微生物生态0.pptx

微生物生态微生物生态第八章第八章本章提纲本章提纲生态系统概念及特点。植物根际与根际微生物。植物与微生物的关系。微生物间的相互关系。微生物生态学微生物生态学是研究处于环境之中的微生物，和与微生物相联系的物理、化学和生物等环境条件，以及它们之间的相互关系。一、生态系统一、生态系统生态系统生态系统是由英国生态学家坦斯列于1935年最先提出的。美国生态学家Odime给生态系统的定义较完整。生态系统生态系统生态系统（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密切联系，相互作用，通过物质交换、能量转化和信息传递，成为占据一定空间、具有一定结构，执行一定功能的动态平衡整体。生态系统生态系统的核心是生物群落。生物群落具有自我维持、修补和重建的能力，因而生态系统在一定范围内，可以自我维持，系统在生物于环境的作用下总是趋向平衡。并通过自我调节和外部控制不断进行演化，使这一整体成为相对稳定的生态系统。当外界条件发生变化时，微生物群落往往通过改变群落的结构来适应新的环境条件。微生物生态系统的特点（1）微生物生态系统中不仅有大环境，还有更重要的微环境。微环境对微生物的生存和发展影响更大，与微生物的关系更密切。微生物生态系统的特点（2）在微生物生态系统的生物群落中，通常包含两类微生物，一类是优势种，即具有大量个体，但微生物的种类少；另一类是微生物的个体数量少，但种类多。前者是这一生态系统中物质流和能量流的主要作用者；后者是群落生物多样性的主要体现者。群落微生物种的多样性是其具有稳定性的主要因素。二、微生物在自然界中的分布微生物在空中分布空气是传播微生物的重要介质空气中微生物的种类和数量特点：一般是陆地上空海洋，城市上空农村，近地面空气高空空气。微生物在空气中的分布空气中的微生物类群主要是真菌和细菌，常见的种类有青霉属、曲霉属、木霉属、根霉属、毛霉属、球拟酵母属以及细菌中的芽孢杆菌属。地 点微生物数量（个/3空气）北极(北纬80)0海洋上空12市区公园200城市公园5,000宿 舍2,000畜 舍1,000,0002,000,000不同地点空气中的微生物数量不同地点空气中的微生物数量 以细菌总数评价空气的卫生标准（日本）以细菌总数评价空气的卫生标准（日本）清洁程度细菌总数CFum-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 301极端环境下微生物的研究意义极端环境下微生物的研究意义开发利用新的微生物资源，包括特异开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；性的基因资源；为微生物生理、遗传和分类乃至生命为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如功能基因科学及相关学科许多领域，如功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料；课题和材料；为生物进化、生命起源的研究提供新为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。的材料。极端环境中的微生物高温环境中的微生物如嗜热脂肪芽孢杆菌、酸热芽孢杆菌高盐环境中的微生物通常把能在含盐量高于的环境中生长的微生物称为极端嗜盐菌，常见的种类有盐细菌属和盐球菌属高压环境中的微生物如分离自深海淤泥的耐压假单胞菌，生长十分迟缓，代时为33天 水体微生物淡水微生物淡水微生物一般湖泊、池塘和江河的营养丰富，能满足许多微生物的需要。天然水体的温度一般变幅为036之间。在流水生境中氧气能不断溶入水中并混匀，静水中仅表层溶解氧较多，底层较少。淡水的pH值变幅从3.7到10.5，多数为6.58.5，因而适合于多数水生微生物的生长。影响淡水微生物分布的因素有机物含量；度；水的深度；日光与水体的溶解氧量 海洋环境（特点）有机质等营养物含量低、含盐量高和温度低。海水的H值多为碱性（8.38.5），100以下的温度为05，表层的温度变化也不超过35。海洋微生物具有耐压、嗜冷和低营养要求的特点。海洋环境中常见种类常见的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的脱硫弧菌属(desulfovibrio)和产甲烷细菌等。海水中的化能自养菌多为硝化细菌。海洋中真菌的数量和种类远比土壤为少。海洋原生动物的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。土壤土壤剖面结构与微生物的分布（见P191表81）。土壤矿物质颗粒按大小分为砂砾、粉粒、粘粒。其中粘粒的理化性质最活泼，与微生物关系最密切。土壤颗粒组成的微环境土壤中的微生物MicrobosNumber/gBiomass(g/m3)Bacteria108160Fungi105200Actinomycets105-106160Algae104-10532Protozoa10438农田土壤微生物数量和生物量典型花园土壤不同深度每克土壤的典型花园土壤不同深度每克土壤的微生物菌落数微生物菌落数/CFu深度深度/cm细菌细菌放线菌放线菌*真菌真菌藻类藻类3-8975000020800001190002500020-25217900024500050000500035-40570000490001400050065-751100050006000100135-14514003000三、植物根际与根际微生物植物根系对微生物的作用植物根系对微生物的作用 植物根际对微生物数量和种类的影响称为根际效应（rhizosphere effect）。在数量方面常用根土比（RSratio）即根际微生物数量与非根际土壤微生物数量的比值来表示。R/S值一般为520，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变化。根系微生物对植物的影响根系微生物对植物的影响提供有机养料和生长素类物质；提高土壤矿质养料的有效性；消除H2S等对植物的毒害作用；产生拮抗性物质；引起缺素及产生有害作用。四、微生物与高等植物四、微生物与高等植物 间的共生关系间的共生关系菌根（菌根（mycorrhizaemycorrhizae）菌根是真菌(担子菌和子囊菌)与植物形成的特殊共生体。根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。外生菌根外生菌根大多数外生菌根真菌是广谱性寄主真菌，大多数外生菌根真菌是广谱性寄主真菌，能同很多种植物形成外生菌根；少数为能同很多种植物形成外生菌根；少数为专性寄主真菌，只能同几种植物形成菌专性寄主真菌，只能同几种植物形成菌根。如小牛肝菌只同落叶松属树种形成根。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。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，兰草需带土栽科植物其真菌为密环菌，兰草需带土栽培。培。内生菌根内生菌根u内内生生菌菌根根的的菌菌丝丝体体主主要要存存在在于于根根的的皮皮层层中中，在在根根外外较较少少。内内生生菌菌根根又又分分为为两两种种类类型型，一一种种是是由由有有隔隔膜膜真真菌菌形形成成的的菌菌根根，另另一一种种是是无无隔隔膜膜真真菌菌所所形形成成的的菌菌根根，后后一一种种一一般般称称为为VA菌菌根根，即即“泡泡囊囊-丛丛枝枝菌菌根根”，内内生生菌菌根根主主要要存存在在于于草草、林林木木和和各种作物中。各种作物中。共生固氮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的共生固氮。Root Nodule Bacteria and Symbiosis with legumesSoybean root nodulesUnnodulated soybeanNodulated soybeanCK Spr4-5根瘤形成过程的主要步骤根瘤形成过程的主要步骤特定的根瘤菌与相应的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，进入根皮层后导致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。Rhizobium nodules on a pea root微生物引起的植物病害微生物引起的植物病害植物病原真菌。如：由半知菌引起的植物病害有棉花炭疽病、立枯病和黄萎病，水稻的稻瘟病和纹枯病等；植物的细菌性病害。如：引起水稻白叶枯病的水稻黄单胞菌。植物的病毒性病害。如：烟草花叶病毒是最早被发现的病毒，流行时常可使产区烤烟减产25。五、微生物之间的相互关系五、微生物之间的相互关系互生关系互生关系 互生关系：两种微生物都可以单独生活，当生活在一起时，比单独生活的好，但二者不形成共生组织(生命整体)的关系。如：土壤中的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，后者从空气中固定的氮素又能为纤维素分解菌提供氮素营养，一方面消除了有机酸对纤维素分解菌自身所造成的不利影响，另一方面加强了对纤维素的分解能力。共生关系：指两种微生物在一起生活，互相提供必要的生活条件，彼此依赖，形成一个在形态上具有共同结构，而在生理上却相互分工，互换生命活动产物的生存关系。如将二者分开，各自都生活不好。此可视为互生关系的高度发展。藻类或蓝细菌与真菌共生所形成的地衣是共生关系的典型代表。共生关系共生关系竞争关系：多种微生物共同生活于一个环境中时，或因一种微生物优先利用有限养料，致使另一种微生物养料缺乏，生长发育受阻；或因一种微生物生长迅速，占领基质表面和充斥空间，使另 一种微生物无处容身而生长受抑。竞争导致优势种群的胜利和劣势种群的淘汰。竞争关系竞争关系寄生是一种微生物生活在另一种微生物表面或体内并对后者产生危害的相互关系。在这一关系中前者称为寄生物，后者称为寄主。如粘细菌常能借产生的胞外酶以溶解生境中的其它G、G细菌或藻类细胞并从中获取营养料。寄生关系寄生关系猎食关系：一种微生物直接吞食另一种微生物的关系。猎食关系猎食关系这是一种微生物通过产生某种特殊的代谢产物或改变环境条件来抑制或杀死另一微生物 种群的现象。可以将拮抗作用区分为特异性和非特异性两种类型。拮抗关系拮抗关系