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        公務員期刊網 精選范文 微生物生態學研究范文

        微生物生態學研究精選(九篇)

        前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的微生物生態學研究主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。

        微生物生態學研究

        第1篇:微生物生態學研究范文

        一、創設情境,激發興趣

        《初中數學課程標準》提出:“讓學生在生動具體的情境中學習數學”“讓學生在現實情境中體驗和理解數學”。數學家華羅庚也說過:“人們早對數學產生了枯燥乏味、神秘難懂的影響,成因之一便是脫離實際。”學生的數學學習內容應當是現實的、有意義的、富有挑戰性的,學生的數學學習活動應該是一個生動活潑的、主動的和富有個性的過程。同時,創設情境有利于激發學生學習數學的興趣和求知欲望,調動學生學習數學的積極性;有利于學生認識數學知識,體驗和理解數學,感受數學的力量。因此,在教學過程中不僅要考慮數學學科自身的特點,還要根據學生學習數學的年齡特點和心理特征,創設生動有趣的情境,為學生提供思維的素材、空間,讓學生的思維在這氛圍中去奔放、去創造。

        二、培養意識,開展活動

        我國的數學教學在很長的一段時間內對于數學與實際、數學與其他學科的聯系未給予充分的重視。學生的數學應用意識極為薄弱,對生活中的事例缺乏敏銳的洞察力,更談不上將生活中的實例抽象為數學模型進行思考研究的能力。很多走向社會的學生甚至感嘆在中學階段所學的數學課程在工作學習中毫無用處。這個普遍現象引發了我們的思考,難道數學真的那么高深莫測,難道數學就只能在尖端領域中得以應用,或者僅供數學家們去研究一輩子的理論?答案顯然不是。其實生活中處處充滿著數學,處處留心皆數學。

        細心的人會發現,很多商品都有大小包裝,你想過不同包裝和價格之間的關系嗎?在超市購物時,買一包200克的食品合算還是兩包100克的食品合算?你在自行車修理鋪里看到師傅在滾珠軸承裝滾珠時,想過能裝多少個嗎?你在上課時,想過坐在什么位置才能最清楚地看到黑板的問題嗎?你在開關燈時,想過燈的位置和照明度的問題嗎?烈日下,你想過遮陽篷搭建方式和遮擋太陽光線有關嗎?父母親給你買人壽保險時你有注意到保險險種和分紅方法嗎?男孩子在踢足球時有沒想過在哪個角度射門命中率會比較高?在乘坐電梯時有沒發現電梯的單雙層或者特殊樓層專用的現象,有沒想過這樣使用的目的……這些問題都與數學有關!原來數學與生活是如此的息息相關。

        三、加強實踐,拓寬思維

        第2篇:微生物生態學研究范文

        近年來,高科技信息化的移動互聯網的快速發展給基礎生物化學課程的教學改革帶來了新的機遇。一種全新的、深層次的混合學習模式翻轉課堂已然成為全球范圍內課程改革的熱點。翻轉課堂(Flappin}u Classroom)也稱“反轉課堂”,是利用現有的信息技術手段重新構建教學過程的一種新型的教學模式。這種教學模式徹底擺脫了傳統“課上傳授知識+課下內化知識”的教學手段,把課堂和課下活動完全翻轉。微信是騰訊公司2011年推出的一款完全免費的應用在智能終端的即時通訊服務應用程序,它可以通過公眾號平臺、朋友圈、群聊等方式接收推送信息,實現文字、語音、圖片和視頻等多種形式信息的傳播,用戶可開設公眾號,建設公眾平臺,且微信具有可開發性川。截至2017年4月,騰訊微信宣布微信月活躍用戶已達到8. 89億,特別是在大學生群體中,微信的使用率極高川。筆者對教學班級的調查顯示,100%的學生手機都安裝了微信軟件,并把它作為主要的交流通訊工具。因此,筆者試圖將微信平臺和翻轉課堂相結合,并將其用于基礎生物化學教學,便于教師教學與學生學習,達到共享資源,并且可以進行實時有效的交互活動.

        1基于微信平臺的設施專業基礎生物化學翻轉課堂教學模式構建    

        將微信公眾平臺和翻轉課堂教學模式相結合用于基礎生物化學教學,筆者選取 2015級設施農業科學與工程專業共61人進行為期一個學期的基礎生物化學課程教學模式改革與實踐,具體實施情況如下。

        1.1創建微信公眾號,搭建學習平臺任課教師首先申請一個用于此次教學改革實踐的微信公眾賬號,名稱為“農大基礎生物化學”,利用公眾號推送學習任務,并將教師制作的課程學習資源按教學進度上傳至微信公眾號上,包括教學大綱、教學課件、同步練習題、案例講解、精彩視頻等,并定期更新資源庫,供學生使用。同時創建了“生物化學”微信班級群,打造一個學生可以自主學習,并可以隨時與教師互動互享的網絡平臺。

        1. 2課前準備階段教師根據教學口標設計單元學習任務,通過收集整理學習資源并設計制作微課。根據基礎生物化學教學口標,將課程分為兩大部分,即靜態生物化學和動態生物化學。其中靜態生物化學包括糖、脂、蛋白質、核酸、生物大分子復合物和酶;動態生物化學包括生物氧化、糖類代謝、脂類代謝、蛋白質代謝、核酸代謝和物質代謝的聯系與調控。對每個單元的教學任務進行分解,并設計任務單,包括教學口標、教學重l從難l從、教學課件、預習任務單、同步練習題等。教師根據教學案例錄制10 min內教學視頻,將關鍵知識ii講解到位,并且設置一定的互動環節,增加視頻的趣味性和互動性。在上課前通過微信平臺相關學習和視頻資料,讓學生預習。教師同時利用微信平臺推送主題博文、實時新聞、科學研究成果、前沿資訊等,用于拓展學生視野。

        1. 3學生課前自主學習學生通過關注微信公眾平臺后,在課前自己選擇時間和地l從,根據教師的預習任務單自主安排學習計劃。通過觀看相關學習主題的課件和視頻結合教材,對難以掌握和理解的知識點進行反復觀看,并將疑難從記錄下來;通過完成相關練習題鞏固所學知識點;通過微信群聊進行交流討論,將問題及時反饋給教師,并可進行實時在線交流。

        1. 4課堂教學活動在課堂上教師根據學生預習情況,對在自主學習過程中產生的問題進行歸納總結,有針對性地進行知識講解,并對重l從和難l從部分進行課上討論。學生在課前根據預習任務單要求已經完成相關知識的學習,對新知識有了一定的了解,在課堂上可以選擇性聽課,提高學習效率。教師將傳統的講授式教學活動轉變為多樣化的教學活動,包括分組討論、探究問題、完成練習、學習成果交流等方式。通過師生的交流討論,提高學生學習的主動性和積極性。在教學活動中,任課教師將個性化指導和集體性輔導2個方面相結合。

        1. 5課后總結翻轉課堂這種教學模式以課后強調學生之間或師生之間的交流與思考的方式取代了傳統教學在課后給學生布置大量作業用于課堂知識l從的鞏固學習。學生通過微信群在線跟任課教師或者同學進行互動交流討論,也可以通過微信聊天功能與教師進行一對一交流。教師可以根據教學結果反饋了解學生對相關知識點的掌握情況,及時發現學生學習過程中存在的問題,給予糾正,并對教學結果進行總結,及時調整教學方式,因材施教,有效提高學生的學習能力和學習效率,以期達到最佳教學效果。

        2基于微信平臺的設施專業基礎生物化學翻轉課堂教學效果    

        根據基礎生物化學微信教學系統的調查進行教學效果評價,共有50名學生參與基于微信平臺的基礎生物化學翻轉課堂教學在線調查,收回調查結果50份。調查結果顯,基于微信平臺的基礎生物化學翻轉課堂教學模式受學生歡迎,其中有40%的學生非常喜歡這種教學方式,說明該教學模式能夠提高學生學習興趣和學習動力;30%的學生覺得微信平臺的基礎生物化學教學模式效果非常好,說明基于微信平臺的基礎生物化學翻轉課堂教學方式能夠有效提高教學效果;75%的學生愿意繼續這種教學模式,說明基于微信平臺的基礎生物化學翻轉課堂的教學方式得到學生的認可,具有可實施性。

        第3篇:微生物生態學研究范文

        【關鍵詞】DGGE;微生態;純培養

        1.DGGE技術的原理

        變性梯度凝膠電泳(DGGE)是根據小片段DNA分子(1kb以下)的熔解溫度不同來分析DNA分子的多樣性,理論上可以檢測到單個堿基替換的DNA分子。DN段在丙烯酰胺凝膠中的遷移率取決于自身的物理性狀,熔解狀態的DNA分子片段在聚丙烯酰胺凝膠中的遷移速度比雙鏈DNA分子慢[4]。當DN段處在變性劑濃度不斷增加的凝膠系統中,隨著電泳的遷移就會部分融化,達到一定變性劑濃度時DNA就會熔解為單鏈的分子,這些離散的碎片集中在一個比較狹窄的變形梯度范圍內,這樣不同的DNA分子在不同變性劑濃度下熔解,在整個電泳圖譜中成樓梯式排列。通過對比熔解狀態下DN段的多態性,就可以推測有堿基突變或序列差異的DNA分子片段。

        為了提高檢出率可在DNA一端加入一個高熔點區―GC夾(GC clamp);GC夾就是在一側引物的5′端加上一個30~40bp的連續GC堿基,這樣在PCR產物的一側可產生一個GC夾的高熔點區,從而使相應的部分序列處于低熔點區而便于檢測分析;這樣,DGGE的突變檢出率可提高到接近于100%[4]。

        2.DGGE技術在微生物生態學中的應用

        自然界中85%~99.9%的微生物是不可純培養的[5],并且微生物的形態具有難觀測性和可變性,在傳統的實驗方法下不能提供足夠的微生物學信息,這嚴重阻礙了對自然環境中微生物構成及特征的客觀認識。PCR-DGGE 技術在微生物生態學中的一個最主要的應用就是分析微生物群落構成,Muyzer 等人于1993年首次將DGGE技術應用于微生物膜系統和生物菌苔的群落多樣性分析。此后,該技術被廣泛應用于各種微生物生態系統的檢測,絕大部分研究都是通過擴增原核生物 16S rDNA 基因來研究各生態系統中的古細菌或細菌的群落多樣性[6],或者用真菌的通用引物擴增18SrDNA 基因,從而研究真菌的群落多樣性,另外除了通過rDNA基因來分析微生物群落結構組成外,還可以通過擴增功能性基因來研究功能基因及功能菌群的差異。

        Lam等利用DGGE技術對真菌18SrDNA的序列進行分析,研究Magnolia liliifera葉片中真菌的多樣性,結果在葉片的不同部位得到通過培養和形態學研究未能得到的14株不同菌株[7]。Eeva等對挪威紅杉殘枝樣本直接進行DNA提取,利用DGGE分析通過FR1和NS1引物對擴增的1650 bp rDN段,結果得到了46株木材腐爛真菌,為真菌群體中難培養的菌株的檢測提供了新的方法[8]。Zhou等對藏靈菇發酵液里的真菌和細菌的DNA進行提取后,擴增細菌16SrRNA和真菌28SrRNA上的相應片段,之后用DGGE進行分析得到11株優勢菌株,并且在不同樣本之間細菌存在78~84%的相似度,酵母存在80-92%的相似度[9]。

        PCR-DGGE 技術在微生物生態學中的另一個重要應用是檢測微生物的動態變化。宋亞娜等運用16SrDNA和18S rDNA特異性引物對,將土壤中提取的總DNA進行PCR擴增后,通過DGGE技術對PCR產物進行分析,研究不同間作和輪作種植體系對作物根際真菌和細菌菌落結構的影響,結果表明,間作明顯改變玉米的根際細菌、真菌的菌落結構[10]。Takada利用PCR-DGGE研究化學熏蒸后對散土和菠菜根部土壤中真菌群落的變化,結果表明,三氯硝基甲熏蒸兩個月后,在散土和菠菜根部土壤中真菌的多樣性都減少,并且一年后真菌的多樣性并沒有完全恢復到原來的水平,但是菠菜根部土壤中真菌減少量比散土中要少,1,3-二氯丙烯處理兩個月后,真菌的多樣性只發生微小的改變,并且六個月后就與對照組沒有顯著差異了[11]。

        PCR-DGGE技術還可用于發現新的微生物菌株。Santegoeds等通過DGGE分析細菌16SrRNA上的基因片段來檢測多次富集培養的菌藻系,得到了14條獨特的16SrRNA基因序列,其中有10個細菌株的基因是以前利用純培養手段及單純的分子技術方法均沒有發現的[12]。

        3.DGGE技術的局限性及改進方法

        DGGE 技術作為一種分子生物學手段在研究微生物群落的動態行為和復雜性方面發揮著重要的作用,是目前被普遍接受的的分子生物學工具,但是作為一種分子水平上的技術,除了具有多數分子技術所固有的缺點之外(如PCR產物偏差等),本身也有一定的應用局限性。

        首先,利用DGGE分離的PCR產物一般要求DNA長度在200~ 700bp范圍內[1],超出該范圍DGGE的分辨率會下降,然而這些序列只能提供有限的系統發育信息,不利于判斷微生物所屬的系統類群。其次,DGGE通常顯示的是微生物群落中的優勢種群,Muyzer研究發現該技術只能對菌體數量大于總菌量1%的菌群進行分析[1]。再次,每種菌可能含有數目不等的rRNA基因[13],則可能會導致群落中菌株數量被過多的估計從而夸大群落差異性和多態性。另外,如果選用的條件不是特別適宜就不能保證將每類DN段完全分開,這樣序列不同的DN段遷移到凝膠的同一位置,導致同一條帶中含有不同種類的細菌[14]。

        對于DGGE存在的這些缺限我們可以通過各種手段加以改善,例如可以優化電泳及PCR的條件從而減少誤差,并且在進行DGGE之前通過軟件來分析檢測PCR過程中形成的嵌合體,另外,可以與其他技術方法相結合,如純培養、直接形態觀察、原位雜交、核酸探針檢測技術等,這樣不僅更客觀的從多方面反映環境中微生物的多樣性信息,還可以與其他方法相互補充,從而不斷提高分子微生物生態學的研究水平。DGGE技術與傳統方法或其它分子生物技術的結合進一步促進了人們對微生物生態的認識;隨著分子生物學技術的快速發展,DGGE技術將會得到不斷的補充和完善,必將在微生物生態研究中發揮更大的作用。

        【參考文獻】

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        [5]張寶濤,王立群,伍寧豐.PCR-DGGE技術及其在微生物生態學中的應用[J].生物信息學,2006,3:132-134.

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        [7]宮曼麗,任南琪,邢德峰.DGGE/TGGE技術及其在微生物分子生態學中的應用[J].微生物學報,2004,44(6):845-847.

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        [11]宋亞娜,包興國,李隆等.利用DGGE法研究不同種植體系中根際微生物群落結構[J].生物學雜志,2006.23(5):12-16.

        [12]YukoTakadaHoshino,NaoyukiMatsumoto.Changesinfungalcommunity structure in bulk soil and spinach rhizosphere soil after chemical fumigation as revealed by18S rDNA PCR-DGGE[J].Soil Science and Plant Nutrition,2007,53:40-55.

        第4篇:微生物生態學研究范文

        關鍵詞:根際環境;污染土壤;根系;根系分泌物;細菌;菌根真菌;土壤動物

        1引言

        根際環境是指以植物根系為中心,所形成的含有大量微生物、土壤動物、植物根系及其分泌物,在物理學、化學、生物學特性上而不同于周圍土體的微區域環境。根際環境內土壤的重要特征之一就是富有大量的生物,其微生物和原生動物的數量比非根際土壤要多得多.[1]。根際環境內土壤生物學特性在很大程度上取決于植物根系分泌物的性質,一些研究結果表明:根際土壤微生物活性及其群落結構隨植物生長發育而變化,對根系生長發育、營養產生很大的影響.[2,3]。正是由于根際環境內這些特殊的特性存在使得污染物在根際環境內表現出特殊的化學行為。

        作為植物根系生長的真實土壤環境,根際環境在對污染土壤修復中的作用也不容忽視。近年來重金屬和有機污染物對動物、植物及人類的直接的和潛在危害以及被污染環境的綜合治理已成為社會各界關注的焦點。生物修復已成為污染生態學和環境生態學研究的熱點。存在于土壤中的污染物首先通過根際環境與植物相接觸,進而通過植物和根際環境內的生物來降解這些污染物質。根際環境內植物的根及其分泌物和微生物、土壤動物的新陳代謝活動對污染物產生吸收、吸附、降解等一系列活動,在污染土壤修復中起著重要作用.[4]。基于此,本文著重從植物根系和根系分泌物、微生物(細菌、菌根真菌)和土壤動物等方面進行概述,總結了它們在根際環境內對污染土壤修復的重要意義。

        2根際環境內植物根系及其分泌物對污染土壤的修復作用

        植物根系是土壤食物網的主要基質和能量來源之一,驅動土壤生物、化學和物理過程.[5]。植物根系如同一張“過濾網”,使通過的重金屬得到固定并吸附于土壤表面,從而降低重金屬在土壤中的生物有效態,達到減輕重金屬污染的效果.[6]。植物根系是植物吸收營養物質的重要途徑之一,因而也成為污染物質進入植物體內的重要路徑。利用植物根系修復污染物正是應用了根系這種“提取能力”,對于富集在植物體內的污染物,通過植物自身的揮發和人為對地上部分的收獲達到修復的目的。

        2.1植物根系分泌物對重金屬污染土壤的修復

        植物根系分泌物是植物在生長過程中,根系向生長介質分泌質子和大量有機物質的總稱。Mench等的研究表明,根系分泌物各組分(粘膠、高分子、低分子分泌物)均可與重金屬發生絡合作用,高分子與低分子的絡合物可能有助于重金屬向根表的遷移,而粘膠包裹在根尖表面,可認為是重金屬向根遷移的“過濾器”.[7]。

        根系分泌物主要通過活化、螯合、還原等作用來降低根際環境內重金屬的有效性和毒性。此外,根分泌物被根際微生物利用,使根際土壤的氧化還原低于非根際土,從而改變根際土壤中變價重金屬如Cr、Cu等的形態及有效性.[9]。在重金屬等環境脅迫下,植物通過調節根分泌物的成分使根際環境更好的與外界環境相適應。如在鋁脅迫下,耐鋁植物可通過分泌有機酸,以緩解鋁的毒害.[10]。另外,根系分泌物及其分解程度均影響土壤中重金屬的吸附-解吸特性,植物根系分泌的新鮮分泌物可減少土壤對重金屬的吸附,提高其擴散性 .[11]。

        2.2植物根系分泌物對有機物污染土壤的修復

        根系分泌物對污染物的降解主要通過酶系統的直接降解和增加微生物的數量和提高其活性的間接降解.[12]。前一種途徑已被一些研究所證實,如有毒有機物在外酶的作用下分解為低毒的形態、磷酸酶可降解有機磷殺蟲劑 .[13]、植物死亡后釋放到土壤環境中的酶還可以繼續發揮分解作用。其中尤其植物特有酶對多環芳烴的降解為根際修復的潛力提供了強有力的證據.[14]。根系分泌物通過影響根際土壤中微生物數量和活性來實現有機污染物的修復是主要途徑。

        3根際環境內微生物對污染土壤的修復作用

        根際微生物通常是指細菌、放線菌和真菌(尤以菌根真菌為主)幾大類。根際環境內的微生物對污染物具有多種修復手段,有的以污染物為碳源和能源,有的與污染物共代謝,通過代謝過程,這些離子可被沉淀或被螯合在可溶或不溶性生物多聚物上.[15],進而達到對根際環境內污染土壤修復作用。

        3.1根際環境內微生物對重金屬污染土壤的修復

        細菌對重金屬污染土壤的修復主要表現在吸附能力上。尤其集中在汞、鉻(Hg、Cr)等方面的研究上,證實了可以降低重金屬可移動性和生物有效性,從而對污染土壤起到修復作用。根際環境內有獨特的氧化還原電勢與溶解氧水平,也為污染物的揮發和還原提供了條件。例如,土壤細菌對無機與有機汞化合物的還原與揮發;鉻酸鹽的還原與亞砷酸鹽的氧化.[16,17]。另外,細菌為了生存在尋找碳源和能源的過程中就會形成一種進化優勢——趨化性。細菌趨化性在根際環境內污染土壤的生物修復過程中發揮重要的作用,例如,趨化性可以使降解菌株與污染物緊密接觸,解決污染物的生物可利用問題.[18]。

        關于菌根真菌對重金屬的相對獨立吸收作用很早就已經有了研究。如,Cooper和Tinker.[19]采用能區分根系和菌絲的裝置,利用同位素示蹤技術,演示了內生菌根菌絲吸收、累積和移動.65Zn的過程,表明了菌絲本身能夠吸收重金屬,這可能促進了根系對重金屬的吸收能力。此外,外生菌根真菌還具有它獨特的特點——屏障作用,因菌套的形成而較為明顯,對重金屬起了物理阻礙作用,阻止重金屬向植物體內轉移.[4]。另外,菌根真菌還通過屏障、螯合以及菌根根際效應來影響微生物活性.[20]等作用,進一步促進污染物的降解和轉化。

        3.2根際環境內微生物對有機物污染土壤的修復

        根際環境內的細菌除了對無機污染物具有獨特的降解之外,也對大多數有機污染物進行降解。它們除直接的代謝活動外,還能以根分泌物和根際內有機質為主要營養源,從而具有根際環境外細菌所不具有的降解特點.[4]。Ortega-Calvo等人首次評價了根際環境內細菌的趨化性使根際內降解性細菌數量增加,提高了污染物的生物可利用性,促進了根際內多環芳烴的降解.[21]。

        菌根真菌作為根際環境內根系與土壤相接觸的重要媒介,在促進有機污染物的降解和轉化、促進污染土壤中植物的生長、有機污染土壤的生物修復等方面具有積極的作用.[22]。研究表明,受菌根接種的植物根系對農藥的污染有很強的耐受力,菌根通過吸收、積累以及分泌物對農藥進行分解、揮發等一系列的作用降低了有機農藥的毒害。林先貴等.[23]研究發現了接種VA菌根真菌后,白三葉草的菌根侵染率、生長量和對N、P 元素的吸收量都高于不接種的對照植株。王曙光等.[24]也進一步揭示了 AM真菌的菌絲在酞酸酯的降解和轉移過程中起了某些特殊的作用。在對外生菌根真菌的眾多研究中,均揭示了其對有機除草劑的降解吸收作用。

        4根際環境內土壤動物對污染土壤的修復

        目前對于土壤動物修復的概念還沒有準確統一的定義。據大量研究表明土壤動物修復技術是利用土壤動物對污染物進行機械破碎、分解、消化和富集以及在土壤中進行的翻耕和穿插等活動影響污染物的遷移和分布,并通過腸道排放的微生物及分泌的酶而使污染物降低或消除的一種生物修復技術.[25]。土壤動物作為土壤中的一份子,它們的活動、生長以及繁殖都與土壤的理化性質息息相關,尤其生活在根際環境內的土壤動物對有機物污染物的機械破碎和分解具有重要的作用。與此同時,大量的腸道微生物及分泌的酶也轉移到土壤中來,它們與根際環境內土著微生物一起通過吸收、降解等方式使得污染物濃度降低或消失。

        土壤動物生活在土壤環境內,作為土壤污染的一個評價指標.[26],因此它在一定程度上能夠反映土壤的污染狀況。在土壤中添加有機氯培養蚯蚓試驗中,謝文明.[27]等發現蚯蚓對所加的有機氯農藥的富集作用明顯。蚯蚓不但富集了重金屬,還可以改良土壤,保持土壤的肥力。將蚯蚓應用于污染土壤生態系統的恢復,甚至應用于強化污染土壤生態系統的修復,具有一定的發展潛力,在實際應用當中也有較大的可行性。

        除了以捕食和代謝分泌為基礎的假說外,土壤動物對微生物群落結構、土壤有機碳、根系生長及植物群落等的影響也將對根際生物修復產生深遠的反饋作用.[28]。在今后的研究中應加大土壤動物其它種類,如甲螨、線蟲、跳蟲等微型和中型土壤動物對土壤污染修復作用研究。

        5結語

        根際環境內除了上述的生物種群外,還有很多微生物及土壤動物類群,而對于它們在根際污染土壤中修復作用研究的較少。土壤遭受污染是一個十分復雜的過程,不存在相對單一的污染物,幾乎都是多種污染物綜合污染的結果。生物修復體系中任何單一生物體一般都不具備降解復合污染物整體能力,因此,生物聯合修復是必須采用的。修復過程中可以充分發揮各有機體及相互結合產生的修復作用。隨著科技的進步根際環境內污染土壤的生物修復技術已經取得很大的發展,但由于受到區域生物特性以及自然環境的限制,還存在著許多局限性。

        (1)土壤中根系的形態和根系的構型在污染土壤中的修復作用研究的很少,應加強不同土壤層中根系修復作用的研究。

        (2)由于根際環境是動態的、復雜的系統,在營養及重金屬等的脅迫條件下,根系分泌物產生的機制以及影響根際環境中其它組成成分的機理需要進一步的研究。

        (3)對于輕度污染的土壤,污染物濃度沒有達到生物降解的最低含量,迫使生物無法發揮其正常的降解功能,鑒于此,微生物對污染物最低量的降解反應能否進行定量的研究。

        (4)微生物對根際內污染土壤的修復受多種因素的影響,如菌株的生存條件、營養條件以及菌株的呼吸活性等,而從這一視角研究的比較少。

        (5)土壤動物在對根際內污染土壤修復中的研究報道的很少,大部分都是集中于蚯蚓的修復作用,而應加強對土壤動物其它種類,如甲螨、線蟲等微型和中型土壤動物對土壤污染修復作用研究。隨著科學技術的發展和對實驗條件進一步的精確模擬,很多新的技術和理論也得到了很大的發展,如,分子生物學技術、基因工程理論、重新組建微生物的遺傳性狀、篩選具有降解多種污染物且降解效率更高的優良菌株及酶系,顯然已經成為污染土壤修復研究的熱點。通過對以上內容的深入研究,必將促進生物修復技術從實驗室走向大田生產應用。

        2012年11月綠色科技第11期致謝:感謝在論文的寫作過程中由導師朱永恒提供的指導和幫助。

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        第5篇:微生物生態學研究范文

        論文摘要:通過產酸發酵反應器的動態試驗,考察生態因子(pH、ORP)等制約的不同發酵類型頂極群落的結構、優勢種群的組成和生態演替的規律,闡明不同發酵類型代謝及其頂極群落的典型特征,揭示產酸發酵過程中頂極群落內平衡與反饋調節的生理代謝機制,并以pH值、ORP來表征生態演替過程中優勢種群的生態位圖。

        Ghosh和Poland在1971年提出了利用相分離的原理:分別控制適應于產酸發酵菌和產甲烷菌的最佳生理及生態條件,從而形成具有較高運行穩定性和處理效率的兩相厭氧生物處理系統。目前,對于兩相厭氧生物處理的微生物生態學的研究普遍受到重視,但是由于產甲烷菌具有種類少、生長繁殖慢、利用底物種類有限、對環境條件敏感等特性,使得人們長久以來認為產甲烷相是兩相厭氧處理系統中的關鍵“限速步驟”,因此大多數研究集中于產甲烷相微生物的生態學研究上。事實上產酸相不同生態條件下形成的末端發酵產物作為產甲烷細菌利用的底物,對產甲烷相乃至整個工藝的穩定運行具有至關重要的作用[1]。以往的研究表明,產甲烷相微生物對底物的轉化速率依次為乙醇>戊酸>丁酸>乙酸>丙酸,而乙酸的轉化是系統產甲烷即去除效率的“限速步驟”。從整個系統角度出發,產酸相最佳發酵類型應為乙醇型發酵[2]。因此利用連續流產酸發酵反應器,通過對限制性因子(pH、ORP)的調控,考察在人工創建生境中,微生物所遵循的群落與種群生態學演替規律,不同發酵類型的頂級群落內平衡與反饋調節的生理代謝機制,得出以pH、ORP表征的生態演替過程中優勢種群的三維實現生態位,這對于進一步闡明產酸相不同發酵類型的生態學規律,提高兩相厭氧的整體處理水平具有新的思路和理論指導意義。

        1試驗材料與方法

        1.1實驗裝置

        采用沉淀區和反應區一體化、內設氣—液—固三相分離裝置的連續流攪拌槽式厭氧反應器(CSTR)作為產酸相反應器,有效容積為3.1L,通過對pH、ORP進行調控進行平行實驗;反應器外部纏繞電熱絲結合溫控儀保證內部溫度(30±1℃)的厭氧條件,實驗中控制COD負荷為8kg/m3·d,進水COD濃度為4000mg/L。具體流程見圖1所示。

        1.2實驗底物與分析方法

        采用廢糖蜜為底物,并按照COD∶N∶P=800~1000∶5∶1配以少量N、P。采用標準方法分析測定COD、pH、ORP(以電極電位Eh計,mV)。液相發酵產物采用SC-7氣相色譜分析儀,按照任南琪[1](1994)建立的檢測方法進行分析。厭氧細菌的培養采用改進的Hungate技術,鑒定方法參見參考文獻[3]。

        2結果與討論

        產酸發酵類型指依據酸性末端產物中揮發性脂肪酸(VFA)的分布判斷微生物的生理代謝途徑。酸性末端產物中始終占據主導地位的物質定義為相應的代謝類型,并將產酸發酵生態系統達到穩態時代謝的優勢種群定義為頂極群落。產酸相的三種發酵類型中,丁酸型發酵和丙酸型發酵分別以丁酸或丙酸為主要液相末端發酵產物,而乙醇型發酵的主要液相末端產物為乙醇和乙酸。

        生態演替是生物群落的一個動態變化特性,具有定向性、可調控性、趨于穩定性。由于環境因素(因變因子:pH、ORP)、微生物內部群落及末端代謝產物組成的協調控制,產酸相微生物群落在隨環境因素定向演替的同時,由于群落的內平衡和反饋調節機制,又保持了相對的穩定性,即形成與不同發酵類型相對應的特征頂級群落生態系統,頂級群落中微生物通過種間競爭和協同作用選擇優勢種群,形成復雜的生態學決定關系[4~5](圖2)。

        2.1乙醇型頂極群落的結構模式及生態演替

        產酸發酵反應器的乙醇型發酵是以H2為主要氣相產物,乙醇、乙酸為主要液相產物的發酵類型,在ORP、pH特別低的情況下,以產生乙醇的方式保證細胞內部的正常pH值,以維持機體正常產能和合成代謝,同時每產生1mol乙醇,氧化NADH的量為2mol,以此實現NAD+/NADH的耦聯,并產生1mol氫氣見表1。乙醇型發酵具有很強的穩定性,不同反應器及不同運行階段的乙醇型發酵微生物優勢菌群見表2。

        2.2丙酸型頂極群落的結構模式及生態演替

        丙酸的產生和積累對厭氧生物處理系統有重要的影響,導致系統pH降低而發生“酸化”,致使產甲烷菌失活[6]。主要原因是丙酸在產甲烷相的產乙酸過程緩慢。丙酸型發酵的典型細菌丙酸桿菌屬無氫化酶,不產生氫氣。丁酸型發酵的主要限制性因素為較高的ORP和pH5.0。不同反應器及不同運行階段的丙酸型發酵的頂級群落中優勢種群見表3。

        2.3丁酸型頂極群落的結構模式及生態演替

        從微生物代謝角度講,pH接近中性時細菌以合成代謝為主,數量的增殖增加了ATP的消耗量,而丁酸型發酵的單位ATP產量是3,因此被選擇。在環境中ORP較低、pH為6.0和5.0左右發生的是丁酸型發酵。而較高ORP、pH為5.0時的丙酸型發酵是由于丙酸桿菌的兼性需氧性所致。不同反應器及不同運行階段的丁酸型發酵的頂級群落中優勢種群見表4。按照Odum生態學的觀點分析,在調節pH、ORP的生態演替過程中,環境中的頂極群落受環境中生態因子的制約而呈現一定的演替過程,最終被環境條件所選擇的微生物成為優勢菌群,這是群落“進化”過程中功能由量變到質變的過程,這一過程包括以下階段:(1)各種發酵類型微生物之間復雜的種群關系通過微生物的生理代謝調節作用,與生境相適應的優勢種群得以生長繁殖;(2)同種發酵類型微生物頂極群落的內平衡與反饋調節能力;(3)不同發酵類型代謝末端產物對群落的制約、調控;(4)頂極群落中某些優勢種群(如2)反應器的擬桿菌屬)的生態位與反應器內生態條件相似,污泥馴化初期已是優勢種群,其優勢地位不易動搖。

        2.4演替過程中優勢種群的生態位

        圖4所示是以ORP、pH值組成的產酸相不同發酵類型頂極群落中優勢種群的二維實現生態位圖。由圖3可見,生態因子制約了優勢種群的生態演替,在這一過程中,各種類型微生物為形成穩定的頂極群落,通原因。膜組件的材料、MBR的運行條件和活性污泥的性質決定了這些因素的影響程度。(3)通過合理的設計及優化運行條件,結合有效的反沖洗和清洗措施,能夠最大限度地控制膜污染和恢復膜通量。

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        第6篇:微生物生態學研究范文

        關鍵詞: 新建地方本科院校 環境專業 藻類教學 改革實踐

        隨著我國經濟和城鎮化建設的快速發展,水環境日益惡化,“藻華”頻繁爆發,水體生態系統破壞嚴重,恢復難度逐年加大,迫切需要大量掌握藻類學知識的應用型人才。但是,我國環境專業本科很少開設有藻類學課程,在現有課程中也較少講解相關知識[1],開設相關實驗。特別是新建地方本科院校,由于師資和實驗條件所限,這方面教學的重視程度更低。本文從環境專業的課程體系和內容兩個方面介紹重慶文理學院環境專業在藻類學理論和實驗教學方面的改革措施,希望為其他新建地方本科院校的相關教學改革提供有益的借鑒。

        一、實踐院校專業的基本情況

        重慶文理學院環境專業是重慶市特色專業建設點、校人才培養模式創新示范區和“應用型”示范專業。根據應用型人才培養目標,我們建立了“以崗位為平臺”的“理工融合”課程體系[2];針對不同能力層次的要求,我們構建了“一體化、多層次、強應用”的實驗教學體系[3]。

        二、藻類學課程培養體系的構建

        藻類學課程一般為研究生階段的專業課程,因此在新建地方本科院校環境專業獨立開設藻類學課程沒有太大的必要性,而且存在較大的難度。但是可以根據環境專業學生在實際工作中的所需,在已開設的專業課程中逐步講授相關知識,開設相應的實驗,構建課程培養體系,分階段培養學生的相關能力。

        實際上,環境專業基礎課程中的《環境微生物學》、《環境監測》、《環境生態學》均可講授部分藻類學知識,而且對應的《環境微生物學實驗》、《環境監測實驗》、《環境生態學實驗》也可以開設相關的藻類學實驗,達到逐步培養學生掌握藻類學相關知識和技能的目的。重慶文理學院校環境專業經2007年、2009年和2011年三次人才培養方案及教學大綱修訂后,已基本構建了藻類學的課程培養體系。在大二階段,分別通過《環境微生物學》、《環境微生物學實驗》、《環境監測》和《環境監測實驗》培養學生掌握藻類學基礎知識和基本技能;在大三上學期,通過《環境生態學》和《環境生態學實驗》培養學生理解污染水體生態系統(特別是富營養化水體生態系統)中藻類生態的作用;大三下學期,為了進一步培養學生的綜合應用能力,該專業編寫了《環境科學與工程綜合實驗》教材,并開設了這門實驗課程,其中也設計了一個藻類學的綜合實驗,著重培養學生的綜合應用能力。

        三、藻類學教學內容的構建

        1.理論教學內容

        如前所述,環境專業涉及的理論課程主要有《環境微生物學》、《環境監測》和《環境生態學》三門課程。

        《環境微生物學》:在“真核微生物”一章可以安排一節講解藻類的一般特征、分類及各門的形態結構特征。對于各門形態結構特征的講解最好結合當地的水體環境和藻類分布狀況,著重于優勢門、科、屬和種的講解。重慶文理學院位于重慶市,地處長江中上游,區域內多河流、水庫和堰塘,水體為淡水生態系統,藻類主要為淡水藻類。因此,該課程主要涉及藍藻門、綠藻門、硅藻門、裸藻門、隱藻門、金藻門、黃藻門和甲藻門,特別是前四個門優勢屬種的講解是重點。

        《環境監測》:在“水體采樣”部分講解不同藻類的采樣和培養方法,如單細胞藻類(衣藻、眼蟲藻等)和多細胞藻類(顫藻、水綿等)的采樣時間、工具、保存、培養及觀察方法。

        《環境生態學》:主要在第二章“環境對生物的影響”和第八章“受損生態系統的修復”中講解環境條件(如光照、水溫、營養鹽、pH等)對水生藻類的生長發育的影響,以及富營養化水體藻類爆發的原因和治理措施。

        2.實驗教學內容

        與理論教學對應的實驗主要有《環境微生物學》、《環境監測》、《環境生態學》及《環境科學與工程綜合實驗》四門課程。各門實驗課程主要的建設內容如下:

        《環境微生物學實驗》:實驗項目為“優勢藻種標本的顯微觀察”,初步培養學生鑒定不同水體(生活污水、工業廢水、富營養化水體和長江水體等)優勢藻種的能力。

        《環境監測實驗》:實驗項目為“水體藻類的采樣及計數”,主要培養學生野外水樣采集、藻類固定、濃縮、顯微計數的能力。

        《環境生態學實驗》:實驗項目為“藻類植物種間競爭實驗”,通過不同種類浮游植物混合培養,觀察不同種群增長速率的差異、混合種群在生長競爭中的種類更替過程,培養學生理解環境因子(如營養鹽等)在浮游植物種間競爭中的作用。

        《環境科學與工程綜合實驗》:實驗項目為“水體富營養化程度評價實驗”,要求學生掌握水體葉綠素a的測定方法,并結合藻類種類、數量及TP、TN、初級生產率值,掌握水體富營養化程度的評價方法體系。

        四、結語

        五年的教學實踐表明,每界學生通過兩年的藻類教學培養,基本能掌握各門藻類的一般特征,掌握藻類取樣、固定、計數和培養的方法,具有初步鑒定藻類(特別是優勢藻種)的能力,為學生今后的工作和學習打下堅實的基礎。

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        第7篇:微生物生態學研究范文

        微生態學是研究正常微生物群與其宿主相互關系的生命科學分支,是細胞水平或分子水平的生態學[1]。微生態學是一門理論與實踐密切相結合的新興學科。微生態學理論來源于實踐,又回歸于實踐,并指導實踐。在歐美國家、日本,微生態學技術及微生態制劑得到了廣泛應用。在醫學方面,近年來國內用于治療預防、保健的微生態制劑也有了迅猛的發展。首先應用在腸道病的生態防治,并取得了良好的效果。在口腔,泌尿生殖道、皮膚及呼吸道已相繼應用微生態學理論和微生態調節劑,對各種疾病進行診斷,治療和預防[2]。自1987年國家教委高教司下達了關于在有關高校的相關專業開設微生態學的批示以來,全國已經有十幾所醫學、農學、水產等高校為本科、研究生開設了微生態學課程。大連醫科大學從1983年開始在研究生中以講座性方式講授微生態學內容,從1986年開始給本科生講課,取得良好效果[3]。

        在衛生部、教育部2001年印發《中國醫學教育改革和發展綱要》中明確提出醫學教育改革與發展的方針是:優化結構,深化改革,穩步發展,提高質量。深化改革是指改革醫學教育的培養模式、課程體系、教學內容、教學方法和教學手段。提高質量是根據醫學的特點,加強醫學生全面素質、創新精神和實踐能力的培養,加強并完善畢業后教育與繼續教育,不斷提高衛生技術隊伍的整體素質。到2015年目標建立起層次和專業布局合理、規模適當、開放的醫學教育體系,實現醫學教育現代化[4]。在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》同樣指出高等教育要提高高等教育和人才培養質量,提升科學研究水平,增強社會服務能力。國家教育工作方針是優先發展、育人為本、改革創新、促進公平、提高質量[5]。微生態學作為一個新興的學科,在前期積累的寶貴的教學經驗的基礎上微生態學的教學有必要進行進一步的教學改革以適應現代醫學教育及人才培養的需要。我們認為應注意以下幾個方面。

        1改革完善教學方法

        1.1合理的組織教學內容為了解決教材內容多、授課時間少的矛盾,發揮學生的主觀能動性,變被動為主動。在教學過程中注重從實際需要出發,面向臨床實踐,大膽改革教學內容,緊密結合臨床實際情況,調整講習時間。同時為了適應學科的發展,掌握科技動態,增添新知識,教師注重介紹國內外的研究動態,把全國性學術會議的論文、全國性學術交流資料在課堂上講授,使學生及時吸收新鮮養料,開闊視野,提高他們學習的積極性。

        1.2豐富多樣的教學方法根據不同專業、不同年級情況,采取不同的教學方法。臨床醫療專業學生基礎知識較扎實,主要是加強機理方面的講授。而檢驗、藥學等專業學生醫學方面的知識較少,講授中注意補充這些方面的知識。本教研室唐立教授于2007年出版了衛生部醫學CAI課件《消化道菌群的微生態》,已將其用于微生態學中。課堂中以講授為主,結合CAI課件、幻燈片、看錄像等手段組織教學,形象生動,記憶深刻。講授時重點突出,難點講清楚,啟發引導,打開思路。

        1.3討論式和問題式教學在教學過程中,有的教學內容采取討論式和問題式教學方法。教師先簡單地講提綱,然后發給學生有關資料,組織引導學生結合教材內容進行充分討論和認真分析,最后由教師歸納小結。實踐證明,討論式教學不僅調動學生學習積極性和主動性,而且培養了學生的自學能力、分析問題及解決問題的能力,提高了教學效果。我們認為,微生態學的教學不只是向學生灌輸知識,更重要的是讓他們了解微生態學中所包含的新的思維方法,掌握全面綜合地分析問題、解決問題的方法,為日后的臨床工作打下良好的基礎。

        2合理安排教學程序

        微生態學是一門連接基礎醫學與臨床醫學的橋梁學科,其內容除了與醫學微生物學等基礎學科有密切聯系外,還與臨床醫學(如內科、婦科、兒科等)息息相關。所以,我們認為該門課程最好在完成醫學基礎課程及部分臨床課程的本科生和相關專業研究生中開設,這樣可以提高授課學生對這一學科的理解力和吸收力,取得更加的教學效果。我校已在臨床醫學專業的第五學期開設了微生態學限選課。在本科其他專業的第六學期開設微生態學選修課。下一步考慮在相關專業研究生特別是臨床專業中首先開設微生態學選修課。

        3積極開展大學生科研活動

        第8篇:微生物生態學研究范文

        【關鍵詞】環境工程微生物學 實驗教學 探索

        環境工程微生物學是環境工程專業的專業基礎必修課。它是生命科學和環境科學與工程的交叉學科,具有極強的實踐性和應用性。環境工程微生物學實驗是加深學生對理論知識的理解,培養學生實驗技能、實驗思維和動手能力的一個重要途徑。同時,該實驗又是一門操作性很強的課程,需要大量的實驗儀器,以及老師手把手傳授實驗技能,如果沒有先進的教學方法做支持,掌握其中的操作技術是很困難的。下面提出幾點心得體會,將有利于提高實驗教學的質量,深化學生對微生物的認識。

        1 讓學生參與實驗準備的全過程

        實驗室的前期準備工作是很重要,工作量要比實驗課程多許多。老師除了要認真備課外,還需要對培養皿、試管、鑷子等消毒滅菌,配制各種試劑,最好還要進行預實驗,不但更加熟悉實驗步驟,而且能保證實驗課程的順利進行。

        通過讓學生參與實驗準備過程,可以讓學生學習到完整微生物實驗操作技術,這樣一個完整流程學生完全參與下來,不但讓學生體會到實驗過程的艱辛,進而更加珍惜來之不易的實驗課程,還可以培養學生科研思維,提高科研能力,使他們在課堂上學到的知識在實驗操作中體會得更形象、更具體、更全面,從而激發他們學習興趣。在鞏固專業知識的同時,還培養了其發現問題、綜合分析和解決問題的能力。這些對于提高學生的實際動手能力都有很大的幫助。

        2 更新實驗教學內容, 加大新知識和新技術的傳授

        微生物學和環境科學知識的更新推動著環境工程微生物學這門新興的邊緣學科不斷向前發展。特別是日新月異的分子生物學技術已滲透到環境工程應用的各個領域。為了緊跟時代和學科發展的步伐, 培養高質量人才,讓學生熟悉和掌握學科前沿新的理論知識和操作技術, 為他們將來工作研究或是碩士博士階段的深造打下良好的基礎。

        例如,過去研究環境中微生物的方法是建立在平板分離基礎上的,但迄今為止利用這種方法培養出的微生物只占總微生物種類的0.1%~10%。固體培養基其實是人類為微生物創造的人工培養環境,與微生物的實際生存環境有很大差異,用它來培養環境中的微生物相當于是對自然微生物群落進行了一次強制的人工篩選。所以,用平板分離的方法來研究自然環境的微生物生態時,往往不能準確反映微生物群落的實際組成和存在狀態。分子生物學、基因組學和生物信息學等學科的發展及其向微生物學領域的滲透,形成一個新的交叉學科分支——微生物分子生態學 (molecular microbial ecology),它為我們全面客觀地研究微生物生態系統提供了新的技術手段。微生物分子生態學是以微生物基因組dna的序列信息為依據,通過分析環境樣品中dna分子的種類、數量和分布特征來反映微生物區系組成和群落結構[2,3]。所以,這項技術就需要研究者掌握dna提取及純化技術、dna瓊脂糖凝膠電泳技術和pcr基因擴增技術。針對這一點,我們就可以給學生設計一個微生物大實驗,以活性污泥為樣品,從dna的提取、純化,凝膠電泳檢測,到細菌16s rdna基因擴增,都讓學生自己操作一遍。通過這一實驗的學習,使學生對當今環境工程微生物學的前沿技術都有一定的了解和掌握。

        3 增強不同實驗間的連貫性,以及實驗和理論知識的連貫性

        3.1 增強各實驗間的連貫性

        過去實驗內容多為孤立、連貫性不強的項目,各實驗之間的內容重復較多,學生難以系統地把握微生物學實驗,既浪費了有限的實驗學時,又不利于培養學生的科學素養。對此,我們調整了實驗內容,將原來獨立設置的實驗內容整合到一起,形成一個綜合實驗,通過一個綜合實驗就能使學生學到以前3-4個實驗項目的實驗技能。

        3.2 增強實驗和理論知識的連貫性

        環境工程微生物學是一門實踐性很強的學科,涉及到的內容覆蓋面廣,要學好這門課,僅僅依靠理論教學是遠遠不夠的,實驗教學可以彌補理論教學的不足,將微生物學的基礎理論在實驗教學中延伸、深化,并通過實驗,加強基本技能的訓練。

        4 實現多媒體實驗教學,更直觀展現實驗內容

        環境工程微生物學實驗中的各種微生物需要在光學顯微鏡甚至電子顯微鏡下放大才能看到。由于環境樣品中微生物的復雜性和多樣性,應用傳統的實驗教學方法不便于更好的展示微生物的形態結構、動態變化過程,多媒體教學與傳統教學相比,能更加生動形象、栩栩如生的展現微生物的特點,提高學生的學習興趣和參與度,從而使學生更好的掌握實驗知識。

        首先,可以在多媒體課件中放入大量彩色的宏觀及微觀圖片、flash動畫,從而更直觀的反應微生物的形態特征,利于學生對新知識的吸收掌握,有了這些認識,才能在自己動手實驗中達到很好的實驗結果。

        其次,也可以使用錄像教學。教學錄像具有較強的直觀性,它可以通過屏幕清晰形象準確地展現每一個步驟,使學生掌握實驗操作技能的關鍵所在。同時節約時間,提高實驗教學的效率。如配置培養基實驗,稱量-溶化-調ph-過濾-分裝-加塞-包扎-滅菌-擱置斜面-無菌檢查等步驟,如果沒有錄像,需要老師反復強調實驗順序及注意要點,才能保證大部分學生配好正確的培養基。但是,如果有錄像,老師只需要先播放一遍錄像,從旁作簡單介紹,播放完后再講一下原理及注意要點,然后再播放一遍錄像,學生就可以開始實驗了。

        最后,還可以利用電視顯微鏡進行教學。老師將樣品放在顯微鏡下,找到微生物個體,讓學生先有感性認識,然后再觀察自己的樣品。該方法既明確了實驗目標,又能讓全班學生同時看到老師顯微鏡里樣品的特點,避免了以往同學們一個個排隊去老師顯微鏡目鏡里觀察樣品,提高了教學效率。

        環境工程微生物學是一門來自實踐的科學,學生掌握了它之后也最終要應用于實踐。所以,實驗教學是培養學生具備從事科學實驗能力和嚴謹求實的科學素質的重要途徑,許多問題還需要我們不斷探索、實施和進一步完善。

        參考文獻

        [1] 周群英,高廷耀. 環境工程微生物學(第三版).北京高等教育出版社,2008.

        [2] watanabe k,kodama y.molecular characterization of bacterial populations in petroleum-contaminated groundwaterdischarged from underground crude oil storage cavities [j].applied and environmental microbiology,2000,66: 4803-4809.

        第9篇:微生物生態學研究范文

        病毒制劑在陽光照射下短時間內極易分解,尤其是寄主多元化和害蟲種群很高時。寄主植物的遮蔽和大環境中的微棲息環境可以保護病毒免于陽光分解,并且能使長期存在。目前,已經商品化的桿狀病毒主要侵染害蟲和螨。據報道,核型多角體病毒屬和顆粒體病毒屬侵染鱗翅目害蟲。

        細菌

        各種形成孢子和未形成孢子的細菌是昆蟲的病原體。僅蘇云金桿菌應用于果園防治鱗翅目害蟲,多種的蘇云金桿菌劑型被商品化。蘇云金桿菌的殺蟲活性表現于伴孢包含物中含有在孢子形成的時間內產生的晶體蛋白毒素,其基本功能是胃毒作用和在中腸上皮細胞里通過干擾滲透平衡殺死昆蟲。其中,對于中腸上皮細胞,是通過暫停取食和腸麻痹至死亡。

        真菌

        它們以分生孢子附著于昆蟲的皮膚,分生孢子吸水后萌發而長出芽管或形成附著孢,侵入昆蟲體內,菌絲體在蟲體內不斷繁殖,造成病理變化和物理損害,最后導致昆蟲死亡。真菌殺蟲劑具有某些化學殺蟲劑的觸殺性能,并具有防治范圍廣、殘效長、擴散力強等特點。缺點在于起效緩慢,侵染過程較長,效果受環境影響較大。蟲霉目(例如弗氏新接霉蚜霉菌、蟲霉菌)和肉座菌目(例如蚧霉屬、座殼孢屬和食線蟲菌物被毛孢)在害蟲種群中產生流行性傳染病,經常將害蟲密度降低到對作物無害的水平。

        肉座菌目中的種類已經被商品化,例如蚧霉屬、球孢白僵菌、金龜子綠僵菌、玫煙色擬青霉。真菌是刺吸式昆蟲(半翅目,例如蚜蟲和粉虱)的主要微生物防治制劑,而且還可以防治其他目的昆蟲,例如鞘翅目、鱗翅目和直翅目。目前,在果園也發現了微孢子蟲目,但是由于其生命周期、必要的寄生狀態和慢性而不是急性的影響等因素而未發展起來。

        線蟲

        線蟲通常從口腔、氣孔、嗉囔進入宿主,發育后在血淋巴中迅速繁殖,宿主組織遭到破壞而死亡。線蟲是目前國際上新型的生物殺蟲劑,它具有寄主范圍廣,對寄主主動搜索能力強,對人畜、環境安全,并能大量培養的優點。利用線蟲進行生物防治的研究一直是對由斯氏線蟲科和異小桿線蟲科的種類。線蟲在線蟲腸里在攜帶的細菌的幫助下殺死它們的寄主(例如,斯氏線蟲科與嗜線蟲桿菌組合和異小桿線蟲科與發光桿菌組合)。線蟲在生物體內、外均可以大規模生產,而且可以用各種不同標準的農業設備來應用。由于對紫外線分解和脫水敏感,線蟲更適合用于土壤或者隱蔽的棲息地。線蟲主要用于防治果園的鞘翅目和鱗翅目,也可以應用于其他目(蜚蠊目、雙翅目、膜翅目、直翅目、蚤目和纓尾目)。

        果園微生物制劑應用中存在的問題

        在我國,微生物制劑廠家勢單力薄,無論在其產品宣傳資金投入、營銷推廣策略、示范推廣力度上均顯得明顯不足,加上果農長期養成的化學農藥使用的習慣,注重農藥的速效和廣譜,不太考慮環境安全等問題,這就很難讓果農對生物制劑有充分的了解和全面的認知,容易對生微生物制劑的使用產生偏見,影響了微生物制劑的推廣普及和應用。而且,微生物制劑經過發酵和加工制劑過程,能耗和投入較大,大多廠家生產規模較小,生產成本太高。在質量控制體系建設上許多廠家還不夠完善,同一品種,各廠家的質量控制不一致,自然造成產品質量參差不齊。與化學農藥相比,微生物制劑商品保質期較短,在自然界中易分解,殘效期短,田間使用技術復雜,使用者是否按要求施用,均會影響其田間應用效果。目前,隨著微生物制劑的大量推廣應用,尤其是多次不合理的重復使用,極易產生抗藥性。抗藥性的產生不僅降低了微生物制劑的防治效果,且明顯縮短了微生物制劑的使用壽命。

        同時,增加了果樹生產成本,給微生物制劑的研發、推廣和應用帶來了不利的影響。總之,微生物制劑在我國果園的推廣存在著如下急待解決的問題。主要包括:如何可以使微生物制劑有機整合到有害生物綜合治理(IPM)中去,使其對天敵昆蟲的影響最小,對環境和果農安全;如何使可以使目標害蟲及其棲息地高效選擇微生物制劑,這就需要徹底明確對害蟲、病原物和果園生態農業的生物學和生態學;一旦選擇了一種有效的微生物制劑,如何掌握劑型和正確使用時機,使其活性效率最大化;如何加強微生物制劑的宣傳,是我國果農對微生物制劑生物農藥有充分的了解和全面的認知;如何降低成本、提高質量及穩定田間效果,從而促進推廣應用;如何規范使用微生物制劑,降低抗藥性的產生。

        結論與展望

        目前,微生物制劑可以代替了傳統殺蟲劑的使用,并且與其他IPM策略相結合后有效地防治了果樹害蟲。但是,如果要真正在果園實施IPM,我們需要將昆蟲病原微生物、捕食性天敵、寄生性天敵、溫和的與選擇性的殺蟲劑、化學信息物質和棲息地有機結合起來。提高微生物制劑的因素有很多。例如,發現新菌株、通過分子和非分子方法改善現有的菌株、優良的應用程序和通過劑型提高環境持續性。還可以進行環境操控,即為了微生物制劑的活性和可持續性重新設計果園。以及對微生物生態學、動物流行病學和果園體系中的昆蟲病原物的種群動態以及寄主———病原物關系進行基礎研究。這樣都可以使微生物制劑防治果園害蟲變得更切實可行。

        針對我國的國情,筆者建議政府職能部門、科研工作者和農業技術員、生產和銷售廠家要密切聯系起來,組織人力、物力和財力,分工協作,促進產、學、研、銷的結合與合作,促進我國果樹害蟲微生物制劑的發展。

        1.科研工作者和農業技術員注重和加強微生物制劑應用基礎研究和應用技術研究科研工作者和農業技術員需要摸清微生物制劑的作用機理和抗性機制,不但可以指導應用技術研究,還可指導菌種的選育和更新劑型,創制新制劑。搞透微生物制劑的防治對象、適宜的劑型、劑量、施藥時期、使用條件和方法等應用技術,可有的放矢的作好微生物制劑田間示范推廣和應用工作。

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