环境微生物多样性研究方法进展_窦敏娜
自然界中的微生物(含答案)
自然界中细菌真菌的分布 1.罐头食品在很长时间内不会腐败变质，这主要是因为（ C ） A．罐头密封很严，细菌无法侵入 B．罐头密封很严，细菌无法呼吸 C．罐头在封罐前经过高温高压灭菌，封罐后罐内没有细菌 D．罐头在封罐前经过高温高压灭菌，封罐后罐内细菌无法生存 2.通常用来作为菌种鉴定的重要依据是（ A ） A．菌落B．细菌形态C．细菌体积D．细菌结构 3.霉菌在下列哪种环境中最容易出现（ B ） A．潮湿的沙土地B．潮湿的粮食 C．干燥的衣物D．煮沸的牛肉汁 4.腌肉长时间不易腐烂，主要原因是（ C ） A．气温低，不利于细菌的生长和繁殖 B．空气中没有飘浮着的细菌 C．盐分多，不利于细菌的生长和繁殖 D．大多细菌是对人类有益的，不会使肉腐烂 5.细菌和真菌的生存需要一定的条件，如______适宜温度____、______有机物____、____一定水分____、_____适宜的酸碱度___。 6.细菌、真菌培养的一般方法是： （1）配制含有营养物质的__培养基__； （2）__接种_：将少量细菌或真菌放在培养基上的过程； （3）把接种后的培养皿放在恒温环境或温暖的地方进行___恒温培养___。 7.细菌和真菌是___生物圈__中广泛分布的生物，但不同细菌需要的生存条件____不同_____，如好气性芽孢杆菌需要___有氧___的环境，而乳酸菌需要___无氧__的环境，生活在极端环境中的有________________。在经过严格的_灭菌___的环境中不可能有细菌和真菌。 细菌 1.细菌的发现者是（ A ） A．荷兰人列文虎克B．英国人罗伯特·虎克 C．法国人路易斯·巴斯德D．沃森 2.下列各项中，不属于细菌细胞特点的是（ C ） A．个体是单细胞的B．细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质 C．细胞中有成形的细胞核D．细胞中没有成形的细胞核 3.芽孢是细菌的（ B ） A．分泌物B．休眠体C．后代D．生殖细胞 4.外科手术器械和罐头食品的消毒，都要以能够杀死________为标准（ D ） A．球菌B．杆菌C．螺旋菌D．芽孢 5.下列关于细菌的说法正确的是（ C ） A．都有鞭毛，生活在水中 B．都有荚膜，都能形成芽孢 C．肺炎双球菌是多细胞的生物体 D．金黄色葡萄球菌菌落中的每个细菌都是独立生活的 6.细菌有三种基本形态，例如能引发咽喉炎的金黄色葡萄球菌呈__球状___，大肠杆菌呈_______杆状____，小螺菌呈___螺旋状_____。 7.用罐头来保存食物是根据________的实验发明的（ C ） A．达尔文B．列文虎克C．巴斯德D．弗莱明 8.细菌的以下特点与它们的广泛分布有关： （1）细菌的个体___为单细胞状态__，极易为各种媒介携带； （2）进行___分裂__生殖，速度快，数量多； （3）能形成休眠体___芽孢__，对不良环境有较强的抵抗力，而且还能四处飘散，落在适宜的环境中，又能萌发成____细菌____。 真菌 第1页（共6页）第2页（共6页）
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、
微生物多样性研究—β多样性分析概述
微生物多样研究中的—β多样性分析概述
一、β-多样性分析介绍 1. β（Beta）Diversity： 是对不同样品/不同组间样品的微生物群落构成进行比较分析。 ?β多样性分析前的数据“来源”： 1）OTUs的丰度信息表； 2）OTUs之间的系统发生关系， 计算Unweighted Unifrac及Weighted Unifrac距离。 ?通过多变量统计学方法主成分分析(PCA，Principal Component Analysis)，主坐标分析(PCoA，Principal Co-ordinates Analysis)，非加权组平均聚类分析(UPGMA，Unweighted Pair-group Method with Arithmetic Means)等分析方法，从中发现不同样品（组）间的差异。
2. PCA & PCoA分析 ?主成分分析（PCA）是多变量统计学中最为人熟知的分析方法，它通过线性变换，将原始的高维数据投影至少量新合成的变量（即主成分），从而简化数据结构，展现样品的自然分布。 ?主成分分析不考虑原始变量之间可能存在的相互关系，并且是基于欧式距离评价样品之间的相似度。 ?多维尺度分析与主成分分析类似，但是它可以采用任何距离评价样品之间的相似度。主坐标分析（Principal coordinates analysis，PCoA）是经典的多维尺度分析方法。
3.UniFrac距离 ?由于微生物极其多样，不同微生物彼此之间的系统发育关系往往千差万别，仅仅将群落中不同微生物成员视为相互独立的变量显然并不合理。 ?因此，在比较不同群落样品之间的差异时，需要考虑两个群落成员之间的系统发育关系是否相似。 ?基于这个思想，计算微生物群落样品间距离的UniFrac距离应运而生，通过比较两个群落各自独有的微生物成员之间系统发育关系的远近，更为客观地反映两个群落样品之间的相似程度。
高通量测序：环境微生物群落多样性分析
(5)高通量测序：环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究 热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面， 对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术 的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量 测序技术（尤其 是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵 敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我 们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重 要的理论和现实意义。 在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通 过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以 对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微 生物群
落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传 染病病原微生物。研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四 类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学 方法等等。 近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分 子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包 括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数 优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列，因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息，还需 对每一条带构建克隆文库，并筛选克隆进行测序，此实验操 作相对繁琐；此外，采用这种方法无法对样品中的微生物做 到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微
微生物在自然界的分布
微生物在自然界的分布 1. 内容 1.土壤中的微生物 由于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，所以成了微生物生活的良好环境。可以说，土壤是微生物的“天然培养基”，也是它们的大本营，土壤微生物通过其代谢活动可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。土壤中微生物数量最大，类型最多，是人类最丰富的“菌种资源库”。 2.水体中的微生物 水是一种良好的溶剂，水中溶解或悬浮着多种无机和有机物质，能供给微生物营养而使其生长繁殖，水体是微生物栖息的第二天然场所。 ?淡水微生物 淡水中的微生物多来自于土壤、空气、污水或动植物尸体等，尤其是土壤中的微生物，常随土壤被雨水冲刷进入江河、湖泊中。来自土壤中的微生物，一部分生活在营养稀薄的水中，一部分附着在悬浮于水体中的有机物上，一部分随着泥沙或较大的有机物残体沉淀到湖底淤泥中，成不水体中的栖息者，另外也有很多微生物因不能适应水体环境而死亡。因此，水体中的微生物数量和种类一般要比土壤中的少。 水中微生物的含量和种类对该水源的饮用价值影响很大。在饮用水的微生物学检验中，不仅要检查其总菌数，还要检查其中所含的病原菌数。由于水中病原菌数比较少，所以通常采用与其有相同来源的大肠菌群的数量作为指标，来判断水源被人、畜粪便污染的程度，从而间接推测其他病原菌存在的概率。 我国卫生部门规定的饮用水标准是：1ml自来水中的细菌总数不可超过100个（37℃，培养24h），而1000ml自来水中的大肠菌群数则不能超过3个（37℃，48h）。 ?海水微生物 海洋是地球上最大的水体，咸水占地球总水量的97.5%。一般海水的含盐量为3%左右，所以海洋中土著微生物必须生活在含盐量为2%～4%的环境中，尤以3.3%～3.5%为最适盐度。海水中的土著微生物种类主要是一些藻类以及细菌中的芽孢杆菌属、假单胞菌属、弧菌属和一些发光细菌等。 3.空气中的微生物 空气中并不含微生物生长繁殖所必需的营养物、充足的水分和其他条件，相反，日光中的紫外线还有强烈的杀菌作用，因此，它不适宜微生物的生存。然而，空气中还是含有一定数量来自土壤、生物和水体等的微生物，它是以尘埃、微粒等方式由气流带来的。因此，微生物的分布是世界性的。但微生物在空气中的分布是很不均匀的。凡含尘埃越多或越贴近地面的空气，其中的微生物含量就越高。在医院及公共场所的空气中，病原菌特别是耐药菌的种类多、数量大，对免疫力低下的人群十分有害。
中国微生物物种多样性研究进展_郭良栋.
生物多样性 2012, 20 (5): 572–580 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2012.10129 Biodiversity Science http: //https://www.wendangku.net/doc/ec7851779.html, —————————————————— 收稿日期: 2012-06-13; 接受日期: 2012-08-10 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(30930005) ? 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: guold@https://www.wendangku.net/doc/ec7851779.html, 中国微生物物种多样性研究进展 郭良栋* (中国科学院微生物研究所真菌学国家重点实验室, 北京 100101) 摘要: 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 具有丰富的物种多样性。我国地域辽阔, 跨越热带至寒温带, 气候条件多样, 地理环境与生态系统类型复杂, 是世界上生物多样性最丰富的国家之一。我国已开展了大量微生物多样性研究, 并证实我国多样的生境蕴藏着丰富的微生物物种多样性。目前我国已报道真核微生物(菌物)约14,700种, 其中包括真菌约14,060种、卵菌约300种、黏菌约340种, 而真菌中有药用菌473种、食用菌966个分类单元。特别是近年来通过免培养的分子生物学技术发现我国存在丰富的原核微生物多样性。本文概述了传统方法和现代分子生物学技术在我国原核微生物(古菌、细菌)和真核微生物(真菌、卵菌、黏菌)物种多样性研究的最新进展。 关键词: 真核微生物, 原核微生物, 物种多样性, 培养方法, 分子技术 Progress of microbial species diversity research in China Liangdong Guo * State Key Laboratory of Mycology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101 Abstract: Microbes with rich species and genetic diversity are widely distributed throughout various habitats in the world. China possesses a variety of climate zones, geographic environments, and complex ecosystems, which play a large role shaping the complex biodiversity of this country. Microbial diversity has been widely studied and well documented by Chinese scientists. For example, a total of ca. 14,700 eukaryotic microbe species have been recorded, including ca. 14,060 fungi, ca. 300 oomycetes, and ca. 340 slime molds. Within the Fungi, there have been 473 medicinal fungal species and 966 edible fungal taxa recorded. However, re-cent studies have documented much high species diversity of prokaryotic microbes using molecular tech-niques, which have greatly promoted the study level of microbial diversity in China. This review paper sum-marizes recent research progress of microbial (i.e., archaea, bacteria, fungi, oomycetes, and slime molds) di-versity in China based on traditional and molecular techniques. Key words: eukaryotic microbe, prokaryotic microbe, species diversity, cultivation method, molecular technique 微生物是分布最为广泛的生命形式, 几乎分布到地球上的所有生境, 可利用各种有机化合物、无机盐等作为能源, 在有氧或无氧条件下, 在寒冷的极地、高达100℃的热泉或高盐碱度等极端环境中生活。微生物具有丰富的物种和遗传多样性, 并以高度的变异性适应不同的生境。作为生态系统中的重要组分, 微生物在自然界的物质与能量循环、生态系统的演替以及生物多样性的维持中发挥重要的生态功能。微生物与人类的生活休戚相关, 在直 接或间接地为人类提供了极其丰富的物质资源的同时, 也为人类带来了巨大危害。 Woese 和Fox(1977)以核糖体RNA(rRNA)的小亚基(原核生物的16S 、真核生物的18S 基因)序列为依据, 提出了独立于真细菌(Eubacteria)和真核生物(Urkaryotes)之外的第三种生命形式——古菌(Archaea), 认为它和真核生物以及真细菌是从一个具有原始遗传机制的共同祖先分别进化而来。随后Woese 等(1990)提出了三域(Domain)分类系统, 将
微生物研究技术与方法 重点大全要点
第一章绪论 课程主要内容： 1、微生物学研究技术发展 2、微生物材料的准备 3、微生物研究中的物理化学方法基础 4、微生物的观察与微生物分析法 5、细胞破碎方法及亚细胞物质分离 6、微生物育种技术 7、固相化技术与生物传感器 8、免疫学技术 9、微生物学研究的分子生物学技术 微生物学研究技术发展： 微生物学是整个生物学中第一门具有一套自己独特操作技术的学科，其技术的发展主要包括： 1、显微镜术和制片染色技术 2、消毒灭菌技术和无菌操作技术 3、纯种分离和克隆化技术 4、合成培养基技术；选择性和鉴别性培养技术 5、突变型标记和筛选技术；深层液体培养技术 6、菌种保藏技术 7、原生质体制备和融合技术 8、各种DNA重组技术等 第二章微生物材料的准备 第一节灭菌、消毒、除菌与无菌操作 掌握知识要点： 原理、方法、生物活性物质的除菌 无菌操作：意识、个人卫生、环境卫生、灭菌、接种等操作、保存 一、几个基本概念 控制害菌的措施： 1）杀灭法： ○1灭菌：彻底杀灭（杀菌、溶菌）——一切微生物 ○2消毒：部分杀灭——仅杀灭病原菌 2）抑制法： ○1防腐：抑制霉腐微生物 ○2化疗：抑制宿主体内的病原菌 1、灭菌：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的 措施。例如：高温灭菌、辐射灭菌等。 2、消毒：消除毒害，即传染源、致病菌。一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或 内部一部分对人体或动、植物有害的病原菌，而对被消毒的对象基本无害的措施。例如：
常用的对皮肤、水果、饮用水进行药剂消毒的方法 对啤酒、牛奶、果汁和酱油等进行消毒处理的巴氏消毒法 1）巴氏消毒法（pasteurization） 2）煮沸消毒法 采用在100℃下煮沸数分钟的方法，一般用于饮用水的消毒。 3、防腐：利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过抑菌作用防止食品、生物制品等对象发生霉腐的措施。 防腐的方法： ①低温：利用4℃以下的各种低温（0，－20，－70，－196℃）保藏食物、生化试剂、 生物制品或菌种等。 ②缺氧：可采用抽真空、充氮或二氧化碳、加入除氧剂等方法来有效防止食品和粮食 等的霉腐、变质而达到保鲜的目的。 除氧剂的种类很多，是由主要原料铁粉再加上一定量的辅料和填充剂制成，对糕点等含水量较高的新鲜食品有良好的保鲜功能。 ③干燥：采用晒干、烘干或红外线干燥等方法对粮食、食品等进行干燥保藏，是最常 见的防止霉腐的方法； 在密封条件下，用生石灰、无水氯化钙、无氧化二磷、氢氧化钾（或钠）或硅胶等作为吸湿剂，也可很好的达到食品、药品和器材等长期防霉腐的目的。 ④高渗：通过盐腌和糖渍等高渗措施来保存食物，是在民间早就流传的有效防霉腐的 方法。 ⑤高酸度：在我国和韩国等具有悠久历史的泡菜，就是利用乳酸菌的厌氧发酵使新鲜 蔬菜产生大量乳酸，借这种高酸度而达到抑制杂菌和防霉腐的目的。 ⑥高醇度：用白酒或黄酒保存食品，在我国有悠久传统，如：醉蟹、醉麸、醉笋和黄 泥螺等产品，都是特色风味食品。 ⑦加防腐剂：在有些食品、调味品、饮料、果汁或工业器材中，可加入适量的防腐剂 或防霉剂来达到防霉腐的目的，如： 用苯甲酸来使酱油防腐； 用尼泊金作墨汁防腐剂； 用山梨酸、脱氢醋酸作化妆品防腐剂； 用二甲基延胡索酸（DMF）作食品、饲料的防腐剂。 4、化疗——化学治疗 利用具有高度选择毒力即对病原菌具高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以达到治疗该宿主传染病的一种措施。 用于化学治疗目的的化学物质称化学治疗剂，包括磺胺类等化学合成药物、抗生素、生物药物素和若干中草药中有效成分等。 要点： 1.灭菌：利用物理、化学方法杀死物体表面、内部全部的微生物。 2.消毒：杀死物体表面或内部有害微生物或使其钝化，使致病微生物不致病。 3.除菌：利用物理方法除去物体表面的微生物。
微生物之微生物多样性分析-DGGE
变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE） 普通的聚丙烯酰胺凝胶电泳只能通过片段大小不同在同一浓度的胶上电泳迁移率不同而分离不同的DNA片段，对于片段大小接近或相同的DNA片段无法做到有效地分离；DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis) 即变性梯度凝胶电泳，是利用DNA在不同浓度的变性剂中解链行为的不同而导致电泳迁移率发生变化，从而将片段大小相同而碱基组成不同的DNA片段分开。 DGGE作为一种成熟的分子生物学技术被广泛应用于环境科学（土壤、海洋、河流、冰川、淤泥等）、医学（各种疾病治疗前后，病变部位微生物的差异）、人体（鼻咽、口腔、黏膜、肠道）等领域进行微生物多样性分析。 实验流程图： 实验结果 实验结果包括以下内容 1 引物设计 以下是DGGE中常用的引物，我们将根据客户的不同需求，进行针对性的引物设计。 引物序列（5’-3’）
细菌 16S V3 区扩 增引物 357-F-GC CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGG GCACGGGGGGCCTACGGGAGGCAGCAG 518r ATTACCGCGGCTGCTGG 引物 序列（5’-3’） 真核 18S V1-3区扩增引物 Euk1A CTGGTTGATCCTGCCAG EukA516r-GC CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCA CGGGGGGACCAGACTTGCCCTCC 2 基因组DNA 抽提电泳检测图 针对客户的样本来源不同，我们针对性优化不同的基因组抽提方法，已达到提取效果最佳。 说明：1-8为样本所抽提基因组DNA，上样量3uL；M 为1kb Marker 上数第一条带为8 kb，中间的亮带为3kb，浓度为30ng/uL，其余为10 ng/uL。 3 目的片段PCR 检测 说明：1-8为样本，负为负对照（说明我们的实验没有污染，这对分子实验是至关重要的），上样量为5uL；M 为DL2000 Marker，上样量3uL。其中亮带为20ng/uL，其余为10 ng/uL。 Reconditioning PCR： 第一轮PCR 产物将会作为新的模板再进行少数循环的第二轮PCR 扩增，这叫做“Reconditioning PCR”。由于在“ Reconditioning PCR”的过程中引物和模板之
微生物多样性研究进展
姓名：崔靖璞学号：2010212802 专业：生物科学 微生物多样性研究进展 摘要：微生物资源丰富,开发潜力巨大,是生命科学发展的主要动力之一.本文介绍了几种常用的研究微生物多样性的分子生物学技术,主要包括:16SrDNA测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等,并对微生物多样性研究技术的未来发展进行了展望，同时本文也介绍几种微生物多样性的研究实验方法。 关键词:微生物多样性聚合酶链式反应基因芯片平板纯培养 微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源,微生物资源的开发,是21世纪生命科学发展的主要动力之一.由于微生物的微观性,微生物多样性与其他高等生物相比有许多独特之处,包括:生存环境多样;生长、繁殖速度多样;营养、代谢类型多样;生活方式多样.微生物多样性的揭示与研究技术的发展和创新是密不可分的,研究技术的进步是微生物多样性研究向前发展的重要推动力量.近年来,随着微电子、计算机、分子生物学、物理、化学等技术的发展,微生物多样性研究技术也在吸收其他学科先进技术的基础上不断向前发展.各种研究方法的发展使得这种状况有了很大改观.现代分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用克服了微生物培养技术的限制,能对样品进行较客观的分析,较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性.目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:16SrDNA 测序、DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。 1核酸探针杂交技术 核酸分子杂交技术是20世纪70年代发展起来的一种分子生物学技术.该技术快速、灵敏、具有高度特异性,近年来被广泛应用于微生物多样性的研究中.用于微生物多样性研究的探针主要有三类:双链DNA、单链DNA和RNA以及寡核苷酸探针,杂交方式主要有荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、全细胞杂交(whole-cell hybridization)、数量印迹杂交(quantitative dot blot)及生物芯片(biochip).对于环境微生物样品解析而言,最有意义的核酸杂交技术是原位杂交技术,在原位杂交技术中,应用最广泛的是荧光原位杂交技术。
微生物在环境保护中的应用
微生物在环境保护中的应用 随着人类的物质文明和健康的需要，对环境要求越来越高，为了达到提高空气质量和水环境质量的要求，环境工程除用常规的处理设备和构筑物处理污废水外，还与天然的湿地组合处理；后来又发展到用人工湿地处理污废水，或用处理设备，构筑物与人工湿地组合对污废水进行深度处理。顺应趋势，微生物也逐渐应用到环境保护中。它与物理，化学法相比，具有经济，高效的优点，更重要的是可基本达到无害化。现在浅谈微生物在环境工程中处理废水，废物，废气的应用： 微生物在废水处理中的应用： 生物处理根据其处理过程中氧的状况，可分为好氧处理系统与厌氧处理系统。 好氧处理系统 微生物在有氧条件下，吸附环境中的有机物，并将其氧化分解成无机物，使污水得到净化，同时合成细胞物质。微生物在污水净化过程，以活性污泥和生物膜的主要成分等形式存在。 活性污泥法：又称曝气法，是利用含有好氧微生物的活性污泥，在通气下使污水净化的生物学方法。此法是现今处理有机废水的最主要的方法。它是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团来大量絮凝和吸附污水中的有机物，并在氧的作用下，将这些物质同化为菌体的成分，或将其分解为CO2、水等物质，从而达到降低污水中有机污染物的目的。所谓活性污泥是指由菌胶团形成菌、原生动物、有机和无机胶体及悬浮物组成的絮状体。在污水处理过程中，它具有很强的吸附、氧化分解有机物或毒物的能力。在静止状态时，又具有良好沉降性能。活性污泥中的微生物主要是细菌，占微生物总数的90%～95%。,并多以菌胶团的形式存在，具有很强的去除有机物的能力，原生动物起间接净化作用。 活性污泥法根据曝气方式不同，分多种方法，目前最常用的是完全混合曝气法。污水进入曝气池后，活性污泥中的细菌等微生物大量繁殖，形成菌胶团絮状体，构成活性污泥骨架，原生动物附着其上，丝状细菌和真菌交织在一起，形成一个个颗粒状的活跃的微生物群体。曝气池内不断充气、搅拌，形成泥水混合液，当废水与活性污泥接触时，废水中的有机物在很短时间内被吸附到活性污泥上，可溶性物质直接进入细胞内。大分子有机物通过细胞产生的胞外酶将其降解成为小分子物质后再渗入细胞内。进入细胞内的营养物质在细胞内酶的作用下，经一系列生化反应，使有机物转化为CO2、H2O等简单无机物，同时产生能量。微生物利用呼吸放出的能量和氧化过程中产生的中间产物合成细胞物质，使菌体大量繁殖。微生物不断进行生物氧化，环境中有机物不断减少，使污水得到净化。 生物膜法：生物膜法是模拟自然界中土壤自净的一种污水处理法，它是利用微生物群体附着在固体填料表面而形成的生物膜来处理污水的一种方法。因此，生物膜法又称为固定膜法。生物膜一般呈蓬松的絮状结构，微孔较多，表面积很大，有很强的吸附作用。废水中的有机物流入时，被膜上的微生物吸附，进行生物降解，从而使废水得到净化。生物膜随着微生物群体的生长增加而逐渐增厚，到一定程度时，它会由于受到水力的冲刷而不断剥落，同时又会不断地形成新的生物膜，而达到动态平衡。 生物膜的功能是分解水中的有机污染物，达到净化污水的目的。能分解糖被
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。
微生物在环境保护中的作用
微生物在环境保护中的作用 1生态系统中的清道夫—分解者 微生物的分解作用是地球上生命波浪式发展、螺旋式进化的原动力之一。 2微生物对污染物的抗性及降解———利用微生物进行环境保护的基础 2.1微生物抗毒微生物个体微小、繁殖迅速、数量巨大、代谢能力强速度快、易于突变,它们较其它生物更易适应环境。 2.2转化和降解许多微生物可以对生物外源性物质进行化学转化,使其转变成为毒性较小或易于被其它微生物所降解的化合物。如对杀虫剂DDT和对炸药TNT的转化。 3污染环境的废弃物的生物处理 生物处理(Biotreatment)也叫生化处理,是指利用处理系统中的生物,特别是微生物的代谢活动以及各种特性来处理各种废弃物的过程。 3?1城市垃圾生物处理技术 3?2污水生物处理技术活性污泥法 4被污染环境的生物修复 生物修复是利用微生物在自身的生产代谢吸收中，降低存在于环境中有毒有害物质的杭亮或使无毒化，从而使被污染的环境能够得到明显改善。 5利用微生物生产有益环境的产品 5?1生物杀虫剂 现在主要的产品是用苏云金芽孢杆菌制成的BT生物杀虫剂。 5?2可以被迅速分解的塑料—多聚羟基烷酸PHA 一类由微生物合成的化合物为聚β-羟基烷酸酯,简称PHA,它们是由许多个β-羟基化的饱 和脂肪酸聚合而成的。 6环境检测的重要指标 对水体中微生物的检测主要集中在病原微生物的检测上,如沙门氏菌属、霍乱弧菌及各类容易引起疾病的病毒。通常对饮用水来说,检测大肠杆菌的数量以确定水被粪便污染的程度。（1）污水中有机物的降解。 （2）废水中重金属的去除。真菌具有很高的生长速度,菌丝绵延,为重金属吸附提供较多的空间。 7. 大气污染治理中的应用。 微生物对污染物均用较强、较快的地适应，并可使废气得到降解和转化。同常规的废气处理方法相比，微生物法以其处理效果好、设备简单投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点，逐渐应用于空气污染控制中。 （1）煤炭中硫的脱除： 煤的生物脱硫是利用微生物代谢过程中的氧化还原反应，在常压低于100 ℃的生长条件下，达到脱硫的目的。 （2）二氧化碳的微生物固定 8.在水污染治理中的应用 废水生物处理是利用微生物生命活动过程对废水中污染物进行转移和转化作用,使废水得到净化的处理方法。 8.1污水中有机物的降解 生物处理去除污水中的有机物质是利用微生物的新陈代谢过程。 9. 微生物脱臭： 适宜的环境条件下，附着于生物填料上的微生物利用污染物中的臭味成分作为能源，维持生
环境微生物
1、如何从粪便污染的水体中将大肠杆菌群中的四种菌逐一鉴别出来？ 答：使用鉴别培养基，大肠埃希氏菌，枸橼酸盐杆菌，产气杆菌，副大肠杆菌均能在远藤氏培养基上生长，但它们对乳糖的分解能力不同：前三者能分解乳糖，但分解能力有强有弱，大肠埃希氏菌分解能力最强，菌落呈紫红色带金属光泽；枸橼酸盐杆菌次之，菌落呈紫红或深红色；产气杆菌第三，菌落呈淡红色，副大肠杆菌不能分解乳糖，菌落无色透明。这样，这四种菌被鉴别出来了。 2、专性厌氧微生物为什么不需要氧？氧对专性厌氧微生物有什么不良影响？ 答：因为专性厌氧微生物一遇到氧就会死亡。在氧气存在时，专性厌氧微生物代谢产生的NADP2和O2反应生成H2O2和NAD，而专性厌氧微生物没有过氧化氢酶，它将被生成的过氧化氢杀死。O2还可以产生游离O-2，由于专性厌氧微生物没有破坏O-2的超氧化物歧化酶而被O-2杀死。耐氧的厌氧微生物虽具有超氧化物歧化酶，能耐O2然而它们缺乏氧化氢酶，仍会被氧化氢杀死。 3、蓝细菌与其他光合细菌的代谢特征和特点有什么不同？各自在富营养池塘中的可能作用是什么？ 答：（1）蓝细菌是一类含有叶绿素a、类胡萝卜素及藻胆蛋白等光合色素，进行光合作用并产生氧的原核微生物。光合细菌是又一类含有光合色素，进行光合作用的细菌。但这些细菌与上述蓝细菌不同，都不含叶绿素，只含有菌绿素及类胡萝卜素。光合细菌进行光合作用的特点表现在：①它们不能光解水、以水中的质子还原二氧化碳，而是从有机物或水以外的无机物中取得氢。②它们的光合作用不产生氧。③光合作用一般在厌氧条件下进行。 （2）在富营养池塘中，由于存在大量氮、磷等营养物质，会引起蓝细菌的恶性增殖，并最终导致“水华”现象。其它光合细菌由于需要厌氧条件才能生存，当蓝细菌水华暴发时，水体会出现溶解氧过饱和现象，不会导致其它光合细菌的大量繁殖，仅在蓝细菌大量死亡，腐烂分解时，由于消耗掉水体中大量氧气，产生厌氧环境时才开始繁殖，并开始进一步分解水体的有机物。 4、在天然环境和人工环境中微生物之间存在哪几种关系？举例说明。 答：种内关系：竞争、互助；种间关系：竞争、原始合作、共生、偏害、捕食、寄生 (1)竞争关系：在好氧生物处理中，当溶解氧或营养成为限制因子时，菌胶团细菌和丝状菌表现出明显的竞争关系。 (2)原始合作关系（互生关系）：固氮菌具有固定空气中氮气的能力，但不能利用纤维素作碳源和能源，而纤维素分解菌分解纤维素为有机酸对他本身的生产繁殖不利，但当两者一起生活时，固氮菌固定的氮为纤维素分解菌提供氮源，纤维素分解菌分解纤维素的产物有机酸被固氮菌用作碳源和能源，也为纤维素分解菌解毒。 (3)共生关系：原生动物中的纤毛虫类、放射虫类、有孔虫类与藻类共生。 (4)偏害关系：乳酸菌产生乳酸使pH下降，抑制腐败细菌生长。 (5)捕食关系：原生动物吞食细菌。 (6)寄生关系：噬菌体在细菌中生物。 5、如何培养活性污泥和进行微生物膜的挂膜？ 答：接种污泥应尽量取自处理同类水质的污水处理厂。在这种情况下，活性污泥的培育可以直接在曝气池中进行，一般步骤如下：①将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的5%~10%投入接种污泥。②在不进水的条件下，连续曝气数天，溶解氧控制在1mg/L左右。③继续保持曝气，以小流量进水，并逐渐提高进水流量，最终达到设计流量。每调整一个流量，一般应保持1周左右的运行时间。注解氧也应随流量的增加而适当提高，最终维持在2～3mg/L。判断活性污泥是否成熟，可以利用镜检的方法。微生物挂膜可分为自然挂膜法和菌种添加挂膜法。自然挂膜法是利用待处理污水中的自然菌种进行生物膜培育的方法。具体做法为：将待处理的污水一次性通往生物反应器，在不进水的情况下连续循环3～7天。之后改为连续进水，流量从小到大，最终达到设计流量。每调整一个流量，一般应保持3～7天左右的运行时间。在这过程中污水和空气中的微生物附着在填料的表面。生长繁殖，生物量逐渐增加，形成微生物膜。菌种添加挂膜法：为加速生物膜的形成或提高生物膜的降解能力，可向污水中投加优良菌种，如：污水处理厂成熟的活性污泥、生
土壤微生物研究方法
Pedobiologia50(2006)275—280 ?Corresponding author.Tel.:+14062434254. E-mail addresses:philip@https://www.wendangku.net/doc/ec7851779.html,(P.W.Ramsey), matthias@https://www.wendangku.net/doc/ec7851779.html,(M.C.Rillig),kevinferis@https://www.wendangku.net/doc/ec7851779.html, (K.P.Feris),bill.holben@https://www.wendangku.net/doc/ec7851779.html,(W.E.Holben), jim.gannon@https://www.wendangku.net/doc/ec7851779.html,(J.E.Gannon).
treatment effects(Widmer et al.,2001;Ritchie et al.,2000).The relative power of each to elucidate treatment effects has rarely been com-pared.In one study,PLFA was demonstrated to be more sensitive than CLPP and a PCR-based method (guanine plus cytosine ratio)to changes in MCS across a gradient of grassland management inten-sities(Grayston et al.,2004).In another study,the ability of PLFA and a molecular method,length heterogeneity PCR(LH-PCR),to resolve the effects of tillage and ground cover on MCS were compared using discriminant analysis(Dierksen et al.,2002). In that study,the inclusion of molecular data into the discriminant analysis did not improve predic-tive power of the analysis above that which was achieved using PLFA data alone.This study raises the hypothesis that using a polyphasic approach to detect change in MCS is no more useful than PLFA data alone.Here,we tested this hypothesis by searching for studies that used PLFA in conjunction with CLPP or PCR-based methods in order to evaluate the question:Has CLPP or a PCR-based method been used to detect a treatment effect on MCS that was not also detectable by PLFA? Searches of the Web of Science and CSA Illumina databases with various combinations of the words PLFA,FAME,CLPP,fatty acids,T-RFLP,Biolog s, DNA,PCR,16s,rDNA,DGGE,TGGE,gel electro-phoresis,soil,community structure,and polyphasic returned53studies that used PLFA in conjunction with CLPP or PCR-based methods to identify treatment effects on MCS.While not exhaustive, the highest impact factor soils journals were among the journals included(see references in Table1). Therefore,the sample should represent the current state of knowledge.Papers in which PCR-based methods were used to track speci?c populations either by DGGE band excision and sequencing or by the use of primer sets speci?c to phylogenetic groups were not considered to be demonstrations of change in MCS unless including a general test of signi?cant difference(or correlation)at the total community level. No studies were found where CLPP or PCR-based analyses were used to differentiate a treatment effect on soil MCS that was not also identi?ed by PLF A of the same samples.Conversely,in14of32 studies(44%),PLF A differentiated treatments that were not resolved by CLPP analysis of the same samples.In5of25studies(20%),PLF A differentiated treatments that were not resolved by a PCR-based method.These studies are arranged categorically in T able1.In the?ve studies where PCR-based methods were unable to detect differences detected by PLF A,the speci?c PCR-based methods used were LH-PCR,DGGE(twice),RISA,and DNA RAPD(Dierk-sen et al.,2002;Thirup et al.,2003;Leckie et al., 2004;Ritz et al.,2004;Suhadolc et al.,2004).If the MCS changes detected by PLFA are real in all cases, our analysis implies that studies using only CLPP or a PCR-based method incur a type II error rate of approximately44%and20%,respectively. Of the three general strategies for detecting MCS changes,PCR-based methods are used in a higher proportion of studies than PLFA or CLPP(Fig.1), probably because PCR-based methods offer the greatest potential for characterization of under-lying population level changes.However,the power of PCR-based methods to resolve treatment effects on the total soil microbial community may be limited compared to PLFA because less statistically relevant information can be gained from pattern analysis of PCR-generated?ngerprint patterns than from PLFA pro?les.One explanation of this is that in a typical DGGE analysis,20–50detectable and quanti?able bands may vary in intensity by one or two orders of magnitude(due to detection and imaging limitations),while in a typical PLFA pro?le more than70continuous variables(PLFA peaks)can be detected in concentrations ranging over at least 3orders of magnitude.Further,quantitative estimates of population densities gleaned from community level analyses must be considered carefully due to so-called‘‘PCR bias’’introduced by the exponential ampli?cation of DNA targets. Rarefaction analysis of molecular data allows estimates of relative population abundance within a sample(e.g.Basiliko et al.,2003).Still,quanti-?cation of change in the abundance of individual populations requires support from additional ana-lyses,such as species/group speci?c quantitative PCR(Yu et al.,2005). CLPP produces large numbers of continuous variables and so should be highly sensitive to change in MCS.However,CLPP requires growth of microbes on carbon substrates in microtiter plates (i.e.metabolism).Many organisms present in soil will not grow in the wells and,conversely,organ-isms growing in the wells may not have been active in the soil.Also,not all substrates catabolized by soil microbes are represented.Thus,CLPP probably loses sensitivity due to a bias toward under-representing metabolic diversity. It hence appears that PLFA offers the most powerful approach to demonstrating change in MCS,and that monophasic studies relying on CLPP or PCR-based methods are prone to high type II error rates.On the other hand,PLFA offers limited insight into changes in speci?c microbial popula-tions.While certain PLFAs can be used as biomar-kers for speci?c populations(White and Ringelberg, 1998),the resolution of population level change P.W.Ramsey et al. 276