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1、第第九九章章微微生生物物的的生生态第二节第二节 微生物与生物微生物与生物环境间的关系环境间的关系2021/6/161生物间的相互关系生物间的相互关系既多样又复杂。既多样又复杂。第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/162微生物与任何一种生物之间的关系：微生物与任何一种生物之间的关系：双方获益双方获益：共生、互利共栖、协同共栖、互养共栖：共生、互利共栖、协同共栖、互养共栖（+）单方获益，对方受害单方获益，对方受害：寄生、捕食、拮抗（：寄生、捕食、拮抗（+ ），（），（ +）单方获益，对方无害单方获益，对方无害：偏利共栖、卫星状共栖、互生：偏利共栖、卫星状共栖、互生（代谢共栖）（代谢共栖
2、）（+0）互不相扰互不相扰：无关共栖（：无关共栖（00）一方受害，对方无益无损一方受害，对方无益无损：偏害共栖（：偏害共栖（0 ）双方受损双方受损：竞争共栖（：竞争共栖（ ）2021/6/163 两种可两种可单独单独生活的生物，当它们在一起时，通生活的生物，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，称为一种的生活方式，称为互生互生（metabiosis）。）。 一、互生一、互生“可分可合，合比分好可分可合，合比分好”第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/164土壤微生物中，互生关系十分普遍。土壤微生物中，
3、互生关系十分普遍。（一）微生物间的互生（一）微生物间的互生好氧性自生固氮菌好氧性自生固氮菌纤维素分解菌纤维素分解菌有机酸有机酸提供氮素营养物提供氮素营养物提供固氮时的营养提供固氮时的营养分解纤维素分解纤维素2021/6/165乙酸乙酸光照光照硫硫酸酸盐盐还还原原细细菌菌Desulfuromonas.acetoxidans与与绿绿色色光光合合细细菌菌Chlorobium sp.的互生机理的互生机理硫酸盐还原硫酸盐还原细菌细菌细胞底物细胞底物光合细菌光合细菌细胞底物细胞底物SH2SCO2CO22021/6/166 拉曼毛霉拉曼毛霉与一种与一种红酵母红酵母，都是，都是VB1需求者，需求者，都只能合成
4、硫胺素分子的一半结构；二者共栖时，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互相吸收对方分泌物而可以不需要VB1，此为，此为代代谢共栖谢共栖。第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/167（二）人体肠道中正常菌群与人的互生（二）人体肠道中正常菌群与人的互生互生关系互生关系（正常情况）（正常情况）寄生关系寄生关系（某些特殊条件下）（某些特殊条件下）人体肠道正常菌群与宿主间的关系：人体肠道正常菌群与宿主间的关系：2021/6/168人肠道内的菌群：人肠道内的菌群：60-40060-400种不同的微生物，占粪便干重种不同的微生物，占粪便干重1/31/3的是细菌
5、，的是细菌，其中厌氧菌占了绝大多数。其中厌氧菌占了绝大多数。t提供许多人体所必不可少的维生素提供许多人体所必不可少的维生素(如如VB1、B2、B6、B12、VK、烟酸、泛酸、生物素、叶酸等、烟酸、泛酸、生物素、叶酸等)、氨基酸等营养物；、氨基酸等营养物；t 排阻、抑制外来致病菌；排阻、抑制外来致病菌；t产生若干种酶类：产生若干种酶类：淀粉酶、蛋白酶淀粉酶、蛋白酶t产气体和粪臭素：产气体和粪臭素：CO2, CH4, H2, H2S, NH32021/6/169环境条件改变或着生部位改变：环境条件改变或着生部位改变：正常菌群正常菌群致病菌致病菌t 滥用抗生素；滥用抗生素；t 人身体虚弱抵抗力下降；
6、人身体虚弱抵抗力下降；t 吃了不洁净的食物；吃了不洁净的食物；u肠道中的正常菌群，大肠杆菌，一旦进入泌尿系统，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。引起尿路感染。u人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。2021/6/1610条件致病菌：条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入非人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。病的微生物。 可以通过口服某些活的可以通过口服某些活的微生物制剂微生物制剂来治疗由于正常菌群来治疗由于正常菌
7、群失调而导致的腹泻，例如，含蜡状芽孢杆菌（失调而导致的腹泻，例如，含蜡状芽孢杆菌（B. cereus）的的 “促菌生促菌生”，含地衣芽孢杆菌的，含地衣芽孢杆菌的“整肠生整肠生”等，它们都是等，它们都是通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，肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖，这类活微生物制剂又称这类活微生物制剂又称微微生态制剂生态制剂。2021/6/1611（三）互生现象与发酵工业中的混菌培养（三）互生现象与发酵工业中的混菌培养 混菌培养混菌培养又称又称混合培养混合培养（mixed cultivatio
8、n）或或混合发酵混合发酵（mixed fermentation）这是在深入研究这是在深入研究微生微生物纯培养物纯培养（pure culture）基础上的人工基础上的人工“微生物生微生物生态工程态工程”。2021/6/1612二、共生二、共生 共生共生（symbiosis）是指两种生物共居在一起，是指两种生物共居在一起，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二为一的极其紧密的一种相互关系。“可分可合，合比分好可分可合，合比分好”2021/6/1613最典型例子是最典型例子是菌藻菌藻共生共生或或菌菌菌菌共生共生的的地衣
9、地衣（lichen）。（一）微生物间的共生（一）微生物间的共生菌藻共生菌藻共生子囊菌子囊菌（真菌真菌）绿藻绿藻菌菌共生菌菌共生真菌真菌蓝细菌蓝细菌2021/6/1614绿藻或蓝细菌绿藻或蓝细菌真菌真菌有机酸有机酸提供有机营养提供有机营养提供所必需的矿质养料提供所必需的矿质养料光合作用光合作用分解岩石中的某些成分分解岩石中的某些成分2021/6/1615地衣地衣-藻类和真菌的共生体藻类和真菌的共生体形成有固定形态的叶状结构：形成有固定形态的叶状结构：真菌真菌无规则地缠绕无规则地缠绕藻类藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。细胞，或二者组成一定的层次排列。结构上的共生：结构上的共生：生理上的共生：生
10、理上的共生：共生菌共生菌从基质中吸收水分和无机养料；从基质中吸收水分和无机养料；共生藻共生藻进行光合作用，合成有机物；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。使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。地衣繁殖时地衣繁殖时，在表面上生出球状粉芽，粉芽中含有少量的藻类细胞，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丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣和真菌菌丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣2021/6/16162021/6/1617叶状地衣叶状地衣 （南极石耳）（南极石耳）壳状地衣壳状地衣 （南极丽石黄衣，（南极丽石黄衣，红色和赤星衣，红色和赤
11、星衣，米黄色）米黄色）2021/6/1618（二）微生物与植物间的共生（二）微生物与植物间的共生1. 1. 根瘤菌与植物间的共生根瘤菌与植物间的共生2. 2. 菌根菌与植物菌根菌与植物第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/1619根瘤菌与豆科植物间的共生根瘤菌与豆科植物间的共生-形成根瘤共生体形成根瘤共生体t 根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供 氮素养料；氮素养料；t 豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生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，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。长条件。2021/6/16
12、20根根瘤瘤菌菌2021/6/1621豆科植物根内侵豆科植物根内侵入线的形成入线的形成2021/6/1622菌根的作用：菌根的作用： 1）分泌植物促生物质，如赤霉素、植物生长）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）对豆科植物的结瘤具促生作用 3）促进出芽的作用）促进出芽的作用 4）对土壤传病害的生物调控作用）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）对植物病原线虫的生物控制2021/6/1623植物的内生菌根和外生菌根的横切面的图解植物的内生菌根和外生菌根的横切面的图解2021/6/16242
13、021/6/1625（三）微生物与动物间的共生（三）微生物与动物间的共生1. 1. 微生物与昆虫的共生微生物与昆虫的共生2. 2. 瘤胃微生物与反刍微生物的共生瘤胃微生物与反刍微生物的共生第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/16261. 1. 与昆虫的共生关系与昆虫的共生关系t 外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生外共生：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。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。t 内共生：
14、蟑螂、蝉、蚜虫、象鼻虫与其细胞内的共生性细菌内共生：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，使昆虫族维生素，使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。能以缺乏维生素的植物为生。2021/6/16272. 2. 与反刍动物的共生关系与反刍动物的共生关系t 反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素反刍动物，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。体蛋白再供动物吸收利用。t 瘤胃为里面居住的微生物提
15、供了必要的营养和生长条件瘤胃为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件-食物和严格的厌氧环境食物和严格的厌氧环境2021/6/16282021/6/1629三、寄生三、寄生 寄生寄生（parasitism）一般指一种小型生物生活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，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，同时从中夺取营养并进行生长繁殖，同时使后者蒙受损使后者蒙受损害甚至被杀死害甚至被杀死的一种相互关系。的一种相互关系。第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/1630寄生物寄生物（parasite）宿主或寄主宿主或寄主（h
16、ost）细胞内寄生细胞内寄生专性寄生专性寄生兼性寄生兼性寄生小型生物小型生物较大型生物较大型生物2021/6/1631（一）微生物间的寄生（一）微生物间的寄生噬菌体与其宿主之间的关系；噬菌体与其宿主之间的关系；真菌对真菌的寄生；真菌对真菌的寄生；细菌或真菌寄生于原生动物；细菌或真菌寄生于原生动物；细菌寄生于细菌：细菌寄生于细菌：蛭弧菌寄生于蛭弧菌寄生于Pseudomonas phaseolicola（栖菜豆假单胞（栖菜豆假单胞菌）。菌）。第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/1632第第九九章章微微生生物物的的生生态蛭弧菌寄生于蛭弧菌寄生于Pseudomonas phaseolico
17、la（栖菜豆假单胞菌）（栖菜豆假单胞菌）2021/6/1633（二）微生物与植物间的寄生（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，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。各种植物病原体都是寄生物。第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/1634专性寄生物专性寄生物（obligate parasite）兼性寄生物兼性寄生物（facultative parasite）凡必须从活的植物细胞或组织中获取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。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除寄生生活外，还可生活在死植物上或人工
18、配制的培养基中。或人工配制的培养基中。按按寄寄生生的的程程度度分分类类2021/6/1635（三）微生物与动物间的寄生（三）微生物与动物间的寄生 寄生于动物的微生物即为动物寄生于动物的微生物即为动物病原微生物病原微生物，种类极多，包括各种病毒、细菌、真菌和原生动种类极多，包括各种病毒、细菌、真菌和原生动物等。物等。两个主要两个主要研究方向研究方向人体和高等动物的病原微生物人体和高等动物的病原微生物昆虫的病原微生物昆虫的病原微生物( (生物农药生物农药) )2021/6/1636|冬虫夏草冬虫夏草: 在高原地区在高原地区(青海西藏海拔青海西藏海拔30005000m)，有一种名叫有一种名叫虫草菌（
19、虫草菌（真菌真菌），它的子囊孢子成熟后，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随风飘扬，散落土中。高原地区又有一种昆虫名叫蝙蝙蝠蛾蝠蛾，它的幼虫在土壤中蛰居过冬。虫草菌的孢子遇，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，把它的幼虫体内的营养，把它的“五脏六腑五脏六腑”消耗得一干二消耗得一干二净，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虫仍然是一条虫的样子，实际上只是一个僵
20、死尸体的空壳。到了夏季，冰冻的表层土壤消融，土壤温度升空壳。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。座，看起来有些象草。 2021/6/16372021/6/1638四、拮抗四、拮抗 拮抗拮抗又称又称抗生抗生（antagonism），指由某种生，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互关系发育甚至杀死它们的一种相互关系。第第九九章章微微生生物物的的生生态2021/6/1639 微生物间的拮抗关系可为抗生素
21、的筛选、食品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。效的手段。t 微生物间的微生物间的“化学战术化学战术”抗生菌产生能抑制其它生物生长发育的抗生素；抗生菌产生能抑制其它生物生长发育的抗生素；t 微生物间的生长抑制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因某种微生物的生长而引起的其它条件的改变如缺缺氧、氧、pHpH值改变等值改变等，从而抑制它种生物的生长。，从而抑制它种生物的生长。2021/6/1640五、捕食五、捕食 捕食捕食又称又称猎食猎食（predatism，predati
22、on）, ,一一般指一种大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型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。生物以满足其营养需要的相互关系。2021/6/1641微生物间的捕食现象：微生物间的捕食现象：t 原生动物吞食细菌和藻类；原生动物吞食细菌和藻类；t 粘细菌吞食细菌和其它微生物；粘细菌吞食细菌和其它微生物；t 真菌捕食线虫和其它原生动物；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在微生物间的捕食关系主要是原生动物吞食原生动物吞食细菌和藻类细菌和藻类，它是，它是水体生态系统水体生态系统中食物链的基本中食物链的基本环节，在环节，在污水净化污水净化中也有重要作用。中也有重要作用。2021/6/1642食线虫真菌扑食线虫的实物照片食线虫真菌扑食线虫的实物照片2021/6/1643 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
