如何對微生物功能分析

A. 微生物分析法特點是什麼

微生物分析法特點
1.准確度高 近50年來，微生物法被廣泛地納入各類標准方法中，如AOAC，AACC，GB以及其他國家的標准方法。以AOAC為例，每種微生物方法的建立，都需要經過全球20家以上的實驗室進行方法驗證，因此微生物法准確性是被廣泛公認的。
2.先期投入少，見效快 該方法的先期投入少，當實驗室具備超凈台、培養箱、分光光度計、醫用滅菌器和一些實驗室常用玻璃器皿即可開展微生物法，不需要大量額外的人力和物力，適於在任何水平的實驗室快速建立。
3.微生物法的測定結果反映了樣品中具有生物活性的被測物含量。 由於微生物法是通過觀察微生物的生長繁殖速度來間接測定維生素的含量，並且微生物本身就是一種生物體，所以採用微生物法測定出的維生素均是能夠被生物體所利用的。例如，在測定螺旋藻中的維生素B12時，微生物法的測定結果遠小於其它方法的測定結果，Herbert 等人的研究證明，雖然螺旋藻含有豐富的維生素B12，但不具有生物活性，在人體內不能發揮其應有的生理作用。 可見，微生物法的測定結果反映了具有生物活性的維生素含量。
通常來說，當實驗室目前尚沒有準確可靠的其他方法，如維生素B12、葉酸、生物素、泛酸等；或者為了大量降低分析實驗的費用；或者為了快速建立分析方法，獲得數據；或者為了最大限度的利用實驗室有限的空間。

存在問題
雖然微生物具有以上優勢，但它仍舊逐漸被其他方法所取代，這是由於它固有的一些致命的缺點，主要包括以下幾點：
1.分析周期長 一般在4-6天，而其它方法（HPLC法）一般在1-2天內即可完成。
2.實驗步驟煩瑣 通常來說，微生物法要包括樣品前處理、菌種液的制備、測試管的制備、接種、測定、計算等步驟，與儀器分析方法相比，步驟繁多。
以上兩點與目前分析方法簡便、快速、高效的發展方向不符，這也正是微生物逐漸被其他方法替代的主要原因。

B. 微生物熱圖怎麼分析

微生物熱圖分析：微生物物種多樣性主要從對微生物類群即細菌、真菌和放線菌這三大類群的數量及其比例組成來描述微生物多樣性。

或者按照微生物在生態系統中的作用將其劃分成不同的功能群(function group)，通過某一功能群中物種的分類及其數量來研究土壤微生物多樣性，如對土壤中的產甲烷細菌、固氮菌、根瘤菌等的多樣性進行研究。

含義

釋放出來的能量部分用來合成高能化合物，供微生物合成和代謝活動的需要，部分用來合成產物，其餘部分則以熱的形式散發出來。生物熱大量產生於菌體的對數生長期，這一階段所產生的大量熱成為發酵過程熱平衡的主要因素。

C. 解釋進行微生物鑒定時需要進行哪些生理生化分析及基本原理

在進行微生物鑒定時，首先要知道是什麼類型的微生物，比如是細菌還是真菌。如果是細菌先確定菌的形態是球菌還是桿菌，是革蘭氏陰性還是陽性菌，然後查伯傑氏細菌手冊，根據手冊指導，進行生理生化的檢查。原理是不同類型的菌有不同的代謝途徑，產生不同的產物。有關酶由基因決定，因此能在一定程度上反映出基因上的差異。

D. 如何對樣本中的微生物進行病原學診斷

病原微生物種類繁多，變異迅速，快速鑒定病原微生物的檢驗技術也在不斷發展前進著。目前，應用比較廣泛的病原微生物檢測方法主要有直接塗片鏡檢、分離培養、生化反應、血清學反應、核酸分子雜交、基因晶元、多聚酶鏈反應等，該文對這些檢測技術進展做一綜述。 對人和動物具有致病性的微生物稱為病原微生物，又稱病原體，有病毒、細菌、立克次體、支原體、衣原體、螺旋體、真菌、放線菌、朊粒等。這些病原微生物可引起感染、過敏、腫瘤、痴獃等疾病，也是危害食品安全的主要因素之一。近年來出現的SARS、高致病性禽流感、西尼羅病毒感染等疾病的傳染性極強，往往造成世界性大流行，因此對病原體的檢測必須做到快速、准確。常規病原學檢測方法操作繁瑣，檢測周期長，而且對操作人員技術水平要求比較高。隨著醫學微生物學研究技術的不斷發展，病原學診斷已不再局限於病原體水平，深入到分子水平、基因水平的檢測手段不斷出現並被應用於臨床和實驗室 J。核酸分子雜交技術、PCR技術、基因晶元技術等檢測方法，自動化程度高，快速省時、無污染、結果精確，可以准確靈敏地鑒定病原微生物。1 傳統的病原微生物的檢測方法傳統的病原微生物學實驗室檢查以染色、培養、生化鑒定等為主，將標本直接塗片染色鏡檢和接種在培養基上進行分離培養是對細菌或真菌感染性疾病進行病原學診斷的常用方法。1．1 直接塗片鏡檢病原微生物體形體積微小，大多無色半透明狀，將其染色後可藉助顯微鏡觀察其大小、形態、排列等。直接塗片染色鏡檢簡便快速，對那些具有特殊形態的病原微生物感染仍然適用，例如淋球菌感染、結核分枝桿菌、螺旋體感染等的早期初步診斷。直接塗片鏡檢不需要特殊的儀器和設備，在基層實驗室里仍然是十分重要的病原微生物檢測手段。1．2 分離培養與生化反應 分離培養主要用於臨床標本(如血液、痰、糞便等)或培養物中有多種細菌時對某一種細菌的分離。細菌的生長繁殖需要一定時間，檢測周期較長，不能同時處理批量樣本。為解決這一問題，各種自動化培養和鑒定系統不斷產生，傳統鑒定方法也在逐步改進，大大加快了檢驗速度。例如Microscan WalLCAway全自動微生物分析儀，可同時做細菌鑒定和葯敏試驗，檢驗500多個菌種。苛養菌如肺炎鏈球菌、淋病奈瑟菌、流感嗜血桿菌等對營養要求比較高，常規培養陽性率低。雍剛 等將不要同比例的葡萄糖、玉米澱粉、生長因子、酵母粉、氨基酸等特殊增菌劑加入到巧克力培養基中製成了新型淋病奈瑟菌培養基，大大提高了淋病奈瑟菌的分離培養率。蘇盛通等在營養瓊脂中加人了中葯紅棗、赤小豆培養甲型鏈球菌、乙型鏈球菌、肺炎鏈球菌等細菌，生長指數明顯高於血平板。1．3 組織細胞培養 活組織細胞培養適於專營活組織細胞內生存的病原體，包括病毒、立克次體、衣原體等。不同病原體敏感的組織細胞是不一樣的，將活細胞從病原體敏感的動物組織中取出在體外進行原代培養或用病原體敏感細胞系進行傳代培養，再將病原體接種於相應的組織細胞中後，病原體可在其中繁殖增長，引起特異性的細胞病變效應。也可以將病原體直接接種於敏感動物體內，引起相應組織器官出現特異的病理學改變。往往可以根據這些特異的病變對病原體進行鑒定。2 血清學與免疫學檢測血清學檢測是通過已知的抗體或抗原來檢測病原體的抗原或抗體從而對病原體進行快速鑒定的技術，簡化了鑒定步驟，常用的方法包括血清凝集技術、乳膠凝集實驗、熒光抗體檢測技術、協同凝集試驗、酶聯免疫測試技術等。酶聯免疫技術的應用大大提高了血清學檢測的敏感性和特異性，不僅可檢測樣本中病原體抗原，也可檢測機體的抗體成分。幽門螺奸菌在我國人群感染率高達50％ ～80％ ，應用酶聯免疫吸附法(ELISA)檢測唾液中抗HP抗體來診斷HP感染，其結果滿意。乙型肝炎病毒(HBV)在我國人群中感染率極高，ELISA應用於乙型肝炎病人早期血清學診斷的效果最為明顯。臨床上致病菌往往和非致病菌混合在一起，如何從這些細菌中分離出目標菌是關鍵。免疫磁珠分離技術(IMBS)是近年來發展起來的在微生物檢測領域中一種新技術。其基本原理是將特定病原體的單抗或多抗或二抗偶聯到磁珠微球上，通過抗原抗體反應形成磁珠一目標病原體復合物或磁珠一一抗一目標病原體復合物，在外部磁場磁力的作用下，將目標病原體分離出來。目前已經開發出了針對各種病原體的免疫磁珠，如大腸埃希菌、李斯特菌、白色念珠菌、軍團菌等，廣泛應用到各級科研和實驗室 。經IMBS分離出的白色念珠菌可直接在顯微鏡下檢測，檢測時間縮短至4 h。IM—Bs還可以和其它檢測技術聯合來檢測病原菌，免疫磁珠分離得到的目標菌可繼續用於分離培養使大腸埃希菌0157最低檢測限由200 cfu·g 提高到2 cfu·g～；IMBS結合聚合酶鏈反應(IMBS—PCR)可對培養條件比較特殊的細菌如苛養菌、厭氧菌進行快速檢測，肉類中的產毒素型產氣莢膜梭菌經IMBS．PCR檢測

E. 病原微生物中細菌常見檢測方法有哪些

1、快速測試片技術法

快速測試片是指以紙片、紙膜、膠片等作為培養基載體，將特定的培養基和顯色物質附著在上面，通過微生物在上面的生長、顯色來測定食品中微生物的方法。

細菌總數檢測紙片的研製始於 20 世紀 80 年代，其主要優點是簡便、實用、經濟、操作性強。近年來以濾紙和美國某公司的 Petrifilm 為載體的測試片已開始被廣泛應用。

2、生物電化學方法

生物電化學方法是指通過電極測定微生物產生或消耗的電荷，從而提供分析信號的方法。微生物在滋生代謝過程中，培養基的電化學性質如電流、電位、電阻和電導等會發生變化，所以可以通過檢測分析這些電化學參量的變化來實現對微生物的快速測定。

常見的有：阻抗分析法、電位分析法、電流分析法等。生物電化學方法具有測量快速、直觀、操作簡單、測量設備成本低和信號的可控性等特點。

3、微菌落技術

微菌落是指細菌生長繁殖早期在固相載體上所形成的只能藉助於顯微鏡觀察的微小菌落。微菌落技術具有快速、經濟、實用的特點，其研究始於 20 世紀50年代，定量測定技術從 20 世紀 70 年代開始，國外已有報道將該法應用於水、食品中細菌總數的快速檢測。

4、氣相色譜法

氣相色譜應用到微生物的檢測中，主要是依據不同微生物的化學組成或其產生的代謝產物各異，利用上述色譜檢測可直接分析各種體液中的細菌代謝產物、細胞中的脂肪酸、蛋白質、氨基酸、多肽、多糖等，以確定病原微生物的特異性化學標志成分，協助病原診斷和檢測。

5、高效液相色譜法

利用高效液相色譜檢測可分析各種體液中的細菌代謝產物、病原微生物等，以確定病原微生物的特異性化學標志成分，協助病原診斷和檢測。

F. 根據微生物的特點 分析為何微生物即是人類的敵人 也是人類的朋友

第一、對人類有益的微生物就是人類的好朋友,比如人體中含有的「大腸桿菌」等就是對人類有好處的病菌,它可以幫助人類消化食物.其實人的腸子中是含有很多微生物的.只有在它們的共同幫助下,人才可以快速的消化食物.
第二、對人類沒有益處的就是人類的敵人.比如「結核桿菌,傷寒、痢疾、血吸蟲等等等.正是由於有了這些微生物的存在 ,才影響了人類的壽命.
第三、自然界中的微生物可以起到降解作用,例如,動物的死屍,只所以能腐爛,就是微生物在起作用.所以說它們也是人類的好朋在以.

G. 怎麼分析微生物群落結構和多樣性

微生物群落的種群多樣性一直是微生物生態學和環境學科研究的重點。近幾年來，微生物群落結構成為研究的熱點。首先，群落結構決定了生態功能的特性和強弱。其次，群落結構的高穩定性是實現生態功能的重要因素。再次，群落結構變化是標記環境變化的重要方面。因此，通過對目標環境微生物群落的種群結構和多樣性進行解析並研究其動態變化，可以為優化群落結構、調節群落功能和發現新的重要微生物功能類群提供可靠的依據。
從年代上來看，微生物群落結構和多樣性解析技術的發展可以分為三個階段。20世紀70年代以前主要依賴傳統的培養分離方法，依靠形態學、培養特徵、生理生化特性的比較進行分類鑒定和計數，對環境微生物群落結構及多樣性的認識是不全面和有選擇性的，方法的分辨水平低。在70和80年代，研究人員通過對微生物化學成分的分析總結出了一些規律性的結論，從而建立了一些微生物分類和定量的方法即生物標記物方法，對環境微生物群落結構及多樣性的認識進入到較客觀的層次上。在80和90年代，現代分子生物學技術以DNA為目標物，通過rRNA基因測序技術和基因指紋圖譜等方法，比較精確地揭示了微生物種類和遺傳的多樣性，並給出了關於群落結構的直觀信息。
1 傳統培養分離方法
傳統培養分離方法是最早的認識微生物群落結構和多樣性的方法，自1880年發明以來一直到
現在仍被廣泛使用。傳統培養分離方法是將定量樣品接種於培養基中，在一定的溫度下培養一定的時間，然後對生長的菌落計數和計算含量，並通過在顯微鏡下觀察其形態構造，結合培養分離過程生理生化特性的觀察鑒定種屬分類特性。培養分離方法採用配比簡單的營養基質和固定的培養溫度，還忽略了氣候變化和生物相互作用的影響，這種人工環境與原生境的偏差使得可培養的種類大大減少(僅占環境微生物總數的0.1%～10%[1])。而且，此方法繁瑣耗時，不能用於監測種群結構的動態變化。
2 群落水平生理學指紋方法(CLPP)
通常認為微生物所含的酶與其豐度或活性是密切相關的。酶分子對於所催化的生化反應特異性很高，不同的酶參與不同的生化反應。如果某一微生物群落中含有特定的酶可催化利用某特定的基質，則這種酶-底物可作為此群落的生物標記分子之一，標記了某種群的存在。由Garlan和Mills[2]於1991年提出的群落水平生理學指紋方法(CLPP)是通過檢測微生物樣品對底物利用模式來反映種群組成的酶活性分析方法。具體而言，CLPP分析方法就是通過檢測微生物樣品對多種不同的單一碳源基質的利用能力，來確定那些基質可以作為能源，從而產生對基質利用的生理代謝指紋。由BIOLOG公司開發的BIOLOG氧化還原技術，使得CLPP方法快速方便。商業供應的BIOLOG微平板分兩種：GN和MT，二者都含有96個微井，每一
128 生態環境 第14卷第1期（2005年1月）

微井平板的干膜上都含有培養基和氧化還原染料四唑[3]。其中，BIOLOG的GN微平板含有95種不同碳源和一個無碳源的對照井，而MT微平板只含有培養基和氧化還原染料，允許自由地檢測不同的碳源基質[3]。檢測的方法是：將處理的微生物樣品加入每一個微井中，在一定的溫度下溫育一定的時間(一般為12 h)，在溫育過程中，氧化還原染料被呼吸路徑產生的NADH還原，顏色變化的速率取決於呼吸速率，最終檢測一定波長下的吸光率進行能源碳的利用種類及其利用程度的分析[4]。
BIOLOG方法能夠有效地評價土壤和其它環境區系的微生物群落結構[3~6]。其優點是操作相對簡單快速，而且少數碳源即能區別碳素利用模式的差別[5]。然而，BIOLOG體系僅能鑒定快速生長的微生物，而且，測試盤內近中性的緩沖體系、高濃度的碳源及有生物毒性的指示劑紅四氮唑(TTC)使得測試結果的誤差進一步增大。姚槐應[5]的研究表明，應根據測試對象的特點（例如pH，碳源利用類型及利用能力）改進BIOLOG體系，並且，有必要研究更好的指示劑來取代TTC。
3 生物標記物方法
生物標記物(Biomakers)通常是微生物細胞的生化組成成分，其總量通常與相應生物量呈正相關。由於特定結構的標記物標志著特定類型的微生物，因此一些生物標記物的組成模式(種類、數量和相對比例)可作為指紋估價微生物群落結構。由於分類的依據是從混合微生物群落中提取的生化組成成分，潛在地包括所有的物種，因而具有一定的客觀性。並且分析簡便快速，適於定性甚至半定量地檢測微生物體系的動態變化。20世紀80年代以來常用於研究微生物群落結構的生物標記物方法包括：醌指紋法(Quinones Profiling)、脂肪酸譜圖法(PLFAs和WCFA-FAMEs)。測定時，首先使用合適的提取劑提取環境微生物樣品中的這些化合物並加以純化，然後用合適的溶劑製成合適的樣品用GC或LC檢測，最後用統計方法對得到的生物標記物譜圖進行定性定量分析。
3.1 醌指紋法(Quinones Profiling)
呼吸醌廣泛存在於微生物的細胞膜中，是細胞膜的組成成分，在電子傳遞鏈中起重要作用[7]。醌的含量與土壤和活性污泥的生物量呈良好的線性關系的研究表明，醌含量可用作微生物量的標記[8]。有兩類主要的呼吸醌：泛醌(ubiquinone, UQ)即輔酶Q和甲基萘醌(menaquinone,MK)即維生素K[9]。醌可以按分子結構在類(UQ和MK)的基礎上依據側鏈含異戊二烯單元的數目和側鏈上使雙鍵飽和的
氫原子數進一步區分。研究表明，每一種微生物都含有一種占優勢的醌[7]，而且，不同的微生物含有不同種類和分子結構的醌[9]。因此，醌的多樣性可定量表徵微生物的多樣性，醌譜圖（即醌指紋）的變化可表徵群落結構的變化。
用醌指紋法描述微生物群落的參數[7]有：(1)醌的類型和不同類型的醌的數目；(2)占優勢的醌及其摩爾分數含量；(3)總的泛醌和總的甲基萘醌的摩爾分數之比；(4)醌的多樣性和均勻性；(5)醌的總量等。對兩個不同的群落，由上述分析所得數據可以計算出另一個參數____非相似性指數(D)，用於定量比較兩個群落結構的差異。
醌指紋法具有簡單快速的特點，近幾年來廣泛用於各種環境微生物樣品(如土壤，活性污泥和其它水生環境群落)的分析。
考察了醌指紋法分析活性污泥群落的分析精度，證明此方法是一種可靠的分析方法。然而，醌指紋法也存在一定的局限性，它不能反映具體哪個屬或哪個種的變化。 3.2 脂肪酸譜圖法(PLFAs、WCFA-FAMEs和其它方法)
從微生物細胞提取的脂肪類生化組分是重要的生物量標記物，例如，極脂(磷脂)、中性脂類(甘油二酯)可分別作為活性和非活性生物量的標記物[10]。更重要的是，提取脂類的分解產物____具有不同分子結構的混合的長鏈脂肪酸，隱含了微生物的類型信息，其組成模式可作為種群組成的標記。多種脂肪酸譜圖法廣泛用於土壤、堆肥和水環境微生物群落結構的分型和動態監測[11~13]。
常用的脂肪酸譜圖法可分為兩種：磷脂脂肪酸(PLFAs)譜圖法和全細胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)譜圖法[14]。二者分析的對象實質上都是脂肪酸甲酯，不同之處在於提取脂肪酸的來源不同。磷脂脂肪酸(PLFAs)譜圖法提取的脂肪酸主要來源於微生物細胞膜磷脂即來源於活細胞，全細胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)譜圖法提取的脂肪酸來源於環境微生物樣品中的所有可甲基化的脂類即來源於所有的細胞（包括活細胞和死細胞）。因此，磷脂脂肪酸(PLFAs)譜圖法的優點在於准確，可靠；全細胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)譜圖法的優點在於提取簡捷，所需樣品量少。對多個環境微生物樣品分析而言，先用WCFA-FAMEs譜圖法預先篩選再用PLFAs法進行分析是提高效率的較佳選擇。
脂肪酸譜圖分析包括兩種形式：一種是脂肪酸，採用GC分析儀達到分離不同結構的分子的目的；另一種是脂肪酸甲基化產物____脂肪酸甲酯，採用GC-MS分析儀進行不同分子的分離和鑒定。

H. 微生物如何做趨勢分析

現代微生物學，隨著分子生物學的發展，基因技術和基因工程的飛速進展，信息化時代的加速。
主要有幾種趨勢，純粹一家之言，僅來探討。
1、工業化、工程菌種的培育。通過基因技術手段，培養工業化菌種，然後通過發酵等手段進行生產，因為微生物生產的周期性和特定性，有著增加產能、節約成本等等優勢。（類似於胰島素和凝乳酶的生產現在已經在進行，但是都是運用的自然選育誘變的方法篩選的菌株，如果是定向培育，還會更好。）通過基因工程手段，培育具有特定功效的工程菌株，比如將某些特定的基因片段導入到一種菌內，達到保存該基因片段的目的等等。
2、通過微生物的繁殖特性，研究細胞微觀的趨勢，比如現在流行的通過某些標記手段來觀察酶合成、細胞吸收和排放、分子生物學的某些活動等等，通過微觀的易於操作的微生物來研究生命基礎結構細胞，來達到研究生物生長過程中的微觀現象。再通過微觀到宏觀，從單細胞到整體。的一種研究趨勢。
3、生物信息學、生物信息學衍生的學科的發展。通過生物學與計算機技術的結合，以資料庫和實驗來建立生物信息庫，通過實驗數據和實驗結論，建立模型和資料庫的分析。來探討生命的本源，甚至於說虛擬智能的研究也與生物信息學息息相關。

I. 微生物有哪些特徵,分析微生物與人類的關系

微生物的5大共性：
1體積小，面積大
2吸收多，轉化快
3生長旺，繁殖快
4適應強，易變異
5分布廣，種類多
與人類的關系可以參考網路
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50％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。也就是一滴牛奶中可有含有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。

微生物間的相互作用機制也相當奧秘。例如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。

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，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。國內維生素C兩步發酵法生產過程中的關鍵菌株氧化葡萄糖酸桿菌的基因組研究，將在基因組測序完成的前提下找到與維生素C生產相關的重要代謝功能基因，經基因工程改造，實現新的工程菌株的構建，簡化生產步驟，降低生產成本，繼而實現經濟效益的大幅度提升。對工業微生物開展的基因組研究，不斷發現新的特殊酶基因及重要代謝過程和代謝產物生成相關的功能基因，並將其應用於生產以及傳統工業、工藝的改造，同時推動現代生物技術的迅速發展。

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。

經濟作物柑橘的致病菌是國際上第一個發表了全序列的植物致病微生物。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，例如：胡蘿卜歐文氏菌、植物致病性假單胞菌以及我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。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。

環境保護微生物基因組研究找到關鍵基因降解不同污染物

在全面推進經濟發展的同時，濫用資源、破壞環境的現象也日益嚴重。面對全球環境的一再惡化，提倡環保成為全世界人民的共同呼聲。而生物除污在環境污染治理中潛力巨大，微生物參與治理則是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有機物；還能處理工業廢水中的磷酸鹽、含硫廢氣以及土壤的改良等。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。美國基因組研究所結合生物晶元方法對微生物進行了特殊條件下的表達譜的研究，以期找到其降解有機物的關鍵基因，為開發及利用確定目標。

極端環境微生物基因組研究深入認識生命本質應用潛力極大

在極端環境下能夠生長的微生物稱為極端微生物，又稱嗜極菌。嗜極菌對極端環境具有很強的適應性，極端微生物基因組的研究有助於從分子水平研究極限條件下微生物的適應性，加深對生命本質的認識。

有一種嗜極菌，它能夠暴露於數千倍強度的輻射下仍能存活，而人類一個劑量強度就會死亡。該細菌的染色體在接受幾百萬拉德a射線後粉碎為數百個片段，但能在一天內將其恢復。研究其DNA修復機制對於發展在輻射污染區進行環境的生物治理非常有意義。開發利用嗜極菌的極限特性可以突破當前生物技術領域中的一些局限，建立新的技術手段，使環境、能源、農業、健康、輕化工等領域的生物技術能力發生革命。來自極端微生物的極端酶，可在極端環境下行使功能，將極大地拓展酶的應用空間，是建立高效率、低成本生物技術加工過程的基礎，例如PCR技術中的TagDNA聚合酶、洗滌劑中的鹼性酶等都具有代表意義。極端微生物的研究與應用將是取得現代生物技術優勢的重要途徑，其在新酶、新葯開發及環境整治方面應用潛力極大。