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1、第九章微生物的生态,第二节 微生物与生物环境间的关系,生物间的相互关系既多样又复杂。,第九章微生物的生态,微生物与任何一种生物之间的关系：双方获益：共生、互利共栖、协同共栖、互养共栖（+）单方获益，对方受害：寄生、捕食、拮抗（+），（+）单方获益，对方无害：偏利共栖、卫星状共栖、互生（代谢共栖）（+0）互不相扰：无关共栖（00）一方受害，对方无益无损：偏害共栖（0）双方受损：竞争共栖（）,两种可单独生活的生物，当它们在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种的生活方式，称为互生（metabiosis）。,一、互生,“可分可合，合比分好”,第九章微生物的生态,土壤微生物中，互生
2、关系十分普遍。,（一）微生物间的互生,好氧性自生固氮菌,纤维素分解菌,有机酸,提供氮素营养物,提供固氮时的营养,分解纤维素,乙酸,光照,硫酸盐还原细菌Desulfuromonas.acetoxidans与绿色光合细菌Chlorobium sp.的互生机理,硫酸盐还原细菌细胞底物,光合细菌细胞底物,S,H2S,CO2,CO2,拉曼毛霉与一种红酵母，都是VB1需求者，都只能合成硫胺素分子的一半结构；二者共栖时，互相吸收对方分泌物而可以不需要VB1，此为代谢共栖。,第九章微生物的生态,（二）人体肠道中正常菌群与人的互生,互生关系（正常情况）,寄生关系（某些特殊条件下）,人体肠道正常菌群与宿主间的关系
3、：,人肠道内的菌群：,60-400种不同的微生物，占粪便干重1/3的是细菌，其中厌氧菌占了绝大多数。,提供许多人体所必不可少的维生素(如VB1、B2、B6、B12、VK、烟酸、泛酸、生物素、叶酸等)、氨基酸等营养物；,排阻、抑制外来致病菌；,产生若干种酶类：淀粉酶、蛋白酶,产气体和粪臭素：CO2,CH4,H2,H2S,NH3,环境条件改变或着生部位改变：,正常菌群,致病菌,滥用抗生素；,人身体虚弱抵抗力下降；,吃了不洁净的食物；,肠道中的正常菌群，大肠杆菌，一旦进入泌尿系统，引起尿路感染。,人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。,条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部
4、位，或生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。,可以通过口服某些活的微生物制剂来治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻，例如，含蜡状芽孢杆菌（B.cereus）的“促菌生”，含地衣芽孢杆菌的“整肠生”等，它们都是通过芽孢杆菌的生长，为肠道重新创造良好的厌氧环境，促使肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖，这类活微生物制剂又称微生态制剂。,（三）互生现象与发酵工业中的混菌培养,混菌培养又称混合培养（mixed cultivation）或混合发酵（mixed fermentation）这是在深入研究微生物纯培养（pure culture）基础上的人工“微生物生态工程”。,二、共生,共生（symbiosis）是指两
5、种生物共居在一起，相互分工合作、相依为命，甚至达到难分难解、合二为一的极其紧密的一种相互关系。,“可分可合，合比分好”,最典型例子是菌藻共生或菌菌共生的地衣（lichen）。,（一）微生物间的共生,绿藻或蓝细菌,真菌,有机酸,提供有机营养,提供所必需的矿质养料,光合作用,分解岩石中的某些成分,地衣-藻类和真菌的共生体,形成有固定形态的叶状结构：真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。,结构上的共生：,生理上的共生：,共生菌从基质中吸收水分和无机养料；共生藻进行光合作用，合成有机物；,使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。,地衣繁殖时，在表面上生出球状粉芽，粉芽中含有少量的藻类细胞和真菌菌
6、丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣,（二）微生物与植物间的共生,1.根瘤菌与植物间的共生2.菌根菌与植物,第九章微生物的生态,根瘤菌与豆科植物间的共生,-形成根瘤共生体,根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供 氮素养料；,豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生 长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。,根瘤菌,豆科植物根内侵入线的形成,菌根的作用：1）分泌植物促生物质，如赤霉素、植物生长 激素等，多种维生素和氨基酸 2）对豆科植物的结瘤具促生作用 3）促进出芽的作用 4）对土壤传病害的生物调控作用 5）对植物病原线虫的生物控制,植物的内生菌根和外生菌根的横切面的图解,（三）微生
7、物与动物间的共生,1.微生物与昆虫的共生2.瘤胃微生物与反刍微生物的共生,第九章微生物的生态,1.与昆虫的共生关系,外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生,食木质的白蚁自身并不能分解期望上纤维素，必须依赖肠道中共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。,内共生：蟑螂、蝉、蚜虫、象鼻虫与其细胞内的共生性细菌,这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。,2.与反刍动物的共生关系,反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌体蛋白再供动物吸收利用。,瘤胃为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件
8、,-食物和严格的厌氧环境,三、寄生,寄生（parasitism）一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内（包括细胞内）或体表，从中夺取营养并进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的一种相互关系。,第九章微生物的生态,寄生物（parasite）,宿主或寄主（host）,细胞内寄生,专性寄生,兼性寄生,小型生物,较大型生物,（一）微生物间的寄生,噬菌体与其宿主之间的关系；真菌对真菌的寄生；细菌或真菌寄生于原生动物；细菌寄生于细菌：蛭弧菌寄生于Pseudomonas phaseolicola（栖菜豆假单胞菌）。,第九章微生物的生态,第九章微生物的生态,蛭弧菌寄生于Pseudomonas p
9、haseolicola（栖菜豆假单胞菌）,（二）微生物与植物间的寄生,微生物寄生于植物的例子是极其普遍的，各种植物病原体都是寄生物。,第九章微生物的生态,专性寄生物（obligate parasite）,兼性寄生物（facultative parasite）,凡必须从活的植物细胞或组织中获取其所需营养物才能生存者。,除寄生生活外，还可生活在死植物上或人工配制的培养基中。,按寄生的程度分类,（三）微生物与动物间的寄生,寄生于动物的微生物即为动物病原微生物，种类极多，包括各种病毒、细菌、真菌和原生动物等。,两个主要研究方向,人体和高等动物的病原微生物,昆虫的病原微生物(生物农药),冬虫夏草:在高原
10、地区(青海西藏海拔30005000m)，有一种名叫虫草菌（真菌），它的子囊孢子成熟后，随风飘扬，散落土中。高原地区又有一种昆虫名叫蝙蝠蛾，它的幼虫在土壤中蛰居过冬。虫草菌的孢子遇到蝙蝠蛾的幼虫，便钻入体中，萌发成菌丝体，吸收幼虫体内的营养，把它的“五脏六腑”消耗得一干二净，菌丝体也就充满整个虫体。表面看来，蝙蝠蛾幼虫仍然是一条虫的样子，实际上只是一个僵死尸体的空壳。到了夏季，冰冻的表层土壤消融，土壤温度升高，菌丝体穿通虫壳，破土而出，长成一条真菌的子座，看起来有些象草。,四、拮抗,拮抗又称抗生（antagonism），指由某种生物所产生的特定代谢产物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相
11、互关系。,第九章微生物的生态,微生物间的拮抗关系可为抗生素的筛选、食品保藏、医疗保健和动植物病害的防治等提供很多有效的手段。,微生物间的“化学战术”,抗生菌产生能抑制其它生物生长发育的抗生素；,微生物间的生长抑制,因某种微生物的生长而引起的其它条件的改变如缺氧、pH值改变等，从而抑制它种生物的生长。,五、捕食,捕食又称猎食（predatism，predation）,一般指一种大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。,微生物间的捕食现象：,原生动物吞食细菌和藻类；,粘细菌吞食细菌和其它微生物；,真菌捕食线虫和其它原生动物；,在微生物间的捕食关系主要是原生动物吞食细菌和藻类，它是水体生态系统中食物链的基本环节，在污水净化中也有重要作用。,食线虫真菌扑食线虫的实物照片,
