微生物分子生态学技术及其在环境污染研究中的应用

微生物分子生态学技术及其在环境污染研究中的应用*

钟 鸣*

*

周启星

(中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程开放研究实验室,沈阳110016)

=摘要> 较为系统地概述了核酸探针检测技术、利用引物的P CR 技术、DNA 序列分析技术和电泳分离及显示技术在国内外的研究进展,并探讨了这些技术在环境污染研究中的应用及其方向.结果表明,这些被认为是重要的微生物分子生态学技术,在探索微生物与污染环境之间的相互关系中发挥了重要作用,促进了污染环境的微生物遗传适应进化机制的研究、污染物的微生物降解有关基因的定位及微生物工程菌的构建等方面的工作,从而推进了污染环境微生物修复的分子生态学的发展.关键词 污染环境 微生物 污染物降解基因 分子生态学

文章编号 1001-9332(2002)02-0247-05 中图分类号 X172 文献标识码 A

Molecular -ecological technology of microorganisms and its application to research on environmental pollution.ZHONG M ing and ZHOU Q ixing (Op en Labor ator y of T er r estrial Ecological Pr ocess,I nstitute of A p plied E -cology ,Chinese A cademy of Sciences ,Shenyang 110016).-Chin.J.A p pl.Ecol .,2002,13(2):247~251.

Nucleicacid probe detection,P CR technique using primer,DNA sequential analysis,and electrophoresis separ atio n and display were summarized and the application of these techniques to r esearch o n environmental pollutio n and future developing dir ections w er e discussed.It was pointed out that molecular -ecological technology of microor -ganisms are playing an important role in study ing on relat ionships between micr oorgani sms and contaminated en -vironment.T here ar e some important advances such as genetic adaptat ion and evolutionar y mechanisms of m-i croor ganisms in contaminated env ironment,the positioning of pollutant -degr ading genes of microorg anisms and the construction of microbiological eng ineering bacter ia,thus pro moting the dev elo pment of molecular eco logy for bio remediat ion of contaminated environment.

Key words Contaminated envir onment,M icroorganism,Pollutant -degrading gene,M olecular eco logy.

*中国科学院/引进国外杰出人才0及百人计划项目和中国科学院

知识创新工程项目(KZCX -401).**通讯联系人.

2001-08-17收稿,2001-10-23接受.

1 引 言

在新世纪之初,由于全球人增地减、资源匮乏,人类对环境的依赖性愈来愈强烈.随着人类的生活要求和工农业生产的迅速发展,大量人工合成的并难以被天然微生物迅速降解转化的污染性化合物进入到自然环境中,如我国的江西大余矿区、株州冶炼厂附近、东北的沈抚灌区以及北京东南郊灌区等都已成为严重威胁人类及其他生物正常生存发展的土壤污染区.其中,普遍存在于土壤环境中的重要有机污染物如多环芳烃、农药类等,因其致癌性、致畸性、致突变性而被认为是危险物质

[26,27]

.而且,污染导致资源环境中生物重

组,使物种的分布与多度均发生深刻的变化,致使系统变得越来越脆弱,降低了生态系统的功能稳定性.因此,治理破坏环境生态的各种污染,已成为世界各国普遍关注并努力攻克的热点问题.最近20~30年间,以核酸技术为主要内容的分子生物学技术的广泛应用,在揭示生物多样性的研究中提供了新的方法论,开拓了分子生物学与生态学交叉领域.1992年,Burke 等

[3]

在5M olecular Ecology 6发刊词中提出分子生态

学是应用分子生物学方法为生态学和种群生物学各领域提供革新见解的新兴学科,确立了分子生物学技术在分子生态学研究中的显赫地位.在随后的有关分子生态学的综述中,

Bachmann [1]、Wayne [24]均讨论了DN A 分子标记等分子遗传技术在各个水平生物多样性研究中的优点,再次证明了核酸技术在生物多样性及生态功能的研究中占据着极为重要的地位.因此,可以通过检测生物自然种群DN A 序列多态性,鉴定个体的基因型,在基因水平评价种群遗传分化,并在分子水平阐述分子适应等生态问题的机制,更好地揭示生物与环境之间的生态学意义,为污染环境的生物修复提供理论依据.

2 微生物分子生态学技术211 核酸探针检测技术

以核酸分子杂交技术为核心,利用探针分析DNA 序列及片段长度多态性.探针是能与特定核苷酸序列发生特异性互补的已知核酸片段,它可以是长探针(100~1000bp),也可以是短核苷酸片段(10~50bp),可以是从RN A 制备cDNA 探针,也可以是PCR 产物或人工合成的寡核苷酸探针.根据碱基互补配对的原则,被标记(放射性或非放射性的)的核苷

应用生态学报 2002年2月 第13卷 第2期 CHIN ESE JO UR NAL OF A PPL IED ECOLO GY,Feb.2002,13(2)B 247~251

酸探针以原位杂交、Souther n印迹杂交、斑点印迹和狭线印迹杂交等不同的方法,可直接用来探测溶液中、细胞组织内或固定在膜上的同源核酸序列.由于核酸分子杂交的高度特异性及检测方法的高度灵敏性,使得核酸分子杂交技术广泛应用于对环境中的生物的检测,定性、定量分析它们的存在、分布、丰度和适应性等研究目标[9].Guo等[7]应用核酸杂交方法定量分析了被燃油污染及不污染的两种土壤样品中各种烃降解基因的检出率,结果表明污染越严重,烃降解基因的含量也越高,从而可通过这种灵敏、简捷的方法间接地评价土壤中燃油污染的程度.

荧光原位杂交(F ISH)是目前单个细胞水平上分析微生物群落结构的常用分子生态学方法.根据那些已公布的、定位在不同分类等级的rDNA分子的特征位置,设计以rDN A 为靶点的寡核苷酸探针(通常为化学合成的15~25bp的单链DNA分子),然后用荧光标记探针,用于原位鉴定单个细胞.目前可利用FISH的方法,使用一整套特异的寡核苷酸探针可进行单个细胞的快速分类.

流式细胞计(FCM)[2]是另一种能快速分析和分类单细胞群体的技术.以结合在核苷酸探针上的染料分子所发出的荧光及以光的散射为基础,利用其高度特异的与靶分子定量结合,可同时测定单细胞的物理、化学特性.在定量被专一性染色的微生物种群时,F CM比显微镜效率更高,更易于自动化操作,因而更适用于对有关微生物群落的组成和动态进行快速和频繁的监测.

基于Southern印迹杂交的RFL P标记,即DNA限制片段长度多态性,是在生物多样性研究中广泛应用的DNA分子标记.它是指应用特定的核酸内切限制酶切割有关的DNA分子,经过电泳、原位转膜印迹、探针杂交、放射性自显影后,分析与探针互补的DNA片段在长度上的简单变化.它可以在群落水平上提供几乎无穷尽的、反映基因型多样性的可靠证据,可作为一种能高度灵敏检测污染环境下微生物种群变化的方法.

212利用引物的P CR技术

1985年,M ullis发明了聚合酶链式反应(PCR)技术,即以一对特定的寡核苷酸片段为引物,在耐热的T aqD NA聚合酶作用下,体外合成特异的DNA片段,在数小时内可将目的基因扩增上百万倍.该技术的产生给整个分子生物学领域带来了一次重大的革命,同时,衍生出一系列的生物技术,它们在生态学中的应用,使得在复杂环境中,对那些混合物内低含量的群体成员或生物群中某个特异基因的检测与研究成为可能.

在分子生态学中,根据扩增的模板、引物序列来源及反应条件的不同可将PCR技术分为以下几种:1)反转录PCR 技术(RT-PCR),是在mRN A反转录之后进行的PCR扩增,可以用来分析不同生长时期的mRNA表达状况的相关性.

2)竞争PCR(C-PCR)[10],是一种定量PCR,通过向P CR反应体系中加入人工构建的带有突变的竞争模板、控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度,对目的模板作定量研究.竞争性PCR曾被用来测定受多环芳香烃污染的沉降物中的编码邻苯二酚-2,3-加双氧酶的dmp B基因的浓度[23].3)扩增的rDN A限制酶切分析技术(AR DRA),是美国最新发展起来的一项现代生物鉴定技术,它依据原核生物rDN A序列的保守性,将扩增的r DNA片段进行酶切,然后通过酶切图谱来分析菌间的多样性.4)随机扩增多态性DNA技术(RA PD)[6],是以一个通常为10碱基的寡核苷酸序列为引物,对基因组DN A随机扩增来鉴别多态性DNA的过程. RAP D分析不需要生物DNA序列,而且DNA用量少,无种族特异性,不需要制备克隆、探针标记和分子杂交等,是一种易推广应用的技术.

此外,任意引物PCR技术(AP-P CR)、DNA扩增指纹(DA F),大体上与RA PD相类似,只是反应条件、引物长度稍加变化,使扩增的随机性更强,产生的带型更丰富.由RAP D、A P-PCR和DAF组成的多态性分析方法统称为M AAP(multiple arbitrar y amplicon profiling),不过应用最多的还是RA PD技术.

213DNA序列分析

最充分揭示DNA多样性的方法是DNA序列分析.尤其是荧光标记的核酸自动测序仪的普遍使用,同时随着分子信息学的发展,已有许多功能基因及专门的r DNA序列数据库软件供序列比较,使核基因的序列分析可揭示更高水平多态性.生态学上用的最多的是0通用0引物扩增DNA某些基因(如rDNA)的DN A片段,随后用通用引物直接测序.

214电泳分离及显示方法

一般在核酸技术中,都会用到电泳分离方法:琼脂糖凝胶电泳并用溴乙锭(EB)染色方法;或聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE分离)银染的方法.相比之下,后者灵敏度高,每次电泳只要加1~3L l的PCR扩增产物,一次扩增可多次电泳,但操作要比琼脂糖凝胶电泳复杂得多.

此外,还有一些通过特殊的电泳分离技术而建立的分子标记.如变性梯度凝胶电泳(DGGE)、温度梯度凝胶电泳(T G GE)、单链构象多态性(SSCP)等,都是通过实施一些变性条件改变DN A双螺旋结构(如添加线性梯度的变性剂或建立变性温度梯度等),由于序列不同的DN A片段,其部分解链程度也不同,不同的结构对DNA在凝胶中迁移速率影响很大,结果不同序列的DNA片段在凝胶上得以高分辨率的分离.随着杂交技术、PCR技术的发展,DGG E、T GGE等已经普遍用作各种分子标记的检测,增加了检测到DN A多态性的机会.自从M yuzer[14]首先将DGG E技术应用到分子微生物生态学后,已证明这类电泳技术是揭示自然环境中微生物群体遗传多样性的有效手段,可用于污染环境中微生物群落结构的研究、微生物种群动态的分析、富集培养物及分离物的分析、核糖体RNA同源性的分析.

3分子生态学技术在环境污染研究中的应用

311污染环境中微生物群落结构多样性

1985年,Pace等第一次通过核酸测序技术,以rRN A确

248应用生态学报13卷

定环境样品中的微生物,使人们对大量不可培养微生物群体有了全新的认识,从技术上克服了正确认识微生物生态系统的严重障碍.目前,利用rRNA基因序列高度的保守性及多样性,可以根据其序列的相似程度反映出它们的系统发育关系[8].其中16S r DNA序列分析已经成为细菌种属鉴定和分类的标准方法.并揭示了许多鲜为人知的微生物新类群,如在加拿大魁北克省被多氯联苯和多环芳烃污染的土壤中发现的细菌界3个门及其主要分支的众多新类群[11],即为现代分子生态学技术的成果.近年来以23S rRN A的基因及16-23S rDN A间区(ISR)的序列分析正在成为细菌分类和鉴定中的热点.总之,以r RNA基因分析方法为代表的核酸技术将微生物多样性及微生物生态学研究带入了新的时代,极大地推动了微生物多样性的研究.

Yang等[25]用RA PD方法分析了农业化学污染物质(三双甲酮、碳酸氢铵及其中间产物)对4个土壤微生物群落的DNA序列多样性的影响,用14个随机引物,有12个引物扩增出共155个可靠的片段,其中134个具有多态性,经过对DNA序列多态性的分析和DNA丰度、修饰丰度、Shannon-Weaver指数和相似性系数的计算,结合土壤微生物生物量的测定,结果表明农业土壤化学物质可在DNA水平影响微生物的多态性.与没有污染的土壤中微生物相比,杀虫剂类污染物虽然减少了微生物的生物量,但却能保持较高水平的DNA多样性,而化学肥料污染能增加微生物的生物量,却降低了DNA多样性水平.Roane等[16]通过16S r DNA序列分析,分别对毒性金属Cd污染及无污染的土壤中的微生物进行检测,结果表明,金属污染的土壤中可培养的微生物数量减少了,但可分离出抗性微生物,它们为节杆菌(A r thr obac-ter)、芽孢杆菌属(Bacillus)和假单孢菌(Pseudo monas spp.).其中假单孢菌分离菌H1随着金属Cd浓度的增高,其抗性也增强.可见污染环境不仅影响微生物数量,而且也使种群DNA水平发生了变化,这从某一方面证明了微生物DNA分子与环境因子之间存在着复杂的信号网络[20],使其适应环境,导致了物种群落结构的多样性.

312污染环境微生物种群动态的分析

在微生物系统分析中,16S r RNA B DNA的比率是检测复杂的微生物种群特定成员代谢活动的有效参数[13].核酸可以通过以专一性和通用型探针分别与直接从微生物样品中分离的总核苷酸进行杂交,可获得相对于总16S r DNA的特定16S rR NA数量,其相对丰度可以用与专一性探针和通用型探针杂交的残余放射性强度之比来表示.在稳定的条件下,某种微生物的RN A B DNA比率是与它生长率呈正相关. M uttray[13]用狭缝印迹杂交测得活性污泥中降解树脂酸(resin acid)细菌的R NA B DNA比率,量化原位微生物种群中特定菌的代谢活性,分析了不同环境条件对特定细菌代谢的影响.利用定量点渍杂交求16S rRN A B DNA的比率时,具有很低丰度的rRN A序列(011%~1%)也可以被定量,但由于不同种生物细胞内有不同数量的核糖体(介于103~105之间),甚至同一种细胞内在不同时期核糖体数目也不同,所以rRN A的丰度不能直接用于表示某类微生物细胞数的多少,但可以代表特定种群的相对生理活性,这对研究生态系统功能多样性有重要的意义.

澳大利亚的Pollard[15]采用核酸探针杂交方法进行活性污泥中特定微生物的生长速率的测定,首先用放射性物质标记活性污泥中的细菌,提取活性污泥的总DNA,再把特定细菌的特异性核苷酸探针固定于杂交膜上,用活性污泥总DNA进行杂交,根据放射性强度可以定量分析特定细菌的DNA量,进行活性污泥中细菌种群动力学的研究.Bernard[2]利用流动细胞计(F CM)、细胞分类(CS)、rR NA-PCR等研究方法,配合DGGE等检测技术,成功地调查了水生生态系统中有活性、无活性微生物的遗传多样性,为确定特定环境中参与微生物过程的种类提供了一种定量研究的方法思路,尤其在研究环境变化或有毒化合物存在时的微生物生态变化中,可为确定那些能够维持生理活性的微生物提供证据. 313污染环境微生物适应性)))质粒的分子生态效应在污染环境中,微生物通过调节其结构和生理状况,或者形成能在自然环境中广泛传播的质粒,完善那些降解异生物质酶系的遗传基因,以适应日益污染的环境.这种对环境的遗传适应是进化的机制.探索自然种群对环境的调整与适应的遗传基础,特别是微生物对环境污染物的反应,是近代微生物生态学和分子生态学共同关注的焦点.许多研究表明,细菌对环境中的特异性限制因子的应答能力一般是由质粒控制的.质粒在为宿主细胞提供遗传多样性及其利用大范围生态位的适应中起着非常重要的作用.因此,对降解性质粒特征及其在环境污染物净化或解毒过程的分子生态学进行研究,具有实践上的重要意义.

质粒为细胞质中进行复制的自主复制子,是染色体外的遗传物质,核酸技术在分子生态学中的应用成为质粒研究的新动力.Sayler[17]等用降解萘和甲苯的质粒DNA印迹杂交来监测环境中含这两种质粒的微生物种群.结果表明质粒浓度和矿化率间存在正相关性,含有芳香化合物的培养基可以提高菌落中这两种质粒的拷贝数.T op等[22]利用受体菌株互补作用检测了农业土壤中的微生物种群,比较了经2,4-D 处理及未经2,4-D处理的土壤,发现只有在经2,4-D处理的土壤中获得含有降解2,4-D基因的质粒,并通过已知降解2,4-D基因(tf d A、B、C、D、E、F)探针杂交及染色体DN A的REP-PCR等技术分析,检测并讨论2,4-D降解质粒及菌株在自然生长条件下的多样性,进一步表明污染环境中细菌质粒的检出率与污染程度存在正相关,同时也说明在污染胁迫下,携带降解基因质粒的产生和转移是这些基因扩散及形成新功能进化的一种主要方式.

质粒的产生不仅会引起种的多样性,更主要的是它有足够的灵活遗传力去发展它们重组质粒所携带的代谢基因,表现不同的生态功能,因此,质粒的基因很自然地成为污染环境的微生物分子生态学研究的对象.近年来,已经发现了许多降解脂肪烃、芳香烃、多环芳烃以及它们的氧化产物、萜烯、生物碱、氯代芳烃和多氯联苯的质粒基因,其中大多来自

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2期钟鸣等:微生物分子生态学技术及其在环境污染研究中的应用

假单胞菌属(Pseudomonas)、脱氮产碱杆菌(A lcaligenes deni-tr if icans)或富营养产碱杆菌(A1eutrop hus)、红球菌(Rhodococcus spp.)的菌株U W1,还有分支杆菌属(Mycobac-terium)的多个种[4].

314降解基因的分子生态学

不少与降解有关的基因目前已被定位,其中已知降解甲苯、二甲苯的基因,有两种稳定的操纵子:间位途径操纵子(meta leavage pathway)(包含同源性较高的降解基因x yl XYZL T EG FJQ K IH)和邻位操纵子[包括xy l(U W) CM AB(N)],并受两个调节基因x yl S和xy l R的调控. Sentchilo[19]根据这些已知的基因序列,利用Southern杂交、R FL P、ARDRA和REP-PCR等技术分析并定位了不同石油污染点样品中获得的T OL质粒中的降解基因,并比较了它们的基因组成及DNA序列,建立了质粒的重复子和xy l基因簇之间的关系,为探讨它们的进化趋势和潜在的进化机制提供了证据.

降解2,4-D的基因(包括tf d ABCDEF)及其调节基因tf d R和tf d S也已经被定位测序;另外还有降解苯酚的dmp 基因(编码邻苯二酚-2,3-加双氧酶)、降解萘的nap基因、降解3-氯苯甲酸酯的tf d B基因、降解PCBs的bp h基因等都已测序,并成为研究其它降解菌的工具.如Selvaratnam[18]等用dmp N基因的PCR扩增来检测处理废水的间歇式反应器中的降解酚的假单胞菌,以确定该假单胞杆菌特殊的分解活性.Erb[5]等用PCR扩增多氯联苯污染生态系统中微生物总DNA的bp h C基因,比较该污染的沉积物中降解多氯联苯的微生物群落的基因多样性.

对质粒降解基因的了解,为构键新的降解菌提供功能基础.质粒DN A的灵活性,使人类可以通过分子技术对其进行体外重组,改变生物的性状,创造生物的新品种或新物种.尤其对于环境中复杂的或难以降解的有毒有害化合物,可通过遗传工程的方法,设计新的代谢途径,利用相关的基因构建多降解基因的工程菌.罗如新[12]曾将tf dC基因(编码Cate-chol的1,2-二加氧酶)克隆至pK T230载体的K m抗性启动区域,结果在假单胞菌中使该酶的表达量比原菌株提高21倍.Str eber等[21]则将tf dA基因(编码2,4-二氯苯氧基乙酸酯单加氧酶)克隆至另一RSF1010衍生质粒pK T231,结果在大肠菌(E.coli)中获得高效表达.可见,工程菌的构键将对污染环境的生物修复有着重大的意义.

4结语

从污染环境微生物分子生态学的研究进程可见,分子生态学技术的应用不仅扩大了环境微生物的研究对象,促进了微生物结构生态学研究,更重大的突破是有助于更深入、更多地了解生态学过程,使得以功能基因为基础的功能生态学研究成为今后污染生态学领域的新方向.特别对污染胁迫下的微生物,研究功能基因在环境中的表达调控,可更真实、准确地揭示微生物的生态关系,明确生态系统的结构与功能,即生态系统中一系列基因的相互作用.

在自然界中存在大量可挖掘和利用的具有抗逆性、高降解能力等优异基因的微生物资源,但通过传统的方法却不能分离甚至检测,在分子生态学研究领域可以克服技术上的障碍,检测更多的微生物种群,并可在分子水平对其生态功能进行分析、操作.目前,很多氯代有机物、多氯联苯、萘、菲、蒽、芘、菊酯类等污染物的部分降解基因已被克隆并已阐明其序列结构和功能,在此基础上,可进一步探索自然种群对环境的调整与适应的遗传基础,从功能上阐明分子适应及生态学过程的分子机理,进一步通过基因工程操作将某些不同生物体中控制有用的生物降解途径或酶的微生物异化代谢基因带到同一寄主中,按照设计的生物代谢途径运行,以实现对环境污染物或特定毒物的降解,从而显著地或彻底地改善微生物在污染环境修复中的功能.

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作者简介 钟 鸣,女,1971年生,博士,现在中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程开放研究实验室进行博士后工作,研究方向为分子生态学,发表论文6篇.E -mail:mingzh@https://www.sodocs.net/doc/108219159.html,

FIRST INTERNATIONAL CONFERENCE ON

POLLUTION ECO -CHEMISTRY &ECOLOGICAL PROCESS ES

AU GUST 27-30,2002

SH ENYANG,CH

INA FIRST CIRCULAR AND CALL FOR PAPERS

Organized by

Institute of Applied Ecology,CAS Ecological Society of China University of Flor ida,U SA

Queen .s U niversity Belfast,U K CSIRO L and and Water ,Australia

Open L aboratory of T errestrial Ecolog ical Pr ocess,Chinese A cademy of Sciences Sponsored/Supported by

National Natur al Science Foundation of China Chinese Academy of Sciences

M inistry of Science &T echnolog y,P R China

T he Or ganizing Co mmittee cordially invites you to attend the F irst Inter national Conference o n Pollution Eco -Chemistry and Ecological Processes,w hich will be held on AU GU ST 27-30,2002in Shenyang ,China.

As a new discipline,pollution eco -chemistry deals with chemical processes and mechanisms of t he interaction betw een living or -ganisms and polluted env ironment,in particular ,chemical regu -lation on t he basis o f ecolog ical pr inciples.T hus,the confer ence w ill primarily focus on the follow ing six key areas:

1)Behavior ,transport and fate of chemical pollutants in ecosys -tems

2)Environmental pollution and,in particular,chemical effects on ecolo gical processes

3)A nalytical techniques for chemical and biochemical pollutants 4)Human ex posure to eco -pollutants:application to health risk assessment

5)Chemistry of global chang es

6)Bioremediation and env ironmental mitig at ion of industrial e -missions

Papers will be refereed and published as Confer ence Proceedings in the Bulletin of Environmental C ontamination and Toxicolo -gy .Guidance notes for abstract and details concerning the pr epa -ration of manuscripts w ill be sent out upon r equest.

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2期 钟 鸣等:微生物分子生态学技术及其在环境污染研究中的应用

微生物分子生物学技术

一、质粒DNA提取及琼脂糖凝胶电泳 （一）碱变性法提取质粒DNA 质粒(Plasmid) 是细菌染色体外能自身独立复制的双股环状DNA。带有遗传信息，可赋予细菌某些新的表型。将质粒指纹图谱分析方法、质粒DNA探针技术及检测质粒的PCR技术用于临床感染性疾病的诊断和流行病学调查已成为现实。质粒作为载体在基因工程中起着重要的作用。 分离和纯化质粒DNA的方法很多,但这些方法基本包括三个步骤：即细菌的培养和质粒DNA的扩增，细菌菌体的裂解; 质粒DNA的提取与纯化。 本实验学习用碱变性方法提取质粒DNA。 【原理】 细菌培养物加入SDS和NaOH 碱性溶液处理后，菌体裂解，可使细菌的质粒DNA、染色体DNA和RNA 一起从细胞内释放出来，经琼脂糖凝胶电泳，因各种核酸分子的迁移率不同将上述核酸分成不同的带。用溴化乙锭（EB）染色后，在紫外线灯下可看到各种核酸带发出的荧光。根据荧光的位置，可区分不同的核酸带。 【材料】 1．菌株E.coli JM109（pUC19），E.coli RRI（pBR322） 2．试剂溶液Ⅰ( 50 mM葡萄糖, 25 mM Tris.Hcl PH 8.0, 10 mM EDTA) 溶液II ( 0.2 N NaOH，1%SDS) 用前新配制 溶液III ( 5 mM KAc溶液PH4.8) TE缓冲液(10mMTris.Hcl ,1mMEDTA PH8.0) LB液体培养基( 胰蛋白胨10g,，酵母粉5g, Nacl 10g. 加蒸馏水溶解，用NaOH调PH 至7.5，加水至1000 ml,15磅高压灭菌15分钟)。 【方法】 1．接种细菌于5ml LB液体培养基中，370C培养过夜。 2．3000 rpm/min,离心15min，弃上清。加入100ul 溶液1悬起细菌沉淀。 3．加入200ul前新配制的溶液II ，颠倒EP管5次混合均匀，置冰浴2min。 4．加入150ul溶液III温和地混匀，12000 rpm/min,离心5min。 5．吸取上清清亮裂解液放入另一新EP 管中，加等体积酚-氯仿-异戊醇抽提2次，12000 rpm/min,离心2min。（若不做酶切，此步可省略）吸取上清放入另一新EP 管中，加入二倍体积的冷乙醇，12000 rpm/min,离心10min。 6．弃乙醇，干燥后用30ul TE缓冲液洗下核酸，待电泳检测。 （二）琼脂糖凝胶电泳 琼脂糖凝胶电泳技术（Agarose gel electroghoresis）是分离、鉴定和提纯DNA片断的有效方法。凝胶分辨率决定于使用材料的浓度，并由此决定凝胶的孔径。琼脂糖凝胶可分辩0.1~6.0kb的双链DNA片段。琼脂糖凝胶电泳是一个电场作用。它首先利用琼脂糖的分子筛效应，此外，在弱碱性条件下，DNA分子带负电荷，从负极向正极移动。根据DNA分子大小、结构及所带电荷的不同，它们以不同的速率通过介质运动而相互分离。借助溴化乙锭（EB）能与双链DNA结合的作用，利用EB染色，并通过紫外线激发即可观察被分离DNA片段的位置。 【材料】 1．琼脂糖、10×TAE电泳缓冲液（40m MTris ,20 mM NaAc,1mM EDTA PH8.0） 2．载体缓冲液（0.25%溴酚蓝，30%甘油）、溴化乙锭水溶液（10mg/ml ） 3．凝胶槽、电泳仪 【方法】 1．取琼脂糖0.9g，加入100ml 1x TAE电泳缓冲液于250ml烧瓶中，1000C加热溶解。 2．平衡凝胶槽，放好两侧挡板，调节好梳子与底板的距离（一般高出底板0.5~1mm）。 3．铺板：在溶解好的凝胶中加入终浓度为0.5ug/ml 的溴化乙锭水溶液，轻轻混匀，待冷至500C左右倒入凝胶槽，胶厚一般为5~8mm。 4．待胶彻底凝固后，去掉两侧挡板，将凝胶放入盛有电泳液的槽中（加样孔朝向负极端，DNA由负极向正极移动），使液面高出凝胶2~3mm，小心拔出梳子。 5．DNA 样品与载体缓冲液5：1混合并加入凹孔中（样品不可溢出）。

南京农业大学 土壤微生物与生态 习题 重点 答案 刘满强 教授

土壤生物与生态学复习指导 第一章绪论 基本概念：土壤生态学/土壤生态系统。 土壤生态学的概念土壤生态学是研究土壤生态系统内生物与生物、生物与非生物环境之间 的相互作用及功能过程的学科。土壤生态学是研究土壤生态系统的结构、功能及调控规律的 学科。土壤生态学是研究土壤与环境之间相互关系的科学 (徐琪，1990)。 土壤生态学土壤生物之间及与周围环境相互作用的研究. 土壤生物学相对于土壤物理和 土壤化学，以生物个体本身为研究重点的学科. 土壤生物化学主要研究包括土壤内的微生 物过程、土壤酶及土壤内有机质形成和周转的研究. 土壤微生物学研究土壤微生物及其生 态过程的传统学科. 微生物生态学微生物生态学研究的生境包括土壤、植物、动物、淡水 和海洋及沉积物，它包含了部分土壤生物学和土壤生态学的内容. 土壤生态学的研究内容。 ①土壤生物与非生物组成份的数量、构成及时空分布；②土壤生物的相互作用及其与土壤 环境的关系；③土壤生物群落及生态系统的发展和演替；④土壤生物多样性、生物相互作 用与生态功能的关系；⑤土壤生态系统的物质循环、能量流动和信息交换；⑥土壤生态系 统结构和功能的恢复和维持；⑦土壤生态系统与其他生态系统之间的相互作用。⑧土壤生 态工程及各种应用研究⑨结合和发展生态学理论的研究 土壤生态学的研究主要发表在哪些中英文专业杂志上（各举例3个） 土壤生态学方面的研究报告主要发表在生态学报、应用生态学报、土壤学报、生物多样性、 生态学杂志、其它土壤及微生物、植物和环境类的杂志上；Soil Biology and Biochemistry、Microbial Ecology、Biology and Fertility of Soil、Plant and soil、Pedobiologia、European Journal of Soil Biology、Agriculture, Ecosystems and Environment、Biogeochemistry、 FEMS Microbiology Ecology、 The ISME Journal和Ecology Letters、 Ecology、Journal of Applied Ecology、Ecological Application、European Journal of Soil Biology、Functional Ecology、Global Change Biology 等刊物上。 我国进行土壤生态学研究的主要科研机构。 中国科学院南京土壤研究所，中国科学院生态环境研究中心，中国科学院植物研究所，浙江大学 环境与资源学院 第二章土壤生物的生境 土壤结构 土壤质地是指土壤中不同大小颗粒砂粒 sand – mm)，粉粒silt – mm)，黏粒clay(< mm) 的相对比例。土壤质地，一般分为砂土、壤土和黏土三 大类。土壤质地主要继承了成土母质的类型和特点，是较为稳定的自然属性。土壤质地与土 壤持水性能、阳离子交换量，植物和生物养分的短期库有关；因此土壤质地的重要性在于 它（黏土矿物的类型和数量）决定了土壤保持水分和养分的能力。质地的测定实际上就是颗 粒组成的测定。土壤结构是不同大小的颗粒结合或团聚形成具有一定稳定性的土块或土团。 稳定（力稳、水稳）团聚体的形成需要物理、化学和生物学因子的相互作用。土壤结构的 稳定性常用土壤大团聚体的比例来反映。一般将直径大于的团聚体视为大团聚体。土壤结 构主要不仅受到成土母质的影响，而且也是人类可以调控的属性。土壤结构很早就被认为是 高肥力和高生物活性土壤的标志。良好的土壤结构能够促进水气流通、利于土壤生物的迁移， 从而增加营养交互的机会；当然，也利于根系的生长。土壤结构受到土壤生态学家的强烈 关注，其重要性不仅决定了土壤水分和养分的分布和保持能力，而且其创造的孔隙分布也 决定了土壤生物能否获得栖息空间。土壤团聚体的传统测定方法

第九章 微生物生态习题及答案

第九章微生物生态学习题 一、名词解释 1．硝化作用 2．菌根 3．活性污泥（activated sludge）： 4．反硝化作用 5．硫化作用 6．氨化作用 7．共生 8．微生物生态学 9．根际微生物： 10．根圈效应： 11．根土比： 12．氨化作用： 13．微生态制剂（microecologics）： 14．正常菌群（normal microflora）： 15．条件致病菌（oppotunist pathogen）： 16．拮抗（antagonism）： 17．寄生（parasitism）： 18．富营养化9eutrophication）： 19．BOD（biochemical oxygen demand）： 20．COD（chemical oxygen demand）： 21．TOD： 22．DO： 23．产甲烷细菌（methanogens） 二、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括，

，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，， ，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，， 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。 三、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。 A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（） A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是（）。 A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（） A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环

2018环境微生物学考研试题及答案

2018环境微生物学考研试题及答案一、名词解释 包含体： 细胞膜： 衣原体： 同宗配合： 酵母菌： 生态系统： 碳源： 拮抗： 菌种复壮： DNA的变性： DNA复制： 根际微生物： 物质流： 类菌体： 硝化细菌： 细菌活性污泥法： 生物反应器： 微生物细胞固定化： 堆肥化：

自生固氮作用： 二、是非题 原噬菌体是整合在宿主DNA上的DNA片段,它不能独立进行繁殖。( > 细菌的异常形态是细菌的固有特征。( > 真核微生物比原核微生物更能在高温下生长。( > 芽孢是芽孢细菌的繁殖器官。( > 光合细菌和蓝细菌都是产氧的光能营养型微生物。( > 用来固化细菌培养基的多糖是琼脂。( > 微生物生长的衰亡期，细胞死亡速率超过细胞分裂速率。( > 碱基腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶存在于RNA或DNA，但只RNA中有胸腺嘧啶。( > 真菌最适的生长条件是有点碱性的。( > 凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制因子。( > 三、选择题 1.大部分微生物___。 (a>是原生动物(b>帮助改善生活质量 (c>生活在海洋的底层(d>发现于外层空间 2.噬菌体是一种感染____的病毒。 (a>酵母菌(b>霉菌 (c>放线菌和细菌(d>原生动物 3.G+菌由溶菌酶处理后所得到的缺壁细胞是___

(a>支原体(b>L型细菌(c>原生质体(d>原生质球 4.下列微生物中，______属于革兰氏阴性菌 (a>大肠杆菌(b>金黄葡萄球菌(c>巨大芽孢杆菌(d>.肺炎双球菌 5.下列能产游动孢子的霉菌是____。 (a>腐霉(b>毛霉 (c>赤霉(d>青霉 6.硝酸细菌依靠____方式产能。 (a>发酵作用(b>有氧呼吸(c>无氧呼吸(d>光合磷酸化 7.酵母菌适宜的生长pH值为____ (a>5.0-6.0(b>3.0-4.0(c>8.0-9.0(d>7.0-7.5 8.进人三羧酸循环进一步代谢的化学底物是____。 (a>乙醇(b>丙酮酸(c>乙酰CoA(d>三磷酸腺苷 9.称为微好氧菌的那些细菌能___生长。 (a>在高浓度盐中(b>在低浓度氧中 (c>没有ATP或葡萄糖(d>只在有病毒时 10.深层穿刺接种细菌到试管固体培养基中____。 (a>提供厌氧菌生长条件(b>除去代谢废物的一个机会 (c>增加氧气(d>增加钾和钠离子的数目 11.微生物分批培养时，在延迟期_____ (a>微生物的代谢机能非常不活跃(b>菌体体积增大 (c>菌体体积不变(d>菌体体积减小 12.下面所有特征皆适用于胞嘧啶和胸腺嘧啶，除了___之外。

微生物生态学复习资料

Microbial Ecology 绪论 1. 名词解释： 微生物生态学:是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科学。 微生态学：是生态学的一个层次，是研究正常微生物在细胞或分子水平上相关关系的科学环境、自然环境+生物环境 生境、指生物的个体、种群或群落生活地域的具体环境。生物＋非生物 栖息地、生物生活或居住的范围的物理环境。如林地生境中的不同树冠层、树干 生态位、一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。 基础生态位、一个物种能够占据的生态位空间，由物种的变异和适应能力决定，而非其地理因素。基本生态位是实验室条件下的生态位，里面不存在捕食者和竞争。 实际生态位、自然界中真实存在的生态位。 物种流是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。 2.微生物生态学的研究意义有哪些？ ①发现新的在工农业（如固氮）、食品（如发酵）、医药（如抗生素）和环境保护（如生物修复）方面有重要用途的微生物菌株（包括极端环境中微生物资源的发掘）； ②微生物在地球物质化学循环中具有重要作用； ③开发和利用自然界中的微生物资源，保护好微生物基因资源； ④控制有害微生物，利用微生物净化环境，保护环境，维持环境生态平衡； ⑤保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。

3.微生物生态学主要研究内容有哪些？ ①正常自然环境中的微生物种类、分布及变化规律； ②极端自然环境中的微生物； ③微生物之间、微生物与动植物相互关系； ④微生物在净化污染环境中的作用； ⑤现代分子微生物生态学的研究方法。 4.生态系统的功能有哪些？ 物种流能量流食物链营养级信息流 5.什么是微生物生态系统？其特点是什么？ 是指各种环境因子如物理、化学及生物因子对微生物区系（即自然群体）的作用和微生物区系对外界环境的反作用。 特点：微环境稳定性适应性 7.简述物种流的含义及其特点。 是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。不同生态系统间的交流和联系。主要有三层含义： 生物有机体与环境之间相互作用所产生的时间、空间变化的过程； 物种种群在生态系统内或系统之间格局和数量的动态，反映了物种关系的状态，如寄生、捕食、共生等； 生物群落中物种组成、配置、营养结构变化，外来种和本地种的相互作用，生态系统对物种增加和空缺的反应等。 8.简述物种流对生态系统的影响。 物种的增加和去除改变原有生态系统内的成员和数量；入侵物种通过资源利用改变生态过程；

微生物与它对环境的影响

微生物与它对环境的影响 摘要：在整个食物链中微生物对死亡的生物和被生物排出的有机物进行分解,死亡的生 物和被生物排出的有机物相当分散能量和可用性较小,无法被大型生物使用,所以微生物对 食物链有至关重要的作用. 关键词：微生物自然环境 当前，由于环境污染，生态资源遭到破坏，农产品质量不断下降，残留污染物所带来的“瓜不甜、果不香、菜无味”等致病致癌物质的增多，严重危害人类的生存,食品安全已成为日常生活中头等大事。怎样生产出无污染无毒副作用的绿色无公害食品，已成为各方探讨的焦点。传统种养殖方式受到新的挑战，微生物技术的应用是改变这一现状的有效途径，是时代的选择和农牧业可持续发展的需要。 微生物是一类形体微小的单细胞或个体结构比较简单的多细胞，微生物是存在于自然界中体积微小(小于1nm)结构简单、种类繁多的微小生物的统称，泛指肉眼看不到或看不清楚的微小生物。分为真核细胞型微生物、原核细胞型微生物和非细胞结构型微生物【、微生物的发现与微生物学的发展简史微生物的发展经历了三个时期，即经验微生物学时期（16世纪以前、实验微生物学时期（17-19世纪）和现代微生物学时期（20世纪以后）】。人类自诞生以来就一直与微生物有着密切的联系，早在公元前三世纪时人们就感受到它们的存在并不知不觉的利用它们，我国悠久的酒文化的传承就是微生物的功劳。随着 列文虎克第一台显微镜的面世，科学家的观察为微生物的存在提供了有力依据。19世纪是近代微生物发展非常迅速的时期，法国科学家巴斯德首次指出细菌与 人类生活、生命的关系，奠定了微生物学的理论基础，被称为现代微生物学之父。 进入20世纪以后，由于生物化学、化学分析技术的发展，电子显微镜的问世，使微生物学研究从细胞水平进入到分子水平，新技术的运用使人们更加了解微生物，在新的领域有了更加广泛的运用。 微生物是把双刃剑微生物如同是一把双刃剑一样，它给我们的生活带来了极

微生物生态学

第九章微生物生态学 习题 一、填空题 1、从，，，生境中可以分离到嗜热微生物；从，和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程：、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括：，，，、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破，为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应，其循环过程包括， ，和。 6、按耐热能力的不同，嗜热微生物可被分成5个不同类型：，， ，和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括，， 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为，和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面，和。 二、选择题（4个答案选1） 1、总大肠菌群中不包括（）。 （1）克雷伯氏菌（2）肠杆菌（3）埃希氏菌（4）芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是（）。 （1）纤维素（2）木质素（3）半纤维素（4）淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（）

（1）氨（2）氧（3）N 2（4）N 2 O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制？（） （1）氨（2）氧（3）N 2 （3）N 2 O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式？（）（1）恒浊连续培养（2）恒化连续培养 （3）恒浊分批培养（4）恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是（）。 （1）假单胞菌（2）根瘤菌（3）蓝细菌（4）自生固氮菌7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素，下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素？（） （1）高温高湿（2）高温（3）蓝细菌（4）自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是（）。 （1）嗜热微生物（2）嗜冷微生物（3）嗜酸微生物（4）嗜压微生物9、超嗜热细菌主要是（）。 （1）古生菌（2）真细菌（3）真菌（4）霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合，下列哪种循环与酸矿水形成有关？（） （1）S循环（2）N循环（3）磷循环（4）硅循环 三、是非题 1、氨化作用只能在好氧环境下才能进行。 2、反硝化作用完全等同于硝化作遥的逆过程。 3、一般情况下土壤表层的微生物数量高于土壤下层。 4、嗜冷微生物适应环境生化机制之一是其细胞膜组成中有大量的不饱和、低熔 点脂肪酸。 5、嗜酸微生物之所以具有在碱性条件下生长的能力是因为其胞内物质及酶是嗜 酸的。 6、嗜碱微生物具有在碱性条件下生长能力的根本原因是其胞内物质及酶也是偏 碱（嗜碱）的。 7、草食动物大部分都能分泌纤维素酶来消化所食用的纤维素。 8、共生固氮和游离固氮都在固氮过程中发挥重要作用。 9、大量服用抗生素的患者同时要服用维生素，这是为了补充因肠道微生物受抑 制减少维生素的合成。 10、解性质粒携带有编码环境污染物降解酶的全部遗传信息。

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。

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

浅谈微生物在环境污染治理中的作用

浅谈微生物在环境污染治理中的应用 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前及待解决的重要问题。 微生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以受无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视，从根本上体现了可持续发展的战略思想。 应用微生物的高效降解、转化能力治理环境污染，在污水治理、固体废弃物处理、重金属降解、化合物分解、石油修复等方面均取得了良好的效果。其治理过程分为：①高效生物降解能力和极端环境微生物的筛选、鉴定；②污染物生物降解基因的分离、鉴定和特殊工程菌的构建；③生物恢复的实际应用和工程化。 一、污水治理 环境中的污染物，在自然界中经过迁移、转化，绝大多数将归入水体，引起水体不断受到污染的胁迫。尤其是高浓度生活污水和工业废水的大量倾入，使水体富营养化现象日趋严重。通常情况下，只要这种污染不超过阀值，污染的水体在物理、化学和生物的综合作用下，是可以得到净化的，这种净化主要源于水体中的微生物能直接或间接地把污染物作为营养源，在满足微生物生长需要的同时，又使污染物得以降解，达到净化水质的目的。 二、固体废弃物治理 固体废弃物污染严重影响我国的环境质量。我国同体废弃物年产量数目极大。造成的经济损失每年达千亿元以上。目前我国处理城市垃圾的方法主要是填埋、堆放和焚烧。填埋、堆放既占用土地资源，又会使有害物质渗漏、扩散，造成二次污染。固体废弃物焚烧产生的二嚼英等有害物质会严重危害人类的健康与生产。利用微生物分解固体废弃物中的有机物，从而实现其无害化和资源化，是经济而有效的处理同体废弃物方法。微生物技术治理同体废弃物的优势是：可以有选择地浓缩或去除污染物：节省运营和投资成本：废物总体积显著降低：可以将废弃物转化为再利用资源。其缺点在于反应速度慢，某些同体废弃物难以降解。尽管如此，人们相信生物降解中存在的问题会随着对微生物研究的深入很快得到解决．

微生物生态学复习总结

微生物生态学复习总结 一、名词解释 未培养微生物、可培养微生物、微生物生态学、 平板菌落计数法（CFU）、最大或然值法（MPN）、COD、BOD、TN、TP、活性污泥、生物转盘法、膜 生物反应器、生物强化技术、水体富营养化、水 华/赤潮、蓝藻水华、湖泛、生物被摸、群感效应 （QS）、多聚体菌细胞附属物、共生、内共生、表 共生、基因水平转移、转导、转化、接合、整合 子、泛基因组、生物放大（生物富集作用）、生物 处理、生物修复（生物整治） 1.未培养微生物：生理、生态功能未知，没有相 应培养技术，或者生理、生态功能已知，具有 培养技术，但尚未获得培养的一类微生物。 2.平板菌落计数法（CFU）：将样品用无菌生理盐 水进行系列稀释，取合适的稀释度，以涂布法 接种于平板上，经过一定时间培养后，直接统 计平平板上的菌落数，再根据相应公式计算。 3.可培养微生物：可重复的在受控的条件下以一 个确定的方式生长。 4.微生物生态学：研究微生物之间及其与其周围

生物环境与非生物环境之间的相互作用和功能 的学科。 5.最大或然值法（MPN）：将样品用无菌生理盐水 进行系列稀释，取3种或5种不同的稀释度接 种于培养基中，培养一定时间后，根据各稀释 度的生长管数以统计学的方法计算出样品中所 含微生物的量。 6.COD：1L污水中所含有机物再用强氧化剂将它 氧化后，所消耗氧的毫克数。 7.BOD：在1L污水中所含的一部分容易氧化的有 机物，当微生物对其氧化分解时，所消耗的水 中溶氧毫克数。 8.TN：样品中所含全部氮素量。 9.TP：样品中所含全部磷素量。 10.活性污泥：一种由活细菌、原生动物及其他 微生物群聚集在一起组成的凝絮团，具有很强 的吸附、分解有机物和毒素的能力。 11.生物转盘法： 12.膜生物反应器：将膜分离技术和生物反应器 的生物降解作用集于一体的生物化学反应系统。 它以超滤或微滤膜业件替代传统活性污泥法中的沉淀池实现泥水分离。

人腺病毒分子生物学常用检测技术

Advances in Microbiology 微生物前沿, 2017, 6(2), 11-16 Published Online June 2017 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/108219159.html,/journal/amb https://https://www.sodocs.net/doc/108219159.html,/10.12677/amb.2017.62002 The Molecular Biological Techniques for Human Adenovirus Detection Ye Li1,2, Tuo Dong1,2, Vladimir I. Zlobin3, Oleg Reva4, Zhangyi Qu1,2* 1Department of Microbiology, School of Public Health, Harbin Medical University, Harbin Heilongjiang 2Department of Natural-Foci Diseases, Institute of Environment-Associated Diseases, Sino-Russia Joint Medical Research Centre, Harbin Heilongjiang 3Research Institute for Biomedical Technologies, Irkutsk State Medical University, Irkutsk, Russia 4Department of Biochemistry, Bioinformatics and Computational Biology Unit, University of Pretoria, Pretoria, South Africa Received: May 12th, 2017; accepted: May 30th, 2017; published: Jun. 2nd, 2017 Abstract Adenovirus is one of the major viruses causing human respiratory diseases. The effective and rapid method in adenovirus detection is helpful to strengthen the surveillance of adenovirus in-fection, to investigate the epidemic trends timely, and to control the virus infection. The current molecular biological methods for adenovirus detection both used in laboratory and clinical are reviewed in this paper. The principle, characteristics and application of these techniques are commented. Keywords Adenovirus, PCR, Molecular Biological Detection 人腺病毒分子生物学常用检测技术 李烨1,2，董妥1,2，Vladimir I. Zlobin3，Oleg Reva4，曲章义1,2* 1哈尔滨医科大学，公共卫生学院，卫生微生物学教研室，黑龙江哈尔滨 2中俄医学研究中心，环境相关疾病研究所，自然疫源性疾病研究室，黑龙江哈尔滨 3俄罗斯伊尔库茨克国立医科大学，生物医学技术研究所，伊尔库茨克，俄罗斯 4南非比勒陀利亚大学，生物信息学与计算生物学部，生物化学系，比勒陀利亚，南非 收稿日期：2017年5月12日；录用日期：2017年5月30日；发布日期：2017年6月2日 *通讯作者。 文章引用: 李烨, 董妥, Vladimir I. Zlobin, Oleg Reva, 曲章义. 人腺病毒分子生物学常用检测技术[J]. 微生物前沿,2017,

《环境微生物学》教学大纲

《环境微生物学》教学大纲一、基本信息

二、教学目标及任务 本课程是环境科学专业的一门重要的专业推荐选修课程。通过本课程的学习，学生应熟练掌握环境微生物学中常见术语的名称和意义，掌握环境微生物的基础知识、微生物生态与环境生态工程中的微生物作用原理；理解环境微生物在污水、废气和固体废弃物处理以及土壤污染修复方面的作用；了解环境微生物学的最新研究进展以及微生物在环境工程领域应用的新工艺和新方法；并能利用所学的知识为后续课程的学习提供基础。 三、学时分配 教学课时分配

四、教学内容及教学要求 绪论环境微生物学的发展、重要概念和研究任务 第一节环境微生物学的历史和发展 1.人类对环境微生物的认识； 2.环境微生物学的形成和发展； 3.微生物在环境工程中的应用； 4.环境微生物生物技术的应用。 习题要点：微生物与环境的关系以及环境微生物生物技术的应用。

1.环境微生物学的重要概念和专业术语； 2.环境微生物的分类； 3.环境微生物的多样性； 4.微生物的环境适应性。 习题要点：环境微生物的概念、分类以及主要特性。第三节环境微生物学的研究任务和意义 1.环境微生物学的范畴； 2.环境微生物学的研究内容； 3.环境微生物学与相关学科的相互渗透和促进；

习题要点：环境微生物学的主要研究内容和发展趋势。 本章重点、难点：重点是环境微生物学的重要概念和专业术语以及环境微生物学的研究内容和意义，难点是微生物在环境工程中的应用以及环境微生物生物技术在环境工程中的应用。 本章教学要求：了解环境微生物学的形成和发展，发展趋势及研究意义；理解微生物的多样性和适应性以及在环境工程中的应用；掌握环境微生物学相关的概念和术语以及基本特征。 第一章微生物的生长及其环境 第一节微生物的生长 1.微生物的生长繁殖特征； 2.研究微生物生长的方法； 3.微生物生长繁殖的测定；

微生物在环境治理中的应用

微生物在环境治理中的应用 微生物是一类形态微小、结构简单、必须借助显微镜才能看清它们面目的生物。“微生物”不是分类学上的概念，而是一切微小生物即个体小于0.1毫米生物的总称。 目前已确定的微生物种数还只有10万种左右，但近些年来由于分离培养方法的改进，微生物新种的发现正在以很快的速度增长。也许在将来的某一天，微生物的总数可能会超过目前动、植物种数之和。 凡自然界存在的有机物，都能被微生物利用、分解。有些微生物还能利用有毒物质如酚、氰化合物作为营养，同时将有毒物质转化、分解为简单化合物如水、二氧化碳等。在治理环境污染中，致力于生物环保技术的专家们采用科学的分离、培养方法，寻找和培养出了用于处理各种污染物质的微生物菌种。 生物降解的巨大潜力 迄今为止已知的环境污染物达10万之多，其中大量的是有机物。所有的有机污染物，可根据微生物对它们的降解性，分成可生物降解，难生物降解和不可生物降解三大类。 作为一个整体，微生物分解有机物的能力是惊人的。可以说，凡自然界存在的有机物，几乎都能被微生物所分解。环境微生物在环境污染治理中，至少可以在以下几方面发挥重要作用： 1、修复污染生态环境 运用环境微生物手段既可以修复受污染天然水体生态，尤其是富营养化湖泊、河道和港湾，也可以修复污染土壤生态，尤其是残留农药污辱的农田土壤和油田开采过程中被原油污染的土壤。给水体投加除碳（有机碳）、除氮菌株，正成为一项消除水体富营养化的可行技术措施。给土壤添加除油（矿物油）菌株，已成为一项成熟的修复油污土壤的技术措施。 2、处理污水及固体废弃物 事实证明，污染物降解菌在环境治理工程中有其不可替代的独特作用。它无论在污染物降解的专一性，还是在污染物降解活性的强度和持久性，尤其在降解那些难降解有机化合物方面，均比以往任何一种生化处理工艺占有绝对的优势，具有不可替代性。当筛选出强势目标化合物降解菌，配以合理的工艺流程和工程设备，就能得到意想不到的处理效果。 对于生活垃圾、禽畜粪便、农业废弃物等非有毒有害固体废弃物来说，微生物的作用更是其它生化治污手段所望尘莫及。同样是堆制发酵，投降解菌和不投降解菌的效果大相径庭。投菌者，污染物去除率高、发酵温度高、发酵周期短。 对于有毒有害工业固体废弃物来说，投加有专性降解功能的菌株，更是不可缺少的技术措施。由于缺乏其它有效的生化处理手段，专性降解微生物的作用就显得格外重要。 在污染物的生物毒性检测方面，微生物也有着独特的功能，多种污染物敏感菌，均可供作检测环境污染物毒性之用。其中，发光细菌法，已被定为国家标准（GB）方法和世界标准（ISO）方法。 空气、水体和土地资源的污染越来越严重，不但影响了国民经济的可持续发展，甚至已威胁到人类的健康、智力乃至生存，因此全球各国近几年都在寻找新

大学第十章微生物生态学题库

第十章微生物生态学 单项选择题 1.知识点：1(生态系统) 难易度：容易认知度：识记地球被科学家划分为4个圈，不包括下列哪一项( )。 选项A）土壤圈 选项B）大气圈 选项C）水圈 选项D）岩石圈 答案：A 2.知识点：1(生态系统) 难易度：容易认知度：识记生态圈中，起着主导作用的是( )。 选项A）大气圈 选项B）生物圈 选项C）水圈 选项D）岩石圈 答案：B 3.知识点：1(生态系统) 难易度：容易认知度：识记生物循环的特点是( )。 选项A）运转较缓慢 选项B）可循环性 选项C）运转迅速 选项D）以上均是

答案：C 11. 知识点：1(生态系统) 难易度：适中认知度：理解 生态系统结构不包括下面哪一个方面( )。 选项A）外源能 选项B）生物关系 选项C）营养循环 选项D）能量代谢 答案：D 12. 知识点：1(生态系统) 难易度：适中认知度：认知 生物在生态系统物质循环中扮演着重要作用，但不包括( )。选项A）生产者 选项B）消费者 选项C）分解者 选项D）固定者 答案：D 13. 知识点：1(生态系统) 难易度：较难认知度：认知 微生物生态系统自身的特点不包括( )。 选项A）微环境 选项B）稳定性 选项C）协调性 选项D）适应性 答案：C 14. 知识点：1(生态系统) 难易度：较难认知度：理解

成熟的生态系统的平衡特点是( )。 选项A）生产者、消费者、分解者比例相同 选项B）物质循环与能量循环协调畅通 选项C）系统的输入和输出在比例上合理 选项D）物质循环与能量循环大致相等 答案：B 15.知识点：2(微生物在自然界中的分布) 难易度：容易认知度：理解土壤中三大类群体微生物以数量排序为( )。 选项A）细菌＞放线菌＞真菌 选项B）细菌＞真菌＞放线菌 选项C）放线菌＞细菌＞真菌 选项D）真菌＞细菌＞放线菌 答案：A 16.知识点：2(微生物在自然界中的分布) 难易度：容易认知度：理解微生物的种质资源库存在于( )。 选项A）水体 选项B）土壤 选项C）植物 选项D）动物 答案：B 17.知识点：2(微生物在自然界中的分布) 难易度：容易认知度：理解土壤微生物的季节分布特征一般是( )。

微生物检验中分子生物学技术的应用研究

微生物检验中分子生物学技术的应用研究 针对微生物分检验中，分子生物学技术的应用进行分析，阐述了现代分子生物学技术在微生物检验中的应用优势，结合这些内容，探讨了微生物检验中分子生物学技术的应用，内容有：聚合酶链的反应技术，基因芯片技术，核酸探针技术，其他分子生物技术在微生物检验中的应用。此后，研究了分子生物学技术在微生物检验应用中的发展趋势。 标签：微生物检验；分子生物学技术；聚合酶链反应；基因芯片技术；核酸探针 当今中国，科学技术不断进步，人们越来越重视各种检验结果的科学性和精确性。当下，分子生物学技术在微生物检验中的应用是一种较为新颖的检验技术。对此，本文针对微生物检验工作中，分子生物学技术的应用原理和应用方式进行详细分析，以分子生物学技术概念作为依据，探讨了检验中所用的原理和监测方向。而分子生物学技术在微生物检验过程中，主要是对生物大分子结构、功能和生物合成等相关科学进行应用。 1 现代分子生物学技术在微生物检验中的应用优势 分子生物学主要是将脱氧核糖算以及核糖核酸等的研究为基础的相应技术，是一种对微生物进行检验的方法。当前使用的分析生物技术，能够有效促进并且提高微生物检验精神和检验范围。当前，生物检验越来越受到人们的中开始，这种情况下，能够在一定程度上促进其他相关领域的进一步发展，例如农业、食品和药品等[1]。 2 微生物检验中分子生物学技术的应用 2.1 聚合酶链的反应技术 因为微生物检验的种类繁多，若检验目的不同，可能会出现技术方面的差异。应用现代分子生物学检验，目的是为了提高检验的准确性、提高精度。在不同检验技术当中，聚合酶链反应技术是一项分子生物学技术，具有较高的代表性。当前，对聚合酶链反应技术进行应用，能够同时鉴定并检验不同病原微生物，其使用的检验原理为：对同一聚合酶链反应管理中，增加不同病原微生物特异性引物，从而产生一定的聚合酶链反应，实现同时检测[2]。 2.2 基因芯片技术 在微生物检验过程中，为了促使现代化分子生物学技术的效果得到充分发挥，技术人员应当对更加高端的基因芯片技术进行科学检验。在上个世纪90年代，就已经开发除去了基因芯片技术，这一技术主要是将尼龙膜和玻璃片作为载体，在一定单位面积中，有序、高密度的对较多生物活性分子进行排列，这样做