农业微生物制剂生产与运用论文

第一篇：农业微生物制剂生产与运用论文

农业微生物制剂的活性菌分离与鉴定

学生姓名： 学 号： 指导教师： 所在学院： 专 业：

中国·大庆 2013 年 6 月

农业微生物制剂的活性菌分离与鉴定

摘要：微生物制剂是以自然界中分离的有益菌为主体开发的产品，在健康、环保及农业生产上应用广泛。某农业微生物制剂在海南的热带农业生产中能显著增产和增强作物抗性，为了了解该微生物制剂的作用机制，本研究采用平板划线法对活性菌进行分离和纯化，对分离菌株进行生长、形态及显微观察，对16S rDNA 进行序列PCR 扩增、测序及生物信息学分析，鉴定活性菌的种属。结果表明，分离得到2个形态不同的细菌菌株，通过形态观察及16S rDNA 序列的分子鉴定，发现这2个菌株与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）具有99.9%的同源性；2 个菌株的16S rDNA 序列的比较结果发现它们有7个碱基的差别，说明这2个菌株可能是不同的生理小种。

关键词：农业微生物制剂；活性菌分离；16S rDNA；分子鉴定

Isolation and identification of active bacteria from agricultural

microbial agents Abstract：Microbial agents are useful products made of beneficial bacteria that isolated from nature environment, and it was extensively applied to healthcare, environment protection and agricultural production.A microbial agent has significant effects on increasing yield and improving disease resistance for Hainan tropical agriculture.In order to discover the activity mechanism of this microbial agent, it was necessary to isolate and identify its active bacteria.In this research, the following methods were applied, including active bacteria isolating and purifying, growth observation, morphological and microscopic observation, PCR amplification of 16S rDNA, sequencing and bioinformatic analysis.The results showed that two bacterial strains with different morphological character were isolated,16S rDNA sequences were amplified and sequenced，bioinformatic analysis indicated that 16S rDNA sequences of the two strains had 99.9% identities with that of Bacillus subtilis.Moreover, the 16S rDNA sequences of the two strains were compared with each other, and 7 base differences were found, it indicated that the two strains were different physiological races of Bacillus subtilis.Key words： agricultural microbial agents;isolation of active bacteria;16S rDNA;molecular identification

前言

随着科技进步，发展有机农业和生态农业是大势所趋[1-2]，农业微生物制剂在农业生产中正发挥着越来越重要的作用。农业微生物制剂通常含有单一或多种特定的功能菌株，能为植物提供有效养分或防治植物病虫害，并在保持土壤肥力、提高化肥利用率、促进作物生长、拮抗土传病害、维持生态系统平衡等方面起重要作用[3-4]。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）是微生物制剂中的常用菌类之一，为革兰氏阳性需氧菌，无荚膜，有鞭毛，能活动，芽孢位于菌体中央或稍偏，广泛分布在土壤及腐败的有机物中。枯草芽孢杆菌在农业病害的生物防治上具有很大的潜力，菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，对几十种真菌、细菌和病毒性病害有明显的抑制和杀灭作用，具有净化土壤环境、保护作物根系、减轻土传病害的发生的作用[5-6]。枯草芽孢杆菌对外界有害因子的抵抗力强、分布广、耐热性好，是理想的生防菌对象，目前全世界收集保存了几百株野生型枯草芽孢杆菌菌株，能够产生40 多种具有不同结构的抗菌物质。香蕉枯萎病影响全球香蕉种植业的发展，采用拮抗细菌来对香蕉枯萎病进行防治成为人们研究的热点，徐雪莲等[7]从红树林中分离得到2 株对香蕉枯萎病有抑制作用的内生芽孢杆菌菌株。

本研究对具有增产和抗病效果的某农业微生物制剂中的活性菌进行分离纯化、形态观察和分子鉴定，以研究微生物制剂中活性菌的组成情况。材料与方法

1.1 试验材料

某农业微生物制剂、高压灭菌器、超净工作台、恒温培养箱、高速冷冻离心机、PCR 仪、各种型号移液器、电泳系统、凝胶成像系统。Taq DNA 聚合酶、dNTPs 等均购自上海生物工程有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 活性菌的分离与纯化

分离活性菌采用涂布分离法，LB 培养基配方参照《植病研究方法》[8]。将培养皿、蒸馏水、培养基等用品在0.103 Mpa、121℃条件下高压蒸气灭菌20 min；在超净工作台进行无菌操作，每皿约含15 mL培养基，待其冷却凝固。取约0.1 g 微生物制剂粉末放入1.5 mLEP 管中，加1 mL无菌水配成悬浮液，然后依次稀释成10-1、10-

2、10-

3、10-4 的样液。取上述样液用涂布法分别划线接种到4 个培养皿中，用封口膜将培养皿密封，标注日期及对应编号，37℃恒温培养箱中培养观察。挑取单克隆进行纯化培养，并对纯化的菌落进行形态观察和显微观察。

1.2.2 CTAB 法提取细菌DNA及电泳检测

采用改良CTAB 法（1.7％ CTAB，1.17 mmol/L NaCl，17.5 mmol/LEDTA，80 mmol/L Tris-HCl，pH8.0，1％β-巯基乙醇），小量法提取细菌基因组DNA[9]。刮取纯化培养的菌体约0.2 g，收集在1.5 mL EP 管中，加入1 mL CTAB 抽提液，充分混匀，65℃温育30 min，中间摇匀2 次；加入等体积的V氯仿：V 异戊醇=24∶1 混匀，12 000 r/min 离心10 min，取上清，重复1 次；上清中加入等体积异丙醇，混匀静置5 min，12 000r/min 离心10 min；弃上清，得DNA 沉淀，用75%乙醇清洗2 次，稍晾干后用TE 溶解。用1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA 完整性，用紫外分光光度计测定DNA 浓度，保存于-20℃备用。

1.2.3 PCR 扩增与电泳检测

以提取的细菌DNA 为模板，对16S rDNA 的基因进行扩增，引物序列为16S rDNAF(5’ATCGGAGAGTTTGATCCTGGCTCAG3’)、16S rDNA-R [10]。PCR 反应体系为20 μL，包括：2 μL 10×Buffer、0.3 μL dNTP(10 mmol/L)、Taq DNA 聚合酶1 U、0.8 μL 引物（10 μmol/L）、DNA 模板40 ng。PCR 反应程序为：95℃ 5 min，1 个循环；95℃ 40 s，55℃ 1 min，72℃ 1 min，35 个循环；72℃ 10 min，1 个循环；4℃保存终止反应。扩增产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测，在Gel-2000 凝胶成像系统（Bio-Rad 公司）观察记录。

1.2.4 16S rDNA 序列的测序及生物信息分析

将PCR产物条带切胶回收纯化，与pGEM-T 载体连接，42℃热击法转化感受态细胞DH5α，通过蓝白斑筛选，挑取白斑菌落转化子，通过菌落PCR 验证阳性克隆，将阳性克隆摇菌，送上海生物工程公司测序。将测序结果通过BLASTn软件与GenBank 中的NR 核酸数据库进行序列相似性检索，通过比较与已知序列信息的同源程度，推测16S rDNA 序列代表的细菌种属。结果与分析

2.1 活性菌的分离纯化与观察

通过分离纯化，从微生物制剂中分离得到2个菌株，2个菌株的共同点是菌落表面粗糙不透明、污白色或微黄色。2个菌株在菌落形态上也存在一些差异，1 号菌的菌斑边缘光滑，2 号菌的菌斑边缘呈锯齿状（图1）。对2个菌株进行革兰氏染色观察，发现革兰氏染色为阳性，菌体为杆状，染色时着色均匀，能活动。2 个菌株在显微镜下没有观察到形态上的显著差异。

2.2 16S rDNA 序列的PCR 扩增

分别提取2个菌株DNA，对16S rDNA 序列进行PCR扩增，产物进行琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图2 所示，可见1 号菌株（K01）和2号菌株（K02）的PCR 产物都在1 500 bp 左右，条带清晰唯一，可进行后续试验。

2.3 重组子的菌液PCR 鉴定

将1号和2号菌株的16S rDNA 的PCR 产物切胶回收，与T 载体连接，转化大肠杆菌DH5α，经过蓝白斑筛选，挑取阳性克隆，摇菌，用16S rDNA 的引物对菌液重新进行PCR扩增，电泳检测结果如图3所示。结果表明，阳性克隆的PCR 产物大小在1500bp左右，与预期的结果相符。

2.4 测序及生物信息学分析

将阳性克隆的菌液送到上海生物工程公司测序。测序得到1 号菌的序列全长1 518 bp，通过NCBI 网站进行生物信息学分析，通过BLASTn 检索，得知1 号菌的16SrDNA 序列与枯草芽孢杆菌基因组（AL009126.3，Bacillus subtilis supsp ste.168 complete genome）的相似程度为99.67%。测序得到的2 号菌株的序列全长1 519 bp，通过NCBI 网站进行生物信息学分析，通过BLASTn 检索，得知1 号菌的16S rDNA 序列与枯草芽孢杆菌基因组（AL009126.3，Bacillus subtilis supsp ste.168 complete genome）的相似程度为99.87%。

2.5 菌株之间16S rDNA 序列的比较

通过NCBI 网站BLASTn平台的bl2seq 程序，对1 号菌株和2 号菌株的16S rDNA 序列进行双序列比较，结果表明，两个菌株的16S rDNA 序列，有1 512 个碱基是一致的，有7 个碱基位点存在差异（图4）。由于这2 个菌株在菌落形态方面有差异，16S rDNA 的序列从分子水平进一步验证了这种差异，说明这2 个菌株可能是枯草芽孢杆菌的两个不同生理小种。结论与讨论

16S rDNA 是编码原核生物核糖体小亚基16S rRNA的基因，长度约为1 500 bp，是细菌分类学研究中最常用、最有用的“分子钟”，其序列包含10 个可变区（variable region）和11 个恒定区（constant region）。可变区因细菌种类而异，且变异程度与细菌的系统发育密切相关，现代细菌分类学以此作为重要的分类依据[10]。16S rDNA 的保守性使应用单一方法进行细菌的统一检测成为可能，基因诊断的灵敏度高、快速准确。

参考文献

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第二篇：微生物资源的开发利用与农业可持续发展论文

微生物资源的开发利用与农业可持续发展

摘要：本文论述微生物资源的开发与利用的具体内容，方法与作用。还说明了微生物资源与农业可持续发展间的关系，并指出发展微生物农业是21世纪我国农业实现可持续发展的必由之路。认为微生物作为一种宝贵的资源，它与农业可持续发展的关系十分密切。因此，加强以微生物肥料、微生物农药、微生物食品、微生物饲料、环境能源和环境工程微生物等为核心的农业清洁生产技术的研究与开发利用将具有广阔的应用前景。

关键词：微生物农药、微生物肥料、微生物食品与饲料、微生物能源、微生物环境保护剂

正文：

人类进入20世纪以来，随着现代化工业的发展，大幅度的提高了生产力，怎家了人类创造财富和改造环境的能力，扩大了人类的活动领域，丰富了人类的物质生活，但同时也带来了诸如人口剧增、环境污染、生态破坏等一系列问题 ,人类社会的发展应注重人口、经济、社会、环境和资源相互协调 ,走既能满足当代人的需求、又对后代人的发展不构成威胁的可持续发展的道路。自20世纪80年代以来，随着可持续发展思想的提出，农业可持续发展已成为国内外共同关注的问题。农业的可持续发展就是要管理、保护、合理利用土地、水、植物和动物等资源 ,并不断地调整技术和机构体制(包括生产关系、经营方式与耕作制度等),以确保满足当代人及后代人的永续利用 ,应是技术上适当、经济上可行、社会能够接受的一种发展形式。当前，在资源环境方面，农业可持续发展面临几大障碍因素，主要表现在：（1）农业物种种质资源的减少和丧失；（2）农用土地资源的耗减和土壤肥力的下降；（3）农业生态环境的退化和污染的加剧。而这些问题的解决在很大程度上有赖于土地资源与农业生物多样性的保护及可持续利用，以及农业清洁生产技术（包括化肥、农药的替代资源或产品的技术创新）的开发与广泛应用。因此 ,我国农业发展必须选择资源永续利用的途径和方式 ,既要充分有效地利用资源 ,又要节约、保护和合理利用资源 ,只有大力发展中国式的可持续的生态农业 ,才能有效地解决这一矛盾。本文提出开发利用微生物资源，发展微生物肥料、微生物农药、微生物食品等为核心的所谓“白色农业”将 1

成为未来农业可持续发展的重要方向之一。

微生物资源是在目前的社会经济技术条件下人类可以利用与可能利用的以菌类为主的微生物，所提供的物质，在人类生活和工业、农业、医药诸方面能发挥特殊的作用。

一、微生物的开发与持续利用

微生物资源产业化的工业型新农业即白色农业。目前，农业微生物资源的开发利用已在六大领域呈现出美好前景。而白色农业已形成6大产业，我国对此的开发利用具有优势，已拥有一批优秀微生物研究人才。中国农业科学院设立的国家级“农业微生物菌种资源保藏中心”，拥有微生物农药、微生物肥料、微生物能源和饲料酶制剂等一批自主知识产权的科研成果，并初具产业化规模。翟虎渠说，中国农科院重点支持的微生物领域，是其发展的9大学科群之一。中国农科院将以微生物发酵工程为基础，成立应用微生物研究所。翟虎渠表示，将从重点学科、重点对象和重点项目上积极推动白色农业的国际交流与合作。来自英国、加拿大、澳大利亚等国家的数十位专家也表达了他们共同参与开发这一新兴领域的意愿。

目前，白色农业主要包括以下6个产业：(1)微生物饲料；(2)微生物肥料；

(3)微生物食品；(4)微生物农药；(5)微生物能源；(6)微生物环境保护剂。

1.微生物饲料：这是我国当前白色农业的主体产业，是将某些有益微生物经人工大量培养支撑的生物肥料，又称菌肥。目前，利用各种农业废料制成的蛋白饲料、秸秆饲料、EP多效生物添加剂已被使用。微生物饲料包括微生物发酵饲料、微生物活菌制剂和私用酶制剂等几类。发酵饲料是利用人工接种微生物或饲料本身存在的微生物，将青饲料、粗饲料以及少量的精饲料或其他废弃物之，在一定温度、湿度和通气条件下，通过微生物的作用，使饲料中不易消化吸收的成分，转化为容易消化、并适合家畜口味的营养料。微生物活菌剂是一种通过直接饲喂来改善畜禽肠道微生物菌群平衡，而对动物肠道施加有利影响的微生物饲料添加剂，它具有促生长、除疾病、除臭气等功效。饲用酶制剂饲料是通过微生物活细胞所分泌的具有特殊能力的生物催化剂，将植物细胞壁破坏，增加动植物对植物细胞内营养物质的吸收；消除饲料中抗营养因子；并补充内源酶的不足，促进内

源酶的分泌；促使生物化学反应，使饲料中难以消化吸收的大分子营养物质，分解为小分子，易于吸收，从而提高饲料的利用效率。

2.微生物肥料：我国微生物肥料的研究和应用正在热潮之中。其主要品种有：根瘤菌肥料类、固氮菌肥料类、硅酸盐细菌肥料、光合细菌肥料、微生物生长调节剂、复合微生物肥料类等。其原理是利用微生物的生命活动来增加土壤中氮素或有效磷、钾的含量，获奖土壤中一些作物不能直接利用的物质，转化成课被吸收利用的营养物质，或提供作物的生长刺激物质，或一致植物病原菌的活动，从而提高土壤肥力，改善作物的营养条件，提高作物产量。目前，利用各种农业废料制成的蛋白饲料、秸秆饲料、EP多效生物添加剂已被使用。根据其功用大致可分为以下几类：（1）增加土壤氮素和作物但素营养的菌肥，如根瘤菌肥、固氮菌肥、固氮蓝藻等；（2）分解土壤有机质的菌肥，如有机磷细菌肥料、综合性菌肥；

（3）分解土壤难溶性矿物质的菌肥，如钾细菌肥料、无机磷细菌肥料；（4）刺激植物生长的菌肥，如抗生菌肥料；（5）增加作物吸收营养能力的菌肥，如菌根菌肥料。

3.微生物农药：现在应用的较多，有细菌、真菌、昆虫病毒等构成的微生物杀虫剂、农用抗生素、微生物除莠剂三大类。微生物杀虫剂均为有害昆虫的致病微生物，通过人工生产和施用这些微生物农药，是害虫感染疾病而死亡。微生物杀虫剂主要包括细菌制剂（如苏云杆菌）、放线菌制剂、真菌制剂、霉菌制剂和病毒制剂等。农用抗生素主要是应用微生物的代谢产物，及提取其中的抗菌素来防治农作物病害。如链霉素、土霉素、灰黄毒素等。微生物除莠菌的原理和微生物杀虫剂一样。我国微生物农药的产量或防治面积已占农药总产量或防治面积的5%以上，如冈霉素一个品种的常量就杀菌剂总产量的9%左右。微生物农药作为一种高新技术产品，在保护环境、保障人类健康和无公害农业生产中，将发挥越来越重要的作用。

4.微生物食品：在我国微生物食品中，食用菌分布最广、食用最普遍、历史最悠久，香菇、木耳等就属于此类。微生物食品是利用有益微生物加工和生产出来的一类无害化营养保健类食品。利用微生物发酵酿酒、制醋、制酱等在我国已有很久的历史。利用野生真菌的某些特性和种类，来驯化或人工栽培生产可供人类食

用的菌类食品就是一类很好的农业实践。在医疗保健的微生物食品开发方面，也有较为广阔的发展前景。如利用真菌与昆虫间的寄生关系，生产冬虫夏草等名贵药材。

5.微生物能源：我国微生物能源的应用主要是沼气。微生物在人畜粪便处理、城市污泥和生活垃圾堆肥、沼气发酵等方面应用较广。该方面成熟的例证有很多，如利用有机废物生产甲烷；应用酵母和光合细菌进化高浓度有机无毒废水生产细胞蛋白等，同时生产饲料和饵料；利用木材废弃物所含非纤维素生产燃料乙醇；利用木材废弃物所含的半纤维素生产木糖及木糖醇等，已成为废弃物能源化与资源化的有效途径。

6.微生物生态环境保护剂：我国微生物除臭剂的开发和应用具有广阔的发展空间。也称生物修复，是指利用微生物及其他生物，将土壤、地下水或海洋中的危险性污染物现场降解成二氧化碳和水货转化成无害物质色工程技术系统。可以用来作为生物修复的微生物分为三大类：土著微生物、外来微生物、基因工程菌。生物修复技术的出现和发展反映了污染治理工作已从耗氧有机污染物深入到影响更为深远的有害有机污染物，并且从地表水扩展到土壤、地下水和海洋。他是一中队污染物进行原位修复的新兴技术，具有费用省，环境影响小，并且能最大限度的降低污染物浓度的特点。而且生物修复技术能适应在其他技术难以应用的场地，并可同时处理受污染的土壤和地下水。近年来 ,我国已有一些企业用微生物发酵剂处理鸡粪获得成功。鸡粪与农作物秸秆混合后加入微生物发酵剂 ,经 7-1 0天发酵后成为基本腐熟和无恶臭的有机肥料。这是一项没有二次污染的有机固体废物处理技术。已有许多实验证实 ,由多种微生物组成的发酵剂 ,可以用于畜禽粪便、有机垃圾、农作物秸秆、甘蔗渣、污水厂污泥、糖厂滤泥、淀粉厂污水的处理。目前一些科研单位和企业 ,正在进一步筛选用于有机固体废物和有机污水处理的微生物高效菌种及高效组合。农业微生物菌种资源将在我国有机固体废物及污水处理中发挥重要作用。

二、微生物资源与农业可持续发展

农业可持续发展是在强调农业发展的同时要重视自然资源的合理开发利用和环境保护。要达到战略目标：一是要积极参加食物生产，并注意食物安全；二

是要努力促进农村综合协调发展，增加农民收入，消除农村贫困；三是要合理利用自然资源和保护、改善生态环境。微生物与农业有着本质上的联系，在农业可持续发展中占有重要地位。

以食物营养关系所组成的食物链、食物网的生态系统的营养结构 ,是农业生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的主要路径 ,是微生物农业的基础 ,发展微生物农业就是将微生物在农业生态系统中的被动、隐性作用主动化、显性化 ,从而形成地球生物圈的良性循环 ,生生不息 ,有利于资源的永续利用。在高度受人控制和影响的农业生态系统中 ,由于人们对生物和环境的调控及产品的期望不同 ,往往在向系统外输出净生产量的过程中增加一些食物链环节 ,反而能提高产品和系统的综合效益。而微生物的加入使得整个系统产出的人类直接需要的产品提高到 2 3 %以上。微生物农业将最大限度地从外界引入负熵 ,加强物质的循环利用 ,确保农业生态系统在实现物质和能量的最大耗散时 ,又不断向外界输出熵流 ,以减少总熵的增加 ,保持系统的有序结构 ,以利农业的可持续发展。

因此，微生物农业是遵循生态学原理 ,利用微生物—分解者的作用 ,开发农业生物的潜在生态位 ,通过对农业系统不断增加生产环、减耗环、增益环等 ,实现种群互利共生 ,可充分地利用农业生物量资源 ,尤其是残渣废料的利用 ,有利于能量的转化和物质的循环利用。同时 ,发展微生物农业有利于实现农产品工厂化生产 ,有利于改善农业生态环境 ,可将微生物在农业生态系统中的被动、隐性作用主动化、显性化 ,从而形成地球生物圈的良性循环 ,有利于资源的永续利用 ,实现农业的可持续发展。

参考文献：

①陈国相微生物及其在农业中的应用石家庄河北人民出版社②曾晓光，程序，王尔大可持续农业导论北京中国农业出版社 ③王敬国植物营养的土壤化学北京中国农业大学出版社

④蒋树威畜牧业可持续发展的理论与实用技术北京中国农业出版社 ⑤沈德中环境和资源微生物学北京中国环境科学出版社2003⑥张甲耀 宋碧玉环境微生物学武汉大学出版社

第三篇：微生物与农业的关系

微生物与农业的关系

农业的本质是开发利用生物资源，传统农业是利用植物、动物资源组成的“二维结构”，将传统农业调整为植物、动物和微生物资源组成的“三维结构”新型农业，是实现农业战略性调整之一。地球上三大生物资源之一的微生物资源是至今尚未充分开发利用的生物资源宝库，应用高科技生物工程技术开发微生物资源，创立微生物产业化利用的工业型农业。这类新型农业是在洁净工厂车间内进行生产，人们都穿戴白色工作服帽从事操作劳动，故有人形象地称之为“白色农业”。白色农业与以水土为主的绿色植物生产——“绿色农业和海洋的水生农业——“蓝色农业”，合称为“三色农业”。微生物新型农业的理论基础

1.1 营养结构原理 在农业生态系统中植物是生产者，它利用环境中的无机物通过光合作用合成有机物，把太阳能转变为化学能转移储存到生态系统中，为人类和动物提供植物性食品和营养及能量；动物是消费者，以生产者的产品为最初食物来源，通过自身转化，生产营养丰富、经济价值高的产品如肉、蛋、奶等；微生物是分解者，以动植物残体及其他有机物为食，使构成有机成分的元素和储存的能量，通过它的分解释放到环境中，使有限的元素可持续的利用，伺时通过它的活动和繁殖将人类不能直接利用的物质转变为可利用的产品。这三大功能类群通过食物营养关系组成的食物链、网是生态系统的营养结构。开发微生物新型农业，将微生物在农业生态系统中的被动、隐性作用主动化和显性化，提高系统的综合生产力：所以营养结构原理是微生物新型农业的理论基础。

1.2 增加食物链原理 在生态系统中，能量的流动和传递，每个营养级只能利用前营养级所持有能量的10％转化其有效能量，此即所谓的“十分之一定律”。即每经过1个营养级能量减少90％，大部分能量和物质以排泄物的形式浪费掉，这是十分不经济的转化，所以每一营养级的排泄物必须经过多次循环利用。在农业生态系统中植物产品约80％是人类不能直接利用的初级产品，大部分是第2、第3级生产者的资源，通过增加食物链能充分利用废弃物，使每个食物链环节上生产产品，提高整个系统人类可直接利用产品的产出，提高物质和能量的转化和利用效率。如利用秸秆等废料 → 生产食用菌 → 菌糠作饲料 → 喂畜 → 畜粪进入沼气池 → 沼气渣养蚯蚓 → 喂鸡 → 鸡粪养鱼 → 塘泥肥田。这个食物链循环中生物能量总利用率达9O％，氮素总利用率可达90％以上，增加食物链中间环节延长食物链的大回路反馈循环可大大提高能量转化和物质利用效率。

1.3 生态位原理 生态位是生物在完成其自身正常生活周期时所表现的对环境综合适应特性。生态位理论在物种间的竞争和进化，群落结构和资源利用等领域有广泛的应用。自然界的生态位有现实生态位和潜在生态位，新型微生物农业利用这一原理可充分利用农业微生物的潜在生态位，调整农业结构，改善农业生物的生长环境，充分利用潜在生物资源。如应用微生物技术培养某些优势菌株等，将品质低劣且适口性差的秸秆通过微生物发酵转化为营养丰富、适口性好的优质饲料；微生物肥料的应用可改善植物营养，刺激促进植物生长，增强植物的抗逆性；招气发酵就是利用沼气细菌把有机废弃物中的作为能源的碳、氢和作物营养元素的N、P、K等分离开，使其各得其所，各尽其用，提高能量和物质的利用效率。

1.4 熵定律 熵定律表明“一切自发过程总是沿着熵增加的方向进行”。系统的熵总是由小变大，系统的状态永远是从高级有序趋向低级无序，最后使系统达到热力学平衡，这时熵最大，且无序低级。熵是衡量事物内部混乱程度的标志，而负熵是事物内部有秩序、有序度的表征量。为了获得秩序，建立更加有序的、更加高级的低熵态势，需要引进负熵，减少熵增。农业系统中，增加层次、调整结构、废物多次循环利用可以降熵。如以食用菌、沼气为纽带的生态模式就是很好的典范。因此微生物新型农业将最大限度地从外界引人负熵、减少熵增，保持系统有序结构，利于农业持续发展。微生物在新型农业中的应用

2.1 微生物饲料 微生物饲料主要有单细胞蛋白和菌体蛋白饲料、发酵糖化饲料及秸秆微生物发酵饲料等。单细胞蛋白和菌体蛋白饲料是利用微生物生长繁殖快，蛋白含量高，利用有机废物来生产蛋白饲料。由我国于1984年3月20日发现的可利用薯类薯渣等粗淀粉的混生配伍菌株生产菌体蛋白饲料，简称4320菌体蛋白饲料，我国又相继选育出在柠檬渣、甜菜渣、豆渣、酒糟和玉米渣等工业废渣上生长良好的混生配伍菌株，用来生产4320系列菌体蛋白饲料。发酵饲料是利用各种有益微生物，把秸秆类粗饲料加工成营养丰富适口性好的饲料。微生物饲料添加剂也属微生物饲料类，主要有酶制剂、真菌添加剂、维生素类、抗生素类、氨基酸类、活微生物等。通过生物发酵工程制取的微生物及代谢物、转化物作伺料，正广泛应用于畜牧业生产中。

2.2 微生物肥料 利用微生物的生命活动及代谢产物的作用，改善作物养分供应，为农作物提供营养元素、生长物质、调控生长、增强抗逆性，达到提高产量、改善品质、减少化肥使用、提高土壤肥力。微生物肥料的主要种类有根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷、解钾菌肥料、光合细菌肥料、复合微生物肥料、微生物生长调节剂、菌根制剂、抗生菌肥料及促进植物生长的根细菌类制剂。根瘤菌肥料是世界各国应用最多的微生物肥料，国内微生物肥料生产厂有一半左右生产或生产过含根瘤菌的微生物肥料；解磷微生物可把有机磷或不溶态无机磷转化为可溶态无机磷，供植物利用；解钾硅酸盐细菌经发酵制成菌剂，在缺钾土壤上施用对各种作物表现出很好的增产效果。微生物肥料的使用可减少化肥用量、减少能源资源消耗。

2.3 微生物农药 随着科学技术的不断发展进步，减少使用化学农药，保护人类生存环境的呼声日益高涨，且早已引起人们的高度重视。研究开发利用有益微生物及其代谢产物防治作物病虫害已取得了较为理想的效果。目前微生物农药主要开发有微生物杀虫剂、微生物杀菌剂、微生物除草剂及利用微生物代谢分泌的有效活性物质制成的农用抗生素杀虫、杀菌剂。微生物杀虫剂中细菌类杀虫剂以苏云金芽孢杆菌推广应用面积最大，而且杀虫效果非常理想，此外，还有真菌杀虫剂，病毒杀虫剂等。微生物杀菌剂，如中国农业大学研究开发的增产菌系列产品；南京农业大学分离筛选的枯草芽孢杆菌不同菌株，对不同作物有不同的防病治病效果，研制开发成功菜丰灵系列产品。目前，开发应用面积较大的农用抗生素杀虫剂阿维菌素是由日本和美国共同研制开发的；抗生素杀菌剂井冈霉素是由上海农药所在江西省井冈地区发现的1株链霉菌开发成功的，它已成为我国农用抗生素产品的当家品种；农抗120是由中国农科院开发成功的抗生素杀菌剂。

我国政府已经充分认识到发展无公害微生物农药和微生物肥料的重要意义，并把加强农业环境保护和食物的安全生产作为我国21世纪农业科技发展的重要方向之一。微生物农药和微生物肥料的广泛应用为农业环境保护和动植物安全生产将发挥越来越重要的作用。

2.4 微生物食物 我国是世界上公认的“食用菌王国”，在我国微生物食品中食用菌是分布最广泛、食用最普遍、历史最悠久的。食用菌是世界上公认的优质蛋白质资源，其营养丰富、味道鲜美，含人体必需的十几种氨基酸，并含人体必需的维生素、微量元素、多种抗生素等物质，被人们誉为“健康食品”，是人类的“第三类食品”。食用菌的栽培利用了农林及轻工业生产的废弃物，生产高产优质的食用菌，培养食用菌后的菌糠可作为优质饲料，其蛋白质含量及其利用率比原料中高出许多。通过食用菌栽培，实现变废为宝。我国的食用菌栽培早已遍及全国，特别是东北地区，由于自然条件和培养基资源丰富，香菇、平菇、木耳等的生产早已形成规模。

2.5 微生物能源 沼气是由微生物分解有机物质而产生，甲烷是沼气的主要成分，它是复杂有机物经多种微

生物共同作用产生。经过微生物的发酵，将作为燃料的碳、氢和作为植物营养元素的N、P、K等分离开，使它们各得其所，各尽其用，提高了能量和物质利用效率，随着工农业生产的发展，有机残体及废弃物不断增加，对环境造成严重污染，对生产生活带来不良后果。以沼气为纽带可促进物质和能量在系统内部有多重循环利用。如我国北方开发的“四位一体”高效种养结合发展模式，即太阳能温室 → 沼气池 → 猪圈 → 厕所和南方的“猪圈 → 沼气池 → 果园”模式，可使一切有机残体和废弃物无害化和资源化，是一条适合我国国情的农村发展之路。

2.6 微生物生态环境保护剂 大规模、集约化畜牧场的出现，大量的畜禽粪、尿和污水导致环境污染，国外曾有“畜产公害”之称。目前，我国的“畜产公害”十分严重。对畜禽粪尿污染的治理方法很多，如沼气发酵，还有快速烘干等，还可利用某些微生物对废弃物的分解，将自然界的生物循环引导到更利于维护生态环境的方向。近年来各国微生物专家研制出一批用于处理畜禽粪便和治理污水的微生物生态环境保护剂，如用于养猪业的环境清洁剂——木糠床微生态菌剂，在许多国家和地区都已广泛应用。微生物新型农业的发展前景

邓小平同志曾指出：“将来农业问题的出路，最终要由生物工程来解决，要靠尖端技术”。用生物工程解决农业出路，这一科学论断，与当前国内外科技界的论点一致。本世纪生物科技革命的主战场在大农业。开展新农业科技革命，应以生物工程为中心，改革传统农业，创建新型农业。微生物新型农业的开发是生物工程技术推动农业发展的主要体现。发展微生物新型农业，由植物、动物资源为主组成的“二维结构”传统农业，调整为植物种植业、动物养殖业和微生物发酵转化业的“三维结构”的新农业，这是一个产业结构健全、资源节约型农业；此外，白色农业是节土、节水型农业，能缓解传统农业“与人争地”、“与人争水”日益尖锐的矛盾。一座占地不多，年产10万 t单细胞蛋白的微生物工厂，能相当于11.9988×10 4 hm 2 耕地生产的大豆蛋白质，或是19.998×10 6 hm 2 原饲养牛羊生产的动物蛋白质。发展白色农业，可实现“人畜分粮”的目标，能极大地缓解粮食紧缺问题，白色农业的微生物饲料为畜牧业的发展提供保障。我国现有秸秆6亿多t，若其中2亿t秸秆通过微生物发酵工程转化为饲料，则可得到800亿kg饲料粮，约为目前我国年用饲料粮的1/2，真正实现“人畜分粮”。通过引进新物种，开发挖掘潜在生态位，增加多功能循环链，提高系统综合生产力。微生物肥料、食用菌和沼气菌的引人，填补了农业生态系统中的一些潜在生态位；微生物肥料和微生物农药的应用，可以减少能源、资源消耗，减轻环境污染，实现农业动植安全生产和生态环境保护；食用菌及沼气菌的引入食物链后具有多种功能，如可实现食品、饲料、燃料和肥料的协调生产和利用，大大提高了有机废弃物的利用效率；微生物生态环保护剂可清除空气中韵有毒气体、水和土壤中的有害重金属及有害化学物质，是世界上正在发展的一项环保新产业。新型微生物农业的崛起，标志着我国新的农业科技革命的到来，它符合生态大农业的发展要求，必将使我区的农业发展走上一条高效和可持续发展之路

第四篇：微生物与生活论文

微生物与生活

一、微生物

微生物在我们生活中无处不在，体内的有益菌，体外的各种细菌，都是微生物，我们吃的蘑菇也属于微生物······生活中离不开微生物，酱油，味精，啤酒，醋等等都是微生物发酵的产物；药用的大多数抗生素，食品中的好多添加剂，也都是微生物发酵的结果···因此，微生物在自然界中并不只是充当分解者的角色，他还是生产者（硫细菌，铁细菌，硝化细菌等等）···可见，我们的生活中如果缺少了微生物，会是多么的恐怖啊。

另一方面许多可怕甚至恐怖的疾病，比如SARS、爱滋、疯牛、口蹄疫、禽流感……等等。这些病都是由一些微生物引起的。这是因为生态平衡下的正常菌群和宿主机体，只要有一方发生较大的不可逆，就有可能造成生态失调而导致疾病。其原因有菌群失调，宿主免疫功能低下等。而且，我们用的化妆品含有多种营养成分,为微生物的生长提供了适宜的环境,在生产、储藏和使用过程中极易受到微生物的污染。化妆品中常见细菌对环境抵抗力较强,污染机会较多。饮水机污染也已成为不可忽视的卫生问题。这主要是大肠杆菌造成的微生物污染。微生物发酵也因条件苛刻而可能产生倒罐现象，它会给人类的经济和生活带来极大的威胁。所以说微生物对人类有益也有有害。

按我国学者提出的分类法将生物分成六界：病毒界、原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。不难看出微生物在六界中占了四界，因此微生物在自然界中的重要地位是显而易见的，微生物是广泛存在于自然界中的一群肉眼看不见，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍甚至数万倍才能观察到的微小生物的总称。它们具有体形微小、结构简单、繁殖迅速、容易变异及适应环境能力强等优点

二、微生物与生态

微生物是生态环境中的重要组成成员，特别是作为分解者分解系统中的有机物，队生态系统乃至整个生物圈的能量流动、物质循环发挥着独特的、不可替代的作用。微生物在生态系统中的角色有：1、2、3、4、5、微生物是有机物的主要分解者； 微生物是生态系统中的初级生产者； 微生物是物质和能量的贮存者； 微生物是物质循环中的重要成员； 微生物是地球生物演化中的先锋种类。

自然界中微生物种类繁多，生态系统中各类微生物都不是孤立存在的，而是彼此相互联系、相互影响。微生物相互关系复杂多样，根据其相互间关系的紧密程度大致可分为：1、2、3、4、5、三、互生关系 共生关系 寄生关系 拮抗关系 捕食关系

微生物与酿造

黄酒是中国最早的酒，也称其为米酒。黄酒是一种酿造酒精浓度适中，风味独特，香气浓郁，口味醇厚，含有多种营养成分。黄酒除了饮用外还可以作为调味品，此外，在医药上也有很高的利用价值。黄酒的酿造具有以下几个特点：

1、黄酒是以大米、小米为原料经蒸煮、糖化、发酵、压榨而成的酒

2、黄酒在酿造过程中不同的曲（粮曲、米曲）会有不同的结果

3、黄酒的发酵过程是霉菌、酵母菌等共酵

4、双别发酵，即糖化作用与发酵作用同时进行

5、色、香、味俱全

6、需加防腐剂，长时间存放需密封

白酒酿造大多是固态发酵，其主要产物是乙醇，分析检测，白酒大部分是水和乙醇，还含有占总量2%左右的其他物质，由于这些香类物质在酒中种类的多少盒相互比例的不同才是酒有别与酒精具有独特的风格。白酒中的香味物质主要是醇类、脂类、醛类、酮类、芳香族化合物等物质,白酒香型分类有以下几种：

（1）、酱香型白酒:酒色微黄而透明，酱香、焦香、糊香配合协调，口味细腻、优雅，空杯留香持久，一茅台酒往日代表。

（2）、浓香型白酒：窑香浓郁，口味丰满，入口绵甜干净，纯正，如以泸州特区、五粮液等为代表的四川派，以洋河、古井等为代表的纯浓派。

（3）清香型白酒：酒色清亮透明，口味特别净，清香纯正，后味很甜，以汾酒、黄鹤楼酒、宝丰酒为代表。

（4）、米香型白酒：口味柔和，蜜香清雅，后味怡畅，以桂林三花酒为代表。

（5）、凤香型白酒：无色透明，醇香秀雅，醇厚丰满，甘润挺爽，诸味协调，尾净悠长，如西凤酒。（6）、董香型白酒：清澈透明，药香舒适，香气典雅，酸度较高，后味较长，如贵州董酒。（7）、鼓香型白酒：鼓香独特，醇和干滑，余味爽净，如广东玉冰烧酒。

（8）、芝麻香型白酒：芝麻香突出，幽雅细腻，干爽协调，尾净具有芝麻香特有风格，如广东景芝白干酒。

（9）、特型白酒：酒色清亮，酒香芬芳，酒味纯正，酒体柔和，诸味协调，香味悠长，以江西四特酒为代表。

（10）、兼香型白酒：目前国内有两种类型：酱中带浓型和浓中带酱型

四、微生物与工、农业

随着国民经济的发展，微生物的应用也越来越广泛。在生物制药、能源、环保、食品、工业等方面，微生物都扮演着重要的角色。

微生物产品在人类的日常生活中随处可见，酒、酸奶、酱油、醋、味精等食品，以及抗生素药、激素、疫苗等药品，都是利用微生物发酵制成的。

微生物和农业有着极其密切的关系。给农业造成了巨大损失，比如说粮食的霉腐、水果的腐烂，还有各种病害都和微生物有关，每年给我们造成巨大的农业损失。但是它也是我们农业上的榜首，微生物为我们生产的有效的微生物肥料，还有各种各样农用的生物杀菌剂等等，又可以保护我们农业的发展。

微生物给我们在工业上生产了各种各样的产品，这些产品它涉及到我们生活的方方面面，实际上我们这个微生物和农业附产品的加工有着极其密切的关系，可以给我们生产各种各样的产品。现在利用微生物给我们生产了诊断各种疾病的药物，诊断试剂，还有治疗各种疾病的药物

第五篇：微生物与人类——小论文

微生物与人类

微生物是一类肉眼看不清或者看不见的微小生物。虽然在很长一段时间里，人类对它们的了解少之又少，但是不可否认的是，在我们的生活中，微生物无处不在，它们和人类有着十分密切的关系，在我们的生产和生活中占有重要的作用。

在微生物学创建之前，人类曾长期处在“身在菌中不知菌”或“微盲”的无知状态。这从人类历史上曾遭遇过多次严重瘟疫而大批死亡的惨痛事实就可充分说明，例如鼠疫、天花、肺结核、流感、痢疾和梅毒的大流行。直到今天，多种新发传染病还在疯狂的残害人类，例如艾滋病、萨斯、禽流感、疯牛病等。在人类历史上因传染病的大流行而造成的死亡人数要大大超过两次世界大战的死亡人数。作为生物圈中最高物种的人类，也可以因为微生物的肆虐而变得虚弱不堪。所以，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。

很多微生物，包括病毒、细菌、真菌和藻类都可以引起疾病。从流感、某些癌症到艾滋病都是由微生物引起的。微生物引起疾病的致病过程可以分为两种类型，一种是微生物在我们的体表或体内生长，引起感染而致病；另一种是在我们的体外生长，产生有毒物质，从而引起疾病。如一些微生物可产生毒素，经由消化道进入人体，引起食物中毒，如肉毒杆菌素、黄曲霉素、毒蘑菇等。与产毒素微生物相反，感染性病原或寄生微生物，可以在我们的体表面或组织上生长（有些是专性寄生的）。这些微生物通常从呼吸道或消化道，进入人体，有时也可以由伤口或动物如蚊虫叮咬等而感染；一旦进入体内，这些病原微生物便掠夺宿主的营养、生长繁殖或利用宿主的合成体系合成病原体自身，可引起宿主动物的死亡或产生免疫应答从而防止了病原微生物的进一步生长和繁殖。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。

另一方面，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。能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，甚至以食物作媒介引起人体中毒、染病、致癌和死亡。工业产品中的微生物也会污染各种工业器材，如金属、仪表、电讯器材、绝缘材料和纺织品等，它们或含有一些可被微生物利用的成分，或因种种原因沾染了或多或少的有机物质，因此，都会受到微生物的侵蚀，使之老化变质。铝及其合金制品受到微生物的侵蚀。例如，曾发生过飞机的油槽因受到牙枝霉、铜绿色假单胞菌和弧菌等的腐蚀而漏油。飞机机翼的内铝壁也受到上述微生物的侵蚀。钢铁及其制品因长期与水或土壤接触，受到铁细菌、硫细菌、硫酸还原细菌等的作用而腐蚀。电子设备、集成电路、绝缘材料等均可受到霉菌的侵蚀，由于霉菌的菌丝能导电，因此常能引起有关设备的失灵。羊毛、棉纱、尼龙、聚制脂及其制品，也常受到微生物的侵蚀。污染漾奶、毛的微生物主要有铜绿色假单胞杆菌、微球菌、枯草杆菌、曲霉、青霉等。污染棉织品的主要是纤维素分解菌群的微生物。污染尼龙的有球二孢和红曲霉等。在这些方便，微生物给人类生产生活带来了极大的不便和危害。

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。想像一下一滴牛奶，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能含有50 亿个细菌。

从进化史来看，这些微生物早已适应了人类提供的环境，同时为我们的健康所必需。就如大肠杆菌，我们的肠道给它们提供了营养和栖息场所，而它们也帮助我们消化许多食物，包括维他命、糖和纤维，与此同时，它们还合成一些我们自身无法合成的维他命。时至如今，我们肠道内的正常菌已经包括拟杆菌、梭杆菌、双歧杆菌、真杆菌、链球菌、大肠杆菌、放线菌等很多种类，此外，还有一些病毒和原生动物。

在医学上，人类对微生物的利用也不断的造福人类。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。

综上所述，微生物和人类的关系密切相关。既能造福我们，也能毁灭我们。迄今为止，我们所知道的微生物约有10万种，有人估计目前已知的种只占地球上实际存在的微生物总数的20%，微生物很可能是地球上物种最多的一类。微生物资源是极其丰富的，但在人类生产和生活中仅开发利用了已发现微生物种数的1%。“Perlman 氏应用微生物学定律”中生动的描述“微生物总没有错，它是你的朋友和微妙的伙伴。愚蠢的微生物是没有的。微生物善于做和乐于做任何事情。微生物比化学家、工程师和其他人机灵、聪明和精力充沛。如果你会照顾这些小朋友，那么它也会照顾你的未来”所以我们应该从辩证的角度思考和学习，趋利避害、扬长避短。