如何对微生物功能分析

A. 微生物分析法特点是什么

微生物分析法特点
1.准确度高 近50年来，微生物法被广泛地纳入各类标准方法中，如AOAC，AACC，GB以及其他国家的标准方法。以AOAC为例，每种微生物方法的建立，都需要经过全球20家以上的实验室进行方法验证，因此微生物法准确性是被广泛公认的。
2.先期投入少，见效快 该方法的先期投入少，当实验室具备超净台、培养箱、分光光度计、医用灭菌器和一些实验室常用玻璃器皿即可开展微生物法，不需要大量额外的人力和物力，适于在任何水平的实验室快速建立。
3.微生物法的测定结果反映了样品中具有生物活性的被测物含量。 由于微生物法是通过观察微生物的生长繁殖速度来间接测定维生素的含量，并且微生物本身就是一种生物体，所以采用微生物法测定出的维生素均是能够被生物体所利用的。例如，在测定螺旋藻中的维生素B12时，微生物法的测定结果远小于其它方法的测定结果，Herbert 等人的研究证明，虽然螺旋藻含有丰富的维生素B12，但不具有生物活性，在人体内不能发挥其应有的生理作用。 可见，微生物法的测定结果反映了具有生物活性的维生素含量。
通常来说，当实验室目前尚没有准确可靠的其他方法，如维生素B12、叶酸、生物素、泛酸等；或者为了大量降低分析实验的费用；或者为了快速建立分析方法，获得数据；或者为了最大限度的利用实验室有限的空间。

存在问题
虽然微生物具有以上优势，但它仍旧逐渐被其他方法所取代，这是由于它固有的一些致命的缺点，主要包括以下几点：
1.分析周期长 一般在4-6天，而其它方法（HPLC法）一般在1-2天内即可完成。
2.实验步骤烦琐 通常来说，微生物法要包括样品前处理、菌种液的制备、测试管的制备、接种、测定、计算等步骤，与仪器分析方法相比，步骤繁多。
以上两点与目前分析方法简便、快速、高效的发展方向不符，这也正是微生物逐渐被其他方法替代的主要原因。

B. 微生物热图怎么分析

微生物热图分析：微生物物种多样性主要从对微生物类群即细菌、真菌和放线菌这三大类群的数量及其比例组成来描述微生物多样性。

或者按照微生物在生态系统中的作用将其划分成不同的功能群(function group)，通过某一功能群中物种的分类及其数量来研究土壤微生物多样性，如对土壤中的产甲烷细菌、固氮菌、根瘤菌等的多样性进行研究。

含义

释放出来的能量部分用来合成高能化合物，供微生物合成和代谢活动的需要，部分用来合成产物，其余部分则以热的形式散发出来。生物热大量产生于菌体的对数生长期，这一阶段所产生的大量热成为发酵过程热平衡的主要因素。

C. 解释进行微生物鉴定时需要进行哪些生理生化分析及基本原理

在进行微生物鉴定时，首先要知道是什么类型的微生物，比如是细菌还是真菌。如果是细菌先确定菌的形态是球菌还是杆菌，是革兰氏阴性还是阳性菌，然后查伯杰氏细菌手册，根据手册指导，进行生理生化的检查。原理是不同类型的菌有不同的代谢途径，产生不同的产物。有关酶由基因决定，因此能在一定程度上反映出基因上的差异。

D. 如何对样本中的微生物进行病原学诊断

病原微生物种类繁多，变异迅速，快速鉴定病原微生物的检验技术也在不断发展前进着。目前，应用比较广泛的病原微生物检测方法主要有直接涂片镜检、分离培养、生化反应、血清学反应、核酸分子杂交、基因芯片、多聚酶链反应等，该文对这些检测技术进展做一综述。 对人和动物具有致病性的微生物称为病原微生物，又称病原体，有病毒、细菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体、真菌、放线菌、朊粒等。这些病原微生物可引起感染、过敏、肿瘤、痴呆等疾病，也是危害食品安全的主要因素之一。近年来出现的SARS、高致病性禽流感、西尼罗病毒感染等疾病的传染性极强，往往造成世界性大流行，因此对病原体的检测必须做到快速、准确。常规病原学检测方法操作繁琐，检测周期长，而且对操作人员技术水平要求比较高。随着医学微生物学研究技术的不断发展，病原学诊断已不再局限于病原体水平，深入到分子水平、基因水平的检测手段不断出现并被应用于临床和实验室 J。核酸分子杂交技术、PCR技术、基因芯片技术等检测方法，自动化程度高，快速省时、无污染、结果精确，可以准确灵敏地鉴定病原微生物。1 传统的病原微生物的检测方法传统的病原微生物学实验室检查以染色、培养、生化鉴定等为主，将标本直接涂片染色镜检和接种在培养基上进行分离培养是对细菌或真菌感染性疾病进行病原学诊断的常用方法。1．1 直接涂片镜检病原微生物体形体积微小，大多无色半透明状，将其染色后可借助显微镜观察其大小、形态、排列等。直接涂片染色镜检简便快速，对那些具有特殊形态的病原微生物感染仍然适用，例如淋球菌感染、结核分枝杆菌、螺旋体感染等的早期初步诊断。直接涂片镜检不需要特殊的仪器和设备，在基层实验室里仍然是十分重要的病原微生物检测手段。1．2 分离培养与生化反应 分离培养主要用于临床标本(如血液、痰、粪便等)或培养物中有多种细菌时对某一种细菌的分离。细菌的生长繁殖需要一定时间，检测周期较长，不能同时处理批量样本。为解决这一问题，各种自动化培养和鉴定系统不断产生，传统鉴定方法也在逐步改进，大大加快了检验速度。例如Microscan WalLCAway全自动微生物分析仪，可同时做细菌鉴定和药敏试验，检验500多个菌种。苛养菌如肺炎链球菌、淋病奈瑟菌、流感嗜血杆菌等对营养要求比较高，常规培养阳性率低。雍刚 等将不要同比例的葡萄糖、玉米淀粉、生长因子、酵母粉、氨基酸等特殊增菌剂加入到巧克力培养基中制成了新型淋病奈瑟菌培养基，大大提高了淋病奈瑟菌的分离培养率。苏盛通等在营养琼脂中加人了中药红枣、赤小豆培养甲型链球菌、乙型链球菌、肺炎链球菌等细菌，生长指数明显高于血平板。1．3 组织细胞培养 活组织细胞培养适于专营活组织细胞内生存的病原体，包括病毒、立克次体、衣原体等。不同病原体敏感的组织细胞是不一样的，将活细胞从病原体敏感的动物组织中取出在体外进行原代培养或用病原体敏感细胞系进行传代培养，再将病原体接种于相应的组织细胞中后，病原体可在其中繁殖增长，引起特异性的细胞病变效应。也可以将病原体直接接种于敏感动物体内，引起相应组织器官出现特异的病理学改变。往往可以根据这些特异的病变对病原体进行鉴定。2 血清学与免疫学检测血清学检测是通过已知的抗体或抗原来检测病原体的抗原或抗体从而对病原体进行快速鉴定的技术，简化了鉴定步骤，常用的方法包括血清凝集技术、乳胶凝集实验、荧光抗体检测技术、协同凝集试验、酶联免疫测试技术等。酶联免疫技术的应用大大提高了血清学检测的敏感性和特异性，不仅可检测样本中病原体抗原，也可检测机体的抗体成分。幽门螺奸菌在我国人群感染率高达50％ ～80％ ，应用酶联免疫吸附法(ELISA)检测唾液中抗HP抗体来诊断HP感染，其结果满意。乙型肝炎病毒(HBV)在我国人群中感染率极高，ELISA应用于乙型肝炎病人早期血清学诊断的效果最为明显。临床上致病菌往往和非致病菌混合在一起，如何从这些细菌中分离出目标菌是关键。免疫磁珠分离技术(IMBS)是近年来发展起来的在微生物检测领域中一种新技术。其基本原理是将特定病原体的单抗或多抗或二抗偶联到磁珠微球上，通过抗原抗体反应形成磁珠一目标病原体复合物或磁珠一一抗一目标病原体复合物，在外部磁场磁力的作用下，将目标病原体分离出来。目前已经开发出了针对各种病原体的免疫磁珠，如大肠埃希菌、李斯特菌、白色念珠菌、军团菌等，广泛应用到各级科研和实验室 。经IMBS分离出的白色念珠菌可直接在显微镜下检测，检测时间缩短至4 h。IM—Bs还可以和其它检测技术联合来检测病原菌，免疫磁珠分离得到的目标菌可继续用于分离培养使大肠埃希菌0157最低检测限由200 cfu·g 提高到2 cfu·g～；IMBS结合聚合酶链反应(IMBS—PCR)可对培养条件比较特殊的细菌如苛养菌、厌氧菌进行快速检测，肉类中的产毒素型产气荚膜梭菌经IMBS．PCR检测

E. 病原微生物中细菌常见检测方法有哪些

1、快速测试片技术法

快速测试片是指以纸片、纸膜、胶片等作为培养基载体，将特定的培养基和显色物质附着在上面，通过微生物在上面的生长、显色来测定食品中微生物的方法。

细菌总数检测纸片的研制始于 20 世纪 80 年代，其主要优点是简便、实用、经济、操作性强。近年来以滤纸和美国某公司的 Petrifilm 为载体的测试片已开始被广泛应用。

2、生物电化学方法

生物电化学方法是指通过电极测定微生物产生或消耗的电荷，从而提供分析信号的方法。微生物在滋生代谢过程中，培养基的电化学性质如电流、电位、电阻和电导等会发生变化，所以可以通过检测分析这些电化学参量的变化来实现对微生物的快速测定。

常见的有：阻抗分析法、电位分析法、电流分析法等。生物电化学方法具有测量快速、直观、操作简单、测量设备成本低和信号的可控性等特点。

3、微菌落技术

微菌落是指细菌生长繁殖早期在固相载体上所形成的只能借助于显微镜观察的微小菌落。微菌落技术具有快速、经济、实用的特点，其研究始于 20 世纪50年代，定量测定技术从 20 世纪 70 年代开始，国外已有报道将该法应用于水、食品中细菌总数的快速检测。

4、气相色谱法

气相色谱应用到微生物的检测中，主要是依据不同微生物的化学组成或其产生的代谢产物各异，利用上述色谱检测可直接分析各种体液中的细菌代谢产物、细胞中的脂肪酸、蛋白质、氨基酸、多肽、多糖等，以确定病原微生物的特异性化学标志成分，协助病原诊断和检测。

5、高效液相色谱法

利用高效液相色谱检测可分析各种体液中的细菌代谢产物、病原微生物等，以确定病原微生物的特异性化学标志成分，协助病原诊断和检测。

F. 根据微生物的特点 分析为何微生物即是人类的敌人 也是人类的朋友

第一、对人类有益的微生物就是人类的好朋友,比如人体中含有的“大肠杆菌”等就是对人类有好处的病菌,它可以帮助人类消化食物.其实人的肠子中是含有很多微生物的.只有在它们的共同帮助下,人才可以快速的消化食物.
第二、对人类没有益处的就是人类的敌人.比如“结核杆菌,伤寒、痢疾、血吸虫等等等.正是由于有了这些微生物的存在 ,才影响了人类的寿命.
第三、自然界中的微生物可以起到降解作用,例如,动物的死尸,只所以能腐烂,就是微生物在起作用.所以说它们也是人类的好朋在以.

G. 怎么分析微生物群落结构和多样性

微生物群落的种群多样性一直是微生物生态学和环境学科研究的重点。近几年来，微生物群落结构成为研究的热点。首先，群落结构决定了生态功能的特性和强弱。其次，群落结构的高稳定性是实现生态功能的重要因素。再次，群落结构变化是标记环境变化的重要方面。因此，通过对目标环境微生物群落的种群结构和多样性进行解析并研究其动态变化，可以为优化群落结构、调节群落功能和发现新的重要微生物功能类群提供可靠的依据。
从年代上来看，微生物群落结构和多样性解析技术的发展可以分为三个阶段。20世纪70年代以前主要依赖传统的培养分离方法，依靠形态学、培养特征、生理生化特性的比较进行分类鉴定和计数，对环境微生物群落结构及多样性的认识是不全面和有选择性的，方法的分辨水平低。在70和80年代，研究人员通过对微生物化学成分的分析总结出了一些规律性的结论，从而建立了一些微生物分类和定量的方法即生物标记物方法，对环境微生物群落结构及多样性的认识进入到较客观的层次上。在80和90年代，现代分子生物学技术以DNA为目标物，通过rRNA基因测序技术和基因指纹图谱等方法，比较精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性，并给出了关于群落结构的直观信息。
1 传统培养分离方法
传统培养分离方法是最早的认识微生物群落结构和多样性的方法，自1880年发明以来一直到
现在仍被广泛使用。传统培养分离方法是将定量样品接种于培养基中，在一定的温度下培养一定的时间，然后对生长的菌落计数和计算含量，并通过在显微镜下观察其形态构造，结合培养分离过程生理生化特性的观察鉴定种属分类特性。培养分离方法采用配比简单的营养基质和固定的培养温度，还忽略了气候变化和生物相互作用的影响，这种人工环境与原生境的偏差使得可培养的种类大大减少(仅占环境微生物总数的0.1%～10%[1])。而且，此方法繁琐耗时，不能用于监测种群结构的动态变化。
2 群落水平生理学指纹方法(CLPP)
通常认为微生物所含的酶与其丰度或活性是密切相关的。酶分子对于所催化的生化反应特异性很高，不同的酶参与不同的生化反应。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质，则这种酶-底物可作为此群落的生物标记分子之一，标记了某种群的存在。由Garlan和Mills[2]于1991年提出的群落水平生理学指纹方法(CLPP)是通过检测微生物样品对底物利用模式来反映种群组成的酶活性分析方法。具体而言，CLPP分析方法就是通过检测微生物样品对多种不同的单一碳源基质的利用能力，来确定那些基质可以作为能源，从而产生对基质利用的生理代谢指纹。由BIOLOG公司开发的BIOLOG氧化还原技术，使得CLPP方法快速方便。商业供应的BIOLOG微平板分两种：GN和MT，二者都含有96个微井，每一
128 生态环境 第14卷第1期（2005年1月）

微井平板的干膜上都含有培养基和氧化还原染料四唑[3]。其中，BIOLOG的GN微平板含有95种不同碳源和一个无碳源的对照井，而MT微平板只含有培养基和氧化还原染料，允许自由地检测不同的碳源基质[3]。检测的方法是：将处理的微生物样品加入每一个微井中，在一定的温度下温育一定的时间(一般为12 h)，在温育过程中，氧化还原染料被呼吸路径产生的NADH还原，颜色变化的速率取决于呼吸速率，最终检测一定波长下的吸光率进行能源碳的利用种类及其利用程度的分析[4]。
BIOLOG方法能够有效地评价土壤和其它环境区系的微生物群落结构[3~6]。其优点是操作相对简单快速，而且少数碳源即能区别碳素利用模式的差别[5]。然而，BIOLOG体系仅能鉴定快速生长的微生物，而且，测试盘内近中性的缓冲体系、高浓度的碳源及有生物毒性的指示剂红四氮唑(TTC)使得测试结果的误差进一步增大。姚槐应[5]的研究表明，应根据测试对象的特点（例如pH，碳源利用类型及利用能力）改进BIOLOG体系，并且，有必要研究更好的指示剂来取代TTC。
3 生物标记物方法
生物标记物(Biomakers)通常是微生物细胞的生化组成成分，其总量通常与相应生物量呈正相关。由于特定结构的标记物标志着特定类型的微生物，因此一些生物标记物的组成模式(种类、数量和相对比例)可作为指纹估价微生物群落结构。由于分类的依据是从混合微生物群落中提取的生化组成成分，潜在地包括所有的物种，因而具有一定的客观性。并且分析简便快速，适于定性甚至半定量地检测微生物体系的动态变化。20世纪80年代以来常用于研究微生物群落结构的生物标记物方法包括：醌指纹法(Quinones Profiling)、脂肪酸谱图法(PLFAs和WCFA-FAMEs)。测定时，首先使用合适的提取剂提取环境微生物样品中的这些化合物并加以纯化，然后用合适的溶剂制成合适的样品用GC或LC检测，最后用统计方法对得到的生物标记物谱图进行定性定量分析。
3.1 醌指纹法(Quinones Profiling)
呼吸醌广泛存在于微生物的细胞膜中，是细胞膜的组成成分，在电子传递链中起重要作用[7]。醌的含量与土壤和活性污泥的生物量呈良好的线性关系的研究表明，醌含量可用作微生物量的标记[8]。有两类主要的呼吸醌：泛醌(ubiquinone, UQ)即辅酶Q和甲基萘醌(menaquinone,MK)即维生素K[9]。醌可以按分子结构在类(UQ和MK)的基础上依据侧链含异戊二烯单元的数目和侧链上使双键饱和的
氢原子数进一步区分。研究表明，每一种微生物都含有一种占优势的醌[7]，而且，不同的微生物含有不同种类和分子结构的醌[9]。因此，醌的多样性可定量表征微生物的多样性，醌谱图（即醌指纹）的变化可表征群落结构的变化。
用醌指纹法描述微生物群落的参数[7]有：(1)醌的类型和不同类型的醌的数目；(2)占优势的醌及其摩尔分数含量；(3)总的泛醌和总的甲基萘醌的摩尔分数之比；(4)醌的多样性和均匀性；(5)醌的总量等。对两个不同的群落，由上述分析所得数据可以计算出另一个参数____非相似性指数(D)，用于定量比较两个群落结构的差异。
醌指纹法具有简单快速的特点，近几年来广泛用于各种环境微生物样品(如土壤，活性污泥和其它水生环境群落)的分析。
考察了醌指纹法分析活性污泥群落的分析精度，证明此方法是一种可靠的分析方法。然而，醌指纹法也存在一定的局限性，它不能反映具体哪个属或哪个种的变化。 3.2 脂肪酸谱图法(PLFAs、WCFA-FAMEs和其它方法)
从微生物细胞提取的脂肪类生化组分是重要的生物量标记物，例如，极脂(磷脂)、中性脂类(甘油二酯)可分别作为活性和非活性生物量的标记物[10]。更重要的是，提取脂类的分解产物____具有不同分子结构的混合的长链脂肪酸，隐含了微生物的类型信息，其组成模式可作为种群组成的标记。多种脂肪酸谱图法广泛用于土壤、堆肥和水环境微生物群落结构的分型和动态监测[11~13]。
常用的脂肪酸谱图法可分为两种：磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法和全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法[14]。二者分析的对象实质上都是脂肪酸甲酯，不同之处在于提取脂肪酸的来源不同。磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法提取的脂肪酸主要来源于微生物细胞膜磷脂即来源于活细胞，全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法提取的脂肪酸来源于环境微生物样品中的所有可甲基化的脂类即来源于所有的细胞（包括活细胞和死细胞）。因此，磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图法的优点在于准确，可靠；全细胞脂肪酸甲酯(WCFA-FAMEs)谱图法的优点在于提取简捷，所需样品量少。对多个环境微生物样品分析而言，先用WCFA-FAMEs谱图法预先筛选再用PLFAs法进行分析是提高效率的较佳选择。
脂肪酸谱图分析包括两种形式：一种是脂肪酸，采用GC分析仪达到分离不同结构的分子的目的；另一种是脂肪酸甲基化产物____脂肪酸甲酯，采用GC-MS分析仪进行不同分子的分离和鉴定。

H. 微生物如何做趋势分析

现代微生物学，随着分子生物学的发展，基因技术和基因工程的飞速进展，信息化时代的加速。
主要有几种趋势，纯粹一家之言，仅来探讨。
1、工业化、工程菌种的培育。通过基因技术手段，培养工业化菌种，然后通过发酵等手段进行生产，因为微生物生产的周期性和特定性，有着增加产能、节约成本等等优势。（类似于胰岛素和凝乳酶的生产现在已经在进行，但是都是运用的自然选育诱变的方法筛选的菌株，如果是定向培育，还会更好。）通过基因工程手段，培育具有特定功效的工程菌株，比如将某些特定的基因片段导入到一种菌内，达到保存该基因片段的目的等等。
2、通过微生物的繁殖特性，研究细胞微观的趋势，比如现在流行的通过某些标记手段来观察酶合成、细胞吸收和排放、分子生物学的某些活动等等，通过微观的易于操作的微生物来研究生命基础结构细胞，来达到研究生物生长过程中的微观现象。再通过微观到宏观，从单细胞到整体。的一种研究趋势。
3、生物信息学、生物信息学衍生的学科的发展。通过生物学与计算机技术的结合，以数据库和实验来建立生物信息库，通过实验数据和实验结论，建立模型和数据库的分析。来探讨生命的本源，甚至于说虚拟智能的研究也与生物信息学息息相关。

I. 微生物有哪些特征,分析微生物与人类的关系

微生物的5大共性：
1体积小，面积大
2吸收多，转化快
3生长旺，繁殖快
4适应强，易变异
5分布广，种类多
与人类的关系可以参考网络
微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50％是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，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与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。
微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么大。想象一下一滴牛奶，每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌，或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。

微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。

微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在，称正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。

随着医学研究进入分子水平，人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到，是遗传信息决定了生物体具有的生命特征，包括外部形态以及从事的生命活动等等，而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息，将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性，对于传统微生物学来说是一场革命。

以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿，而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物，将对有效地控制新老传染病的流行，促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!

从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物（特别是细菌）资源，1994年美国发起了微生物基因组研究计划（MGP）。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因，不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识，更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品，包括：接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造，促进新型菌株的构建和传统菌株的改造，全面促进微生物工业时代的来临。

工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等；某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究，发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程，对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因，然后对菌株加以改造，使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究，将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因，经基因工程改造，实现新的工程菌株的构建，简化生产步骤，降低生产成本，继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究，不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因，并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造，同时推动现代生物技术的迅速发展。

农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策

据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产可高达20％，其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。

经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案，可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生活周期以外，只能通过遗传学研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。

环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物

在全面推进经济发展的同时，滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化，提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大，微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物；还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质，并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究，在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下，有选择性的加以利用，例如找到不同污染物降解的关键基因，将其在某一菌株中组合，构建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同时降解不同的环境污染物质，极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究，以期找到其降解有机物的关键基因，为开发及利用确定目标。

极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大

在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物，又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性，极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。

有一种嗜极菌，它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活，而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段，但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限，建立新的技术手段，使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶，可在极端环境下行使功能，将极大地拓展酶的应用空间，是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础，例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。