微生物學知識在園藝產業中有哪些應用

❶ 園藝與微生物學的關系

很多觀賞植物的生長，都和微生物息息相關，比如豆科植物和根瘤菌，再比如鬱金香和鬱金香碎色病毒。一些微生物對於植物的生長是有益的，另一些對於植物無益甚至有害，但另一方面卻是園藝師需要的。我們需要通過病毒等微生物，篩選甚至創造新的觀賞種。但有些微生物是純粹有害的，比如煙葉病毒。

❷ 關於微生物學，你知道哪些科學成果呢

微生物學屬於生物學的一部分，主要是研究分子水平的粒子生物，比如細菌、病毒等。研究這些微小生物的形態結構，從而得出他們的生長規律以及生命活動基本范圍，將這些研究擴展到工業發展，醫療工程等方面，為科學領域的研究提供更精準的生物理論。那麼，關於微生物學都有哪些可以科學成果呢？

眾所周知，我們地球上的物質非常多，絕大部分的物質我們肉眼都看不見，這個時候就需要微生物學的研究了。在微生物學中對食物鏈中的一些微小物質進行研究，並用這些研究技術進行生態方面的保護，以及對一些污水污染物的處理。在生態方面微生物學不僅提供了重要的研究方向，也促進了自然界中的物質循環。

❸ 微生物的特點與作用

三,微生物的生物學特點與作用
微生物除具有生物的共性外,也有其獨特的特點,正因為其具有這些特點,才使得這樣微不可見的生物類群引起人們的高度重視.
(一)種類繁多,分布廣泛
(二)生長繁殖快,代謝能力強
(三)遺傳穩定性差,容易發生變異
(一)種類繁多,分布廣泛
種類極其繁多——已發現的微生物達10萬種以上,新種不斷發現.
分布非常廣泛——可以說微生物無處不有,無處不在.
極端環境:冰川,溫泉,火山口等極端環境;
土 壤:土壤是微生物的大本營,一克沃土中含菌量高達幾億甚至幾十億;
空 氣:空氣中也含有大量微生物,越是人員聚集的公共場所,微生物含量越高;
水:水中以江,湖,河,海中含量高,井水次之;
動植物體表及某些內部器官:如皮膚及消化道等.
微生物的多樣性已在全球范圍內對人類產生巨大影響.
土壤中微生物的種類繁多,幾乎所有的微生物都能從土壤中分離篩選得到,要分離篩選某中微生物,多數情況都是從土壤採取樣品.
首先微生物為人類創造了巨大的物質財富,目前所使用的抗生素葯物,絕大多數是微生物發酵產生的,以微生物為勞動者的發酵工業,為工,農,醫等領域提供各種產品.
另外微生物也為人類帶來巨大危害,如疫病的傳播,並且引起疫病傳播的新微生物種類總不斷出現.
(二)生長繁殖快,代謝能力強
大腸桿菌(Escherichia coli)在適宜的條件下,每20分鍾即繁殖一代,24小時即可繁殖72代,由一個菌細胞可繁殖到47×1022個,如果將這些新生菌體排列起來,可繞地球一周有餘;
生理基礎:因為微生物的代謝能力很強, 由於微生物個體微小,單位體積的表面積相對很大,有利於細胞內外的物質交換,細胞內的代謝反應較快.
極大的物質資源:正因為微生物具有生長快,代謝能力強的特點,才使得微生物能夠成為發酵工業的產業大軍,在工,農,醫等戰線上發揮巨大作用;
在物質轉化中的作用:如果沒有微生物,自古以來的動,植物屍體不能分解腐爛,早已是動,植物屍體堆積如山,布滿全球.
(三)遺傳穩定性差,容易發生變異
微生物個體微小,對外界環境很敏感,抗逆性較差,很容易受到各種不良外界環境的影響;另外,微生物的結構簡單,缺乏免疫監控系統, 很容易變異.
微生物的遺傳不穩定性,是相對高等生物而言的,實際上在自然條件下,微生物的自發突變頻率為10-6左右.
微生物的遺傳穩定性差,給微生物菌種保藏工作帶來一定不便.
另一方面,正因為微生物的遺傳穩定性差,其遺傳的保守性低,使得微生物菌種培育相對容易得多.通過育種工作,可大幅度地提高菌種的生產性能,其產量性狀提高幅度是高等動,植物所難以實現的.
微生物學及其分支學科
一,微生物學及其研究對象
二,微生物學的分支學科
一,微生物學及其研究對象
微生物學概念:概括地講,微生物學(Microbiology)是研究微生物及其生命活動規律的學科.
研究對象:研究的主要內容涉及微生物的形態結構,營養特點,生理生化,生長繁殖,遺傳變異,分類鑒定,生態分布以及微生物在工業,農業,醫療衛生,環境保護等各方面的應用.研究微生物及其生命活動規律之目的在於充分利用有益微生物,控制有害微生物,使這些微小生物更好地貢獻於人類文明.
二,微生物學的分支學科
(一)根據基礎理論研究內容不同,形成的分支學科
微生物生理學(Microbiol Physiology)
微生物遺傳學(Microbiol Genetics)
微生物生物化學(Microbiol Biochemistry)
微生物分類學(Microbiol Taxonomy)
微生物生態學等(Microbiol Ecology).
(二)根據微生物類群不同,形成的分支學科
細菌學(Bacteriology)
病毒學(Virology)
真菌學(Fungi)
放線菌學(Actinomycetes)等.
(三)根據微生物的應用領域不同,形成的分支學科
工業微生物學(Intustrial Microbiology)
農業微生物學(Agricultural Microbiology)
醫學微生物學(Medical Microbiology)
葯用微生物學(Patherological Microbiology)
食品微生物學(Food Microbiology)
獸醫微生物學(Viterinary Microbiology)等.
(四)根據微生物的生態環境不同,形成的分支學科
土壤微生物學(Soil Microbiology)
海洋微生物學(Marine Microbiology)等.
第三節 食品微生物學及其研究內容
食品微生物學:食品微生物學是專門研究與食品有關的微生物的種類,特點及其在一定條件下與食品工業關系的一門學科.
盡管人類對食品微生物研究的歷史很長,但作為微生物學的一門獨立的分支學科——食品微生物學,其仍屬一門新興學科.尤其在我國,人們對食品科學的重視僅是改革開放以來,人們解決了溫飽問題之後的事情;食品微生物學是隨著食品科學的發展而產生的一個重要的學科.
食品微生物研究的主要內容包括三個方面:
一,在食品工業中有益的微生物及其應用;
二,在食品保藏過程中引起食品變質的微生物及其控制;
三,與食品衛生有關的微生物.
第四節 微生物學的發展簡史
我們把這個過程分成以下四個階段加以闡述.
一,微生物學的史前時期
二,微生物的發現與微生物學的啟蒙時期
三,微生物學的形成時期
四,微生物學的發展時期
一,微生物學的史前時期
盲目應用時期.
人類已經在很多方面利用了微生物,世界各國人民在自己的生產實踐中都積累了很多利用有益微生物和防治有害微生物的經驗.北魏的賈思勰《齊民要術》一書中,就詳細記載了制醋的方法.我國古代勞動人民就利用了鹽腌,糖漬,煙熏,風乾等.
二,微生物發現與微生物學啟蒙時期
十七世紀,荷蘭人呂文虎克(Antony van Leeuwenhock)發明了第一台簡易顯微鏡(200～300倍).
於1669年出版了《安東.列文虎克所發現的自然界秘密》.
隨後在近200年的時期,隨著顯微鏡的不斷改進,解析度的提高,人們對微生物的認識由粗略的形態描述逐步發展到對微生物進行詳細的觀察和根據形態進行分類研究,形成了啟蒙的微生物學.
三,微生物學的形成時期
由研究微生物形態的啟蒙時期到對微生物的生理生化水平研究時期.
巴斯德(Louis Pasteur, 1822～1895)通過對酒麴的研究,證明了酒麴發酵是其中的酵母菌代謝作用,這一研究結果把對微生物的研究由形態轉向生理生化研究水平,為微生物學的形成和發展奠定了基礎.巴斯德還通過大量實驗證明了食品的腐敗變質是遭受微生物污染後,微生物生長繁殖而引起的,從根本上否定了"微生物自然發生說".
微生物學的另一位奠基人是一位德國醫生柯赫(Robert Koch, 1843～1910),他為疾病的病原學說建立了基礎.
首先從患病動物的病變臟器中分離純化得到病原菌,通過將病原菌接種回到動物體內,能引起相同症狀的疾病,證明了傳染病是由某些特定的病原菌傳播的.
由於巴斯德和柯赫對微生物學的形成作出了極大的貢獻,普遍認為,他們兩位是微生物學的奠基人.
四,微生物學的發展時期
本世紀是微生物學的全面發展時期:
細胞的結構與功能,細菌的代謝等;
微生物在工農業生產上發揮巨大作用;
微生物成為生物學研究的主要研究材料;
50年代DNA雙螺旋解密後,微生物又成了分子生物學的主要研究材料.微生物學,遺傳學和生物化學的相互滲透與作用導致了現代分子遺傳學的誕生與發展;
進入70年代,在微生物的研究基礎上,導致了DNA重組技術和基因工程的發展.

❹ 微生物有什麼作用

微生物對人類最重要的影響之一是導致傳染病的流行。在人類疾病中有49.877%是由病毒引起。世界衛生組織公布資料顯示：傳染病的發病率和病死率在所有疾病中占據第一位。微生物導致人類疾病微生物的歷史，也就是人類與之不斷斗爭的歷史。在疾病的預防和治療方面，人類取得了長足的進展，但是新現和再現的微生物感染還是不斷發生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療葯物。一些疾病的致病機制並不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強大的選擇壓力，使許多菌株發生變異，導致耐葯性的產生，人類健康受到新的威脅。一些分節段的病毒之間可以通過重組或重配發生變異，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都與前次導致感染的株型發生了變異，這種快速的變異給疫苗的設計和治療造成了很大的障礙。而耐葯性結核桿菌的出現使原本已近控制住的結核感染又在世界范圍內猖獗起來。微生物千姿百態，有些是腐敗性的，即引起食品氣味和組織結構發生不良變化。當然有些微生物是有益的，它們可用來生產如乳酪，麵包，泡菜，啤酒和葡萄酒。 微生物非常小，必須通過顯微鏡放大約1000倍才能看到。比如中等大小的細菌，1000個疊加在一起只有句號那麼大。想像一下一滴牛奶，每毫升腐敗的牛奶中約有5千萬個細菌，或者講每誇脫牛奶中細菌總數約為50億。也就是一升牛奶中可有含有50億個細菌。微生物能夠致病，能夠造成食品、布匹、皮革等發霉腐爛，但微生物也有有益的一面。最早是弗萊明從青黴菌抑制其它細菌的生長中發現了青黴素，這對醫葯界來講是一個劃時代的發現。後來大量的抗生素從放線菌等的代謝產物中篩選出來。抗生素的使用在第二次世界大戰中挽救了無數人的生命。
一些微生物被廣泛應用於工業發酵，生產乙醇、食品及各種酶制劑等；一部分微生物能夠降解塑料、處理廢水廢氣等等，並且可再生資源的潛力極大，稱為環保微生物；還有一些能在極端環境中生存的微生物，例如：高溫、低溫、高鹽、高鹼以及高輻射等普通生命體不能生存的環境，依然存在著一部分微生物等等。看上去，我們發現的微生物已經很多，但實際上由於培養方式等技術手段的限制，人類現今發現的微生物還只佔自然界中存在的微生物的很少一部分。微生物因為微生物很小，構造又簡單，所以人們充分認識它，並發展成為一門學科，與其他學科比起來，還是很晚的。盡管如此，人們已經在廣泛的應用微生物了。我國勞動人民很早就認識到微生物的存在和作用，也是最早應用微生物的少數國家之一。據考古學推測，我國在8000年前已經出現了曲櫱釀酒了，4000多年前我國釀酒已十分普遍，而且當時埃及人也已學會烤制麵包和釀制果酒。 2500年前中國人民發明釀醬、醋，知道用曲治療消化道疾病。公元6世紀（北魏時期），我國賈思勰的巨著《齊民要術》詳細地記載了制曲、釀酒、制醬和釀醋等工藝。在農業上，雖然還不知道根瘤菌的固氮作用，但已經在利用豆科植物輪作提高土壤肥力。這些事實說明，盡管人們還不知道微生物的存在，但是已經在同微生物打交道了，在應用有益微生物的同時，還對有害微生物進行預防和治療。為防止食物變質，採用鹽漬、糖漬、乾燥、酸化等方法。在我國隆慶年間就開始用人痘預防天花。人痘預防天花是我國對世界醫學上的一大貢獻，這種方法先後傳到俄國、日本、朝鮮、土耳其及英國，1798年英國醫生琴納（Jenner）提出用牛痘預防天花。微生物學作為一門學科，是從有顯微鏡開始的，微生物學發展經歷了三個時期：形態學時期、生理學時期和現代微生物學的發展。形態學時期微生物的形態觀察是從安東·列文虎克（Antony Van Leeuwenhock 1632-1732）發明的顯微鏡開始的，它是真正看見並描述微生物的第一人，他的顯微鏡在當時被認為是最精巧、最優良的單式顯微鏡，他利用能放大50～300倍的顯微鏡，清楚地看見了細菌和原生動物，而且還把觀察結果報告給英國皇家學會，其中有詳細的描述，並配有準確的插圖。1695年，安東·列文虎克把自己積累的大量結果匯集在《安東·列文虎克所發現的自然界秘密》一書里。他的發現和描述首次揭示了一個嶄新的生物世界——微生物世界。這在微生物學的發展史上具有劃時代的意義。
繼列文虎克發現微生物世界以後的200年間，微生物學的研究基本上停留在形態描述和分門別類階段。直到19世紀中期，以法國的巴斯德（Louis Pasteur,1822-1895）和德國的柯赫(Robert Koch,1843-1910)為代表的科學家才將微生物的研究從形態描述推進到生理學研究階段，揭露了微生物是造成腐敗發酵和人畜疾病的原因，並建立了分離、培養、接種和滅菌等一系列獨特的微生物技術。從而奠定了微生物學的基礎，同時開辟了醫學和工業微生物等分支學科。巴斯德和柯赫是微生物學的奠基人。
微生物巴斯德原是化學家，曾在化學上做出過重要的貢獻，後來轉向微生物學研究領域，為微生物學的建立和發展做出了卓越的貢獻。主要集中在下列三個方面：① 徹底否定
了「自然發生」學說。「自生說」是一個古老學說，認為一切生物是自然發生的。到了17世紀，雖然由於研究植物和動物的生長發育和生活循環，是「自生說」逐漸消弱，但是由於技術問題，如何證實微生物不是自然發生的仍是一個難題，這不僅是「自生說」的一個頑固陣地，同時也是人們正確認識微生物生命活動的一大屏障。巴斯德在前人工作的基礎上，進行了許多試驗，其中著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內確實含有微生物，他們引起有機質的腐敗。巴斯德自製了一個具有細長而彎曲的頸的玻瓶，其中盛有有機物水浸液，經加熱滅菌後，瓶內可一直保持無菌狀態，有機物不發生腐敗，一旦將瓶頸打斷，瓶內浸液中才有了微生物，有機質發生腐敗。巴斯德的試驗徹底否定了「自生說」，並從此建立了病原學說，推動了微生物學的發展。 ② 免疫學——預防接種。Jenner雖然早在1798年發明了種痘法可預防天花，但卻不了解這個免疫過程的基本機制，因此，這個發現沒能獲得繼續發展。1877年，巴斯德研究了雞霍亂，發現將病原菌減毒可誘發免疫性，以預防雞霍亂病。其後它又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，並首次製成狂犬疫苗，證實其免疫學說，為人類防病、治病做出了重大貢獻。 ③ 證實發酵是由微生物引起的。究竟發酵是一個由微生物引起的生物過程還是一個純粹的化學反應過程，曾是化學家和微生物學家激烈爭論的問題。巴斯德在否定「自生說」的基礎上，認為一切發酵作用都可能與微生物的生長繁殖有關。經不斷地努力，巴斯德終於分離到了許多引起發酵的微生物，並證實酒精發酵是由酵母菌引起的。還研究了氧氣對酵母菌的發育和酒精發酵的影響。此外，巴斯德還發現乳酸發酵、醋酸發酵和丁酸發酵都是不同細菌所引起的。為進一步研究微生物的生理生化奠定了基礎。 ④ 其它貢獻。一直沿用至今天的巴斯德消毒法（60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物的一種消毒法）和家蠶軟化病問題的解決也是巴斯德的重要貢獻，它不僅在實踐上解決了當時法國酒變質和家蠶軟化病的實際問題，而且也推動了微生物病原學說的發展，並深刻影響醫學的發展。
柯赫是著名的細菌學家，由於他曾經是一名醫生，因此對病原細菌的研究做出了突出的貢獻：①具體證實了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；②發現了肺結核病的病原菌，這是當時死亡率極高的傳染性疾病，因此柯赫獲得了諾貝爾獎；③提出了證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——柯赫原則：首先在患病肌體里存在著一種特定的病原菌，並可以從該肌體里分離得到純培養；然後用得到的純培養接種敏感動物，表現出特有的性狀；最後從被感染的敏感動物中又一次獲得與原病原菌相同的純培養。由於柯赫在病原菌研究方面的開創性工作，自19世紀70年代至20世紀20年代成了發現病原菌的黃金時代，所發現的各種病原微生物不下百餘種，其中還包括植物病原菌。柯赫除了在病原菌方面的偉大成就外，在微生物基本操作技術方面的貢獻更是為微生物學的發展奠定了技術基礎，這些技術包括：①用固體培養基分離純化微生物的技術，這是進行微生物學研究的基本前提，這項技術一直沿用至今；②配製培養基，也是當今微生物研究的基本技術之一。這兩項技術不僅是具有微生物研究特色的重要技術，而且也為當今動植物細胞的培養做出了十分重要的貢獻。巴斯德和柯赫的傑出工作，使微生物學作為一門獨立的學科開始形成，並出現以他們為代表而建立的各分支學科，例如細菌學（巴斯德、柯赫等）、消毒外科技術（J. Lister），免疫學（巴斯德、Metchnikoff、Behring、Ehrlich等）、土壤微生物學（Beijernck Winogradsky 等）、病毒學（Ivanowsky、Beijerinck等）、植物病理學和真菌學（Bary、Berkeley等）、釀造學（Hensen、Jorgensen 等）以及化學治療法（Ehrlish 等）。微生物學的研究內容日趨豐富，使微生物學發展更加迅速。
微生物20世紀上半葉微生物學事業欣欣向榮，微生物學沿著兩個方向發展，即應用微生物學和基礎微生物學。在應用方面，對人類疾病和軀體防禦機能的研究，促進了醫學微生物學和免疫學的發展。青黴素的發現（Fleming,1929）和瓦克斯曼（Waksman）對土壤中放線菌的研究成果導致了抗生素科學的出現，這是工業微生物學的一個重要領域。 環境微生物學在土壤微生物學研究的基礎上發展起來。微生物在農業中的應用使農業微生物學和獸醫微生物學等也成為重要的應用學科。應用成果不斷涌現，促進了基礎研究的深入，於是細菌和其它微生物的分類系統在20世紀中葉出現了，對細胞化學結構和酶及其功能的研究發展了微生物生理學和生物化學，微生物遺傳和變異的研究導致了微生物遺傳學的誕生。微生物生態學在20世紀60年代也形成了一個獨立學科。20世紀80年代以來，在分子水平上對微生物研究迅速發展，分子微生物學應運而生。在短短的時間內取得了一系列進展，並出現了一些新的概念，較突出的有，生物多樣性、進化、三原界學說；細菌染色體結構和全基因組測序；細菌基因表達的整體調控和對環境變化的適應機制；細菌的發育及其分子機理；細菌細胞之間和細菌同動植物之間的信號傳遞；分子技術在微生物原位研究中的應用。經歷約150年成長起來的微生物學，在21世紀將為統一生物學的重要內容而繼續向前發展，其中兩個活躍的前沿領域將是分子微生物遺傳學和分子微生物生態學。 微生物產業在21世紀將呈現全新的局面。微生物從發現到現在短短的300年間，特別是20世紀中葉，已在人類的生活和生產實踐中得到廣泛的應用，並形成了繼動、植物兩大生物產業後的第三大產業。這是以微生物的代謝產物和菌體本身為生產對象的生物產業，所用的微生物主要是從自然界篩選或選育的自然菌種。21世紀，微生物產業除了更廣泛的利用和挖掘不同生境（包括極端環境）的自然資源微生物外，基因工程菌將形成一批強大的工業生產菌，生產外源基因表達的產物，特別是葯物的生產將出現前所未有的新局面，結合基因組學在葯物設計上的新策略將出現以核酸（DNA或RNA）為靶標的新葯物（如反義寡核苷酸、肽核酸、DNA疫苗等）的大量生產，人類將完全征服癌症、艾滋病以及其他疾病。此外，微生物工業將生產各種各樣的新產品，例如降解性塑料、DNA晶元、生物能源等，在21世紀將出現一批嶄新的微生物工業，為全世界的經濟和社會發展做出更大貢獻。
中國是具有5000年文明史的古國，中國勞動人民對微生物的認識和利用是最早的幾個國家之一。特別是在制酒、醬油、醋等微生物產品以及用種痘、麥曲等進行防病治療等方面具有卓越的貢獻。但微生物作為一門科學進行研究，中國起步較晚。中國學者開始從事微生物學研究在20世紀之初，那時一批到西方留學的中國科學家開始較系統的介紹微生物知識，從事微生物學研究。1910-1921年微生物間伍連德用近代微生物學知識對鼠疫和霍亂病原的探索和防治，在中國最早建立起衛生防疫機構，培養了第一支預防鼠疫的專業隊伍，在當時這項工作居於國際先進地位。20世紀20-30年代，中國學者開始對醫學微生物學有了較多的試驗研究，其中湯飛凡等在醫學細菌學、病毒學和免疫學等方面的某些領域做出過較高水平的成績，例如沙眼病原體的分離和確認是具有國際領先水平的開創性工作。 20世紀30年代開始在高校設立釀造科目和農產品製造系，以釀造為主要課程，創建了一批與應用微生物學有關的研究機構，魏岩壽等在工業微生物方面做出了開拓性工作。戴芳瀾和俞大紱等是中國真菌學和植物病理學的奠基人；陳華癸和張憲武等對根瘤菌固氮作用的研究開創了中國農業微生物學；高尚蔭創建了中國病毒學的基礎理論研究和第一個微生物學專業。但總的來說，在新中國成立之前，我國微生物學的力量較弱且分散，未形成中國自己的隊伍和研究體系，也沒有中國自己的現代微生物工業。微生物新中國成立以後，微生物學在中國有了劃時代的發展，一批主要進行微生物學研究的單位建立起來了，一些重點大學創設了微生物學專業，培養了一大批微生物學人才。
現代化的發酵工業、抗生素工業、生物農葯和菌肥工作已經形成一定的規模，特別是改革開放以來，中國微生物學無論在應用和基礎理論研究方面都取得了重要的成果，例如中國抗生素的總產量已躍居世界首位，中國的兩步法生產維生素C的技術居世界先進水平。近年來，中國學者瞄準世界微生物學科發展前沿，進行微生物基因組學的研究，現已完成痘苗病毒天壇株的全基因組測序，最近又對中國的辛德畢斯毒株（變異株）進行了全基因組測序。1999年又啟動了從中國雲南省騰沖地區熱海沸泉中分離得到的泉生熱袍菌全基因組測序，目前取得可喜進展。中國微生物學進入了一個全面發展的新時期。但從總體來說，中國的微生物學發展水平除個別領域或研究課題達到國際先進水平，為國外同行承認外，絕大多數領域與國外先進水平相比，尚有相當大的差距。因此如何發揮中國傳統應用微生物技術的優勢，緊跟國際發展前沿，趕超世界先進水平，還需作出艱苦的努力。
健康人腸道中即有大量細菌存在，稱正常菌群，其中包含的細菌種類高達上百種。在腸道環境中這些細菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物質甚至葯物的分解與吸收，菌群在這些過程中發揮的作用，以及細菌之間的相互作用機制還不明了。一旦菌群失調，就會引起腹瀉。隨著醫學研究進入分子水平，人們對基因、遺傳物質等專業術語也日漸熟悉。人們認識到，是遺傳信息決定了生物體具有的生命特徵，包括外部形態以及從事的生命活動等等，而生物體的基因組正是這些遺傳信息的攜帶者。因此闡明生物體基因組攜帶的遺傳信息，將大大有助於揭示生命的起源和奧秘。
在分子水平上研究微生物病原體的變異規律、毒力和致病性，對於傳統微生物學來說是一場革命。微生物以人類基因組計劃為代表的生物體基因組研究成為整個生命科學研究的前沿，而微生物基因組，研究又是其中的重要分支。世界權威性雜志《科學》曾將微生物基因組研究評為世界重大科學進展之一。通過基因組研究揭示微生物的遺傳機制，發現重要的功能基因並在此基礎上發展疫苗，開發新型抗病毒、抗細菌、真菌葯物，將對有效地控制新老傳染病的流行，促進醫療健康事業的迅速發展和壯大! 從分子水平上對微生物進行基因組研究為探索微生物個體以及群體間作用的奧秘提供了新的線索和思路。 為了充分開發微生物（特別是細菌）資源，1994年美國發起了微生物基因組研究計劃（MGP）。通過研究完整的基因組信息開發和利用微生物重要的功能基因，不僅能夠加深對微生物的致病機制、重要代謝和調控機制的認識，更能在此基礎上發展一系列與我們的生活密切相關的基因工程產品，包括：接種用的疫苗、治療用的新葯、診斷試劑和應用於工農業生產的各種酶制劑等等。通過基因工程方法的改造，促進新型菌株的構建和傳統菌株的改造，全面促進微生物工業時代的來臨。工業微生物涉及食品、制葯、冶金、采礦、石油、皮革、輕化工等多種行業。通過微生物發酵途徑生產抗生素、丁醇、維生素C以及一些風味食品的制備等；某些特殊微生物酶參與皮革脫毛、冶金、採油采礦等生產過程，甚至直接作為洗衣粉等的添加劑；另外還有一些微生物的代謝產物可以作為天然的微生物殺蟲劑廣泛應用於農業生產。通過對枯草芽孢桿菌的基因組研究，發現了一系列與抗生素及重要工業用酶的產生相關的基因。乳酸桿菌作為一種重要的微生態調節劑參與食品發酵過程。

❺ 結合你所學到的環境微生物學方面的知識，談談對環境微生物學在環境科學和環境治理領域中的應用和發展前景

摘要：微生物在環境中充當著極其重要的角色，它在自然界的生態平衡和物質循環中起著不可替代的作用。同時，在環境污染和治理方面，微生物也起著重要作用。環境微生物學的興起是微生物學與環境科學交叉發展的必然結果。它由普通微生物學發展起來的環境科學和環境工程的一門學科.它以普通微生物學為基礎，在研究微生物學一般規律的同時，著重微生物和環境之間互相作用的規律，微生物活動對環境和人類產生的有益和有害的影響以及在環境污染控制工程中有關的微生物原理的研究，是環境科學和環境工程的重要理論基礎。環境微生物學的內容十分廣泛，而且該學科近年來的發展十分迅速，一些生物學的新技術手段被不斷應用到環境微生物學領域中。
關鍵詞:環境科學；環境工程；微生物學；環境微生物學
1 微生物學的發展簡史
微生物學是研究微生物及其生命活動的科學。微生物具有種類繁多、體積微小、比表面積大、代謝類型多、代謝強度高、生長繁殖速度快、容易變異、種類多等多種特點。它廣泛分布於空氣、水、土壤、人體及動植物體內獨立或寄生生活。大多數微生物對人類和動植物是有益的，特別是它與人類的生活有密切的關系，對工農業生產、人類的生活環境與健康衛生有極大的影響[1]。
人類對微生物的利用甚早。我國在利用微生物方面，更有著豐富的經驗和悠久的歷史。早在公元前3世紀，在《呂氏春秋》里就有「儀狄作酒禹飲而甘之」之說。在公元6世紀，後魏賈思勰所著的《齊民要術》一書中就詳細記載了制曲和釀酒的技術，還記載了栽種豆科植物可以肥沃土壤，當時雖不知根瘤菌的存在，也不知固氮作用，而會利用根瘤菌積累氮肥等等。
1676年，微生物學的先驅列文虎克用自製的單式顯微鏡首次觀察到了細菌的個體，為揭開微生物世界的奧秘打開了大門，具有劃時代的意義。在之後近200年的時間里，人們對微生物的研究僅停留在出於個人愛好對一些微生物進行形態描述的低級水平上，包括細菌、原生動物和真菌，但對它們的生理活動機理及其與人類實踐活動的關系卻未加研究，因此，微生物作為一門學科在當時還未形成。
在19世紀末和20世紀初微生物學被牢固地建立起來。法國的巴斯德和德國的科赫，分別被稱為微生物學的奠基人和細菌學的奠基人。巴斯德在研究釀酒生產中酒質變酸的問題時，指出發酵是微生物的作用。巴斯德創立了培養基和玻璃器皿的滅菌方法及巴氏消毒，建立完成了稀釋和次代培養的無菌技術。為生物學的發展做出了突出的貢獻。科赫在培養細菌學的巨大貢獻是發明了用固體培養基的「細菌純培養法」和把混合培養物純化的技術，並用在固體培養基上劃線接種的方法獲得了單一的純種。這種技術使得培養細菌學發生革命性變化，並使得十九世紀最後二十年中這個學科得以開出絢麗的花朵。進入二十世紀，微生物學獲得了飛速的發展，研究重點逐漸轉移到了生化水平及分子生物學的水平上。工業微生物學與發酵工程、遺傳工程、細胞工程、酶工程和生物反應器工程一起組成了生物工程學這個當代高科技領域。
隨著社會經濟發展的需要，人們不斷加強對微生物的研究，己形成了許多微生物學的分支學科。例如有普通微生物學、微生物生理學、微生物生態學、微生物遺傳學；有病毒學、細菌學、真菌學；還有土壤微生物學、海洋微生物學；再有醫學微生物學、工業微生物學、農業微生物學、環境微生物學、石油微生物學等等， 由此可見微生物學的發展無不體現著學科的交叉，特別是相關的細胞生物學，生物化學，遺傳學及分子生物學間的相互促進，由此推動整個生命科學的飛速發展。同時物理，化學，計算機技術及材料科學的發展，為微生物學的發展提供了必要的技術手段。所以，微生物學的發展歷史是輝煌的[2~4]。
2、環境微生物學的研究內容
環境微生物學主要是介紹環境微生物學的發展和生物學基礎知識；在環境中存在的微生物主要種類和特點；微生物的生理和代謝，微生物生長和環境因子對微生物的影響；微生物的遺傳和變異，微生物的生態及其分布；在各種環境條件下微生物的存在和變化，微生物的代謝活動對環境的影響；微生物在自然界中的地位和作用，在生物地球化學循環中的作用；在環境領域中微生物所起的作用，微生物對污染物產生抗性的分子機理，以及對污染物降解的代謝途徑。
3、環境微生物學的發展
隨著人類的生活要求和工農業生產的迅速發展，大量人工合成的並難以被天然微生物迅速降解轉化的污染性化合物進入到自然環境中。嚴重威脅人類及其他生物正常生存發展。其中，普遍存在於土壤環境中的重要有機污染物如多環芳烴，農葯類等，因其致癌性，致畸性，致突變性而被認為是危險物質。分子生物學技術的應用為污染治理、防治提供了新的思路和方法[5] 。同時，污染導致資源環境中的生物重組，對環境中復雜的混合微生物群落進行及時監控和准確鑒定變得越來越重要。而分子生物學技術因其快速、准確、靈敏的特點，正逐步取代某些傳統的研究方法而被廣泛用於環境微生物的監測[6] 。
3.1與環境微生物研究相關的各種分子生物學技術
3.1.1核酸探針檢測技術
利用能與特定核苷酸序列發生特異性互補的已知核苷酸片段作探針分析DNA序列及片段長度多態性。被標記(放射性或非放射性的)的探針以原位雜交、Southern印跡雜交、斑點印跡和狹線印跡雜交等不同的方法，可直接用來探測溶液中、細胞組織內或固定在膜上的同源核酸序列。由於核酸分子雜交的高度特異性及檢測方法的高度靈敏性，使得核酸分子雜交技術廣泛應用於對環境中微生物的檢測，定性、定量分析它們的存在、分布、豐度和適應性等研究目標。
熒光原位雜交(FISH)是目前單個細胞水平上分析微生物群落結構的常用分子生態學方法。目前可利用FISH的方法，使用一整套特異的寡核苷酸探針可進行單個細胞的快速分類[7~8]。流式細胞計(FCM)是另一種能快速分析和分類單細胞群體的技術。適用於對有關微生物群落的組成和動態進行快速和頻繁的監測。RFLP標記基於Southern印跡雜交的技術，即DNA限製片段長度多態性，是在生物多樣性研究中廣泛應用的DNA分子標記。可作為一種能高度靈敏檢測污染環境下微生物種群變化的方法。
3.1.2 PCR及相關技術
PCR是一種體外擴增核酸序列從而得到多個核酸拷貝的技術。根據擴增的模板，引物序列來源及反應條件的不同可將PCR技術分為以下幾種：(1)反轉錄PCR技術是在mRNA反轉錄之後進行的PCR擴增，可以用來分析不同生長時期的mRNA表達狀態的相關性。(2)競爭PCR是一種定量PCR，通過向PCR反應體系中加入人工構建的帶有突變的競爭模板、控制競爭模板的濃度來確定目的模板的濃度，對目的模板作定量研究。競爭性PCR曾被用來測定受多環芳烴污染的沉降物中的編碼鄰基二酚-2，3-加雙氧酶的dmpB基因濃度[9]。(3)擴增的rDNA限制酶切分析技術，是美國最新發展起來的一項現代生物鑒定技術，它根據原核生物rDNA序列的保守性，將擴增的rDNA片段進行酶切。然後通過酶切圖譜來分析菌間的多樣性。
3.1.3電泳分離及顯示方法
除我們熟知的瓊脂糖凝膠電泳並用溴乙錠(EB)染色方法和聚丙烯醯胺凝膠電泳(PAGE分離)銀染的方法外，還有一些通過特殊的電泳分離技術而建立的分子標記。如變性梯度凝膠電泳、溫度梯度凝膠電泳、單鏈構象多態性等，都是通過實施一些變性條件改變DNA雙螺旋結構(如添加線性梯度的變性劑或建立變性溫度梯度等)，由於序列不同的DNA片段，其部分解鏈程度也不同，不同的結構對DNA在凝膠中遷移速率影響很大，結果不同序列的DNA片段在凝膠上得以高解析度的分離。
3.1.4 基因重組技術
利用DNA體外重組或擴增技術從供體生物基因組中分離感興趣的基因或DNA片段，或經人工合成的方法獲得基因，然後經一系列切割，加工修飾，連接反應產生重組DNA分子，再將其轉入適當的受體細胞，以期獲得基因表達的過程。此技術用於環境微生物的研究可構建出各種生物降解特性增強的重組菌用於污染環境的治理修復或發酵某些廢棄物生產天然氣。如將微生物分解纖維素和木質素的基因轉入到中溫細菌中，使發酵能在較高溫度下進行，提高轉化速度，用於蔗糖發酵生產天然氣[10] 。
3.1.5 基因晶元技術
基因晶元技術作為生物晶元技術一個發展最完備的分支，基因晶元可以分為cDNA晶元和寡核苷酸晶元cDNA晶元有多種制備方法，在基因表達相關研究方面具有重大價值;寡核苷酸晶元主要應用於雜交測序、單核苷酸多態性分析和突變檢測。基因晶元，又稱DNA微陣列，是指按照預定位置固定在固相載體上很小面積內的千萬個核酸分子所組成的微點陣陣列。在一定條件下，載體上的核酸分子可以與來自樣品的序列互補的核酸片段雜交。如果把樣品中的核酸片段進行標記，在專用的晶元閱讀儀上就可以檢測到雜交信號。cDNA晶元即在玻璃片、矽片、聚丙烯膜、硝酸纖維素膜、尼龍膜等固相載體上固定的成千上萬個cDNA分子組成cDNA微陣列。
3.2 分子生物學技術在環境微生物研究中的應用
3.2.1重組細菌用於環境污染防治
Pseudomonas sp.P2是一株甲醯磷降解菌，羅如新等人(1999)[11]克隆了氯苯降解菌L1的鄰苯二酚1,2-雙加氧酶基因，在表達載體PKT230攜帶下轉入了P2菌中，使P2獲得高效的鄰苯二酚1,2-雙加氧酶酶活，該酶活性甚至比天然宿主還高21倍。
植物根際是一個有潛力的污染降解地點，在植物根際由植物供給能被微生物利用的營養物質使微生物繁殖，最終進行污染物的消除。在外來微生物中表達與脫毒有關的酶類也能在實地應用中提供專一選擇優勢。該例利用了小麥根際微生物對土壤中的三氯乙烯(TCE)脫毒。D.C.yec等人(1998)[12]將洋蔥伯克霍爾德菌G4的甲苯鄰單加氧酶基因轉入熒光假單子孢菌2-79中後，熒光假單孢菌比小麥根際其它菌長得好。
3.2.2 胞內酶在細胞表面表達更好發揮生物降解功能
當有重金屬存在時，較高等植物可產生相應的金屬硫蛋白(MTs)。MTs是含半胱氨酸豐富的蛋白質，能結合鎘、鉻、汞和銅等重金屬離子。在E.coli中表達MTs是一項有希望的技術，但細胞內的MTs對金屬離子的吸附能力有限。解決這一困難的一條途徑是在細胞表面表達MTs，據報道把MTs插入LamB序列的153位點而證實了這一可能性[13]，雜合蛋白的表達提高了對鎘的結合力達15~20倍，由於MTs定位於細胞表面，即使細胞死亡，仍可用於金屬的吸附和積累。有機磷廣泛用於農業製造殺蟲劑，由土壤微生物中分離到的有機磷水解酶(OPH)能有效降解這些殺蟲劑。但OPH純化所需的成本高，而用完整的細胞脫毒受到轉運有機磷通過細胞膜屏障的限制。在細胞表面表達0PH的完整細胞降解磷!硫和Paraoxon比在細胞內表達OPH的細胞快幾倍[14]。得到的酶活定位於細胞表面的生物催化劑比純化的0PH明顯更穩定，也更活躍。
3.2.2 分子生物學技術在環境微生物監測中的應用
環境中存在的大量微生物中，僅有1%可通過傳統的培養方法在培養皿上進行培養和進一步分離，而絕大多數細菌要求非常嚴格的營養條件或是難以培養 [15] PCR技術及衍生出的一系列生物技術，使得在復雜環境中對那些混合物內低含量的群體成員或生物群中某個特異基因的檢測與研究成為可能。
Fantroussi等人[16]用嵌套式PCR(nestedPCR)來監測未被污染的土壤淤泥實驗生態系中3-氯苯脫氯細菌的外源基因的種類。Selvaratnam等人[17]用編碼苯酚單加氧酶的dmpN基因的PCR擴增來檢測處理廢水的分批式反應器中的降解酚的假單胞桿菌。PCR技術還與其它方法結合應用於環境監測中。Chandler等人[18]用MPN/PCR技術來估測被燃料污染的土壤中的萘過氧化物酶基因nahAc、鏈烷單加氧酶基因alkB及dmpB的數量。PCR技術與核酸雜交技術結合，用來進一步檢測PCR擴增產物，核實被擴增的序列即目的序列。
環境微生物監測環境中微生物的研究難點是常常無法准確定性和直接定量地檢測環境中可能存在的眾多微生物種群。基因晶元技術的出現和發展為微生物學領域的研究者提供了高效快捷的技術方法，為科研迅速向縱深化發展提供了可能[19]。一些作為分子標記的基因工程菌也應用到環境生物技術中，主要用來監測投放到環境中的微生物的情況。許多學者對細菌中的熒光基因(luxgene)進行克隆，轉移到具有分解能力的特種微生物體內，具有分解能力的菌體中就有了特定的熒游標記，通過對熒光菌和熒光量的監測可以達到對專門細菌的跟蹤，並可以了解到它們與其它菌株之間在分解過程中的關系[20]。
3.2.3 分子生物技術在環境基因工程菌的穩定性和安全性研究中的應用
對轉基因生物的環境安全問題需進行長期的系統的研究，因風險的出現有長期滯後性。在關於被引入遺傳物質的穩定性和新的遺傳物質是否轉移到其他微生物中，通過生物的表型可初步判斷，進一步的證實則可以利用DNA序列分析，探針雜交等。關於生物圍堵，目的是加強對重組微生物的行為和命運的可預見性。生物圍堵系統可以是被動的，如對菌株引入培養缺陷型，recA-等突變；或是主動的系統，指向細胞中引入誘導細胞死亡的自殺基因。化學誘導自殺作為生物圍堵的基本原理，其策略是將殺傷功能與生物降解途徑的調節系統相聯系，細胞在非生物物質存在時存活(自殺基因被遏制)，但非生物物質完全降解後，自殺基因開啟，細胞死亡。
隨分子生物學技術的發展和對環境微生物研究的深入，分子生物學技術在環境微生物中的應用越來越廣泛也越來越重要。分子生物學技術的應用不僅擴大了環境微生物研究的廣度而且加大了研究的深度。隨著越來越多微生物全部基因序列的解碼，對各種細菌體內降解基因的分布和表達會有更深入的了解，這方面技術的成熟必將對環境微生物的研究有一個整體的系統的生態水平上的認識，必將使研究更具目標性，應用更具可控性[21]。

❻ 微生物在農業中的作用

一些微生物的代謝產物可以作為天然的微生物殺蟲劑廣泛應用於農業生產。還有一些在分類學、生理學和經濟價值上非常重要的農業微生物。

1.通過對枯草芽孢桿菌的基因組研究，發現了一系列與抗生素及重要工業用酶的產生相關的基因。

2.乳酸桿菌作為一種重要的微生態調節劑參與食品發酵過程，對其進行的基因組學研究將有利於找到關鍵的功能基因，然後對菌株加以改造，使其更適於工業化的生產過程。

3.胡蘿卜歐文氏菌、植物致病性假單胞菌以及中國正在開展的黃單胞菌的研究等正在進行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也剛剛測定完成。借鑒已經較為成熟的從人類病原微生物的基因組學信息篩選治療性葯物的方案，可以嘗試性地應用到植物病原體上。

4.特別像柑橘的致病菌這種需要昆蟲媒介才能完成生活周期的種類，除了殺蟲劑能阻斷其生活周期以外，只能通過遺傳學研究找到毒力相關因子，尋找抗性靶位以發展更有效的控制對策。固氮菌全部遺傳信息的解析對於開發利用其固氮關鍵基因提高農作物的產量和質量也具有重要的意義。

(6)微生物學知識在園藝產業中有哪些應用擴展閱讀

農業微生物基因組研究認清致病機制發展控制病害的新對策。據資料統計，全球每年因病害導致的農作物減產可高達20%，其中植物的細菌性病害最為嚴重。

除了培植在遺傳上對病害有抗性的品種以及加強園藝管理外，似乎沒有更好的病害防治策略。因此積極開展某些植物致病微生物的基因組研究，認清其致病機制並由此發展控制病害的新對策顯得十分緊迫。

微生物能夠分解纖維素等物質，並促進資源的再生利用。對這些微生物開展的基因組研究，在深入了解特殊代謝過程的遺傳背景的前提下，有選擇性的加以利用。

例如找到不同污染物降解的關鍵基因，將其在某一菌株中組合，構建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同時降解不同的環境污染物質，極大發揮其改善環境、排除污染的潛力。

❼ 微生物生態學對於利用微生物有何用處

通過微生物生態學的學習可以了解微生物與非生物、微生物與其他生物之間的關系及規律，以及微生物在地球生態物質循環中的作用。通過以上知識的學習和實踐從而可以更好地利用不同的微生物為不同的目的服務。
1、微生物與人和動物的關系。抵制致病微生物，利用有益微生物可以改善人和動物健康狀況，提高免疫水平。
2、利用污泥中的微生物處理環境污染；
3、利用微生物發酵或處理食品及原料，提高食品的安全性、營養價值；
4、利用微生物生產可降解塑料、生產油脂。
等等。
都與微生物生態學相關。

❽ 微生物學就業方向

微生物學就業方向：

生物學專業畢業生總體來說大多數是在高校和研究機構中工作。此外還可以在製造業，特別是在食品工業、飲料生產、葯品製造、洗滌清潔劑製造和肥料、植物保護材料製造業工作。根據研究方向不同就業傾向也不一樣。

微生物與生化葯學屬於葯學的一個重要分支學科，是研究與葯學科學相關的微生物學和生物化學的理論、原理和方法及其在新葯發現、葯物研究、葯品生產，葯品質量監控與葯品臨床應用的基礎學科。本學科的重點研究方向是以微生物、動植物和海洋生物等生物體為主要研究對象、開展生物葯物的資源開發、葯物的生產製造和應用，以及適用現代生物技術研究和開發新型生物技術葯物。

(8)微生物學知識在園藝產業中有哪些應用擴展閱讀：

微生物與生化葯學專業研究方向：

01、微生物葯物和生化與生物技術葯物的開發與應用

02、微生物葯物和生化與生物技術葯物的製造工藝技術及製造鑒定規程研究

03、生物分離工程技術與現代生物技術的原理方法及其在生物葯物研究和生產中的應用研究

04、基因葯物與基因治療

05、生物葯物分析及其體內過程監測

微生物與生化葯學專業培養目標：

培養學生具有熱愛祖國的高尚情操，具有嚴謹求實、團結協作、實事求是的科學作風。應掌握微生物與生化葯學堅實的基礎理論、系統的專業知識和相應的專業技術，了解本學科國內外發展動態。具有從事有關科學研究的能力和承擔專門技術工作的能力。有嚴謹的求實態度和科學作風，品格端正。熟練掌握一門外語。可在科研院所、高等院校和生產企業從事相關的產品研究、開發、教學、工程服務及管理工作。

❾ 在日常生活中，微生物及其代謝產物有哪些應用（生活、醫學、農業、工業等方面）

1.生活:a,維持人或動物體內代謝正常 如大腸桿菌負責製造人體所需維生素;
b, 製造燃燒氣體 如甲烷細菌是沼氣的製造者
c,引起疾病 如破傷風桿菌引起破傷風;
2.醫葯:a,各種生物毒素(消炎葯)的製造:如阿莫西林片（膠囊）、環丙沙星片（膠囊）、羅紅黴素片（膠囊）、阿奇黴素片（膠囊、注射劑）、氯黴素片（注射液）、四環素、土黴素等
b,用防線菌改良後製造紫杉醇(抗癌葯)
4.農業:a,幫助植物維持生理需求 如根瘤固氮菌
b,提高土壤肥力 如硝酸桿菌和亞硝酸桿菌(分解動植物屍體形成無機鹽)
c,生物農葯:利用能夠導致農業害蟲至病或者分泌物能直接毒死害蟲的微生物，減少害蟲對農作物的危害，成本低且能維持生態平衡。
d,食用菌生產:食用菌是一類能夠為人類直接食用的微生物，農民通過一定的程序大規模培育這種微生物，為人類提供營養豐富的食品。
f,生物肥料:生物肥料是通過微生物生產的一種農用肥料，俗稱農家肥，是綠色食品生產所採用的主要肥料。
5.工業:a,基因工程里的載體 如土壤農桿菌
b,細胞雜交的生物手段
C,細胞侵染實驗的方法
d,食品里制醋,酒,酸奶,麵粉發酵

❿ 微生物工程的學科基礎及應用領域有哪些

微生物工程的學科基礎應該是微生物學。
至於應用領域么，現在主要是在食品、制葯、環境、採油、動物養殖、農葯、材料、生物能源、基因工程學等各種方面。現在微生物工程的應用領域越來越廣泛。不過這個行業的整體水平還有待提高。存在很多技術難題。從業人員的待遇也很低，就業情況也不是很好。如果是選專業，可以選相關專業，建議不要選擇單純的微生物專業，否則未來成問題。