研究碳源与氮源对中度嗜盐菌Halomonas sp. H09合成多糖的影响时，测得Halomonas sp. H09以葡萄糖为碳源，浓度为60 g/L时胞外多糖合成量最高为3.5 g/L，以(NH4)2SO4为氮源，浓度为15 g/L 时多糖合成量达到最高值：3.7 g/L。吴丹[10]在优化高效高产量生物絮凝剂产生菌MFX时得到最优发酵条件为：温度33℃，摇床转数140 r/min，pH值7.5，种子液量7 mL，发酵时间21 h。唐家毅[11]对胶质类芽孢杆菌发酵PSB的条件进行优化，得到最适温度和最适pH值分别为28℃和8，最佳培养基为蔗糖139 g/L、Na2HPO4 3.05 g/L、MgSO4 0.167 g/L最大PSB产量为3.034 g/L，与金属离子补给培养基相比，PSB产量又提高了127%。Sanjukta Subudhi等人[12]优化了木糖氧化无色杆菌TERI L1，得到其最佳发酵条件是：酵母粉5 g/L，蛋白胨5 g/L，葡萄糖10 g/L，K2HPO4 2 g/L，KH2PO4 5 g/L，NH4Cl 1 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，NaCl 2.4 g/L，CaCO3 2 g/L，温度为37℃，摇床转速为150 rpm，发酵时间为5 d。Jiewei Liu等人[13]对产絮凝多糖菌M-C11的发酵条件进行优化，得到最佳条件是：葡萄糖30 g/L，NaNO32 g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，温度为25℃，pH值7.0。
在工业生产中如果能以含糖质较丰富的啤酒厂废水、味精废水、造纸厂废液、糖厂废糖蜜为发酵培养基原料，不仅能降低生产成本，还能够解决一些含碳氮有机物的环境污染问题。刘倩[14]在类芽孢杆菌A9产胞外多糖过程研究中，以味精废水代替培养基中的碳源和氮源，研究了营养物对微生物多糖产量的影响，结果表明：选用味精废水作为微生物培养基的碳源与氮源，多糖产量可以达到6.73 g/L。
2.3. 胞外多糖的提取及分离纯化
胞外多糖是在培养液中由产糖菌发酵产生的，这些物质容易被微生物所利用而分解变质。未经任何处理时，培养液一般只能保存短短的几天，所以要将培养液中的胞外多糖成分提取及分离纯化，以便于分析和长时间保存。胞外多糖的提取及分离纯化方法有多种，因多糖的具体物质成分、分布和结构而异，也与最终要求达到的纯度和使用的方法有关。
微生物多糖的提取方法有很多种，传统方法有水提法、酸提法、碱提法和酶提取法。其中大多数中性多糖都可以用水来提取，水提法耗时长、得率底，糖醛酸类多糖则通常使用弱碱性水溶液提取，酸碱溶液提取又容易使多糖的结构及活性遭到破坏，而由果胶酶、纤维素酶和中性蛋白酶按一定比例混合而成的复合酶对多糖进行提取该方法提取效率高、条件温和且多糖易于与杂质分离。除此之外，还有一些多种技术结合的新型提取方法：膜分离技术、超声波技术、双水相萃取技术、高压均浆技术和超临界流
庞宁等
体萃取技术等[15]。
微生物胞外多糖的分离纯化同其他代谢产物的纯化方法一样，通常分为两步进行。首先，除去蛋白质；除蛋白质的方法有：Sevag法、三氯醋酸或鞋酸法、中性醋酸铅法、乙酸锌和亚铁氰化钾法以及三氟三氯乙烧法等[16]。然后将多糖粗制品溶解于水或者缓冲液中，透析去除小分子物质，通过离子交换、凝胶色谱、大孔吸附树脂柱等方法作进一步的纯化，最后真空干燥得到较纯品，或使多糖粗品形成配合物，多次溶解、沉淀，去除不溶物，透析纯化，最终得到较纯品[17]。
由于微生物胞外多糖的种类及发酵液的组成成分各不相同，所以微生物胞外多糖的分离纯化不能一概而论，需要针对不同的菌体产生的不同种类的微生物胞外多糖采取不同的分离纯化方法[18] [19] [20]。
2.4. 微生物胞外多糖的应用
随着人们对微生物胞外多糖研究的深入，微生物胞外多糖的应用已经扩展到食品、化工、医药、环境保护等多个领域。
黄原胶是由野油菜黄单胞杆菌发酵产生的胞外多糖，是目前国际上集增稠、悬浮、乳化、稳定于一体的性能最优越的生物胶，对于提升食品口感、食品保鲜的方面具有良好的效果，因而广泛用于食品领域。除此之外，热凝胶、结冷胶、韦兰胶等微生物胞外多糖在食品、化工以及石油开采领域也有广泛的应用[21]。
大多数真菌多糖具有抗肿瘤、免疫调节、抗衰老、抗感染等生物学功能，进而能广泛的应用于医药领域。唐省三[22]等人研究发现，以猴头菇、香菇、茯苓三种真菌的多糖、葡萄籽多酚以及甘草酸组成的复合多糖可以明显的抑制荷瘤小鼠肿瘤；陈真[23]等人推测通过增强机体的细胞免疫功能，海洋真菌多糖YCP可以达到抑制肿瘤生长的作用；Zheng S.W [24]等人研究发现铜藻的巨噬细胞RAW264.7分泌的多糖具有抗炎性。
此外，由于微生物多糖因具有安全、无毒、易降解、不产生二次污染等优点而作为絮凝剂应用于废水处理领域中。微生物多糖型絮凝剂主要用于高浓度无机废水、有机废水(淀粉废水、畜禽养殖废水、造纸废水、棉浆废水及啤酒废水等)、城市生活污水、活性污泥沉降性能的改善、微藻采集等的处理过程。
虽然微生物多糖絮凝剂的应用研究已经涉及多种废水的处理，但是，在实际上并没有得到广泛的应用[25]
[26] [27] [28]。
微生物胞外多糖有很多优点：生产周期短，不受地理环境和气候等条件的限制、人工控制生产、还可以利用各种废渣和废液作为生产原料。为了增加对微生物絮凝多糖的进一步理解，不断开发其潜在性能，除了从微生物胞外多糖产生菌的筛选分离、胞外多糖合成工艺以及提纯、分离纯化等方面的研究外，对胞外多糖的合成调控基因及代谢途径的研究有助于了解微生物胞外多糖的合成机理，并对提高微生物胞外多糖产量具有重要意义。
3. 微生物胞外多糖的合成途径研究现状
微生物胞外多糖大多是在特定的酶催化下，由不同的单糖或其他基团聚合而成的，种类较多。因为菌种不同，微生物多糖的生物合成通常发生在不同的生长阶段，因此对于微生物胞外多糖的生物合成途径、相关基因、代谢工程等的研究是十分必要的[29] [30] [31] [32]。
3.1. 微生物胞外多糖的生物合成途径
现阶段，细菌是研究胞外多糖的合成途径的主要对象，微生物胞外多糖的合成主要包括前体核苷酸糖(单糖活化后的形式)的合成、重复单元的延伸翻转以及聚合等步骤，虽然胞外多糖产生菌种类以及胞外
庞宁等
多糖的结构各不相同，但是多糖的合成途径却相对一致。
根据合成位点和合成模式的不同，胞外多糖的合成可以分为两种类型：同型多糖的合成与异型多糖的合成。其中，与同型多糖的核苷酸糖合成相比，异型多糖的更为复杂。研究表明[33]-[37]：当碳源为葡萄糖时，葡萄糖在葡萄糖激酶的作用下转化为葡萄糖-6-磷酸后，异型多糖合成核苷酸糖的途径有三条，第一条路径为：葡萄糖-6-磷酸在α-磷酸葡糖变位酶的作用下转化为葡萄糖-1-磷酸，再合成UDP-葡萄糖、UDP-葡糖醛酸和UDP-半乳糖以及DTP-葡萄糖、dDTP-鼠李糖，这是最基本的合成途径；第二条途径是葡萄糖-6-磷酸在磷酸甘露糖变位酶等酶的作用下，生成甘露糖-6-磷酸、甘露糖-1-磷酸、GDP-甘露糖、GDP-岩藻糖；第三条途径是葡萄糖-6-磷酸经磷酸葡萄糖异构酶作用生成果糖-6-磷酸，再生成葡糖胺-6-磷酸、N-乙酰葡糖胺-6-磷酸、UDP-N-乙酰半乳糖胺和GDP-果糖。果糖-6-磷酸还能够进入糖酵解途径产生丙酮酸，丙酮酸经厌氧途径生成乳酸，或通过有氧途径进入柠檬酸循环产生ATP和其它产物，这些ATP作为能量，多糖合成提供保证。由于发酵培养基中碳源和产生的多糖组成的不同，所涉及的合成关键酶也有所不同，但主要包括：葡萄糖激酶、α-磷酸葡糖变位酶、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、UDP-半乳糖-4-差向异构酶、磷酸葡糖异构酶。对于胞外多糖的合成过程来说，其核心过程是重复单元的延伸、翻转和聚合这一步骤，其路径与O-抗原的Wzy-dependent途径相似：经过起始反应后，其余核苷酸糖通过基因簇中的糖基转移酶按照一定顺序转移到单糖-PP-Und上，形成完整的十一异戊二烯二磷酸寡糖重复单元(RU-PP-Und)。RU-PP-Und 随后被翻转酶(Wzx)反转到内膜一侧。其中，O-抗原链长调节器(WzzB, WzzFepE, WzzECA)的晶体结构分别为五聚体、八聚体和九聚体的哑铃型，都具有相似的三维结构，表明其有一个共同调节O-抗原链长的机制，这个观察结构支持了Morona模型。该模型认为Wzz能够与Wzy 和连接酶(WaaL)以伴侣的方式组成蛋白复合物，并通过调节Wzy和WaaL的化学计量比例的方式来影响O-抗原聚合动力。但也有与该模型不同的结果，即O-抗原的链长度也可以单独由Wzy和Wzz决定。在合成胞外多糖的生物系统中，也发现了类似Wzx，Wzy和Wzz的物质。
3.2. 微生物胞外多糖合成的相关基因
多糖合成过程中涉及的大量基因大多数存在于多糖合成基因簇中。随着科技发展，大量的多糖合成基因簇通过基因测序技术被发现和研究。研究主要针对O-抗原、黄胶原、乳糖EPS和荚膜多糖的基因簇[38] [39] [40] [41]，但是对于微生物胞外多糖的合成途径的相关基因研究则很少。
李欧[42]对Paenibacilluselsii B69胞外多糖合成途径进行了研究：通过对Paenibacilluselsii B69的全基因组分析和基因敲除实验，找出了与UDP-木糖合成相关的酶——UDP-葡萄糖醛酸脱羧酶(又称UDP-木糖合酶)的编码基因Peuxs1和Peuxs2，并确定了两个基因对菌株中的胞内UDP-木糖和UDP-葡萄糖醛酸的含量、胞外多糖的产量、各单糖比例以及合成胞外多糖能力都有影响。通过对多糖生物合成基因簇的序列分析得到：Paenibacilluselsii B69胞外多糖生物合成基因簇由20.2kb的序列组成，包括转录方向一致的18个开放阅读框，有6个正好催化多糖重复单元中6个不同的糖苷键的糖基转移酶基因。除此之外，多糖生物合成基因簇中还包括与UDP-葡萄糖、UDP-木糖、UDP-葡萄糖醛酸和GDP-甘露糖4个糖核苷糖前体的合成直接相关的酶的编码基因。而多糖生物合成基因簇中则不包括与NDP-糖的间接前体合成有关的基因，该基因遍布于染色体的其他位置。另外还有6个基因与多糖的聚合和输出有关。上述16个基因与多糖的合成紧密相关，都由同一个启动子控制并转录，还有两个可能编码多糖降解酶的基因则由另外一个启动子操纵。
3.3. 微生物胞外多糖的代谢工程
代谢工程是一种通过改变细胞内相关的酶活、酶量、输送体系、调节功能、细胞的遗传特性进而改
庞宁等
进微生物某些代谢活性，最大限度的提高目的产物产率的DNA重组技术。微生物胞外多糖合成的代谢工程的研究可以分为两种方法：一种是提高多糖的产量，另外一种是改变多糖的结构。
通过提高微生物胞外多糖的产量，可以节约时间、减少经济与劳动力的消耗、降低生产成本，加快微生物絮凝剂的工业化应用的进程。利用代谢工程提高微生物胞外多糖产量的方法[43] [44] [45] [46]主要有两种：1) 通过调控糖核苷酸合成途径中的关键酶活性来提高胞外多糖的产量，这种方法可以通过敲除合成途径的相关基因等或提高该过程的相关酶性能来提高胞外多糖产量；2) 增加多糖合成基因簇基因在微生物中的表达，从而提高的多糖合成代谢流向，也就是利用高拷贝载体进行基因簇拷贝或将多个合成途径相关基因转入菌株增强合成途径相关酶活力以达到提高多糖产量的目的。除此之外，还可以通过调节辅酶平衡(NADH/NAD+)、增强细胞摄氧的作用的基因和间接调控因子等方法提高多糖产量。
代谢工程还可以改变多糖的结构，进而改变多糖的物理、化学和生物等活性，使多糖的性能更为优越，促进其工业化应用。此方法[47] [48] [49] [50]的实现方式主要有两种：一种是通过不同种类和含量的碳源培养基培养，利用代谢工程中碳的代谢流，来改变多糖的组分、多糖分子量分布、空间构象等结构特征。另一种是向微生物体内导入新的高效的多糖合成元件(包括基因簇和糖基转移酶)，以产生新的多糖合成途径，这样有可能改变多糖的单糖组分，来达到改变多糖结构的目的。
4. 展望
与动物多糖、植物多糖相比，微生物胞外多糖的生产受地理环境、气候、自然灾害等的影响较少，因其具有这样独特的优势，微生物胞外多糖的应用更为广泛、应用前景更为广阔。随着研究的深入，许多新型产胞外多糖的微生物被发现，但是对于这些微生物的研究还停留在实验研究阶段，无论是对于产糖菌的筛选分离、产絮凝多糖工艺优化以及胞外多糖的提取分离纯化等研究都是对于微生物胞外多糖的工业化应用的尝试与探索，胞外多糖的产量问题是阻碍其实现其工业化应用的主要问题，因此，有必要对微生物胞外多糖的合成机理进行研究，改变胞外多糖的合成途径、优化胞外多糖的合成基因以及改变合成代谢过程中的酶活性是目前为止胞外多糖机理研究的主要方向，对这三个方向进行深入研究，提高胞外多糖的产量，对于更多微生物胞外多糖的工业化应用具有重要意义。
基金项目
受格平绿色行动辽宁环境科研“123工程”项目资助(CEPF2014-123-2-13)；国家自然科学基金面上项目(51278090)。
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污染土壤微生物修复技术研究进展
污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚
导学案(教师版)探究土壤微生物的分解作用
班级 小组 姓名 评价等级 沅江三中四环八步教学模式 生物模块三导学案 第1页（共6页） 探究土壤微生物的分解作用(教师版) 【学习目标】 1.设计和进行对照实验，尝试探究土壤微生物的分解作用，进一步培养探究和创造能力。 2.分析土壤微生物分解淀粉的情况。 3.学会检测淀粉和还原糖的方法，并根据现象作出合理判断和解释。 案例1: 探究土壤微生物对落叶的作用 一、提出问题: 秋天，落叶纷飞。春天，绿草如茵。且不见落叶痕迹！落叶去哪里了？ 结合上面的实例，你能提出什么问题呢？请写下来。 落叶在土壤中能被分解掉,这究竟主要是土壤的物理化学因素的作用,还是土壤中微生物的作用呢 ？ 注意: （1）要选择有研究意义的问题作为课题来研究 （2）要选择我们能力范围之内的问题作为实验研究课题。 二、作出假设: 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 提示:假设既可以是基于已有的知识或经验作出的解释,也可以是想像或猜测。 三、设计实验 1、设计方案 （1）实验原理: 微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶、淀粉酶可将纤维素、淀粉水解成葡萄糖。然后被分解者吸收到细胞中进行氧化分解，最终形成CO2、水和各种无机盐，同时释放能量。 （2）、实验材料: 土壤、落叶、 （3）、实验器具: 玻璃容器、标签、塑料d 袋、恒温箱、纱布。 （4）、实验设计步骤: ①取两个圆柱形的玻璃容器,一个贴上“甲组”标签,另一个贴上“乙组”标签。 ②将准备好的土壤分别放入两个玻璃容器中,将其中乙组放入恒温箱, 60℃灭菌1h 。 ③取 大小、形态相同的落叶12片,分成2份,分别用包好,埋入2个容器中,深度约5cm 。 ④将2 个容器放于实验室相同的环境中, 一段时间后,取纱布包。 ⑤观察比较对照组与实验组落叶的 腐烂程度。 提示: （1）要确定实验变量是什么 需要控制的变量有哪些如何控制这些变量 ； （2）要注意实验步骤的先后顺序。 （3）要注意写出具体的实验步骤以便指导实验的进行。
微生物多样性对植物群落影响的研究进展(1)(1)
安庆师范学院本科毕业（学位）论文 姓名：王婷婷 年级： 2 0 0 7级 专业：环境科学 论文题目：微生物多样性对植物 群落影响的研究进展 完成日期：2011年4月27日 指导老师：潘少兵 安庆师范学院资源环境学院 二O一一年四月二十七日
微生物多样性对植物群落影响的研究进展 作者：王婷婷指导老师：潘少兵 （安庆师范学院资源环境学院安徽安庆246011） 摘要：土壤是微生物的主要存在场所，它承载了大部分生命的基因多样性。微生物群落在各种生态进程中具有重要作用，但是对于微生物多样性与执行生态功能能力的联系却研究的很有限。这篇文章以微生物多样性在植物群落方面的作用为基础，探讨微生物群落在执行生态功能中的冗余现象。 关键词：微生物多样性；功能冗余；植物多样性 Advancement of Effect of Microbial Diversity on Plant Diversity Autor：Wang Tingting Instructor: Pan Shaobing （School of Resources and environmental science,Anqing Teachers’College,Anqing 246011,Anhui） Abstract: Microbes are abundant in soil and comprise a large portion of Life's genetic diversity. Soil microbes play key roles in a large number of important ecosystem process- es. But the relativity between soil microbial diversity and their ecological functions is still poorly understood. Here we approach the functional redundances during soil microb- es influencing the ecological functions based on the various roles that they play in plant diversity. Key words：microbial diversity, functional redundances, plant diversity 引言： 土壤是微生物的主要存在场所，微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中有着非常重要的作用。土壤生态系统是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础[1],对全球的生态环境变化有着深远的影响。土壤微生物群落是土壤中的活性组分, 包括细菌、真菌、放线菌和原生动物、病毒和小型藻类[2],每克土壤中栖息着大约100 亿个微生物[3]。土壤微生物群落对全球生态系统功能如养分转化、有机物的分解、土壤基本结构的维持、
土壤微生物量碳测定方法
土壤微生物量碳测定方法及应用 土壤微生物量碳（Soil microbial biomass）不仅对土壤有机质和养分的循环起着主要作用，同时是一个重要活性养分库，直接调控着土壤养分（如氮、磷和硫等）的保持和释放及其植物有效性。近40年来，土壤微生物生物量的研究已成为土壤学研究热点之一。由于土壤微生物的碳含量通常是恒定的，因此采用土壤微生物碳(Microbial biomass carbon, Bc)来表示土壤微生物生物量的大小。测定土壤微生物碳的主要方法为熏蒸培养法（Fumigation-incubation, FI）和熏蒸提取法（Fumigation-extraction, FE）。 熏蒸提取法（FE法） 由于熏蒸培养法测定土壤微生物量碳不仅需要较长的时间而且不适合于强酸性土壤、加 入新鲜有机底物的土壤以及水田土壤。Voroney (1983)发现熏蒸土壤用·L-1K 2SO 4 提取液提取 的碳量与生物微生物量有很好的相关性。Vance等(1987)建立了熏蒸提取法测定土壤微生物 碳的基本方法：该方法用·L-1K 2SO 4 提取剂（水土比1：4）直接提取熏蒸和不熏蒸土壤，提取 液中有机碳含量用重铬酸钾氧化法测定；以熏蒸与不熏蒸土壤提取的有机碳增加量除以转换 系数K EC (取值来计算土壤微生物碳。 Wu等（1990）通过采用熏蒸培养法和熏蒸提取法比较研究，建立了熏蒸提取——碳自动一起法测定土壤微生物碳。该方法大幅度提高提取液中有机碳的测定速度和测定结果的准确度。 林启美等（1999）对熏蒸提取-重铬酸钾氧化法中提取液的水土比以及氧化剂进行了改进，以提高该方法的测定结果的重复性和准确性。 对于熏蒸提取法测定土壤微生物生物碳的转换系数K EC 的取值，有很多研究进行了大量的 研究。测定K EC 值的实验方法有：直接法（加入培养微生物、用14C底物标记土壤微生物）和间接法（与熏蒸培养法、显微镜观测法、ATP法及底物诱导呼吸法比较）。提取液中有机碳的 测定方法不同（如氧化法和仪器法），那么转换系数K EC 取值也不同，如采用氧化法和一起法 K EC 值分别为（Vance等，1987）和（Wu等，1990）。不同类型土壤（表层）的K EC 值有较大不 同，其值变化为（Sparling等，1988，1990；Bremer等，1990）。Dictor等（1998）研究表 明同一土壤剖面中不同浓度土层土壤的转换系数K EC 有较大的差异，从表层0-20cm土壤的K EC 为，逐步降低到180-220cm土壤的K EC 为。 一、基本原理 熏蒸提取法测定微生物碳的基本原理是：氯仿熏蒸土壤时由于微生物的细胞膜被氯仿破 坏而杀死，微生物中部分组分成分特别是细胞质在酶的作用下自溶和转化为K 2SO 4 溶液可提取 成分（Joergensen,1996）。采用重铬酸钾氧化法或碳-自动分析仪器法测定提取液中的碳含量，以熏蒸与不熏蒸土壤中提取碳增量除以转换系数K EC 来估计土壤微生物碳。 二、试剂配制 （1）硫酸钾提取剂（·L-1）：取分析纯硫酸钾溶解于蒸馏水中，定溶至10L。由于硫酸钾较难溶解，配制时可用20L塑料桶密闭后置于苗床上（60-100rev·min-1）12小时即可完全溶解。 （2） mol·L-1（1/6K 2Cr 2 O 7 ）标准溶液：称取130℃烘2-3小时的K 2 Cr 2 O 7 （分析纯）9.806g 于1L大烧杯中，加去离子水使其溶解，定溶至1L。K 2Cr 2 O 7 较难溶解，可加热加快其溶 解。 （3） mol·L-1（1/6K 2Cr 2 O 7 ）标准溶液：取经130℃烘2-3小时的分析纯重铬酸钾4.903g， 用蒸馏水溶解并定溶至1L。
中国土壤微生物生态学研究进展汇总
第1章绪论 由来土壤微生物因其数量庞大、种类繁多而被称为丰富的生物资源库。土壤微生物包括蓝细菌、细菌、放线菌等原核微生物，还有真菌、蓝藻除外的藻类真核生物，地衣以及原生动物等，是一种形体微小，结构较简单的生物。广泛活跃于土壤中，土壤微生物对生物地球化学循环贡献着不可估量的力量，在土壤形成、有机质代谢、污染物降解、植物养分循环转化等过程中具有不可替代的作用，同时也是评价该地土壤肥力的重要指标之一，因此，对土壤微生物的生态学研究，有着非常深远的意义［1 －3］。
第2章草地土壤微生物生态研究概况 草地土壤微生物是土壤有机复合体以及草地生态系统的重要组成部分［4］。通过对土壤中微生物的活动和分布进行详细研究，可以了解对微生物特性、分布、功能等的影响的因素有哪些，同时可以知晓微生物对植物生长发育、土壤肥力以及土壤中能量流动与物质循环的影响和作用。 气候变化与季节更替对草地土壤微生物的数量与分布具有一定影响。微生物总生物量在春夏季节较高，秋季较低，冬季最少。不同类群的微生物量有各自不同的特点，但是随季节变化的总体趋势与上述相似。杨成德等［5］对东祁连山高寒草本草地土壤微生物量及酶的季节动态研究中发现，土壤微生物量碳随季节变化呈先升高后降低再升高的趋势，其中7月达到最大值，9月下降到最小值，但土壤微生物量氮、磷的季节变化与土壤微生物量碳有所不同，土壤酶活性也呈现季节性变化。金风霞等［6］在对不同种植年限苜蓿地土壤环境效应的研究中指出，各种植年限苜蓿草地土壤微生物群落以细菌占优势，而真菌的变化规律不明显，随着种植年限的变化，细菌和放线菌的数量呈现逐年递增的趋势。高雪峰等［7］研究了草原土壤微生物受放牧影响后的季节变化规律，研究结果表明，土壤中的细菌数量最低，从3月份开始逐渐增加，8月份达到最高值，8月到10月降低; 真菌数量3月份最高，5月份最低，而5月8月呈增加趋势，8月到10呈降低趋势; 放线菌数量5月份最少，5月到10月逐渐增加，10月份最高，之后又逐渐降低; 三大微生物类群的季节变化趋势不一致。任佐华等［8］研究了青藏高原腹地中，三江源自然保护区中的高寒草原土壤，分析了土壤微生物受气候变化的影响，结果表明，该区域微生物数量细菌最多，放线菌的数量次之，真菌的数量较少; 并且发现主要功能微生物菌群数量从多到少依次为氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌; 所研究区域的微生物生物量碳、氮含量差异显著; 对三江源地区高寒草原的土壤微生物活性影响明显的因素是温度的升高。
土壤微生物群落多样性研究方法及进展_1
第27卷增刊V ol 127,Sup 1广西农业生物科学Journal o f Guangx i A g ric 1and Biol 1Science 2008年6月June,2008 收稿日期:20080122。 基金项目:广西大学博士启动基金项目(X05119)。 作者简介:姚晓华(广西大学副教授,博士;E -mail:x hy ao@g xu 1edu 1cn 。文章编号:10083464(2008)增008405 土壤微生物群落多样性研究方法及进展 姚晓华 (广西大学农学院,广西南宁530005) 摘要:微生物多样性是指群落中的微生物种群类型和数量、种的丰度和均度以及种的分布情况。研究 土壤微生物群落多样性的方法包括传统的以生化技术为基础的方法(直接平板计数、单碳源利用模式等) 和以现代分子生物技术为基础的方法(从土壤中提取DN A ,进行G+C%含量的分析,或杂交分析,或进 行PCR,产物再进行D GGE/T GG E 等分析)。现代生物技术与传统微生物研究方法的结合使用,为更全面 地理解土壤微生物群落的多样性和生态功能提供了良好的前景。 关键词:微生物多样性;生化技术;分子生物学技术;DN A 中图分类号:.Q 938115 文献标识码:A Advancement of methods in studying soil microbial diversity YAO Xiao -hua (Co llege of Ag ricultur e,G uangx i U niv ersit y,N anning 530005,China) Abstract:Species div ersity consist o f species richness,the total number of species,species ev enness,and the distribution of species 1Methods to measure microbial diversity in so il can be categ orized into tw o g roups:biochemica-l based techniques and m olecular -based techniques 1The fo rmer techniques include plate counts,sole carbon so urce utilizatio n patterns,fatty acid methy l ester analysis,and et al 1The latter techniques include G +C%,DNA reassociation,DNA -DNA hy br idization,DGGE/TGGC,and et al 1Ov er all,the best w ay to study soil microbial diversity w o uld be to use a variety of tests w ith differ ent endpoints and degr ees o f r esolutio n to o btain the bro adest picture possible and the most inform ation r eg ar ding the microbial co mmunity 1 Key words:microbial diversity;biochem ica-l based techniques,mo lecular -based techniques,DNA 微生物多样性研究是微生物生态学最重要的研究内容之一。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1] 。但土壤微生物的种类庞大,使得有关微生物区系的分析工作十分耗时费力。因此,微生物群落结构的研究主要通过微生物生态学的方法来完成,即通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示土壤质量与微生物数量和活性之间的关系。利用分子生物学技术和研究策略,揭示自然界各种环境中(尤其是极端环境)微生物多样性的真实水平及其物种组成,是微生物生态学各项研究的基础和核心,是重新认识复杂的微生物世界的开端。
土壤微生物测定方法
土壤微生物测定 土壤微生物活性表示土壤中整个微生物群落或其中的一些特殊种群状态，可以反映自然或农田生态系统的微小变化。土壤微生物活性的表征量有:微生物量、C/N、土壤呼吸强度和纤维呼吸强度、微生物区系、磷酸酶活性、酶活性等。 测定指标： 1、土壤微生物量(MierobialBiomass，MB) 能代表参与调控土壤能量和养分循环以及有机物质转化相对应微生物的数量，一般指土壤中体积小于5Χ103um3的生物总量。它与土壤有机质含量密切相关。 目前，熏蒸法是使用最广泛的一种测定土壤微生物量的方法阎，它是将待测土壤经药剂熏蒸后，土壤中微生物被杀死，被杀死的微生物体被新加人原土样的微生物分解(矿化)而放出CO2，根据释放出的CO2:的量和微生物体矿化率常数Kc可计算出该土样微生物中的碳量。 因此碳量的大小就反映了微生物量的大小。 此外，还有平板计(通过显微镜直接计数)、成份分析法、底物诱导呼吸法、熏蒸培养法(测定油污染土壤中的微生物量—碳。受土壤水分状况影响较大，不适用强酸性土壤及刚施 用过大量有机肥的土壤等)、熏蒸提取法等，均可用来测定土壤微生物量。 熏蒸提取-容量分析法 操作步骤： （1）土壤前处理和熏蒸 （2）提取 -1K2SO 4（图将熏蒸土壤无损地转移到200mL聚乙烯塑料瓶中，加入100mL0.5mol·L 水比为1:4；w：v），振荡30min（300rev·min -1），用中速定量滤纸过滤于125mL塑料瓶中。熏蒸开始的同时，另称取等量的3份土壤于200mL聚乙烯塑料瓶中，直接加入100mlL0.5mol·L -1K2SO4提取；另作3个无土壤空白。提取液应立即分析。 （3）测定 吸取10mL上述土壤提取液于150mL消化管（24mmх295mm）中，准确加入10mL0.018 mol·L -1K2Cr2O7—12mol·L-1H2SO4溶液，加入2~3玻璃珠或瓷片，混匀后置于175±1℃ 磷酸浴中煮沸10min（放入消化管前，磷酸浴温度应调至179℃，放入后温度恰好为175℃）。冷却后无损地转移至150mL三角瓶中，用去离子水洗涤消化管3~5次使溶液体积约为80mL， 加入一滴邻菲罗啉指示剂，用0.05mol·L -1硫酸亚铁标准溶液滴定，溶液颜色由橙黄色 变 为蓝色，再变为红棕色，即为滴定终点。 （4）结果计算
微生物多糖的研究进展样本
微生物多糖的研究进展 生命科学技术学院08级2班杜长蔓 摘要: 就微生物多糖的种类, 生物合成、提取与纯化、实现了工业化的微生物多糖及其应用进行了综述, 展望了微生物多糖开发利用的前景。微生物多糖主要指大部分细菌、少量的真菌和藻类产生的多糖。微生物多糖由于具有安全性高、副作用小、理化特性独特等优点而使其在食品和非食品工业备受关注,特别在医药领域具有巨大的应用潜力。微生物多糖在细胞内主要有三种存在形式: ①黏附在细胞表面上,即胞壁多糖; ②分泌到培养基中,即胞外多糖; ③构成微 生物细胞的成分,即胞内多糖。而其中的胞外多糖具有产生量大、易于与菌体分离、可经过深层发酵实现工业化生产。一般微生物多糖的生产主要是利用淀粉为碳源,经过微生物的发酵进行生产,也有经过利用微生物产生的酶作用制成的。能够产生微生物胞外多糖的微生物种类较多,可是真正有应用价值并已进行或接近工业化生产的仅十几种。近几年,随着对微生物多糖研究的深入,世界上微生物多糖的产量和年增长量在10 %以上,而一些新兴多糖年增长量在30 %以上。到当前为止,已大量投产的微生物胞外多糖有黄原胶(Xant han gum) 、结冷胶 ( Gellan gum) 、小核菌葡聚糖(Scleeroglucan) 、短梗霉多糖( Pullulan) 、热凝多糖(Curdlan) 等。微生物多糖和植物多糖相比较具有以下优势:①生产周期短,不受季节、地域、病虫害等条件的限制; ②具有较强的市场竞争力和广阔的发展前景; ③ 应用广泛,例如已作为胶凝剂、成膜剂、保鲜剂、乳化剂等广泛应用于食品、制药、石油、化工等多个领域。据估计,当前全世界微生物多糖年加工业产值可达80 亿左右。 关键词: 微生物多糖; 生物合成; 提取与纯化;开发应用 0引言
土壤微生物研究土壤采集方法
土壤微生物研究规范——II. 土壤样品的运输和贮存 1. 土壤微生物样品的运输 土样从采集点到实验室往往需要经历一定时间的运输，土样运输过程中难免影响土壤的温度、水分、氧气等环境条件，所以要尽快置于黑暗、低温（4℃）的密闭环境，尽量维持土壤含水量稳定不变，黑暗环境是为了避免光照下藻类在土壤表明的生长，低温是为了减少细菌繁殖，维持微生物区系稳定。一般装于聚乙烯袋子，并松扎。另外，储存时尽可能避免物理压实，样品袋不要堆叠过多，以免破坏土壤原有的团粒结构，并导致底层样品处于厌氧环境。 微生物取样的土壤样品需要在0-4℃的条件下保存，所以土壤样品应及时保存在保温箱或冰箱中（设置0-4℃），并最好在一周内完成前期处理。 如果采集地有冰箱、熏蒸所需的真空干燥器和通风橱等设施，建议将微生物土壤样品熏蒸浸提后，以冷冻的浸提液保存在塑料小瓶中，以方便运送。 如果采集地没有通风橱等设施，建议将所取的土壤样品过筛后冷藏在保温箱中，以方便运送。具体的流程如下： （1）提前准备好保温箱及冷冻好的冰板。冰板需要提前1-2 d冷冻，可以再用自封袋装一定量水分放平冷冻为规则的冰块备用。 （2）按照微生物取样规范进行取样，及时过筛去除根系、土壤动物等杂质，放置在0-4℃保鲜冰箱中保存。用于DNA或RNA分析的土壤样品应用干冰速冻。用于RNA分析的土壤样品在运输过程中应用干冰保持低温。用于DNA分析的土壤样品应用冰盒运输，也可用干冰。 （3）运输当天将土壤样品密封好，放入保温箱中，保温箱底部、四周及顶部均放置冰板和用自封袋密封的冰块，保证样品四周均可接触冰板或冰块。注意保证土壤样品和冰块分别密封，以防路途中融化的水分进入土壤样品造成污染。 （4）到达目的地后，迅速将样品放入保鲜冰箱（0-4℃）保存待测。 如果采样地条件允许，可以根据规范上的实验方法，将样品熏蒸、浸提后保存在塑料小方瓶中，-20℃冷冻，然后再按照上述流程放置保温箱中运送到目的地，迅速放置在冷冻冰箱中（-20℃）保存待测。 如果购买不到保温箱，可以选用运输水果、蔬菜等的白色泡沫箱，密封严实后亦可。由于泡沫箱保温效果可能不及保温箱，路途较远时应多放置冰板及冰块，途中尽量不要打开，放入及取出都要及时，且需要提前确认样品采集地和目的地
当代微生物学的发展趋势
当代微生物学的发展趋势Prepared on 21 November 2021
当代微生物学的发展趋势 当代微生物学的发展趋势 当代微生物学的发展趋势，一方面是由于分子生物学新技术不断出现，使得微生物学研究得以迅速向纵深发展，已从细胞水平、酶学水平逐渐进入到基因水平、分子水平和后基因组水平。另一方面是大大拓宽了微生物学的宏观研究领域，与其他生命科学和技术、其他学科交叉、综合形成许多新的学科发展点甚至孕育新的分支学科。近20～30年来，微生物学研究中分子生物技术与方法的运用，已使微生物学迅速丰富着新理论、新发现、新技术和新成果。C.Woese1977年提出并建立了细菌（bacteria）、古菌(archaea)和真核生物（eucarya）并列的生命三域的理论，揭示了古细菌在生物系统发育中的地位，创立了利用分子生物学技术进行在分子和基因水平上进行分类鉴定的理论与技术。微生物细胞结构与功能、生理生化与遗传学研究的结合，已经进入到基因和分子水平，即在基因和分子水平上研究了微生物分化的基因调控，分子信号物质及其作用机制，生物大分子物质装配成细胞器过程的基因调控，催化各种生理生化反应的酶的基因及其组成、表达和调控，阐明了蛋白质生物合成机制，建立了酶生物合成和活性调节模式，探查了许多核酸序列，构建了100多种微生物的基因核酸序列图谱。如大肠杆菌（Escheriachiacoli）的基因图谱早已绘出，1/3多的基因产物已完成了生化研究，80％的代谢途径已有了解，染色体复制模式及调控方式已基本阐明，对许多操纵子的主要特征已有描述，对大肠杆菌细胞高分子的合成已探明，并可以在试管中模拟，即进入了后基因组时期。对固氮酶
极端环境微生物的研究进展
[摘要]极端微生物通常分为六个类群：嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物。极端环境中的微生物为了适应生存，逐步形成了独特的结构和生理机能，以适应环境。因此，研究适应机理并利用其特殊生理机能具有重要的理论和实际意义，极端微生物能产生多种极端酶和其他生物活性物质，极端微生物资源的开发利用有着广阔的前景。 极端环境(extreme environment) 泛指存在某些特殊物理和化学状态的自然环境，包括高温、低温、强酸、强碱、高盐、高压、高辐射和极端缺氧环境等，适合在极端环境中生活的微生物称为极端微生物(extremophiles)( Margesin and Schinner，2001【1】； Rothschild and Mancinelli，2001【2】；骏等，2006【3】；敏和东秀珠，2006【4】)．海洋极端环境一般是指与正常海洋环境绝然不同的物理化学环境，主要包括海底热泉、海底冷泉和泥火山环境，其次还包括高盐度(卤水)、强酸化、缺氧和滞流等海洋环境。海洋极端微生物通常为化能自养生物(chemoautotroph)，在分类体系上属于细菌和古细菌类，生活在无光、无氧或少氧环境，能利用一些海底热催化反应过程中产生的还原性小分子(H2、H2S和CH4 等)合成能量进行有机碳固定和新代，具有独特的基因类型、特殊生态群落、特殊生理机理和特殊代产物，有些属于共生生物(endosymbiont)。 一、极端微生物的种类及其生理特点 1．1 极端嗜热菌（Thermophiles） 一般最适生长温度在90℃以上的微生物，被称做极端嗜热菌【5,6】。已发现的极端嗜热菌有20多个属，大多是古细菌，生活在深海火山喷口附近或其周围区域【7】。如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，8O℃以下即失活；德国的斯梯特(K Stette)研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的巴罗斯(J．Baroos)发现一些从火山喷口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中，嗜热菌的营养围很广。多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。 1．2 极端嗜酸菌(Acidophiles) 一般指生活环境pH值在1以下的微生物，往往生长在火山区或含硫量极为丰富的地区。多为古细菌，其体环境保持pH值7左右。能氧化硫，硫酸作为代产物排出体外。嗜酸菌往往也是嗜高温菌。 1．3 极端嗜盐菌(Extremehalophiles)
土壤与环境微生物研究法
第七章土壤微生物区系分析 (92) 第一节一般土壤微生物的分离与计数 (92) 一、稀释平板法 (92) 二、MPN稀释法 (94) 三、土粒法 (96) 第二节厌氧微生物的分离 (96) 一、充氮厌氧培养法 (96) 二、焦性没食子酸吸氧法 (97) 三、专性厌氧细菌的分离法 (98) 第三节土壤主要类群微生物的分离与计数 (99) 一、好氧细菌的分离与计数 (99) 二、丝状真菌的分离与计数 (100) 三、放线菌的分离与计数 (100) 第四节土壤中功能微生物的测定 (101) 一、氨化细菌的测定 (101) 二、硝化细菌的测定 (102) 三、反硝化细菌的测定 (104) 四、好氧性自生固氮细菌的测定 (105) 十一、纤维分解菌的测定 (106) 十二、光合细菌的测定 (108) 十三、甲烷产生菌的测定 (109) 十四、有机污染物降解菌的测定 (110) 十五、重金属抗性菌的测定 (111) 第八章根圈微生物分析 (111) 第一节根圈细菌的分析 (112) 一、根圈的分区 (112) 二、根圈细菌的分离 (112) 三、根圈优势菌株的分群 (114) 第二节植物组织内微生物的分离 (115) 一、植物材料的选择 (116) 二、组织表面消毒 (116) 三、分离方法 (117) 第十五章土壤微生物生物量的测定 (119) 第一节土壤样品采集与预处理 (119) 第二节土壤微生物生物量碳分析 (120) 一、熏蒸提取——容量分析法 (120) 第三节土壤微生物生物量氮分析 (124) 一、熏蒸提取——全氮测定法 (125) 二、熏蒸提取——茚三酮比色法 (127)
食用菌多糖研究进展
微生物专题报告——食用菌多糖功能的研究概况 141201019 微生物学魏华 食用菌作为天然食药资源，营养丰富，含蛋白质、必需氨基酸、多糖、维生素等多种成分。食用菌多糖虽然含量比例仅占0.48-0.87%，却具特异的生物学功能活性。如具有抗肿瘤活性；可显著提高巨噬细胞吞噬量，刺激抗体产生，增强人体免疫功能；可降血糖、降血脂；可显著增加脑和肝脏组织中的过氧化物歧化酶SOD酶活力，抗氧化、抗衰老；保肝、抗辐射等等。 1971 年，Maeda 等从香菇中分离出一种具有抗肿瘤活性的多糖，这个研究发现影响重大，使更多的科学家开始研究真菌中的活性多糖[14]。截至目前，国内外已从食用菌中筛选出200 种有生物活性的多糖。同时，对于多糖的研究不仅只是研究其的生物学活性，更多的是利用生物学手段研究多糖分子的化学结构及结构与功能之间的关系[13]。国内对多糖的研究起步较晚，但在研究糖类的作用机理时，紧密与中医药的理论相结合，进展甚快。70 年代以来，我国在云芝、银耳、灵芝、黑木耳、裂褶菌、冬虫夏草、猴头菌和竹荪等中分离得到具有显著生理活性的、单一成分的多糖物质。目前，我国对药用多糖的研究仍多偏重于提取、分离、纯化、和研究药理活性等方面。虽然已有用于治疗癌症的商业化产品，但积累的临床资料仍很缺乏，大部分多糖产品尚处于实验阶段或仅用于保健品，还需重视新兴的糖生物学及工程学，提高研究水平。 1.食用菌多糖的种类 近年来研究报道的真菌多糖，主要有四类，葡聚糖、甘露聚糖、杂多糖、糖蛋白。 1.1葡聚糖 葡聚糖（Glucan），尤其是β(1-3)连接的葡聚糖具有多种活性[15-20]。如从金顶侧耳（Pleurotus citrinopileatus）子实体中分离的多糖，分子量为1.89×104，可能的结构是主链为β(1-3)连接的葡聚糖，支链为β(1-6)连接的葡萄糖[21]。从黑石耳（Dermatocarpon miniatum）子实体中分离的具有抗氧化功能的多糖，主要结构为α(1-4)(1-6)连接的葡聚糖，分子量为1.80×106[22]。从栓菌（Trametes suareclens）中分离的多糖分子量5.0×10 4，主链为β(1-3)-D-Glucan，支链为β(1—6)连接的葡萄糖。从斜顶菌（Clitopilus caepitosus)）多糖分子量1.32×106，主链为β(1-3)连接的葡聚糖，支链有较多的β(1-6)连接的葡聚糖链和较少的β(1-4)连接的葡聚糖链，分别连在主链的O-6 位和O-4 位。 1.2甘露聚糖
土壤微生物研究进展
哈尔滨师范大学 学年论文 题目植物与微生物关系研究进展 学生李春葳 指导教师王全伟副教授 年级 2009级 专业生物科学 系别生物科学系 学院生命科学与技术学院 哈尔滨师范大学 2012年5月
论文提要 植物与其生长环境中的微生物关系密切，两者形成了植物—微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构，这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落结构及多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述，并就其将来的研究方向做了展望。
植物与微生物关系研究进展 李春葳 摘要:植物与其生长环境中的微生物关系密切,两者形成了植物—微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构,这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。 关键词:植物植物根际微生物内生菌叶围微生物 植物与微生物的相互作用主要包括植物与根际微生物的互作、植物与叶围微生物的互作、植物与内生菌的互作及植物对微生物多样性的影响等。植物与周围环境生物的相互作用在自然界中普遍存在,其中以植物与微生物的互作为重要形式之一。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。 １植物根际有益微生生物与植物的关系 植物根际有益微生物主要指对植物生长和健康具有促进作用的土壤微生物。这些微生物可以通过一些途径，促进植物定植、生长和发育[1、2]。根据根际有益微生物主要作用可以将其分为植物根际促生微生物PGPM（plant growth promoting micribiology）和生防微生物BCA（biological control agents）2大类。 1.1植物促生微生物 植物促生微生物主要包括根瘤菌（Rhizobium）、菌根菌等。固氮微生物（自生固氮菌、联合固氮菌和共生固氮菌）可以通过固定大气中的Ｎ 从而增加植物对氮素的吸收。ＷｕＦ ２ Ｂ发现，苗期海岛棉(Gossypium barbadense)接种自生固氮菌（Azotobacter sp.）、巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）、多糖芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）和根瘤菌后，其功能叶中氮、磷、叶绿素含量以及生物学产量均明显提高[3]。尽管固氮微生物在非豆科植物以外的其他植物根际所占比例很小（1％），但对某些植物来说其根际固氮微生物所固定的氮素对其生长来说仍是重要氮源[1]。有些植物根际促生微生物（主要是菌根真菌）可以通过影响植物根系形态及生理特征，如增加植物根系吸收面积、改变植物根系通透性从而影响植物对N、P、K的吸收[4]。陈洁敏等[5]研究表明，分别接种3种AMF（泡囊丛枝菌根真菌）的玉米（Zeamays）对氮和磷的吸收比未接种的玉米增加了41.14％～78.29％。一些植物根际促生微生物可以通过产生有机酸或酶一类的代谢产物作用于土壤中以螯合形式存在的营养元素，从而使其活化，特别是许多AM真菌对P直接进行活化，从而增加了土壤中植物可利用的P。也有研究表明，菌根可以增加植物对水分的吸收，从而提高植物的抗旱能力。
土壤微生物生物量的测定方 法(氯仿熏蒸)
土壤微生物生物量的测定方法 1土壤微生物碳的测定方法（熏蒸提取----仪器分析法）1.1 基本原理 新鲜土样经氯仿熏蒸后（24h），土壤微生物死亡细胞发生裂解，释放出微生物生物量碳，用一定体积的0.5mol/LK2SO4溶液提取土壤，借用有机碳自动分析仪测定微生物生物量碳含量。根据熏蒸土壤与未熏蒸土壤测定有机碳的差值及转换系数（K EC），从而计算土壤微生物生物量碳。 1.2 实验仪器 自动总有机碳（TOC）分析仪（Shimadzu Model TOC—500,JANPAN）、真空干燥器、烧杯、三角瓶、聚乙烯熟料管、离心管、滤纸、漏斗等。 1.3 实验试剂 1）无乙醇氯仿（CHCL3）； 2）0.5mol/L硫酸钾溶液：称取87g K2SO4溶于1L蒸馏水中 3）工作曲线的配制：用0.5mol/L硫酸钾溶液配制10ugC/L、30ugC/L、50ugC/L、 70ugC/L、100ugC/L系列标准碳溶液。（其实一般情况下，仪器会自带的标曲，一般不用自己做的） 1.4 操作步骤 1.4.1 土壤的前处理（过筛和水分调节略） 1.4.2 熏蒸 称取新鲜（相当于干土10.0g，这个可以根据自己土样的情况而定）3份分别放入25ml小烧杯中。将烧杯放入真空干燥器中，并放置盛有无乙醇氯仿（约2/3）的15ml烧杯2或3只，烧杯内放入少量防暴沸玻璃珠，同时放入一盛有NaOH溶液的小烧杯，以吸收熏蒸过程中释放出来的CO2，干燥器底部加入少量水以保持容器湿度。盖上真空干燥器盖子，
用真空泵抽真空，使氯仿沸腾5分钟。关闭真空干燥器阀门，于25℃黑暗条件下培养24小时。 1.4.2 抽真空处理 熏蒸结束后，打开真空干燥器阀门（应听到空气进入的声音，否则熏蒸不完全，重做），取出盛有氯仿（可重复利用）和稀NaOH溶液的小烧杯，清洁干燥器，反复抽真空（5或6次，每次3min，每次抽真空后最好完全打开干燥器盖子），直到土壤无氯仿味道为止。同时，另称等量的3份土壤，置于另一干燥器中为不熏蒸对照处理。（注意：熏蒸后不 可久放，应该快速浸提）※ 1.4.4 浸提过滤 从干燥器中取出熏蒸和未熏蒸土样，将土样完全转移到80ml聚乙烯离心管中，加入40ml 0.5mol/L硫酸钾溶液（土水比为1:4，考虑到土样的原因，此部分熏蒸和不熏蒸土均为4g，即，4g土：16ml的硫酸钾溶液，当然这个加入量要根据TOC仪器的进入量决定）300r/min振荡 30min，用中速定量滤纸过滤。同时作3个无土壤基质空白。土壤提取液最好立即分析，或—20℃冷冻保存（但使用前需解冻摇匀）（注意这部分很重要，有研究结果表明：提取液如果不立即分析，请保存在—20℃，否则将影响浸提液的效果，其次，过滤时不要用普通的定性或定量滤纸，以免长久杂质会堵塞仪器的管路，建议使用那种一次性塑料注射器，配一个0.2um的滤头，一个才1元）。 1.4.5 TOC仪器测定 吸取上述土壤提取液10ul（这个要根据仪器自己的性能决定，但是一般情况下，在测定土壤滤液时候，要对其进行稀释，如果不稀释，一方面超过原来仪器的标曲，另一方面可能堵塞仪器。）注入自动总有机碳（TOC）分析仪上，测定提取液有机碳含量。由于总有机碳分析仪型号较多，不同的型号则操作程序存在较大差异，这里以本实验室使用的有机碳分析仪（Shimadzu Model TOC---500,JAPAN）为例。 1.5 计算
微生物胞外多糖及其生物合成途径研究现状
Advances in Microbiology 微生物前沿, 2017, 6(2), 27-34 Published Online June 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/722085179.html,/journal/amb https://https://www.360docs.net/doc/722085179.html,/10.12677/amb.2017.62004 Research Status of Microbial Exopolysaccharide and Its Metabolic Pathway Ning Pang1,2, Jiaqi Zhang1, Jin Qi3, Binhui Jiang1* 1School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang Liaoning 2Beijing Yingherui Environmental Technology Co. Ltd., Beijing 3Fushun Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Fushun Liaoning Received: May 22rd, 2017; accepted: Jun. 9th, 2017; published: Jun. 12th, 2017 Abstract Due to their unique physical and chemical properties, rheological properties and biological safety, microbial polysaccharides have been widely used in many fields, such as industrial production and life. But due to high production costs and less production limit its wide application. The screening, isolating and culturing of microbial strains of extracellular polysaccharides were in-troduced in this paper, and the optimization of production of flocculant conditions and the sepa-ration and purification of extracellular polysaccharides were also discussed. Furthermore, the re-search status of the microbial exopolysaccharide metabolic pathway was focused. The method of improving the production of extracellular polysaccharides can be found by the study of metabolic pathways of microbial exopolysaccharides, which lays the foundation for the industrial applica-tion of microbial extracellular polysaccharide. Keywords Microbial Flocculant, Glycobacter, Biosynthetic Pathway 微生物胞外多糖及其生物合成途径研究现状 庞宁1,2，张佳琪1，齐进3，姜彬慧1* 1东北大学，资源与土木工程学院，辽宁沈阳 2北京盈和瑞环境科技股份有限公司，北京 3抚顺出入境检验检疫局，辽宁抚顺 *通讯作者。 文章引用: 庞宁, 张佳琪, 齐进, 姜彬慧. 微生物胞外多糖及其生物合成途径研究现状[J]. 微生物前沿,2017, 6(2):