微生物学ppt课件第十三章 微生物的应用

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1、第十三章 微生物的应用,微生物接种剂 微生物农药 微生物与农村有机废物处理 微生物与城市污水处理 污染物的生物治理 血清学技术的原理,供肥能力强，效率高，有竞争力。 经过严格检验，证明对植物有益而无害，更不能是人畜的条件致病菌。 菌剂的应用效果要有田间试验报告；有效菌数要达标。 用后即有利于增产，又不污染环境。,一、微生物接种剂,生物肥料(biofertilizers)（细菌肥料(bacterial fertilizers)或菌剂）： 利用有益微生物为植物提供有效养料和促进生长的微生物接种剂（microbial inoculants）。 与化肥的区别：不是直接作为养料或药物，而是通过大量繁殖和

2、旺盛的代谢作用，才能起到供肥作用。,所用吸附剂的种类,（1）草炭和土壤； （2）植物材料，包括谷壳粉、蔗渣、玉米穗轴粉、腐熟堆肥等； （3）惰性无机和有机材料，如蛭石、珍珠石、粉末磷灰石、硫酸钙、聚丙酰胺胶粒。,接种剂的种类及应用,1. 根瘤菌剂 （1）种子拌菌 （2）土壤混菌 （3）种子包衣技术 2. 固氮细菌制剂 3. 促生细菌（PGPR） 4. 菌根菌剂,根瘤菌剂应用时间,播种前 播种时 播种后,二、微生物农药,概念：经研究、筛选出的控制病虫害能力强、效率高、对人畜无害的优良微生物菌种所做成的制剂。 种类：细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、病毒杀虫剂、杀虫抗生素 特点：专化性强；对人、畜、天敌无毒

3、害；不污染环境。,细菌杀虫剂-特点,从口器侵入：可通过喷射接种到叶面； 中毒后，幼虫停止取食、麻痹； 组织液化、全身瘫痪，虫体软化、腐烂、变黑； 有粘液分泌； 有臭味。,细菌杀虫剂-杀虫机理,晶体毒素（-内毒素）：是一种蛋白质晶体，完整的伴孢晶体无毒性，当被敏感的昆虫幼虫吞食后，产生毒性： 伴孢晶体 昆虫碱性肠液 -内毒素 毒性肽 碱溶液水解 苏云金杆菌 -外毒素：分泌于孢外的一种腺嘌呤核苷酸的衍生物。（苏云金素或蝇毒素） 水溶性、热稳定性、杀虫谱广。（121，15分钟） 产生卵磷脂酶C、几丁质酶、叶蜂毒素等有效成分。,芽孢,具有广谱的杀螨杀虫活性 击倒速度快，持效期长 消灭抗药性害虫效果明显

4、 对人畜安全，不污染环境 使用成本低。,阿维菌素的优点,真菌杀虫剂-特点,从表皮侵入； 感染后虫体呆滞，口土黄水； 虫体表面长霉； 虫体僵硬； 有各种颜色。 白浆菌和绿浆菌的应用较多，已成为商品销售：白浆菌防松毛虫；玉米螟等。,昆虫病毒,病毒病的特征： 感染后，虫体行动迟缓，食欲减退； 虫体体节肿胀，病体不臭； 将死时爬上植物高处，以腹足悬挂，呈倒“V”形或以尾足倒挂。 专化性强：如小菜蛾病毒只对一个种起作用。 病毒杀虫剂的类型： 核型多角体病毒、质型多角体病毒、颗粒体病毒、无包含体病毒,病毒杀虫剂未能在生产上应用的原因,需通过寄主昆虫才能繁殖，培养困难 专性强，杀虫谱太窄 使昆虫致死的时间太

5、长,抗生素和抗菌谱,抗生素：微生物在生命活动的过程中产生，并能在较低浓度下有选择性地抑制或杀灭它种微生物的次生代谢产物。 抗菌谱：对一种抗生素敏感的病原菌的种类称为该抗生素的抗菌谱。如： G+菌对青霉素敏感；链霉素对G+、G-和结核杆菌有特效。,抗生素在农业上的应用 防治植物病害：如灭瘟素和春日霉素对防治稻瘟病很有效；井冈霉素防治稻纹枯病有效。 杀虫杀螨：杀蚜素可杀蚜虫；杀螨素可杀螨虫； 除草：茴香霉素可用于除稗草。,堆肥材料按性质分： 不易分解的物质，如秸杆、杂草等。 促进分解的物质，如人畜粪尿、石灰、草木灰等。 吸收性强的物质，主要是加入一些粉碎性的黏土、草炭、秸杆或锯末，以吸收腐解过程中

6、释放出来的溶液，以避免养分的流失。,三、微生物与农村有机废物处理,原料处理:植物秸杆类的原料，应先切碎并压裂。 有利行吸收水分 切碎的目的 控制适宜的通气状况 微生物利用的养料容易 渗出,使微生物迅速发展. 水分、通气与保温 堆制和泥封 翻堆,堆肥的制作步骤,有机肥料积制的微生物学过程,发热阶段 高温阶段 降温阶段 腐熟保肥阶段,发热阶段,好气条件下，易分解的有机物（如糖、淀粉和蛋白质）迅速分解，产生大量热能。 中温、好气性微生物为主。最常见的是一些无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌。 几天之内，达50以上。,高温阶段1,复杂的有机物质（如纤维素、半纤维素和果胶质）被分解，形成腐殖质。 好热性微生物占

7、优势（包括细菌、放线菌和真菌）,高温阶段2,60，几乎全部好热性真菌停止活动，好热性放线菌、好热性芽孢杆菌和梭菌的活动占优势。 许多好热性微生物（包括细菌、放线菌和真菌）是分解纤维素和果胶类物质能力很强的种类，因此在高温阶段，纤维素和果胶类物质旺盛分解。,高温阶段3,70大多数好热性微生物大量死亡或转入休眠状态，分解作用减弱，产生的热能减少，当产生的热量小于堆肥散发的热量时，堆温开始下降。 低于70时，进入下一个温度升降的循环。堆温处于一个自然调节的延续较久的高温期（维持在50以上），堆肥材料能在几个星期或2-3个月达到适于施用的腐熟状态。,降温阶段,微生物的生命活动减弱，产热量减少，温度逐渐

8、下降。 当温度下降到40以下时，中温性微生物代替了好热性微生物成为优势种类。,注意：如果降温阶段来得太早，表明堆制条件不够理想，植物性材料还没有充分分解，可以翻堆，将堆积材料拌匀，再次封堆。这样可以产生第二次发热升温，有利于植物性材料的充分分解。,腐熟保肥阶段,主要任务：保存已形成的腐殖质和植物养料（尤其是氮素养料）。 方法：压紧堆肥，造成厌气状态。 堆肥物质进一步缓慢腐解，成为与土壤腐殖质十分相近的物质。,处理有机废弃物和制造肥料 通过高温阶段杀灭各种病原菌。 堆肥是制造微生物有机肥的简便而有效的方法，有益于生态农业的发展。 堆肥是微生物的一个重要资源库。,堆肥的农业及生态学意义：,沼气发酵

9、的几个阶段,）,发酵的第一阶段：,多聚物,（多糖、蛋白质、核酸和脂类）,初级发酵菌,寡聚物和单体,（糖、氨基酸、嘌呤、嘧啶、脂肪酸和甘油）,水解酶,发酵为脂肪酸、琥珀酸、乳酸、醇类等,）,第二阶段：,两碳原子及以上的脂肪酸、醇类、支链脂肪酸和芳香脂肪酸,次级发酵菌,乙酸、二氧化碳、氢和甲酸,）,第三阶段：,一碳化合物、氢和乙酸,甲烷产生菌,甲烷,直接,第一阶段形成的乙酸、,H,2,和,CO,2,甲烷,初级发酵菌 氧化氢的甲烷产生菌 裂解乙酸的甲烷产生菌 次级发酵菌 同型乙酸产生菌,沼气发酵过程中的微生物菌群：,四、微生物与城市污水处理,一级处理 （ Primary Treatment ） 去除

10、固体物、油脂和泥沙，并对工厂排出的污水进行中和和调节。 二级处理（ Secondary Treatment ） 用微生物代谢活动去除污水中可溶性的有机物。 三级处理 （ Tertiary Treatment ） 去除那些微生物无法降解的污染物和无机营养物，如含氮和含磷的无机盐以及生物量。,生物法,生物法净化污水就是利用微生物的活动去掉污水中的有毒物质。,污水生物处理方法,需氧型 曝气池和活性污泥法 生物膜法 氧化塘法 厌氧型 厌氧消化法 土地处理法,需氧处理,是利用好氧性微生物的活动，将污水中的有机物氧化，最后生成CO2、水、硝酸盐、硫酸盐等简单的无机物，使污水得到净化。,活性污泥设施的内部构

11、造,活性污泥：,就是以需氧性细菌为主体的微生物与水中的悬浮物质、胶体物质聚集在一起形成的肉眼可见的絮状颗粒，也称絮凝体（floc）,活性污泥的特点,吸附力强 分解力强 良好沉降性：静置时能立即凝聚成较大的绒粒而沉降 pH缓冲力强，适应性强。,菌群 细菌 腐生的原生动物 捕食性原生动物，如纤毛虫,厌氧处理法,是在水中没有空气、缺乏溶解氧的情况下，利用厌氧微生物分解污水中的有机物，分解后的最终产物是甲烷、CO2、N2、H2S和NH3等。 其分解过程是：有机物（芽孢杆菌） 小有机物（甲烷细菌） 甲烷、 CO2等气体,BOD(生物需氧量Biological Oxygen Demand)是指水中的污染物

12、在好气性微生物的作用下，进行氧化分解时所消耗的氧量。 COD(化学需氧量Chemical Oxygen Demand) 是指用强氧化剂(K2Cr2O7或KmnO4)使被测水样中的有机物进行化学氧化时所消耗的氧量。 TOD(总需氧量Total oxygen Demand)：全部有机物被彻底氧化所消耗氧量的计算值。,水污染程度与进化指标,城市污水处理厂中的活性污泥设施 曝气池（ Aeration tank ）,曝气池（ Aeration tank ）,沉淀池（ setting tank ）,水质净化后排出,饮用水的进一步净化,河流污染,剧毒农药污染7水井 浏阳永安3000村民饮水成问题,五、污染物

13、的生物治理,Aqua卫星11月17日下午拍摄的卫星照片显示，灰色浓密烟雾笼罩中国东部黄河滨海平原地区，部分已扩散至临近的黄海上空,四川内江遭受严重污染 6万人饮“毒水”,污染物的生物治理,生物治理（bioremediation):利用生物（主要是微生物）去除土壤和水域中的污染物和有毒物质。 一般而言，环境中的微生物是进行生物修复的主力军；1974年，第一株用于降解渗漏石油的假单胞杆菌被申请了专利，随后就不断有降解特殊化合物的微生物被发现和应用。,生物治理用于石油产品的生物降解,石油泄漏 汽油的溢出或泄漏 其他燃料（如军用燃料）的溢出或泄漏 有毒化学物品倾倒入水体 白腐真菌侧胞霉（phanero

14、chaete）能降解农药（DDT）、火药（TNT）、多核芳香族化合物（苯并荜）及塑料（聚乙烯）等。,生物治理需要什么样的微生物？,可降解碳氢化合物 生长快和保藏易 能在不利条件下生长和发挥作用 能协助进行生物乳化作用（bioemulsification) 不会产生二次污染,生物治理面临的困境,目标微生物在实验室难培养 环境中其他有毒物质的毒害 营养缺乏 氧气不足,生物治理的方法,改善土壤的通气状况 添加氮素和磷素养分 添加可降解目标物质的特殊微生物制剂,六、血清学技术原理,抗体（Antibody，Ab）：是脊椎动物的免疫淋巴细胞在抗原物的大量侵入下产生的专性免疫球蛋白，能和入侵的抗原物发生专性

15、结合反应。存在与血清中。,抗原是一类能刺激人和动物机体产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与这些产物在体内或体外发生特异性反应的物质。 两种特性： （1）免疫原性或抗原性； （2）反应原性。,抗原的性质,异物性（外源高分子化合物） 分子量大于10000 具有免疫原性 具有反应原性：能与免疫产物特异性结合 完整性,抗原的种类,完全抗原：即具有免疫原性又具有反应原性的抗原。如细菌、病毒、毒素、血清、酪蛋白、卵蛋白、花粉蛋白等 不完全抗原（半抗原）：是指不能单独刺激机体产生抗体，若与蛋白质结合即可成为完全抗原的物质。如低分子药物、脂类和多糖（细菌荚膜多糖体）。这种抗原具有反应原性，缺乏免疫原性。,O-抗原

16、存在于细胞壁表面，由蛋白质、多糖和类脂组成； 体抗原(somatic antigen),是细胞内外全部抗原成分的总称，它们反映细菌种类和菌株的特定差异性； K-抗原，即荚膜抗原，为多糖或多肽，免疫原性较差； H-抗 原，即鞭毛抗原，为蛋白质，易受热（100 ，30min）或被乙醇破坏，能保存在0.1%-0.2%甲醛生理盐水中； 毒素抗原，分为外毒素和内毒素两大类，前者抗原性很强，后者较弱。,细菌抗原,抗体,抗体(antibody,Ab)：是由于抗原刺激人或动物所产生的，具有特异性的免疫球蛋白(immunoglobulin,ig)，抗体在体外可与相应的抗原特异性的结合而发生肉眼可见反应，在体内与病原微生物相结合，就起抗感染作用。,四肽链,重链,轻链,氨基端,羧基端,可变区,恒定区,H链和L链的一部分是恒定的，另一部分是变化的，后者决定抗原、抗体反应的专一性。,人体内的五种抗体,抗传染免疫,非特异性免疫 生理屏障 吞噬作用 正常体