第一篇：理工论文。。秸秆与微生物关系
探讨农作物秸秆与微生物资源之间的相互关系
摘要：
作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物资源 也是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。而做为主要的农作物小麦的秸秆占秸秆量的农作物秸秆的综合利用是解决如今能源危机和保护环境的重要途径。而如今通过微生物研究对秸秆的综合利用是解决农作物秸秆最经济快捷的途径。据不完全估计全世界每年可产生近20亿吨秸秆，而我国农作物秸秆年产量为6~7亿吨。列世界居首，并以玉米、小麦和稻谷秸秆为主占总秸秆产量80% [1]。但由于秸秆利用技术发展迟缓, 致使每年产生的大量秸秆被直接焚烧或弃置, 造成严重的环境染，我国农作物秸秆量大、利用率较低，但已在秸秆青贮、秸秆气化、秸秆还田和用于生物肥、建筑原料等方面取得显著成效。因此农作物秸秆的综合利用，既可缓解农村饲料、肥料、燃料和工业原料的紧张状况，又是保护农村生态环境，促进农业可持续协调发展的迫切要求
关键词：
农作物秸秆;微生物;能源
21世纪关于农业废弃物的再利用一直是微生物学研究的热门话题,农业可持续发展,农业废弃物的的能源在利用,特别是植物秸秆量大迫切得到能源开发.1、秸秆的主要成分
作物秸秆的主要成份是纤维素、半纤维素和木质素另外还有一些蜡质物质。几类主要秸秆的主要成分见表 1[2]
表 1 纤维素、半纤维素、木质素在农作物残留物中的比例
材料 稻小玉玉燕草秸米米麦 秆秆芯壳
半纤维素(%)
2111297958.....5000
1纤维素(%)
39333
3.9563
.0...7 000
木质素(%)
1111104553.....0 0 0 0 0 禾秆
35～ 48
31～ 40
15～ 25 1．1 结构特点
1.1.1粗纤维的结构特点
纤维素，半纤维素与木质素紧密结合、相互缠绕构成粗纤维，是植物细胞壁的主要成分。这些天然有机高分子化合物，结构很牢固，只能吸水润胀，不能为单胃动物的消化液和酶所分解，消化率很低。纤维素是由β-1,4键的葡萄糖单元所组成的长链状大分子，其葡萄糖亚基排列紧密有序，形成类似晶体的不透水的网状结构，以及分子间结合不甚紧密的无定形区域。半纤维素是由葡萄糖，木糖，甘露糖，阿拉伯糖，半乳糖等多种单糖残基聚合而成的异型多糖。木质素是由苯基丙烷聚合而成的一种非多糖物质，由对羟基肉桂醇(P-hydroxycinna myl alcohols)脱氢聚合而成.1.1.2半纤维素的结构特点
半纤维素的许多不同的单糖聚合体的一源性混合体，包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖与半乳糖等，各单糖聚合体间分别以共价键、氢键、酯键或醚键相连结，因而 2 呈现为稳定的化学结构；此外，随着农作物秸秆的成熟，植物体内的木质素逐渐增长，并参与其中，从而进一步增强了植物体的坚实性，也降低了它们的可消化性。1.1.3木质素的结构特点
木质素为苯基丙烷的非结晶体聚合物，其结构随植物不同而异，在禾本科饲草中，它们与纤维素和半纤维素之间主要以酯键相结合，在豆科牧草中则主要为醚键，这两种键结构物均不能为哺乳动物消化道内厌氧微生物产生的酶分解，因而降低了它们的可消化性。
2、秸秆在农业中综合利用的现状
2.1秸秆还田
2.1.1 直接还田 ：前茬秸秆直接还田，是把一定数量的秸秆直接耕翻人土。该技术又可分为粉碎还田、整秆还田及覆盖栽培还田。采用机械一次作业将田间直立或铺放的秸秆直接粉碎还田，使多项工序一次完成，生产效率可提高40—120倍。秸秆粉碎根茬还田机还能集粉碎与旋耕灭茬为一体，加速秸秆在土壤中的腐解、吸收，改善土壤的团粒结构和理化性能，提高土壤肥力，促进农作物持续增产增收。机械还田是一项高效、省时省工的有效措施，易于被农民接受和推广。但也还存在一些问题，一是耗能大，成本高，难以推广；二是山区、丘陵地区地块面积小，机械使用受限制；三是未经高温发酵直接还田的秸秆，可能导致病害蔓延。
2.1.2间接还田 ：间接还田技术包括堆沤还田、烧灰还田、过腹还田、菇渣还田和沼渣还田。秸秆堆沤还田也称高温堆肥，是解决我国当前有机肥源短缺的主要途径。它是利用夏季高温季节把秸秆堆积，采用厌氧发酵沤制，其特点是时间长、受环境影响大，劳动强度高，但成本低廉。现已发展到推广应用催腐剂、酵素剂等堆沤秸秆，缩短了沤制时间。烧灰还田是将秸秆焚烧成灰而还田，操作简单方便，碳酸钾含量丰富，但易污染空气，损失大量能源和碳、氮、磷，故一般很少采用。过腹还田是一种效益很高的秸秆利用方式。秸秆经过青贮、氨化、微贮处理，饲喂畜禽，过腹排粪还田，提高秸秆的经济价值，形成粮食—秸秆一饲料一牲畜—肥料一粮食的良性循环。菇渣还田是指秸秆可作为菇类的培养料，故将秸秆生产菇类后剩下的菇渣还田，其营养丰富，可减少化肥用 3 量，但菇渣产量小，所消耗的秸秆量有限。沼渣还田是因为秸秆可以发酵制沼，故沼渣还田是优质的有机肥；但因沼渣产量小，生产周期长，劳动强度大，也不常用。2.1.3 生化腐熟快速还田该技术有3种还田方式，即催腐堆肥技术、速腐堆肥技术和酵腐堆肥技术。其特点是用高新技术进行菌种的培养和生产，用现代化设备控制温度、湿度、数量、质量和时间，经机械翻抛、高温堆腐、生物发酵等过程，将秸秆转化成优质的有机肥，具有自动化程度高、腐熟周期短、产量高、采用好氧发酵环境无污染，肥效高等优点。但优良微生物复合菌种和化学制剂筛选困难；操作条件需严格控制；秸秆需严格预处理且设备成本和运行费用较高。2.2秸秆的饲料化处理
秸秆中含有较高的粗纤维，限制了瘤胃中微生物和消化酶对细胞壁内溶物的消化作用，致使秸秆适口性和营养性差，无法被动物高效地吸收利用。因此，开发和利用秸秆饲料资源，提高其利用率和营养价值势在必行。
3、农作物秸秆的微生物发酵研究
3．1农作物秸秆的微生物降解的优点：（1）微生物生长速度快，生产周期短。
（2）微生物蛋白含量高，还有丰富的必须氨基酸 B族维生素辅酶等。（3）微生物的来源广泛，易获得理想菌株。
（4）生产可以连续进行，不受气候条件，生产季节变化 仅须少量的土地和劳力。
据世界粮农组织（FAO）统计，本世纪末，全球蛋白质资源短缺达2500万吨至此，开发新的饲料资源已引起广泛的重视我国的人口众多，耕地少，年产粮食 4.8-4.9 亿吨，其中饲料用粮 1 亿吨，占粮食总产量的23% 随着人均占有粮的减少以及人们对肉蛋奶等需求量的增加，畜牧业和养殖业面临着严重的挑战所以人畜争粮问题十分严重因此，开辟新的饲料资源（秸秆为主原料）可在很大程度上缓解这个问题，我们从单菌和混菌对纤维素的分解能力进行比较研究。结果表明：以玉米秸秆为主要原料，通过双菌株固态发酵工艺生产单细胞蛋白含量，纤维素降解率，纤维素素酶活性都较高，产品稳定绿色木霉菌株产纤维素酶活性高，性能稳定，抗污染力强，假丝酵母菌株的菌体蛋白 含量高，菌体增量快经酸化碱化蒸煮再膨化的玉米秸秆为主要原料，经双菌株固态发酵工艺生产高酶活单细胞蛋白的工艺路线是可行的 利用丰富的秸秆资源生产高酶活单细胞蛋白，为解决我国饲料资源开创了一条新途径。3.2微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的研究进展
微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的研究是一个世界性的研究课题，目前已取得了重大进展，在选择发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的微生物菌种方面，人们越来越倾向于混菌发酵体系，在双菌或多菌混合发酵中，酶促作用生成的糖立即被发酵糖的微生物所利用，这样就维持了降解物的浓度，清除了酶合成作样的降解物的阻遏作用，同时，也解除了反应终产物对酶的反馈抑制 对玉米秸秆进行双菌发酵研究表明，添加5%的糖渣室温发酵7天，发酵产物的粗蛋白含量提高一倍左右；添加20%左右的糖渣进行发酵，其粗蛋白含量提高近3倍，发酵产物具有酒香味和弱酸味，适口性好对绿色木霉和假丝酵母菌共发酵农作物秸秆生产单细胞蛋白的条件进行了研究，研究结果发现，在接木霉培养 60 小时后，再接种假丝酵母，湖和培养后，培养物中蛋白含量提高到 20%-25%，纤维素转化率达51%，培养物富含多种酶类 氨基酸及维生素等，从而提高了农作物秸秆的营养价值。
3.3微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的应用前景及展望
⑴微生物发酵秸秆的应用方向主要有以下几个方面：一是微生物发酵农作物秸秆，提高农作物秸秆的消化率，以用作草食牲畜的基础饲料；二是以农作物秸秆为能量，经微生物发酵生产单细胞蛋白，可作为蛋白饲料；三是利用微生物发酵贮存农作物秸秆，以用草食牲畜的饲料 从秸秆的生物转化的目的性看，半纤维素和木质素的降解更有意义 利用工程菌将木质素转化为单细胞蛋白的主要途径有：一是将木质
素酶基因导入酵母中，使其获得直接利用木质素的功能，在好氧的条件下生产酵母细胞；二是筛选开发高纤维素酶活性的优良菌株，生产高小的酶制剂，用于水解木质素 纤维素成为单 低糖分子。
⑵在微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料方面面临几大困难，首先是秸秆的纤维素 木质素与蜡质紧密结合在一起，防止降低了各种酶的活性；其次是难于选育纤维素酶产量高的菌种；第三是必须解决发酵过程中降解终产物对酶合成及其活性产生的反馈抑制的问题利用微生物发酵秸秆的主要障碍是木质素木质化程度基本上决定了秸秆的营养 价值和饲用效果占8%的木质素和纤维素之间形成了坚固的酯键，阻碍了微生物对纤维素降解，致使秸秆的消化率很低 因此提高秸秆消化率的关键是降解木质素，其次是纤维素和半纤维素。
3.5微生物发酵秸秆生产甲烷的现状及展望
3.5.1 沼气发酵是指各种农业废弃物在厌氧条件下被沼气微生物分解代谢，最终形成以甲烷为主要成分的混合气体的过程，是一个复杂的生物化学过成[3]。沼气技术是生物质能的开发和利用的重要途径，也是农业废弃物能源化利用的关键手段。沼气的综合利用即“三沼（沼气、沼液、沼渣）利用”在我国可持续农业发展战略中具有重要意义[4]。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[3]，即“太阳能温室－沼气池－猪圈－厕所”、“温室猪圈－沼气池－厕所－果园” [5] 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。在利用沼气作为能源的同时,充分利用沼气发酵残余物作为优质的有机肥料和饲料的功能,形成以沼气为纽带的“饲料-肥料-能源-环境”复合生态工程,具有较高的经济效益和社会效益。经过试验与示范,在北方地区形成了将沼气池和猪禽舍、厕所、蔬菜大棚有机结合的“四位一体”技术,既解决了北方寒冷地区沼气池安全越冬的问题,又促进了生猪的生长发育,缩短育肥期和节约饲料,同时还为大棚蔬菜提供优质肥料,提高蔬菜产量和质量,增加农民收入,具有土地、能源、时间、劳动力等高度利用和生产发展、环境改善、能源再生效益提高等综合效果。
4、总结
目前我国秸秆利用率还很低，开发研究潜力还很大，而微生物秸秆技术可谓是农业生物技术的重要组成部分，是农业微生物理论成果走向实际应用，创造经济效益的纽带，可以预见，随着研究的深入，微生物发酵农作物秸秆生产蛋白饲料的应用前景必定是更加广阔的。利用微生物发酵农业废弃物产生以甲烷为主的能源，解决农村居民的照明问题与燃料问题，而沼液和沼渣也可应用于农作物栽培和畜禽养殖。微生物降解秸秆产生蛋白质饲养牲口健康无公害。
根据自然资源废弃化和废弃物资源化理论,废弃物的产生是不可避免的,但废弃物是资源的另一种形式,随着科学技术的进步和人类认识的提高,对其进行资源化利用是可行和必要的。农业废弃物的资源化利用就要以微生物为纽带，通过肥料化、沼气化、食用菌化和饲料化途径，把种植业、养殖业和居民生活的各方面都纳入到可持续农业发展系统中，实现农业资源的循环利用。参考文献
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专业:生物技术及应用
第二篇：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
第三篇：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
第四篇：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。
第五篇：化学微生物论文
化学物质对DNA复制过程的抑制作用
摘要：DNA是生物的遗传信息载体，随着细胞的复制繁殖而复制并控制蛋白质酶等的合成，从而控制微生物的活动。自从1981年研究人员发现一类酶系统中启动细菌染色体的DNA复制的成分开始，人们对DNA复制过程的研究就越发深入。继发现蛋白质dna-A后研究又发现了能抑制DNA复制过程的另一种蛋白质，即33-kDA。然而研究的深入也发现了苯噻草胺，对DNA的复制过程也有一定影响，并在实际生活中广泛应用。发现苯噻草胺与旱地植物 DNA的结合可能是BTMP A嵌入 DNA双螺旋沟槽而结合的，从而抑制DNA的复制。
关键词：化学物质；DNA复制；抑制作用；苯噻草胺
DNA是一种长链聚合物，组成单位称为脱氧核苷酸（即 A-腺嘌呤 G-鸟嘌呤 C-胞嘧啶 T-胸腺嘧啶），而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录，是以DNA双链中的一条为模板复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如rRNA、snRNA与siRNA。在细胞内，DNA能组织成染色体结构，整组染色体则统称为基因组。染色体在细胞分裂之前会先行复制，此过程称为DNA复制。对真核生物，如动物、植物及真菌而言，染色体是存放于细胞核内；对于原核生物而言，如细菌，则是存放在细胞质中的类核里。染色体上的染色质蛋白，如组织蛋白，能够将DNA组织并压缩，以帮助DNA与其他蛋白质进行交互作用，进而调节基因的转录。
斯坦福大学医学院的研究人员发现了一种抑制大肠杆菌中DNA复制的蛋白质。从而使人们对基因复制过程 的认识前进了一大步。据这些研究人员说此发现有助于我们了解与胚胎发育、突变及疾病机理有关的若干 问题,对未来的遗传工程研究可能也有很大价值。据 《研究与开发杂志》报导,研究人员早在1981年就确定了一类酶系统中启动细菌染色体的DNA复制的成分,并称此成分为dna-A。之后他们就开始着手搜寻能抑制DNA复制过程的另一种蛋白质。现在他们终于找到了这种蛋白质,并命名为33-kDA。
染色体由DNA分子构成,而DNA又由两股互栩缠绕的化学亚单位构成。大 肠 杆 菌 的DNA分子含有约4百万个化学亚单位,但是只有, 245个亚单位构成复制开关。研究人员运 用基因拼接技术,花了9年的时间仔细研究这些基因开关 的组成部分。在获得了大多数起复制开关作用的分子之 后,研究人员开始搜寻细菌细胞中能够防止DNA复制的蛋白质。经过长 期的研究,他们终于分离 出了33-kDA。
研究人员发现,当起始区域中的DNA打开并形成一个 “泡”时，DNA链的复制过 程 就就开始了。蛋白质33-kDA 的作用并不是使泡又重新关上。33-kDA是一种抑制蛋白质,它能防止泡打开.只要这种蛋白存在,它就能阻止dna-A 发生作用。如果这种蛋白质不 存在 ,则泡就将长大,而两股DNA链将 起复制模板的作用。
在谈到这项发现的意义时,研究人员指出,早期的实验已表明,细菌、植物、动物和人的DNA 分子所执行的许多基本功能具有大体相同的生物化学特性。DNA的复制过程 以及染色体的组织方式 的基本原则对于所有生物是一致的。因此,上述新发现虽然是对细菌的DNA作出的,但是除了一些具体的细节之外,此发现 同样适用于植 物和动物。研究人员之所 以把往意力集 中在细菌和病毒这样一些较简单的有机物上,是因为比较容易从简单有机物中分离出所要寻找的蛋白质。
长期以来,农田杂草是困扰农民, 影响农业生产的重要因素之一,因而, 除草剂的研制与开发对我国经济发展有着重大意义。在农药新品种创研过程中,先导化合物的发现和优化是创制农药新品种的关键,获取先导化合物的途径很多, 其中, 生物合理设计是当代农药创新研究的前沿。
苯噻草胺[ 2-(2-benzo thiazo lyloxy)methyl-N-phenyl-acetam i de , I , 缩写为 BTMPA[1]是由德国拜耳公司于20世纪70年代末研制成功的酰胺类选择性内吸传导型除草剂。目前该药在日本、韩国广泛用作水田除草剂。1996年丹东农药总厂与湖南化工研究院联合开发, 合成了苯噻草胺。它主要用于防除移栽水稻田以稗草为主的禾本科杂草, 对稗草株防效达96%以上,鲜重防效达 99 %以上。此药主要通过芽鞘和根吸收,经木质部和韧皮部传导至杂草的幼芽和嫩叶,阻止杂草生长点细胞分裂伸长, 最终造成植株死亡[2]。实验室研究了苯噻草胺与稗草DNA和水稻DNA的相互作用,用紫外光谱法[3]伏安法[4-5]证实,苯噻草胺可在水田植物DNA分子表面和RNA链表面堆积,抑制DNA的复制, 阻止mRNA参与蛋白质合成,从而除草;同时还发现水稻 DNA具有解毒作用, 因而使得苯噻草胺可用于水田选择性除草[6]。苯噻草胺也可用于旱地除草。用紫外光谱法研究了BTMPA与旱地单子叶植物狗尾草DNA和玉米DNA的相互作用,发现BTMPA可嵌入旱地植物DNA双螺旋中, 使DNA解链变性而抑制DNA复制, 从而杀除旱地杂草[7]。本文研究了BTMP A与旱地杂草早熟禾DNA和旱地双子叶作物黄豆 DNA的相互作用,发现苯噻草胺能嵌入杂草DNA双链中,破坏DNA分子中碱基配对,使DNA双链解开, 抑制DNA的复制, 从而导至杂草死亡。并发现用 BTMP A 除草时, 不同杂草所需 BTMPA浓度差别显著,旱地双子叶作物黄豆 DNA有解毒作用。
研究最终发现苯噻草胺与旱地植物 DNA的结合可能是BTMP A嵌入 DNA双螺旋沟槽而结合的，从而能够达到抑制DNA复制的作用。
参考文献：
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