关于微生物肥料推广应用探讨
论文关键词微生物肥料 种类 应用现状
论文摘要:简述了微生物肥料的种类和功效,介绍了我国微生物肥料应用现状,提出了推广应用应注意的问题。 微生物肥料是指一类含有活性微生物的特定制品剂,应用于农业生产中能获得特定的肥料效应。在这种效应的产生过程中,制剂中的活微生物发挥着关键作用。微生物肥料施入土壤后,利用微生物的生命活动将空气中的惰性氮素转化为作物可直接吸收的离子态氮素,将土壤中难溶的无机物变成可溶性的无机物增加土壤中的有效氮、磷、钾含量;将作物不能从土壤中直接利用的物质转化成可被吸收利用的物质,制造和协助农作物吸收营养,改善作物营养条件,抑制病原菌的活动,增强作物抗病和抗旱能力;土壤中大量微生物的活动使土壤有机质转化形成腐殖质,促进土壤团粒结构的形成,提高土壤肥力,改善土壤理化性状,增强土壤保肥、保水能力,从而提高作物的产量和品质。微生物肥料在我国农业生产中发挥着重要作用,本文探讨了目前微生物肥料在我国的应用现状及应用的注意问题。
1微生物肥料的种类及功效
1.1种类
微生物肥料的种类很多,按其制品中特定的微生物种类的不同可分为:细菌肥料(根瘤菌肥,固氮、解磷、解钾菌肥)、放线菌肥料(抗生菌肥料)、真菌类肥料(菌根真菌、霉菌肥料,酵母菌肥料)、光合细菌肥料、复合菌剂肥料(酵素菌肥)等。从形态上分:有液体的,主要用于拌种、叶面喷施;有固体颗粒的,用于基施或追施。从成分上分:有纯微生物制剂、微生物与有机肥复合产品、微生物与有机无机肥复合产品。
1.2功效
微生物肥料种类的不同,其功效也不同。如根瘤菌剂、固氮菌剂是固定空气中的氮素,用于豆科作物有效,而对禾本科作物无效。解磷解钾菌肥的作用是促进土壤中难溶性磷、钾养分的溶解释放,供作物吸收。菌根菌剂可以刺激作物生长、促进养分吸收。有的菌剂能加速作物秸秆的腐熟和促进有机废物发酵分解。微生物肥料增产增收效果显著,其提供的能固氮、解磷、解钾等有益微生物,能在植物根际生长、繁殖,可以带来以下几方面功效。
(1)通过这些有益微生物的生命活动,固定转化空气中不能利用的分子态氮为化合态氮,解析土壤中不能利用的化合态磷、钾为可利用态的磷、钾,并可解析土壤中的10多种中、微量元素。
(2)通过这些有益微生物的生命活动,分泌生长素、细胞分裂素、赤霉素、吲哚酸等植物激素,促进作物生长,调控作物代谢,按遗传密码建造优质产品。
(3)通过有益微生物在根际大量繁殖,产生大量粘多糖,与植物分泌的黏液及矿物胶体、有机胶体相结合,形成土壤团粒结构,增进土壤蓄肥、保水能力。质量好的微生物肥料能促进农作物生长,改良土壤结构,改善作物产品品质和提高作物的防病、抗病能力,从而实现增产增收。 因此,微生物肥料的施用要根据其功效合理施用。
2应用现状
国内外微生物的研究应用都是从在豆科植物上应用根瘤菌、接种剂开始的,起初只有大豆和花生根瘤菌剂。我国从国外引进自生固氮菌、磷细菌和硅酸盐细菌制剂以来,先后推广使用“5406”抗生菌肥料、固氮绿藻肥料、VA菌根以及作为拌种剂的联合固氮菌和生物钾肥。20世纪80年代以来推广应用的有固氮菌、磷细菌、钾细菌和有机物复合制成的生物肥料作基肥使用。目前我国微生物肥料的研究应用已跻身世界先进行业,所用菌种范围不断扩大,除了单一菌种肥料外,多菌种和多功能之间的复合以及菌剂与有机和无机物料混合的生物肥料应用越来越广泛。施用微生物肥料作为一项新的农业措施用于拌种、作物沾根、叶面喷施、秸秆腐熟和堆肥发酵等方面,在改善作物品质、提供绿色食品、保护农业生态环境以及发展优质高效农业中的作用已引起国内外学者的普遍重视。在现代农业生产中,长期、大量、广泛使用化肥,造成单位作物的产量和品质下降,同时消耗了大量能源,加剧了环境污染。我国每年使用化肥造成的浪费达100万吨,约合5亿多元。此外,化肥施用量大的地区,地下水污染严重,而使用微生物肥料可提高化肥利用率,减少化肥和农药的使用量,降低环境污染生产成本。因此,利用微生物技术开发、生产高效优质的微生物肥料是发展生态农业、有机农业的需要,符合农业持续发展战略。 3推广应用应注意的问题
截止目前,已获得国家批准登记的微生物肥料只有100多种,实际生产的厂家已超过2 000家,所以市场上销售的微生物肥料良莠不齐,广大消费者很难判断优劣,在推广应用中的确有很多微生物肥料增产增收效果不佳,为了维护微生物肥料的声誉,确保其使用效果,建议微生物肥料消费者在推广应用时注意以下问题。
(1)没有获得国家登记证的微生物肥料不能推广。国家规定微生物肥料必须经农业部指定单位检验和正规田间试验,充分证明其效益、无毒、无害后由农业部批准登记,而且先发给临时登记证,经3年实际应用检验可靠后再发给正式登记证。正式登记证有效期只有5年。因此,没有获得国家登记证的微生物肥料,质量可能有问题,不要大面积推广使用。
(2)有效活菌数达不到标准的微生物肥料不要使用。国家规定微生物肥料菌剂有效活菌数≥2亿个/g,大肥有效活菌数≥2 000万个/g,而且应该有40%的富余。如果达不到这一标准,说明质量达不到要求。
(3)存放时间超过有效期的微生物肥料不宜使用。由于技术水平的限制,目前我国绝大多数微生物肥料的有效菌成活时间超过1年的不多,所以必须在有效期内尽快使用,越早越好,过期的微生物肥料效果肯定有影响。
(4)存放条件和使用方法须严格按规定办。微生物肥料中很多有效活菌不耐高低温和强光照射,不耐强酸碱,不能与某些化肥和杀菌剂混合,所以推广应用微生物肥料必须按产品说明书进行科学保存和使用。
4参考文献
[1] 刘明芳,黄树君.微生物肥料在农业上的应用及其展望[J].攀枝花科技与信息,2001,26(1):19-21.
[2] 葛诚,吴薇.我国微生物肥料的生产、应用及问题[J].中国农学通报,1994,10(3):24-28.
[3] 吴薇,葛诚.微生物肥料的质量与生产应用[J].农业科技通讯,1995(11):21.
猪群的健康管理
养猪业市场行情的轮回波动,总是让养猪人几多欢喜几多愁。但这是正常规律,是市场调节的结果,以后也将循环往复下去。生产水平低下、猪病接连不断,才是养猪业的真止灾难,才是让养猪人承受痛苦的根本原因!就拿每头母猪每年提供的肥育猪数来说,全国平均不到千头,可见有相当数量的猪场是赚不到钱的!
市场行情的跌宕起伏,固然影响着养猪效益;把猪养好实现每头猪的效益最大化,才是养猪人最应该关注的焦点。采取综合措施,加强猪群的健康管理,才能实现猪群的健康、高产、高效。
1加强人员管理和培训
猪群的健康管理是山人来执行的,员工素质的高低将直接影响执行的结果。
首先,要对猪有一颗爱心。要热爱养猪事业,应该以轻松卞俞决的心情投入养猪工作。“要我干”与“我要干”,所得到的结果将是大相径庭的!要设身处地为猪群着想,要无微不至地关心照顾猪群。对小猪,要给予孩子般的呵护;对怀孕母猪,要给予孕妇般的呵护;对哺乳母猪,要给予产妇般的呵护;对公猪,要给予贵宾般的呵护。只有这样,猪群才能源源不断地为我们创造则富。如果仅仅把猪当成畜生来对待,漠不关心,甚至野蛮粗暴,猪群在没有适宜的环境、得不到良好的饮食、凄苦恐惧的状态下,连最起码的生存都谈不上,更何祝为我们创造则富了!
其次,员工队伍要有坚强的执行力。通俗地讲,执行力就是将一各种思想观念、规章制度和操作规程执行到位、落到实处的能力。有很多猪场在专家或者专业技术人员指导下,制定了一系列切实可行的猪场管理方案,但最终的结果还是问题不断。这在很大程度上与执行有关。“目标十执行=结果”,缺乏执行力,即使有再好的方案、再止确的目标,也不可能得出好的结果。拿消毒这个环节来讲,假设规定3天消毒1次,在实际施行过程中就可能出现多个问题:消毒没消毒?用的什么消毒药?刺激性多大?浓度多大?舍温及水温多高?一天当中的什么时间消毒的?是否和疫茁接种相冲突?猪舍或猪群的卫生状祝如何?猪群反应如何?.••…能否得到强有力的、止确的执行,将在很大程度上影响消毒效果。
第三,在确保猪场生物安全的基础上,想方设法,给员工创造一个相对宽松白山的环境。猪场享有“文明监狱”的“美誉”,这似乎是降低职业风险的需要,但也成了很多养猪人的无奈。一天24小时蹲在猪场里,一年难得回家儿次,环境极脏,伙食极差,整天机械式地重复着枯燥乏味的生活和劳作。在这种“监狱”似的环境中,员工的情绪往往是低落和烦
躁的;在这样的环境中,员工很难表现出旺盛的工作热情,很难发挥出攻无不克的战斗力。于是,很多猪场都出现了“用工难”的尴尬局面:畜牧兽医技术人员难找,像样的饲养员也难找,跳槽现象频频发生。员工队伍不仅素质低,‘非常不稳定。在这种局面下,要确保猪群的健康、要达到较高的生产水平,儿乎是不可能的!因此,要不断改善员工的饮食和
居住条件,以缓解员工被压抑的感觉;要改变过于严苛的管理模式,lfu代之以人性化的管理模式;采用“请进来、派出去”的方式,定期进行技术和管理培训,使员工有一种成长的白豪感;不断采用先进的生产设备和技术,从降低员工的劳动强度和工作难度;营造积极、乐观、团结、向上的企业文化氛围,增强员工对企业的认同感和归属感。
2在种猪选育工作中,要坚持把“健康、高产”当作}几要目标,lfu不是一味地追求漂亮的体形健康,即没有特定病原体、适应性强、抗病力强;高产,即繁殖性能好、生长速度快、产肉性能好。平均一头母猪一年提供的断奶仔猪或者肥育猪的头数,是决定一个猪场盈利与否的重要指标。平均一年提供育肥猪不足14头,盈利的可能性不大;超过18头,则,损的可能性不大。如果没有健康、高产的猪群,则猪场的经营状祝是不可能达到盈5平衡线以
上的!
在实际养猪生产中,却有相当多的猪场热衷于引进类似于健美运动员体形的种猪,有的甚至声称“非双肌臀”不要!为了迎合市场需求,很多种猪场也不得不调整选育方向,把培育外观漂亮的猪当成首要目标。这样一来,猪的体形的确越来越漂亮了,随之带来的弊端也越来越让养猪人头痛:抗应激能力差、发病率高,母猪发情不明显、配种准胎率低、产活仔数低、难产的比例大幅度提升。
必须明确:养猪的目的是为了赚钱不是为了好看;要养赚钱的猪,lfu不是养好看的猪。具备和谐健康体形、能多产仔、生长快、饲料一效率高、生产更多优质猪肉的种猪,应该是育种学家、种猪场、商品猪场、屠宰)‘共同追求的目标,不应片面追求某项体形目标,走向极端,那将会产生很大的负面影响。
3调整疾病防制观念,彻底摒弃“病来乱求医”的治疗方式,树立“养重于防、防重于治”的观念
侧重于“治”的猪场,往往是漏洞百出、危机四伏的猪场,员工充当了“消防队员”的角色,为了“火火”lfu忙得焦头烂额;侧重于“防”的猪场,一般是管理水平和生产水平较高的猪场,员工能够有条不紊地从事防疫和保健工作,很少出现大的疫情;1fO侧重于“养”的猪场,则是进入了“出神入化、游刃有余”境界的猪场:员工轻松快乐,猪群悠哉游哉!
这里的“养”是广义的养,包括良好的环境控制、良好的营养供给和良好的饲养管理。
良好的环境控制。合格的养猪人必须具备很强的环境意识:没有好的环境,就不可能有好的猪群;要想养好猪,首先要创造良好的环境。猪场大的环境应力求绿树成荫、花草遍地、没有异味、极少蚊蝇。栋舍之间应适当拉大距离,以利于通风、采光和防疫。进入办公区,应感觉不是进了猪场,lfi!是进了修身养性的庄园。猪舍小的环境应力争达到“干、净、暖、通风”4项标准。“干”指干燥,潮湿的环境不利于任何猪的生长、发育和繁殖;“净”指清洁卫生、及时清除污染物;“暖”指舍内温度适宜,冬天不寒冷、夏天不炎热;“通风”指换气良好、空气新鲜,空气中有害气体、灰尘、病原微生物浓度大幅降低。
良好的营养供给。饲料一成本是应该考虑的,但不可一味追求饲料一成本的降低,因为低的营养水平往往导致低的养殖水平。除了蛋白质、能量等应满足猪的营养需要外,更要确保足够的、比例均衡的多种维生素、微量元素和氨基酸等营养物质的供给。好的饲料一所起的作用,远远超过任何“灵月一妙药”。近年来大面积流行的所谓“高热病”,在一定程度上与养猪场、户过分追求降低饲养成本有关,用便宜饲料一、便宜药物和疫茁,包括在员工使用上也优先选择月薪要求低的员工,从lfu导致猪群健康状祝差、生产
水平低。
良好的饲养管理。关键是对猪要有一颗“爱心”,这点在前面已述及。善待猪群者,猪会给以丰厚的回报:产得多、活得多、长得快;lfu虐待猪群者,猪只能给以微薄的回报:产得少、活得少、长得慢,这种回报可能连成本都不够。要尽可能减少诸如转群、换料一、注射、环境突变等对猪群造成的应激,使猪群充分发挥其遗传潜能。
4对关键性的疾病进行净化,可使疾病控制难度大
大降低
近儿年困扰养猪业的严峻疫情当中,病原是复杂多变的。有病毒:猪瘟病毒、蓝耳病病毒、伪狂犬病病毒、圆环病毒2型、流感病毒;有细菌:副猪嗜血杆菌、链球菌、巴氏杆菌、大肠杆菌、放线杆菌;还有支原体、弓形虫、附红细胞体等等。想把所有病原体都消火掉是困难的,也是不现实的。在全国一各地众多的疫情当中,猪瘟、蓝耳病和伪狂犬病都扮演了重要角色。对猪瘟和伪狂犬病进行净化,实践证明是切实可行的,也是行之有效的。
从2004年起,在中国兽医药品监察所丘惠深研究员指导下,山东省济宁原种猪场在山东省率先开展了全群猪瘟净化工作,每年两次对公猪、母猪和后备猪进行全群采样检测,至今已有5年多的时间。从2008年下半年起,济宁原种猪场又开始了猪群伪狂犬病的净化工作。尽管在这方面还存在一些争议,比如有无净化的必要、采用何种方法净化、能否达到顶期目的等等,但从全场生产水平的不断提高和引种客户的良好反映来看,疾病净化工作已经取得了巨大成效,我们将坚持不懈地做下去。
猪瘟净化方法:逐头活体采集扁桃体,到有条件的研究机构用荧光抗体法检测,凡抗原阳性者即为带毒猪,应坚决淘汰。净化的难度不在于技术难关,也不在于检测费用,lfi!在于巨大的淘汰成本,但这对本场和客户的长期利益都是值得的。
5不要把“救死扶伤”当成养猪人的职责,应执行严酷的淘汰制度
在人医方面提倡“救死扶伤,发扬革命的人道}几义精神”,这是I}所当然的。lfi!在养猪生产实践中,如果一味追求“救死扶伤”,必将造成猪病的进一步泛滥。养猪的目的是为了赚钱,lfu不是研究疾病。对疾病的研究,应该是高等院校、利一研院所的专家和教授们的工作。
热衷于研究、治疗一各种疑难杂症的猪场,不可能是高效益的猪场,反倒有可能成为一各种病毒、细菌、支原体等病原微生物的乐园!吴增坚教授提出的“五不治”原则,具有很现实的指导意义:无法治疗的病猪不治,治疗费用高的病猪不治,费时费工的病猪不治,愈后经济价值不高的病猪不治,传染性强的病猪不治。经过一段时期的严酷淘汰,病净化将发挥积极的作用,猪群的健康状祝和生产性能会明显提高。
6高度重视霉菌毒素对猪群的危害
2003年前后,霉菌毒素的危害开始引起养猪业的重视。回首过去匕八年的时间,霉菌毒素对养猪业造成的危害,已经远远超过单独的某一种疾病。近儿年闹得沸沸扬扬的所谓“高热病”中,霉菌毒素“功不可没”。
饲料一的作用胜过一切灵月一妙药,但如果饲料一原料一发生霉变,霉菌毒素就会对猪产生一定的毒害作用,甚至引起猪群发病死亡。玉米、豆粕、鼓皮、鱼粉等原料一都有可能受到霉菌毒素污染。在我国危害养殖业最}几要的是镰刀菌毒素,有玉米赤霉烯酮、伏马菌素和去氧瓜萎镰菌醇(呕叶毒素),还有黄曲霉毒
素、储曲霉毒素等,可引起猪群采食量下降、生长不良、泌乳力下降、发情不止常、流产、死胎等现象。霉菌毒素的免疫抑制作用,是尤其令养猪人头痛的问题!可以导致免疫效果降低甚至免疫失败,还可以造成用药无效。接种了猪瘟疫茁还照发猪瘟,接种了伪狂犬病疫茁还照发伪狂犬病,不一定是疫茁不好,也不一定是程序有问题,很可能是出现了免疫抑制。在实验室中证明很敏感的药物,应用到猪群中防治某些细菌性疾病,也有可能毫无效果。
2003年,很多玉米受到霉菌毒素污染,该年度猪群发病率明显升高;2006年,全国很多地区发生了猪的“高热病”,养猪业损失更为惨重,这在很大程度上与2005年收获的玉米受霉菌毒素污染有关。2009年9月,北方很多地区阴雨天气比较多,尤其应该警惕霉菌毒素可能造成的危害。
减轻霉菌毒素造成的危害,关键是要严把原料-采购关,宁可每斤多花儿分钱进好货,也不可贪图便宜进劣质原料一。有条件的可使用种子精选机对玉米等原料一进行精选,筛除小的霉粒及杂质。根抓霉菌毒素的污染情祝,在饲料一里面加入一定量的高效霉菌毒素处理剂,可以在一定程度上降低霉菌毒素的危害。
7制定切实可行的防疫保健程序
要因地制宜、因场制宜、因时制宜,制定利一学的防疫保健程序,并确保落到实处。这里说的防疫保健程序,包括疫茁接种,也包括通过注射给药、饮水投药、饲料一投药等形式进行的药物保健。这些措施非常重要,直接关系到猪场的生存和发展。应该强调的是,任何专家推荐的任何防疫保健程序,都不可能是“放之四海lfu皆准”的真理,必须具体情祝具体分析。在某些问题上,一直是有不同观点的,不同的专家教授之间甚至争论不休,比如:哪些疫茁应列入防疫程序、猪瘟可否做超前免疫、蓝耳病疫茁有无接种的必要、若接种蓝耳病疫茁则应选火活茁还是弱毒茁、口蹄疫的防疫效果为何常常不理想等等。
专家教授的观点要虚心学习,其他先进猪场的成功经验也要积极借鉴,这样可以使白己少走弯路。但不加分析地对防疫保健程序进行照搬照抄,将是很危险的!必须经过小群试验,经过一段时间的对比、分析和总结,才可以确定适合白己的程序。对猪场lfi!言,稳定才是硬道理,合适的才是最好的
微生物
微生物(microorganism简称microbe)是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体,它个体微小,却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在,无处不有”,涵盖了有益有害的众多种类,广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。
原核:细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体。
真核:真菌、藻类、原生动物。
非细胞类:病毒和亚病毒。
微生物一般地,在中国大陆地区的教科书中,均将微生物划分为以下8大类:细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。
微生物的定义
一切肉眼看不见的或看不清的微小生物的总称
1 特点: 个体微小,一般<0.1mm。
构造简单,有单细胞的,简单多细胞的,非细胞的
进化地位低。
2 分类 原核类: 三菌,三体 。
真核类: 真菌,原生动物,显微藻类。
非细胞类: 病毒,亚病毒 ( 类病毒,拟病毒,朊病毒)
3 五大共性: 体积小,面积大
吸收多,转化快
生长旺,繁殖快
适应强,易变异
分布广,种类多
二、微生物的类群
1 细菌:
(1)定义:一类细胞细短,结构简单,胞壁坚韧,多以二分裂方式繁殖和水生性强的原核生物
(2)分布:温暖,潮湿和富含有机质的地方
(3)结构:主要是单细胞的原核生物,有球形,杆形,螺旋形
细胞壁
基本结构 细胞膜
细胞质
结构 拟核
鞭毛
特殊结构 荚膜
芽孢
(4)繁殖: 主要以二分裂方式进行繁殖的
(5)菌落: 单个细菌用肉眼是看不见的,当单个或少数细菌在固体培养基啊行大量繁殖时,便会形成一个肉眼可见的,具有一定形态结构的子细胞群落.
菌落是菌种鉴定的重要依据.不同种类的细菌菌落的大小,形状光泽度颜色硬度透明毒都不同.
2 放线菌
(1)定义:一类主要成菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物
(2)分布:含水量较低,有机物较丰富的,呈微碱性的土壤中
(3)形态构造:主要由菌丝组成,包括基内菌丝和气生菌丝(部分气生菌丝可以成熟分化为孢子丝,产生孢子)
(4)繁殖:通过形成无性孢子的形式进行无性繁殖
无性繁殖 有性繁殖
(5)菌落:在固体培养基上:干燥,不透明,表面呈致密的丝绒状,彩色干粉
3 病毒
(1) 定义:一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的”非细胞生物”,但是它的生存必须依赖于活细胞.
(2)结构:
(3)大小:
一般直径在100nm左右
最大的病毒直径为200nm的牛痘病毒
最小的病毒直径为28nm的脊髓灰质炎病毒
(4)增殖:以 噬菌体为例:
吸附 侵入 增殖 装配 释放
第二节微生物的营养
一、微生物的化学组成
C,H,O,N,P,S以及其他元素
二、微生物的营养物质
1 水和无机盐
2 碳源:凡能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质
来源
作用
3氮源:凡能为微生物提供所必需氮元素的营养物质
来源
作用:主要用于合成蛋白质,核酸以及含氮的代谢产物
4 能源:能为微生物生命活动提供最初能源来源的营养物质或辐射能
根据碳源和能源分类:
5生长因子:微生物生长不可缺少的微量有机物
能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物有八大类:
1.真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。
2放线菌:皮肤,伤口感染。
3螺旋体:皮肤病,血液感染 如梅毒,钩端螺旋体病。
4细菌:皮肤病化脓,上呼吸道感染 ,泌尿道感染,食物中毒,败血压症,急性传染病等。
5立克次氏体:斑疹伤寒等。
6衣原体:沙眼,泌尿生殖道感染。
7病毒:肝炎,乙型脑炎,麻疹,艾滋病等。
8支原体:肺炎,尿路感染。
生物界的微生物达几万种,大多数对人类有益,只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病,在特定环境下能引起感染称条件致病菌。 能引起食品变质,腐败,正因为它们分解自然界的物体,才能完成大自然的物质循环。
有些人误将真菌当作细菌,是一种比较普遍的误解。尤其以80年代以前未受过系统生物学教育者。
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。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。
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。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有含有50 亿个细菌。
微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面。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。
微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在,称正常菌群,其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收,菌群在这些过程中发挥的作用,以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调,就会引起腹泻。
随着医学研究进入分子水平,人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到,是遗传信息决定了生物体具有的生命特征,包括外部形态以及从事的生命活动等等,而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息,将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性,对于传统微生物学来说是一场革命。
以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!
从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物(特别是细菌)资源,1994年美国发起了微生物基因组研究计划(MGP)。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因,不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识,更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品,包括:接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造,促进新型菌株的构建和传统菌株的改造,全面促进微生物工业时代的来临。
工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等;某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程,甚至直接作为洗衣粉等的添加剂;另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究,发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程,对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因,然后对菌株加以改造,使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究,将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因,经基因工程改造,实现新的工程菌株的构建,简化生产步骤,降低生产成本,继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究,不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因,并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造,同时推动现代生物技术的迅速发展。
农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策
据资料统计,全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%,其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外,似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究,认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。
经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物,例如:胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案,可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类,除了杀虫剂能阻断其生活周期以外,只能通过遗传学研究找到毒力相关因子,寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。
环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物
在全面推进经济发展的同时,滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化,提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大,微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物;还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质,并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究,在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下,有选择性的加以利用,例如找到不同污染物降解的关键基因,将其在某一菌株中组合,构建高效能的基因工程菌株,一菌多用,可同时降解不同的环境污染物质,极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究,以期找到其降解有机物的关键基因,为开发及利用确定目标。
极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大
在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物,又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性,极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深对生命本质的认识。
有一种嗜极菌,它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活,而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段,但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限,建立新的技术手段,使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶,可在极端环境下行使功能,将极大地拓展酶的应用空间,是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础,例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径,其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。
微生物在整个生命世界中的地位!
当人类在发现和研究微生物之前,把一切生物分成截然不同的两大界-动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化,从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统,直到70年代后期,美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式-古菌,才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域(Archaea)、细菌域(Bacteria)和真核生物域(Eucarya)所构成。在图示“生物的系统进化树”中,左侧的黄色分枝是细菌域;中间的褐色和紫色分枝是古菌域;右侧的绿色分枝是真核生物域。
古菌域包括嗜泉古菌界(Crenarchaeota)、广域古菌界(Euryarchaeota)和初生古菌界(Korarchaeota);细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其它原核生物;真核生物域包括真菌、原生生物、动物和植物。除动物和植物以外,其它绝大多数生物都属微生物范畴。由此可见,微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。
生命进化一直是人们关注的热点。Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树,认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支,一个是原核生物(细菌和古菌),一个是原真核生物,在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化,然后原真核生物经吞食一个古菌,并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因组而产生真核生物。
从进化的角度,微生物是一切生物的老前辈。如果把地球的年龄比喻为一年的话,则微生物约在3月20日诞生,而人类约在12月31日下午7时许出现在地球上。对我有帮助
提供小小的 对你有所启示
2月5日,《美国国家科学院院刊》(《PNAS》)网络版发表了中英两国5个机构联合完成的有关人类元基因组与健康的研究成果,在国际上引起较大反响,美国合众国际社及国内多家媒体纷纷进行了报道。人类元基因组其实是人类微生物组的另一种说法。近年来,对该领域研究的逐渐升温——包括人类元基因组计划的酝酿启动、有关元基因组重要研究论文的陆续发表,促使更多科研人员给予关注。日前,记者就相关问题采访了参加“人类微生物组国际研究联盟(IHMC)”筹备工作的上海交通大学系统生物医学研究院赵立平教授。
▲作用重要的“小不点儿”
“人体内共生的微生物多达1000多种,它们的基因总和叫‘微生物组’,也被称为‘人类元基因组’。”赵立平教授如数家珍地告诉记者:“人们一直认为,一个生物,不管是单细胞细菌还是像人类这样的高等生物,都是由基因信息控制其生老病死。”但是,越来越多的研究表明,人体的生理代谢和生长发育除受自身基因控制外,人体里共生的大量微生物的遗传信息也发挥着重要作用,它们所编码的基因数量是人体自身基因数量的50~100倍,相当于人体的“第二个基因组”。
正是这些共生在人体内、肉眼不可见的“小不点儿”们,对人体的免疫、营养和代谢等起着至关重要的作用。一方面,人体的健康状况发生变化,体内共生微生物的组成就会发生变化;反之,体内微生物组成的变化,也会导致人体健康状况的改变。因此,人体共生微生物的组成可以真实而准确地反映人体的健康状况。
鉴于了解到人类元基因组对人体健康的重要性,科学界积极开展了相关研究。如欧盟、美国和日本的科研人员相继启动了人类元基因组研究计划。赵立平教授特别提到,去年12月9~10日,英、美、法、中等国科学家在美酝酿成立“人类微生物组国际研究联盟(IHMC)”,计划今年4月联合启动“人类元基因组计划”,开始对人类元基因组的全面研究。这项被称为“第二人类基因组计划”的项目将对人体内所有共生的微生物群落进行测序和功能分析,其序列测定工作量至少相当于10个人类基因组计划,并有可能发现超过100万个新的基因,最终在新药研发、药物毒性控制和个体化用药等方面实现突破性进展。
▲关注慢性全身性代谢性疾病
去年12月美国《科学》杂志预测:人类共生微生物的研究将可能是国际科学研究在2008年取得突破的7个重要领域之一。赵立平教授谈到,当前对人类元基因组研究发现,肠道菌群结构的改变与失衡除会导致肠道疾病外,还与很多慢性全身性的代谢性疾病,如糖尿病、肥胖,甚至是癌症的发生有着密切关系。
过去一些找不到确切病原菌的肠道疾病,即非感染性肠道疾病(如肠易激综合征等),现在研究认为,肠道内微生物群落结构失调可能与其发生有重大关系。因而在治疗上,就可以选择一些改善肠道菌群失调的微生态制剂。
糖尿病原来仅仅被认为是糖代谢异常,现在研究却发现,菌群失调可能是造成糖尿病发生的一个影响因素。赵立平教授领导的研究小组发现,糖尿病模型动物肠道中的一些特定菌的数量有所变化——两种乳酸菌数量明显下降。国外也有研究报道,补充乳酸菌制剂能缓解模型动物的糖尿病症状。这“一减一加”的事实说明,肠道内某些种类的乳酸菌可能参与了糖尿病的发生发展过程。菌群的变化不仅是糖尿病的后果,也可能是糖尿病的诱因。
尽管肥胖受一定的遗传因素影响,但环境因素也对其产生重要作用。赵立平教授强调,菌群就是其中之一,即饮食结构改变产生的菌群结构异常可导致肥胖。美国学者Gordon及其同事近年来在肥胖与菌群关系的一系列研究上取得了突破性进展。他们发现,遗传性肥胖小鼠和瘦型小鼠肠道菌群的组成有明显差异,且肥胖表型可以随菌群在不同个体间发生转移;他们对人体的研究也获得了相似的结果。更令人兴奋的发现是,肠道菌群可以直接调节宿主脂肪存储组织的基因表达活性,使宿主增加脂肪的积累。这些研究有力地支持了肠道菌群在人类这样的“超级生物体”生理代谢中的地位。这从另一个角度证明,肥胖是人的基因和微生物基因共同作用的结果,甚至在某种程度上,后者的作用可能更大。
▲“中国舞”应能独领风骚
在世界各国对人类元基因组研究相继加大研究力度的同时,我国学者也不甘示弱。目前,围绕肠道菌群与感染性疾病的关系,由浙江大学第一附属医院牵头的国家“973”计划项目已经启动;在科技部和上海市的支持下,由上海交通大学系统生物医学研究院、中科院营养科学研究所和国家人类基因组南方中心等单位承担的中法肠道元基因组国际合作项目也已顺利启动;在上海市疾病控制中心(CDC)、闸北区CDC和卢湾区CDC的大力配合下,已经完成了1000多人的上海常住居民“营养、菌群与肥胖的病例对照研究”的现场体检和血液、尿液和粪便样品的采集工作,这是目前国际上规模最大的人类元基因组人群研究项目,备受国际同行关注。
但从整体来讲,我国的人类元基因组研究还处于起步阶段。如何充分利用我国的特有优势参与国际竞争,加快人类元基因组研究步伐,是需要我们认真思考的问题。在采访中,赵立平教授多次强调,我国目前具有多方面的优势,如果组织得当,在国际人类元基因组研究的大舞台上,应该能跳出一支支漂亮的“中国舞”。
微生物与人类的关系
———姓名.所在单位.
摘要:
小到肉眼看不见的微生物对人类却起着难以想象的巨大作用。有时危害人类,给我们带来灾难。但在某些方面,它又是我们人类的好朋友,帮助我们解决问题和灾难。
关键词:微生物,应用,危害,人类.
The relation between microorganism and mankind
--Zhang Jingjing (20044274) living creature engineering of the life science college of the University of Heilongjiang 3 class
Abstract:
I am small to arrive the naked eye unseen microorganism to the mankind but have the huge function of hard imagination.Sometimes endanger mankind, bring us a disaster.But in some aspects, it is our mankind's good friend again, helping us to solve problem with disaster.
Keywords: Microorganism, applied, endanger, mankind.
什么是微生物?微生物是泛指肉眼看不到或看不清楚的微小生物。它们体积微小,结构简单。它与人类关系密切,它既能造福于人类,也能给人类带来毁灭性的灾难。
微生物学在解决当代重大社会问题中起着重要作用。例如微生物采油技术中,它发挥令人难以想象的巨大作用。它可降低原油的黏度,增加原油的流动性,从而大大提高了原油的采收率。此种技术成本低,设备简单,不伤害地层,不污染环境,而且效益显著。1995~2000 年,斯诺克尔石油技术公司实施该技术且获得很好的效益[1]。而日本则把光合菌、乳酸菌、酵母菌、发酵丝状菌、放线菌等功能各异的80 多种微生物组成的一种活菌制剂。这些微生物组合在一个统一体中,互相促进,共同构成一个复杂而稳定的具有多元功能的微生态系统,可抑制有害微生物,尤其是病原菌和腐败细菌的活动,促进植物生长。该技术在自然农法中广泛应用。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。
然而,微生物在给人类提供诸多好处的同时,也带来了许多不可忽视的负面影响。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。化妆品中常见细菌主要以芽胞杆菌属、假单胞菌属、葡萄球菌属为主,这几个属的细菌在自然界分布广泛,对环境抵抗力较强,污染机会较多[2]。真菌主要有木霉属、曲霉属、根霉属、脉孢菌属、短梗霉属、假丝酵母属和红酵母属等,这些菌也是自然环境中常见的霉菌和酵母[3]。受到微生物污染的化妆品不但产品腐败变质,更重要的是致病微生物污染会对人体健康产生危害。别外饮水机污染也已成为不可忽视的卫生问题,有的饮水水质量已经远远达不到合格饮用水的卫生质量,所谓的纯净水、矿泉水等已不能直接饮用,主要是被大肠杆菌等微生物污染。这种状况很可能加重夏秋季肠道病的流行。研究人员还指出,室内空气也存在着微生物污染,它可引起人体出现眼刺激感、哮喘、过敏性皮炎、过敏性肺炎和传染性疾病,重者甚至因感染而死亡。室内建筑材料和家用电器是室内空气的主要污染源,它不仅能释放出对人体有害的化学物质,同时也为微生物的孳生提供了有利的条件。
由此可见,微生物与人类的关系非常密切,它不仅造福与人类,也会伤害人类。因此我们应该正确地认识微生物,并利用它保护环境、造福人类,这是我们的期望也是我们每个人义不容辞的责任。
参考文献:
[ 1 ] 谢明杰,谢正,邹翠霞,曹文伟.微生物降解原油提高原油采收率的研究[J].抚顺石油学院学报,1999,(2).
[ 2 ] 东秀珠,蔡妙英. 常见细菌系统鉴定手册[ M] . 北京:科学出版
社,2001.
[ 3 ] 魏景超. 真菌鉴定手册[ M] . 北京:科学出版社,1979.
(收稿日期:2003 -08 -12)
[ 4 ] 金京德. 有效微生物研究会·EM活用技术事例集·EM研究所·2004年·
人类与微生物可持续发展的关系
1,土壤中的分解者——真菌、. 微生物和土壤动物分解死去的动物和 植物,清除有机垃圾,给人类创造一个洁净的环境;
2,微生物给人类在衣、食、住、行、医药、美学和科学进步等等方面提供的用场太丰富了;
3,微生物可以形成完整的食物网,同时它们又是他动物的食物,通过捕食与被捕食的关系把动植物,微生物联系起来,形成一个复杂的关系网。
4,现代人类是由人类、各种各样的微生物、其它生物种类在其所分享的不断变化的大自然的胁迫中进化而来。这种共同进化的过程受多方面的影响,诸如:环境的变迁、人类的迁徙、人类行为的变化、其它物种数量的增加和减少以及微生物命运的不断变更。
5,保持一直处于人体与病原微生物间的最大程度上的微妙平衡可以使生态安全得到加强。现代人类和多种多样的微生物随着时间的前移而共同进化,这种关系大可用“和平共处”来描述。这种“和平”来自于人类对于病原微生物的经验发展而得来的对免疫性的认识。