導語：如何才能寫好一篇微生物多樣性研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：發(fā)酵食品；微生物多樣性；分子生物科學技術

食品若要發(fā)酵就必須要有一個特定的微生物環(huán)境，發(fā)酵過程中微生物的種類會對發(fā)酵食品的口感產(chǎn)生非常大的影響，而加強對發(fā)酵食品中微生物多樣性的研究可以十分有效的為相關的研究提供更多的理論依據(jù)，在研究的過程中，最為基本的兩個要素就是物種的豐度和物種的均勻程度。而微生物在生長的過程中也有其自身獨到的特點。因為微生物自身的體積小，結構也并不是十分的復雜，所以我國在微生物多樣性的研究方面還處于比較緩慢的狀態(tài)，在很長一段時間里都采用非常陳舊的方法去研究微生物的多樣性，而我國有關的技術在不斷的發(fā)展，所以在微生物研究方面也有了一些新的跡象。

1 微生物的培養(yǎng)分離方法

在微生物多樣性研究的過程中，培養(yǎng)技術起到了非常關鍵的作用，直到現(xiàn)在，這種技術都廣泛的使用在研究當中，微生物培養(yǎng)主要是按照目標的要求給微生物選擇比較適宜的培養(yǎng)基，然后再按照不同的微生物特性來對其進行更加全面和準確的鑒別，但是這種方法在使用的范圍上還是有著一定的限制，一般情況下它比較適合使用在小范圍的微生物多樣性鑒別中。

微生物培養(yǎng)法在實際的應用中需要首先通過人工的方式對培養(yǎng)基進行適當?shù)奶幚?，雖然不同的微生物在生長環(huán)境和自身的特性上都存在著較為明顯的差異，所以研究的結果會和實驗室當中不受任何外界因素影響條件下得出的結果存在著一定的差異，此外，自然界當中，很多種微生物都是沒有辦法通過人工培養(yǎng)的方式得到的，所以在研究的過程中也會造成生物多樣性的流失，這樣就使得實驗室中所得出的結論不是非常的準確，存在著一定的片面性。

2 化學方法

磷脂脂肪酸是生物細胞膜中一個非常重要的成分，而不同的微生物能夠通過生活反應形成不同種類的磷脂脂肪酸，這樣就可以對不同的微生物進行鑒別和檢驗，但是在這一過程中尤其需要注意的一點就是不同類型的磷脂脂肪酸或者是不同生物體上的磷脂脂肪酸有可能會出現(xiàn)完全相同的研究和實驗結果，所以還需要采用其他的輔助方式對其進行進一步的檢驗。

3 生理方法的鑒定系統(tǒng)

BIOLOG微孔平板閥是國外的研究機構在1991年建立起來的一套專門研究土壤微生物多樣性的一種方法，這種方法通常就是按照生物對單一碳源不同的反應而實現(xiàn)對不同種類的微生物進行區(qū)分的目的，該鑒定系統(tǒng)當中主要有95反應孔的微孔平板和鑒定的軟件組成的，反應孔當中還設置了碳源底物和對應的指示劑，而當接種樣品溶液的時候，其中的一些營養(yǎng)物質(zhì)就會被吸收和利用，從而使得孔中的反應物呈現(xiàn)出不同的顏色和狀態(tài)，因為不同的微生物對95糖的反應和接受程度具備一定的差異按照反應孔當中顏色的轉變和吸光度的變化就形成了不同的形式，這樣也就使得不同微生物逐漸被判斷出來。經(jīng)過該系統(tǒng)軟件的處理和判斷，和標準菌種的數(shù)據(jù)進行詳細的對比之后，這種菌的種類也就被準確的判斷了出來，這種方法實際上已經(jīng)進入到了微生物食品微生物多樣性的研究當中，但是這種方法在應用的過程中也存在著一定的局限，所以也無法很好的獨立使用，其主要的不足有：由于真菌、放線菌的代謝反應不能分解氯化物.此方法只能檢測微生物群落細菌中快速生長的那部分微生物信息主要為革蘭氏陰性菌：另外由于培養(yǎng)環(huán)境的改變可能引起微生物對碳源底物實際利用能力的改變而造成一定的誤差目前所具有的標準菌種的數(shù)據(jù)庫還不完善。有些種類還不能被準確進行鑒定即使存在以上不足。但由于其不需經(jīng)過培養(yǎng)分離繁瑣的步驟.仍被用于微生物多樣性的研究。

4 分子生物學方法

分子生物學技術在微生物多樣性研究上的應用主要可以歸納總結為2個方面：一方面是在PCR技術應用前提下所衍生出的一些研究方法.這些方法可以把少部分的DNA進行大量的增加.通過對基因排列順序的對比和分析來對微生物的多樣性進行研究另一方面是在應用分子雜交技術的前提下使用分子標記的方法。

4.1 建立在PCR技術的方法

PCR是1985年由MULUS發(fā)明的一種聚合酶鏈式反應技術.主要特點是短時間內(nèi)在實驗室條件下人為控制并特異擴增目的基因或DN段，以便于對已知DN斷進行分析。PCR技術的發(fā)明和不斷完善.不僅為分子生物學的發(fā)展作出了巨大的貢獻.而且在微生物生態(tài)學的發(fā)展和分析技術的建立提供了有利工具。

4.2 基于分子雜交技術的分子標記法

分子雜交技術是基于核酸分子堿基互補配對的原理.用特異性探針與待測樣品的DNA或ETNA形成雜交分子的過程用于微生物多樣性研究常用的探針主要有RNA基因探針、抗性探針和編碼代謝酶基因探針等。特別是近年來發(fā)展起來的熒光原位雜交技術是研究環(huán)境中不可培養(yǎng)微生物群落多樣性最為常用和有效的手段熒光原位雜交技術是根據(jù)已知微生物不同分類級別上種群特異的DNA序列，以熒光標記的特異寡聚核酸片段作為探針與環(huán)境基因組中DNA分子雜交，檢測該特異微生物種群的存在與豐度。操作步驟是將微生物樣品固定在載玻片上，用熒光染料標記的基因探針雜交，將未雜交的熒光探針洗去后用普通熒光顯微鏡進行觀察和攝像采用這一技術可以同時對不同類群的細菌在細胞水平上進行原位的定性定量分析和空間位置標示。該方法的特點是可以進行樣品的原位雜交，且特意性和靈敏度高，克服了PCR擴增的偏好性，對生態(tài)系統(tǒng)樣品中的種群結構的測度準確性高發(fā)酵食品中微生物多樣性研究方法在傳統(tǒng)技術的基礎上有了很大的發(fā)展.主要發(fā)展出了4種研究方法四種方法在不同的方面有不同的優(yōu)缺點，只有根據(jù)不同的特點選擇不同的研究方法，才能更好地保證研究的準確性，從而促進發(fā)酵食品中微生物多樣性研究。

結束語

發(fā)酵食品越來越多的走入到人們的生活當中，發(fā)酵食品中的生物多樣性是影響其口感的一個非常重要的因素，而在實際的研究工作中，有很多的研究方法，不同的研究方法尤其自身的優(yōu)勢和使用范圍，所以一定要根據(jù)實際的需要選擇適當?shù)姆绞?，只有這樣，才能更加充分的保證發(fā)酵食品微生物多樣性研究更加的成熟。

參考文獻

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關鍵詞：鐵皮石斛；多糖；微生物發(fā)酵；抗氧化活性

中圖分類號：S567.23+9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）10-1934-03

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.10.033

Study on the Extraction and Antioxidant Activity of Dendrobium candidum Polysaccharides Obtained by Microbial Fermentation

AN Quan1，XU Dan-ni2，LI Guang-min2，WANG Lian-chun2，LI Meng2，SU Ning3，WANG Chang-tao2

（1. Yunnan Baiyao Group Co.， Ltd.， Kunming 650504，China； 2. Beijing Industry and Commerce University Faculty of Science/Beijing Municipal Key Laboratory of Plant Resources Research and Development， Beijing 100048，China； 3. Cosmetics Technology Center of China Inspection and Quarantine Institution， Beijing 100176，China）

Abstract： Using microbial fermentation method to extract polysaccharides from Dendrobium candidum，solid-liquid ratio and fermentation pH were selected as single factors for polysaccharides extraction，and to evaluate the antioxidant activity of polysaccharides in vitro. The optimum conditions obtained by two factors and three levels orthogonal method of Dendrobium candidum polysaccharides extraction were as follows：the solid-liquid ratio was 1∶90，the pH value was 5，the polysaccharides extraction ratio in this condition was 42.86%；experiments were operated on scavenging the hydroxyl radical，DPPH radical and superoxide anion radical of the polysaccharides extract by microbial fermentation， results showed that crude Dendrobium candidum polysaccharides had certain antioxidant activity and the antioxidant activity showed dose-effect relationship at selected concentrations.

Key words： Dendrobium candidum； polysaccharides； microbial fermentation； antioxidant activity

石斛是中傳統(tǒng)名貴藥材，有較好的藥用價值。鐵皮石斛為其中之極品，為蘭科石斛屬附生草本植物類[1]。鐵皮石斛中含有的主要活性成分為石斛多糖、石斛堿、氨基酸、芪類及其衍生物以及多種揮發(fā)性成分，多糖是其最主要的有效成分，具有增強免疫、抗疲勞、抗氧化、降血壓、降血糖、抗腫瘤等作用[2-4]，在化妝品原料開發(fā)中具有很好的應用前景[5]。石斛多糖是鐵皮石斛中最重要的有效成分。提取鐵皮石斛多糖有酶提法、酸提法、堿提法、水提法、超聲提取等方法[6-8]。本試驗采用微生物發(fā)酵法研究鐵皮石斛多糖的最佳提取條件。

1 材料與方法

1.1 材料試劑

鐵皮石斛，浙江義烏鮮禾有限公司；乳酸菌，北京川秀科技有限公司；氫氧化鈉、鹽酸、苯酚、濃硫酸、過氧化氫、硫酸亞鐵、水楊酸、DPPH、無水乙醇、抗壞血酸、弱堿性（Tris-HCL）緩沖液、鄰苯三酚、D-無水葡萄糖標準品均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器設備

DHG-9030A電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司；TB-214分析天平，北京富?？萍加邢薰?；RJ-TDL-5A低速臺式大容量離心機；LDZX-50FBS立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠；PHS-3CpH計；UVmini-1240紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限公司；YT-CJ-IND超凈工作臺，北京亞泰科技儀器技術公司。

1.3 鐵皮石斛多糖提取與測定

1）材料預處理。將鐵皮石斛樣品洗凈、晾干，切成1～2 cm長的細段，于60 ℃的烘箱中烘干至恒重。粉碎，過40目分子篩，備用。

2）葡萄糖標準曲線的繪制。準確稱取無水葡萄糖0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g加水溶解，于10 mL容量瓶中定容，吸取1 mL各濃度葡萄糖溶液，加入1 mL 5%苯酚溶液，搖勻，加入5 mL濃硫酸，搖勻。5 min后封管，置沸水浴中1 h，取出，冷卻至室溫，用去離子水代替待測液做空白對照，于490 nm下測其吸光度，以濃度為縱坐標，吸光度為橫坐標，繪制標準曲線。

3）生物D化法提取鐵皮石斛多糖工藝流程。準確稱取一定量的鐵皮石斛于錐形瓶中，置于高溫滅菌鍋中滅菌25 min，于超凈臺內(nèi)按照1∶100用量添加乳酸菌，培養(yǎng)箱中培養(yǎng)6 h，滅菌，待其冷卻至室溫，進行汁渣分離，棄沉淀，得多糖粗提液。從上述粗提液中，取2 mL于離心管中，加入10 mL無水乙醇。冷藏靜置1 h，離心10 min，棄上清液。沉淀以80%乙醇溶液洗滌2次，棄上清液，加水溶解，定容至50 mL，得鐵皮石斛多糖溶液。

4）鐵皮石斛多糖含量的測定（苯酚-硫酸法）。吸取待測液2 mL，另取2 mL去離子水做空白對照，于具塞試管中分別依次添加1.0 mL 5%苯酚溶液，混勻后加入5.0 mL濃硫酸，再次混勻，5 min后封管沸水浴1 h。取出后冷卻至室溫，在490 nm處測吸光度。

1.4 鐵皮石斛多糖抗氧化性的測定

1）對羥自由基清除作用的測定（水楊酸法）。在25 mL比色管中加入2 mmol/L FeSO4 3 mL、 1 mmol/L H2O2 3 mL，搖勻；其中H2O2最后加入并啟動整個反應。接著加入6 mmol/L水楊酸3 mL，搖勻；于37 ℃水浴加熱15 min后取出，測其吸光度（A0）；然后分別加入一定濃度的待測液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL；再分別加入蒸餾水0.8、0.6、0.4、0.2、0.0 mL，搖勻，繼續(xù)水浴加熱15 min，取出測其吸光度（AX）。為消除后加的共1.0 mL待測液和蒸餾水所造成的體系吸光度的降低，方法同上，恒溫15 min后測其吸光度（A00），加入1 mL蒸餾水，搖勻后再測一次吸光度（AXX），即A降低=A00-AXX。

羥自由基清除率=[（A0-AX-A降低）/A0]×100%

2）對DPPH自由基清除作用的測定（DPPH法）。取等體積的待測液與2×10-4 mol/L的DPPH溶液混勻（A1）；取等體積的無水乙醇（待測物溶劑）與2×10-4 mol/L的DPPH溶液混勻（A2）；取等體積的無水乙醇與待測液混勻（A3）；反應30 min后，在517 nm下測A1、A2、A3管吸光度。

DPPH自由基清除率=[（A2+A3）-A1]/A2×100%

2 結果與分析

2.1 葡萄糖標準曲線的繪制

采用紫外-分光光度法測葡萄糖標準品不同濃度下的吸光度，由葡萄糖吸光度標準曲線（圖1），得回歸方程y=0.100 2x-0.005，相關系數(shù)為0.999 5，表明0.2～1.0 mg/mL葡萄糖濃度與吸光度呈良好線性關系。

2.2 生物轉化法中單因素對鐵皮石斛多糖提取率的影響

2.2.1 料液比對多糖提取率的影響 選用乳酸菌為發(fā)酵菌種，調(diào)節(jié)pH至5.6，設置料液比為1∶60、1∶70、1∶80、1∶90、1∶100（g/mL，下同）共5個梯度，3個平行組。由圖2可知，隨著料液比中石斛樣品的增加，多糖提取率上升。故取料液比1∶80、1∶90、1∶100做后續(xù)正交試驗。

2.2.2 pH對多糖提取率的影響 以乳酸菌為發(fā)酵菌種，料液比為1∶100，設置pH為3、4、5、6、7共5個梯度，3個平行組。由圖3可知，pH為3時多糖提取液出現(xiàn)明顯沉淀物，影響試驗結果，故作為誤差點舍去。隨著pH的增加，多糖提取率上升。故取pH為5、6、7作為后續(xù)探究試驗的條件。

2.2.3 探究生物轉化法提取鐵皮石斛多糖最佳工藝條件 以微生物發(fā)酵鐵皮石斛單因素試驗結果為依據(jù)，以料液比（A）、pH（B）為考察因素，以鐵皮石斛多糖提取率為考察指標，根據(jù)正交試驗設計（表1）進行L9（32）試驗，按照表1中的因素設計并進行正交試驗，結果見表2、表3。

由表2、表3可知，通過比較極差大小R值可以看出對鐵皮石斛多糖提取率的影響因素A>B，即料液比對提取率影響大于pH。各因素最佳提取工藝為A2B1，即料液比為1∶90、pH為5，此條件下多糖得率為42.86%。

2.3 鐵皮石斛抗氧化性結果分析

2.3.1 對羥自由基的清除作用 由圖4可知，鐵皮石斛多糖對羥自由基具有清除作用，且隨濃度的增加，清除率趨近向直線式增長，表現(xiàn)出一定的抗氧化性功效。

2.3.2 對DPPH自由基的清除作用 由圖5可知，微生物發(fā)酵法制備的鐵皮石斛多糖對DPPH自由基的清除作用明顯，且清除率隨濃度的增加而增強，具有較好的抗氧化能力。

3 結論

本試驗通過探究微生物發(fā)酵法提取鐵皮石斛多糖最佳工藝條件并研究鐵皮石斛生物粗多糖抗氧化活性得出結論，在料液比為1∶90，pH為5時，生物轉化法提取鐵皮石斛多糖最高提取率為42.86%；鐵皮石斛多糖表現(xiàn)出一定的抗氧化活性，對羥自由基和DPPH自由基均有一定的清除作用。

參考文獻：

[1] 李 娟，李順祥，黃 丹，等.鐵皮石斛資源、化學成分及藥理作用研究進展[J].科技導報，2011，29（18）：74-79.

[2] 劉靜平，朱先紅，賈景明.正交試驗優(yōu)選鐵皮石斛類原球莖多糖的提取純化工藝[J].中國藥房，2011，22（15）：1378-1380.

[3] 包英華.鐵皮石斛種質(zhì)資源的鑒定與評價研究[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學，2014.

[4] 呂圭源，顏美秋，陳素紅，等.鐵皮石斛功效相關藥理作用研究進展[J].中國中醫(yī)藥雜志，2013，38（4）：489-493.

[5] 陳 默，孫 懿，趙 亞，等.鐵皮石斛提取物保濕性能研究[J].上海中醫(yī)藥大學學報，2015，29（6）：70-73.

[6] 黃曉君，聶少平，王玉婷，等.鐵皮石斛多糖提取工藝優(yōu)化及其成分分析[J].食品科學，2013，34（22）：21-26.

篇3

    根際土壤中存在大量的宏觀生物和微生物,如細菌、真菌、原生動物和藻類生物等,細菌是該群體中數(shù)量最多的一類微生物。微生物和植物在根際環(huán)境中形成的復雜網(wǎng)絡式關系會直接和間接地影響植物生長;反過來,植物通過分泌有機物,構建起一個有選擇性的環(huán)境條件,以利于對其生長有益的細菌,導致根際細菌多樣性偏低[4,5]。植物根際促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)在根際微生物群體中研究最為熱門,也是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最具有應用價值的一類微生物。由于PGPR數(shù)量眾多,且在根際定殖時具有競爭力,加之其作用機制的多樣性,因此能在很大程度上影響植物生長。然而,人們在使用PGPR或相關制劑時,普遍發(fā)現(xiàn)大田應用效果遠不及盆栽或溫室條件下的效果理想,主要原因是PGPR對“陌生”環(huán)境的不適應。根際微生物是野外環(huán)境中的主要“陌生”因素,因此,了解與某些基本生態(tài)過程,如復雜性、自然選擇、種間關系(共生、寄生、共棲和競爭)、演替或擾動效應有密切關系的根際微生物群落結構和多樣性,可以幫助人們更好地理解根際生態(tài)系統(tǒng),并為PGPR的篩選和高效利用提供理論依據(jù)?；诖?本文主要從根際微生物群落多樣性、PGPR生態(tài)和遺傳多樣性以及PGPR的篩選策略等3個方面進行綜述。

    1 根際微生物群落多樣性

    微生物多樣性包括物種、遺傳與變異以及功能多樣性[6]。在根際系統(tǒng)中,細菌群落的功能多樣性是基于其遺傳變異以及和其他原核、真核生物(如植物)的互作關系。直至現(xiàn)在,根際微生物多樣性與根際微生物功能之間的關系仍不十分清楚。根際微生物多樣性信息的缺乏,其原因一是其種類繁多,二是絕大多數(shù)微生物的不可培養(yǎng)性。

    1.1 根際微生物群落結構的研究方法

    研究微生物群落結構,就必須了解各類群微生物群體的種類及數(shù)量。傳統(tǒng)技術是通過從根際土壤中提取、分離微生物,實驗室條件下對其進行形態(tài)學、生化和遺傳學檢驗。由于細菌往往和土壤基質(zhì)以及其他細胞緊密附著,因此在細菌提取中常用到分散劑,即用物理或化學方法將細胞和基質(zhì)區(qū)分開,之后才能對分離細菌生物量進行測定。

    微生物生物量的測定常用方法有:顯微鏡下直接計數(shù)(如吖啶橙染料染色)[7]、微生物呼吸量測定(如基質(zhì)誘導呼吸量,Substrate induced respiration,SIR)[8]、ATP含量測定[9]、最大或然法(Most probable number,MPN)計數(shù)[10],使用脂類生物標志物[11]以及氯仿土壤熏蒸法[12]等。但是,土壤中可培養(yǎng)微生物比例畢竟極低。有研究者曾估算這一比例只有不足1.0%(0.2%~0.8%)[13]。正因為如此,基于平板培養(yǎng)法研究土壤微生物多樣性存在重大缺陷,免培養(yǎng)技術順應而生。所涉及的技術包括磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid analysis,PLFA)分析法[14-16]、DNA/RNA雜交[17]、聚合酶鏈反應(Polymerase chain reaction,PCR)、核糖體RNA測序[18]、(G+C)含量[19]、溫度梯度凝膠電泳(Temperature gradient gel electrophoresis, TGGE)和變性梯度凝膠電泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)、限制片段長度多態(tài)性(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)[20,21]、DNA微陣列(DNA microarray)[22]技術(又稱“DNA陣列”或“DNA芯片”)、克隆文庫分析等方法。過去20多年間,人們利用這些技術手段揭示了很多有關土壤微生物群落的信息[23]。這些方法各有優(yōu)缺點,正確選擇合適的方法進行研究,有助于更準確地了解根際土壤微生物群落結構特征。

    1.2 根際微生物活性和功能多樣性的研究方法及根際PGPR活性

    研究根際微生物活性的經(jīng)典方法,是將細菌進行培養(yǎng)、分離并作理化試驗。另一個方法是利用細菌在不同培養(yǎng)基上的生長速率來表征該菌在環(huán)境中的生理特性、養(yǎng)分利用特點和自適應策略[24]。

    目前,人們廣泛采用某一關鍵酶活性的測定來表征某類群微生物的多樣性和代謝活性。此外,Biolog體系也是應用較為廣泛的方法之一[16,25]。另外,通過克隆構建大片段DNA文庫(如BAC library),有助于更準確地揭示土壤中可培養(yǎng)和不可培養(yǎng)微生物,以及土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的相關信息[22]。未來土壤微生物群落結構的研究無疑會大量運用DNA微陣列技術[22],因為該技術可以利用其高特異性特點,將不同活性微生物區(qū)分開,并有助于解釋同一菌株在不同環(huán)境土壤樣本中的生態(tài)位的異同。當然,基因轉錄、蛋白質(zhì)組學等技術也是未來微生物學研究中不可或缺的輔助手段[22,26]。

    根際微生物多樣性反映了微生物群落的代謝活躍程度。在土壤中接種PGPR,只要能存活,無論是否改變微生物群落結構,都會在一定程度上影響群落的代謝活性[15]。因此,接種PGPR是否能在土壤中存活并競爭是一個十分關鍵的問題,受物理的(質(zhì)地、溫度和濕度等)、化學的(pH、養(yǎng)分的可利用性、有機質(zhì)含量等)以及和根際其他微生物之間的互作關系等因素的影響。其中,PGPR與根際土著微生物的互作關系是一個十分重要的影響因子,因為接種PGPR需要在根際形成新的生態(tài)位,并在根際定殖,且能競爭足夠的養(yǎng)分?？傊?接種PGPR后,要能以有限的群體發(fā)揮應有的生物效應。

    目前,人們可借助多種技術研究根際土壤微生物活性,比如前面介紹過的同位素(3H、14C)標記DNA的胸腺嘧啶核苷或蛋白質(zhì)的亮氨酸組分,來估算群落代謝活性和生長狀況[7,27]。此外,還可以用SIR技術定量測定根際微生物活性[8]。

    2 PGPR生態(tài)及遺傳多樣性

    近些年來,由于人們愈加深刻地認識到根際生態(tài)系統(tǒng)的重要性,加之PGPR作用機制研究的不斷深入[28],越來越多的PGPR被篩選出來并加以鑒定。從結果看,很多屬都有PGPR的分布。下面以目前PGPR相對集中的幾個屬來闡述其生態(tài)特征和多樣性。

    2.1 固氮PGPR(Diazotrophic PGPR)

    自生固氮菌大概是首個被發(fā)現(xiàn)具有促生作用的根際微生物。自20世紀70年代,固氮螺菌屬(Azospirillum sp.)的菌株就已被分離出并應用于實踐[29]。其他還有能起促生作用且能自生固氮的屬種主要有固氮弓菌屬(Azoarcus,Azonexus,Azospira)[30]、布克氏菌屬(Burkholderia sp.)、重氮營養(yǎng)葡糖酸醋桿菌(GluconaCETobacter diazotrophicus)、草螺菌屬(Herbaspirillum sp.)、固氮菌屬(Azotobacter sp.)和多黏類芽孢桿菌(Paenibacillus polymyxa)等[31]。上述這些細菌可以從許多種類植物,包括水稻、甘蔗、玉米、高粱以及其他谷物,甚至菠蘿、咖啡豆的根際分離到。

    最近,固氮弓菌因其遺傳和代謝多樣性而逐步引起研究者的關注。該屬細菌能生長在以羧酸類或乙醇為碳源的培養(yǎng)基上,而且最適生長溫度在37~42 ℃。

    2.2 桿菌(Bacillus)

    土壤中的G+桿菌有95%屬于芽孢桿菌屬(Bacillus sp.),其余5%屬于節(jié)桿菌(Arthrobacter)和弗蘭克氏菌(Frankia)[32]。許多桿菌能在逆境下形成芽孢以增強生存能力,一些桿菌如枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)還具有固氮能力[33]。桿菌類的PGPR具備多種促生能力[14,34,35]。

    2.3 假單胞菌(Pseudomonas)

    在植物根際土壤G-細菌中,假單胞菌是數(shù)量最多的一類,該屬中的PGPR也因為促生能力廣泛而被人們所熟知[14,36,37]。假單胞菌屬細菌生態(tài)多樣性豐富,國內(nèi)外已經(jīng)從許多植物根際土壤中分離出大量該屬的細菌。假單胞菌細菌往往代謝功能多樣,可以產(chǎn)生抗生素、嗜鐵素或氰類化合物等多種代謝物[38]。這些代謝物通過抑制其他有害微生物以及幫助植物吸收土壤養(yǎng)分,從而影響根際生態(tài)環(huán)境。

    2.4 根瘤菌(Rhizobia)

    這里提及的根瘤菌是指能在非豆科植物根際進行非特異性定殖,并釋放促生調(diào)控因子,如嗜鐵素、氰類化合物或進行溶磷等作用,提高土壤養(yǎng)分的可利用性[39]。已有報道指出,在作物和一些非豆科植物輪作后,其根際微生物數(shù)量會大幅增加[40],這對隨后的作物生長十分有益[41]。

    3 PGPR篩選策略

篇4

生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的生物，即動物、植物、微生物，以及它們所擁有的基因和生存環(huán)境。它包含三個層次：遺傳多樣性，物種多樣性，生態(tài)系統(tǒng)多樣性。

簡單地說，生物多樣性表現(xiàn)的是千千萬萬的生物種類。在地球上的熱帶雨林中上生活著全世界半數(shù)以上的物種，因此，那里的生物多樣性最為豐富。生物多樣性具有很高的價值，它不僅可以為工業(yè)提供原料，如膠、油脂、芳香油、纖維等，還可以為人類提供特殊的基因，如耐寒抗病基因，使培植動植物新品種成為可能。許多野生動植物還是珍貴的藥材，為治療疑難病癥提供了可能。由于環(huán)境的污染與破壞，比如森林砍伐、植被破壞、濫捕亂獵、濫采亂伐等，目前世界上的生物物種正在以每天幾十種的速度消失，這是地球資源的重大損失。因為物種一旦消失，就永不再生。消失的物種不僅會使人類失去一種自然資源，還會通過食物鏈引起其他物種的消失。因此，我們在呼吁保護生物多樣性的同時，最主要的是為之付諸行動。

遺傳多樣性是指存在于生物個體、單個物種及物種之間的基因多樣性。

物種多樣性是指動植物及微生物豐富的種類。據(jù)估計，地球上現(xiàn)存800萬～1000萬個物種。我國是生物物種特別豐富的國家，占世界第八位，在全球生物多樣性保護行動中舉足輕重。如我國廣東、海南、廣西、福建、四川、云南等熱帶、亞熱帶省區(qū)，都蘊藏著豐富的生物資源，對生物多樣性的開發(fā)和利用有著巨大的經(jīng)濟和科學價值。

篇5

【摘要】16S rRNA分析的實驗技術為微生物生態(tài)學的研究提供了新的研究方法，因此越來越多的學者利用16S rRNA進行各種實驗的研究并取得了驕人的成績。本文對16S rRNA基因的獲得做一簡單介紹，重點介紹16S rRNA基因的應用。16S rRNA在細菌菌種鑒定、環(huán)境保護、疾病診斷等方面都取得了很好的研究進展，不久的將來16S rRNA基因?qū)槿祟愖龀龈蟮呢暙I。

【關鍵詞】16S rRNA；菌種鑒定；疾病診斷；環(huán)境保護

前 言

隨著遺傳學、分子生物學、細胞生物學等學科的迅速發(fā)展，越來越多的新方法和新技術被應用于分子水平研究領域。在這樣的背景下，16S rRNA基因的研究無論在廣度和深度上都取得了顯著的成就，16S rRNA基因技術的應用在微生物多樣性、微生物種群分析、重要基因的發(fā)現(xiàn)、以及遺傳物質(zhì)在微生物之間或微生物與非生物環(huán)境之間相互關系等方面均做出了巨大的貢獻，并開辟了微生物生態(tài)學研究新的領域。關于16S rRNA基因方面的綜合性論述尚未見報道，本文將為該領域的進一步研究提供必要的綜合信息。

1 16S rRNA基因的簡介:細菌rRNA按沉降系數(shù)分為3種，分別為5S、16S和23S rRNA。其中位于原核細胞核糖體小亞基上的16S rRNA長約1540bp，結構和堿基排列復雜度適中，較易于進行序列測定和分析比較。16S rDNA是細菌染色體上編碼16S rRNA相對應的DNA序列，存在于所有細菌染色體基因中，它的內(nèi)部結構由保守區(qū)及可變區(qū)兩部分組成，因此可用PCR擴增其相應的rDN斷，來快速、靈敏地檢測樣品中是否存在某些細菌或致病菌，或進行細菌多樣性分析。

2 16S rRNA基因在細菌菌種鑒定中的應用:1977年C.Woese通過對各種生物的rRNA進行分析，認為16S rRNA基因及其類似的rRNA基因序列作為生物系統(tǒng)發(fā)育指標最為合適，提出了可將自然界的生命分為細菌、古菌和真核生物三域（domain），揭示了各生物之間的系統(tǒng)發(fā)育關系，使微生物學進入到成熟時期，因此許多研究采用測16S rRNA基因部分序列的方法進行多樣性分析。Funke等測定從人體分離到的棒桿菌依賴補體細胞毒性Ⅰ組及其類似棒桿菌的16S rRNA序列，通過對這些序列的比較發(fā)現(xiàn)這兩個棒桿菌組都屬于放線菌屬，再結合其它的分子實驗結果及以前的生化試驗結果，提出其為放線菌一個新種，即鈕氏放線菌。Gaydos等通過對肺炎衣原體的1554bp 16S rRNA序列與鸚鵡熱衣原體及砂眼衣原體的16S rRNA序列進行同源性比較并繪制了系統(tǒng)進化樹，發(fā)現(xiàn)肺炎衣原體與后二者的同源性分別為96%和94%，證實了以前根據(jù)其它方法研究所得出的結論，同時說明從遺傳進化角度來看，肺炎衣原體與鸚鵡熱衣原體的進化關系比與砂眼衣原體的關系更近。

隨著大部分細菌的16S rRNA序列的獲得以及核酸擴增16S rRNA序列測定自動化分析系統(tǒng)的問世，必將引起細菌分類的一次重大變革，它可以使人們進一步了解細菌的進化關系，從而產(chǎn)生以16S rRNA序列分析為主體的所有細菌的系統(tǒng)發(fā)育樹。

3 16S rRNA基因在疾病的診斷方面的應用:目前，幾乎所有病原菌的16S rRNA基因測序均已完成，因此被選為細菌病原體PCR擴增部分或全部序列的目標。16S rRNA序列分析為基礎的細菌檢測法在目前識別異常細菌引起的疾病上扮演著重要的角色。Relman等利用16S rRNA 序列中的保守區(qū)段設計了寡核苷酸引物，用來擴增桿菌性血管瘤病人的靶DNA序列。他們還發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在具有一定病癥的病人的組織污染物中已發(fā)現(xiàn)有細菌形成，但并沒有培養(yǎng)出致病菌。近幾年，人歐利希氏病、腸原性脂肪代謝障和少菌性骨髓炎的致病因子也是通過PCR擴增 16S rRNA 進行序列分析發(fā)現(xiàn)的；同樣，疏螺旋體的不同區(qū)域分離物根據(jù)此法也已被鑒定。

由于細菌種間16S rRNA基因序列間隔區(qū)在長度、序列上具有相對多變性，所以利用保守區(qū)的基因作為引物，對間隔區(qū)進行克隆和分析，就能為病原微生物的各菌株、種、屬的鑒定、分型提供依據(jù)。該檢測技術目前已被成功的運用到了病原菌的種、屬以及家族種類的鑒定中。

4 16S rRNA基因在環(huán)境的保護中的應用:16S rRNA序列分析隨著微生物核糖體數(shù)據(jù)庫日益完善已應用于海洋、湖泊、土壤、大氣等環(huán)境微生物多樣性分析。不少學者利用16S rRNA基因序列分析技術研究了多種環(huán)境的微生物多樣性，并得到了一些有意義的結果。如Glovanoni等研究了Sargasso海洋中浮游細菌的遺傳多樣性，因此提高了海洋微生物中致病菌的檢測速度，對于提高海產(chǎn)品質(zhì)量，維護人類身體健康有重要的實際意義；Tanner等發(fā)現(xiàn)不同污染物對細菌群落多樣性有顯著的作用；Oureas等發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)土壤微生物群落顯著生理活性差異及其多樣性；Nuble等發(fā)現(xiàn)氧化光能利用菌群落16S rRNA基因的豐度與其形態(tài)型顯著相關。吳春篤教授等對鎮(zhèn)江城市污水中微生物的16S rRNA進行檢測，發(fā)現(xiàn)污水中細菌16S rRNA基因主要來自變形細菌(proteobacte-ria)的各亞族，占總檢序列的86.3%，還有脫鐵桿菌門(Deferribacteres)、厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)等類群，該發(fā)現(xiàn)為制定治理城市污水生物性污染的措施提供了科學依據(jù)。隨著各種學科的不斷發(fā)展和學科間的交叉應用16S rRNA基因?qū)诃h(huán)境保護中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

［1］ 劉文強，賈玉萍，趙宏坤. 16S rRNA在細菌分類鑒定研究中的應用［J］. 動物醫(yī)學進展，2006，27（11）：15-18.

［2］ 王鳳蘭，王曉東. 分子微生物生態(tài)學技術在中國油田開發(fā)中的應用［J］. 應用與環(huán)境生物學報，2007，13（4）：597-600.

篇6

[關鍵詞]土地整理;生態(tài)保護;生物多樣性;農(nóng)地整理

土地整理是指根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展的需要,采取一定的手段,對土地利用方式、土地利用結構和土地利用關系進行重新規(guī)劃與調(diào)整,以提高土地利用率,實現(xiàn)土地集約利用目標的一種措施。當前,土地整理過多地關注耕地數(shù)量的增加,而對由此引起的生態(tài)問題重視不夠。不適當?shù)恼矸绞胶图夹g,使土壤性狀發(fā)生變化,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,最終使生物量減少,甚至造成整個生態(tài)系統(tǒng)破壞。因此,探討土地整理對生物多樣性的影響,重視土地整理生態(tài)設計,以減少對生物鏈的不良影響,保持生物多樣性,尤為迫切與重要。

一、土地整理的生物多樣性影響分析

對農(nóng)業(yè)區(qū)域生物多樣性的保護,不能像保護自然生態(tài)系統(tǒng)那樣通過建立生態(tài)自然保護區(qū)來實現(xiàn),農(nóng)業(yè)區(qū)域是人類進行生產(chǎn)、生活的地方,因此要保護該區(qū)域的生物多樣性,不能以犧牲該地區(qū)人們的生產(chǎn)、生活為代價,而是應該通過工程措施,對生物多樣性從物種多樣性、遺傳多樣性等層次上進行利用與保護。

1.土地整理單項工程的影響

土地整理的目的之一是增加耕地、提高土地利用率。因此,原有未利用地上的原生、次生自然生態(tài)系統(tǒng)將被單一的農(nóng)作物替代,景觀多樣性將降低,某些生物的生存空間遭到破壞,不僅導致植物、動物的物種多樣性的降低,還有可能導致病蟲害發(fā)生的頻率和強度的增加。在土地平整工程中,機械對土壤的擾動,使得土壤環(huán)境發(fā)生了劇烈的變化,破壞了土壤中的微生物生境,從而導致土壤微生物大量死亡;混凝土渠道的修建對水生生物的影響也較為顯著,渠道直且光滑,提高了水的利用率,但卻導致渠道中水生生物的死亡。為了營造水生生物生存的環(huán)境,通過排水溝設計為水生生物提供避難所。土地整理中排水溝通常不加襯砌,而且在田塊的較低部位,由于地下水的滲漏,即使在最干旱的曬田期也能涵蓄一定的水量來保證水生生物的存活;田塊間的田埂、道路兩側的農(nóng)田防護林則可以成為一些動植物的棲息地,對病蟲害發(fā)生的減少、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性的維持有著積極的作用。

2.土地整理布局的影響

農(nóng)地的整理多為實現(xiàn)一定的社會和經(jīng)濟效益,因此在整理布局中,很多只考慮經(jīng)濟性以及耐用性,而忽視了生態(tài)的考量,這極不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了節(jié)省農(nóng)地整理的資金投入,在修建排水渠道時,對溝渠進行裁彎取直是一種普遍的現(xiàn)象,此外一些地區(qū)在田間大量鋪設混凝土路面和溝渠,并誤認為這是一種高品位的設計,這種混凝土鋼筋結構的溝渠,特別是溝渠采用“三面光”的設計,這不僅增加了投資,而且減少了綠地面積和生物棲息的場所,影響了土地生態(tài)環(huán)境。

生物生存環(huán)境的惡化直接減慢了農(nóng)田物種的擴散,生物的棲息地被混凝土鋼筋結構的溝渠隔開,物種的擴散受到影響,導致群體趨向不穩(wěn)定,造成生物多樣性的下降。在土地整理的空間結構上,土地整理中“路成框”的指導思想勢必引起項目區(qū)的景觀破碎,導致植被斑塊間的自然連通度降低,進而影響到生物多樣性的發(fā)展。但是,溝渠和農(nóng)田防護林的建設在某種程度上減輕了這種威脅。溝渠遍布在整個項目區(qū),而且在溝渠與路相交處有涵管、橋等水工建筑保證溝渠的貫通,這就為一些動物的遷移、植物孢粉的運移提供了可能。農(nóng)田防護林在項目區(qū)也基本貫通,是動植物遷徙的重要廊道。土地整理中防護林的建設提倡選用本地物種,這對保護生物多樣性也有著積極的響。

二、土地整理生態(tài)化設計

生態(tài)保護型整理模式多種多樣,有從農(nóng)地整理結構設計、道路設計和河溝渠設計3個方面構建了保育形模式;有從生態(tài)模式、仿自然模式和等級模式3個生態(tài)型農(nóng)地整理模式;有從國內(nèi)外土地整理研究和實踐的新成果中,

提出的我國景觀生態(tài)保護型土地整理設計模式中構想等等。其中可以起到保護生物多樣性的方式如下:

(1)田間路不宜使用混凝土結構,盡量采用土石鋪路,混凝土結構不具透氣性,導致花草樹木無法生長,一些小型動物和微生物無法棲息,從而減少了生物的多樣性,破壞了該地方的生態(tài)平衡。

(2)渠道邊坡不宜過陡,盡量設計為緩坡。渠道邊坡是許多生物生長和棲息的地方,邊坡太陡,渠道水位變化過快,很容易對邊坡一帶的動植物帶來沖擊,增加了兩邊生物的存活難度,因此在修建渠道時應該盡量延長渠道邊坡的長度,以增加和穩(wěn)定兩岸動植物的生存空間,在條件允許的情況下,可以修建復式斷面的渠道。

(3)筆直無彎道渠道雖然最具經(jīng)濟效益,但就保持生物多樣型來說,凹凸多變的渠道無疑是最佳的,筆直無彎道渠道水流湍急,不利周圍生物的棲息和藏匿,多變渠道的渠道則可以阻擋、改變水流,穩(wěn)定水溫,同時渠道凹凸處也是許多生物理想的棲息地。

(4)渠道周圍規(guī)劃植栽。渠道周邊缺植栽,造成日光直接照射,使日夜溫度差很大,對生態(tài)的發(fā)展亦有不良影響。植栽可提供陰影,緩和水溫的變化,制造野生動植物棲息的有利環(huán)境。

(5)保留一定的溝塘和低洼地區(qū)。溝塘和低洼地的生產(chǎn)力雖然不高,但卻是野生動植物良好的棲息生長之所,它可凈化環(huán)境,減少旱澇。

三、結語

土地整理應實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一與和諧,隨著人類對生態(tài)保護意識的增強,保持、改善生態(tài)環(huán)境和追求社會、經(jīng)濟的發(fā)展,對人類是同等重要的。

參考文獻:

[1]沈德中.污染環(huán)境的生物修復[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002.

[2]袁志文,何晶晶.固定化微生物法處理含甲硫醇惡臭氣體[J].上海環(huán)境科學,2008.

篇7

人類與微生物和平共處的方法：

1、加強研究，充分開發(fā)微生物資源；

2、科學利用，使有益的微生物為人類所用；

篇8

1生物多樣性保護及其在城市生態(tài)系統(tǒng)中的價值

在人口劇增、過度開發(fā)、環(huán)境污染等因素的巨大壓力之下，天然生物資源趨于減少，使生物多樣性面臨極大威脅。這種生物多樣性的喪失是全方位的，包括了從遺傳基因到生態(tài)系統(tǒng)乃至景觀的各個層次。生物多樣性具有經(jīng)濟、生態(tài)、科學研究、美學等多方面的重要價值。就城市生態(tài)系統(tǒng)而言，生物多樣性是城市工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的物質(zhì)基礎和人類物質(zhì)生活的主要來源，還具有極其重要的環(huán)境資源價值，如調(diào)節(jié)氣候、保持水平、降低噪音、降解污染物、美化環(huán)境等，同時，在人類生存中必不可少的娛樂、美學、社會文化、科學教育、精神及歷史等方面都具有不可低估的作用。生物多樣性以其積極向上的勃勃生機陶冶了人們的情操，豐富了人們的精神和文化生活。因此，它對于人們心理、道德和思想上的起點潛移默化的激勵作用也是難以估量的。

2城市生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性現(xiàn)狀

城市生態(tài)環(huán)境是特定地域內(nèi)的人口資源環(huán)境(包括生物的、物理的、社會的、經(jīng)濟的、政治的、文化的)通過各種相生相克的關系建起來的人類聚居地或社會、經(jīng)濟、自然的復合體。城市是人類生存的重要場所，又是人類發(fā)展的重要基地，城市生態(tài)系統(tǒng)有其特有的生物多樣性特征，即城市的生物區(qū)系組成(包括微生物、植物、動物)。伴隨著城市化進程，雖然人們竭力保持原有的物種，并有意識地進行綠化和園林建設，增加了一些人工景觀單元，甚至無意識地帶入了一些伴人生物，使城市中某些生物種類及其遺傳品系有所增加，但總起來看，城市中生物多樣性是不令人滿意的，主要是由于經(jīng)濟的發(fā)展，尤其是人類自目的開發(fā)建設，使自然生物種類減少，而伴隨著生物種類相應增加，破壞了城市的生物區(qū)系組成。

3角軍決問題的出路和途徑

由于城市生態(tài)環(huán)境具有一定的特性，在人工生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中不具備自然生態(tài)系統(tǒng)中的全面的、綜合的系統(tǒng)，同時不具備自然生態(tài)系統(tǒng)中自我保護與修復功能，因此，人工生態(tài)系統(tǒng)相對比較脆弱一些。另一方面，其具有經(jīng)濟化發(fā)較好、資金儲存量大、以及人類所需物質(zhì)基礎豐富，存在大量人類所需生產(chǎn)生活所需物品。其中，其物質(zhì)的補充及豐富以及資源的積累需要根據(jù)自然生態(tài)系統(tǒng)的資源流動來實現(xiàn)的，人類只是利用其資源卻忽略其環(huán)境的保護，將廢棄物品修道自然環(huán)境中，生產(chǎn)造成大氣污染、水污染等現(xiàn)象也給自然生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴重的危害。這種現(xiàn)象的存在不僅威肋、自然生態(tài)環(huán)境，還使打破了人類與自然的共同生存，使矛盾日益增大，不利于生態(tài)環(huán)境的保護。因此，必須進行生物多樣性的研究，從而探討其對于生態(tài)環(huán)境以及人類社會的重要作用，研究出具有科學依據(jù)的解決措施進行生物多樣性的保護，維護國家基本利益。

3.1將城市生態(tài)系統(tǒng)置于生物圈的范疇

城市生態(tài)系統(tǒng)是以城市居民為主體，以地域空間和各種設施為環(huán)境，通過人類活動，在自然生態(tài)系統(tǒng)基礎上改造和營建的人工生態(tài)系統(tǒng)。從歸屬看，城市生態(tài)系統(tǒng)屬于陸地生態(tài)系統(tǒng)的人工生態(tài)系統(tǒng)，而陸地生態(tài)系統(tǒng)與淡水生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)等一起構成生物圈，所以城市生態(tài)系統(tǒng)不是孤立存在的，它是生物圈的一個有機組成部分，其建設和發(fā)展，不能只考慮自身，而必須從生物圈的范圍來衡量。城市居民與任何一種微生物、植物、動物物種一樣，都是自然界的一員，共同生活于生物圈，所以，人類不應凌駕于自然界之上，而應與之協(xié)調(diào)相處，遵循自然規(guī)律，以維持生物圈的良性運轉。

3.2搞好城市生態(tài)園林建設

城市園林是一類以人工生態(tài)為主體的景觀，以市區(qū)公園、廣場綠地、庭院綠地、道路綠化帶、森林公園、苗圃等。一個完善的、生態(tài)穩(wěn)定的園林景觀應是其結構與功能的高度統(tǒng)一、和諧的景觀，其外部形式應符合美學規(guī)律，而其內(nèi)部結構和整體功能，更應符合生態(tài)學原則和生物學特征，如群落的分層、鑲嵌、生態(tài)平衡、生物與環(huán)境相互適應等。由于生態(tài)園林強調(diào)是人工園林和自然生物群落的有機結合，因而在城市生物多樣性的保護與發(fā)展方面具有許多有利條件。如園林的空間異質(zhì)性、園林類型的多樣化及大園林規(guī)劃等都為城市生物多樣性的保護、豐富所發(fā)展奠定了優(yōu)越的基礎。在美國，城市園林還積極參與了野生動、植物的保護，體現(xiàn)出二多一少的特色，即樹木花草多，野生鳥獸多，建筑少。在國內(nèi)，許多城市的園林建設正逐步走向生態(tài)化、自然化。

3.3加強城市中生物多樣性保護的基礎研究 應對城市生物多樣性進行調(diào)查，編目，并結合地理、植被、管理等建立城市多樣性信息系統(tǒng)(包括數(shù)據(jù)庫，圖形庫、專家系統(tǒng)庫),同時建立監(jiān)測網(wǎng)點進行長期監(jiān)測。從而為生物多樣性的合理利用和管理提供依據(jù)。

3.4提高全民素質(zhì)，強化保護意識

篇9

科學家們一直在研究我們的基因與健康之間的關系。而現(xiàn)在，有一個新興的科學研究領域，研究的是腸道內(nèi)的細菌與所有困擾著我們的疾病的關系。

細菌，還有病毒和真菌都是微生物，而我們的體內(nèi)有很多微生物。你的身體中每有一個細胞就有約10個微生物細胞。身體中到處都有微生物：你的皮膚上，你的嘴里、鼻子里，你的生殖器、尿道和腸道中。

這些微生物一起，形成了你身體殊的微生物群體，叫做微生物組，一部分微生物組的微生物來自于你母親體內(nèi)的微生物，還有一部分則取決于你的生活習慣。由于人體內(nèi)的微生物非常多，毫無疑問，微生物會對你的健康造成一定的影響。但是直到最近，科學家們了解到的信息還十分有限。

腸道中的微生物最多，所以大多數(shù)科學研究都是有關腸道微生物的。研究者們通過研究糞便樣本中細菌的DNA，想要了解這些微生物是否會導致特定的疾病，而我們又能做些什么來改變這種狀況。

你的微生物組很有可能與你能夠想到的所有的疾病都有關系：糖尿病、癌癥、自閉癥。而細菌對腸道的影響是非常大的。

腸道細菌是什么？

寄居在你腸道中的細菌能夠幫助你消化食物。在消化的過程中，這些細菌還能合成人體必需的維生素，給免疫系統(tǒng)發(fā)送信號，以及合成幫助大腦運轉的小分子。

如果沒有腸道細菌的話，我們什么都做不了。腸道細菌是人體中至關重要的一部分，對我們的健康也是非常重要的。

正在進行的實驗研究顯示，患有某種疾病的人的腸道內(nèi)的細菌群與身體健康的人相比，有很大差別。研究者們正在努力研究健康人腸道細菌的種類都有哪些，還有哪些腸道細菌能導致人們患有特定的疾病，或者是導致患特定疾病的風險高。

一些證據(jù)表明，健康的微生物組并不是存在或者是缺少某一種細菌，而是在于細菌的多樣性。

如果你的腸道內(nèi)有很多種細菌的話，就能消化分解不同的食物，產(chǎn)生很多不同的分子，這些分子能夠促進你的免疫系統(tǒng)成熟，還能產(chǎn)生大腦正常運轉所需要的分子。腸道微生物多樣性高是非常有好處的。

腸道不寧，全身都是病

有關微生物組的研究還是初步的，不能證實某種特定的細菌是否會引起疾病，或者是某種疾病是否會滋養(yǎng)特定種類的細菌――或者疾病和細菌之間還有別的關系?，F(xiàn)在來看，科學家們僅能證實一個人體內(nèi)的細菌組成和特定疾病之間是存在相關性的。不論是否發(fā)現(xiàn)了這兩者間的因果關系，研究腸道細菌都是一種能夠讓醫(yī)生更早、更精確地診斷特定疾病的方法。

已有研究顯示了結腸癌、克羅恩病、潰瘍性結腸炎、糖尿病、肥胖與腸道細菌有關。雖然這些疾病看起來好像和腸道或者是新陳代謝更有關系，但是腸道細菌與全身的疾病都是有關的。

近期的研究顯示，特定的細菌能夠加強免疫系統(tǒng)，而有些種類的細菌可能會刺激類風濕性關節(jié)炎這種自身免疫疾病的發(fā)展。

很多皮膚病、肺部疾病、關節(jié)病還有其他組織中的疾病，都可能是由感染引起的。腸道菌群失衡會導致炎癥更加嚴重，這樣會刺激病情的發(fā)展。

一項近期的研究顯示，沒有接受過治療的類風濕性關節(jié)炎患者的腸道中，特定的炎性細菌更多，而一種有益的細菌的數(shù)量要比健康人少。類風濕性關節(jié)炎是一種炎性的自身性免疫疾病。

研究者還發(fā)現(xiàn)了腸道細菌和焦慮、抑郁、強迫癥、注意力不足過動癥（ADD）、自閉癥和阿茲海默癥之間的聯(lián)系。有的人認為，這些疾病與腸道菌群之間有關是因為，腸道菌群制造能夠到達大腦并影響大腦工作的小分子（即代謝產(chǎn)物）的能力。

如何駕馭腸道微生物？

隨著我們發(fā)現(xiàn)的與腸道微生物有關的疾病種類的增加，最關鍵的問題就是：你能改變腸道內(nèi)細菌的種類嗎？能治療或者除掉某種將你置于危險之中的細菌嗎？

如果你做一個長期的飲食調(diào)整――比如說從高脂高糖的飲食，調(diào)整為低脂高纖維的飲食――那么重塑微生物組，使之更加健康是有可能的。健康的微生物組能改善你的免疫系統(tǒng)功能，降低炎癥反應，身體也更加健康。不只是健康的飲食，飲食多樣化也是形成健康的、多樣性高的微生物組的關鍵。

另外，一項近期的研究說明，鍛煉也能夠使微生物組更加多樣化，該研究顯示了運動員與非運動員相比，腸道微生物更加多樣化。

篇10

關鍵詞：生態(tài)農(nóng)業(yè)；病蟲害；“3S”技術

在農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史中，農(nóng)業(yè)先后經(jīng)歷了刀耕火種、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、工業(yè)化農(nóng)業(yè)以及現(xiàn)在正在積極探索的生態(tài)農(nóng)業(yè)，無論哪種農(nóng)業(yè)形式，其在世界各地的起源、發(fā)展皆與生態(tài)環(huán)境息息相關。尤其是隨著現(xiàn)代化的進程，為減少病蟲害干擾、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量與質(zhì)量以解決溫飽問題而大量不合理的使用農(nóng)藥、化肥等有毒有害的化學污染物質(zhì)，使這些污染物在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中不斷積累并超過其自身的自凈能力，破壞了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)原有的結構和功能，而導致生態(tài)安全與糧食安全受損。而生態(tài)農(nóng)業(yè)可以緩解農(nóng)業(yè)環(huán)境繼續(xù)惡化。農(nóng)作物病蟲害會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的損失，且在全球氣候變化的大背景下，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受到病蟲害脅迫的概率將顯著增加[1]。因此保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，不再使用化肥農(nóng)藥等，從而積極發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，提出與之相對應的防治病蟲害的方法與技術勢在必行。

1利用“3S”技術監(jiān)測病蟲害

“3S”技術分別是指是遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）。

1.1遙感技術

隨著技術的迅速發(fā)展，遙感技術已經(jīng)能快速地為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、環(huán)境監(jiān)測等領域提供數(shù)據(jù)。將高光譜遙感應用于農(nóng)業(yè)中，其數(shù)據(jù)能準確地反映田間作物的生物化學參數(shù)（含水量、葉綠素含量、蛋白質(zhì)等）以及生物物理參數(shù)（生物量、葉面積指數(shù)LAI等）的光譜信息。病蟲害對農(nóng)作物生長造成的影響主要有兩種表現(xiàn)形式，即農(nóng)作物外部形態(tài)的變化和內(nèi)部生理變化。外部形態(tài)變化包括有落葉、卷葉，葉片幼芽被吞噬，枝條枯萎，導致冠層形狀發(fā)生變化；內(nèi)部生理變化則表現(xiàn)于葉綠素組織遭受破壞，光合作用，養(yǎng)分水分吸收、運輸、轉化等機能衰退[2]。當農(nóng)作物受病蟲害危害后，會發(fā)生病蟲害的光譜響應（可見光區(qū)域的反射率上升，在近紅外區(qū)反射率下降），從而為農(nóng)作物病蟲害的遙感監(jiān)測提供支持。

1.2地理信息系統(tǒng)技術

目前，地理信息系統(tǒng)技術已應用于農(nóng)業(yè)資源信息管理、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)用土地適宜性評價、農(nóng)作物估產(chǎn)和監(jiān)測及農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測與管理等領域。GIS的數(shù)據(jù)管理包括空間數(shù)據(jù)庫和屬性庫管理，在監(jiān)測病蟲害時可充分利用其數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢，將地形圖、水系分布圖、交通圖等普通地圖以及在其基礎上按照一定的用途制成用于反應自然要素的專題地圖（如土壤類型圖、氣象圖等）作為空間數(shù)據(jù)庫，把病蟲害種類與習性、發(fā)生數(shù)量、發(fā)生地點、危害程度與特征以及相關氣象資料建成屬性數(shù)據(jù)庫，通過地圖疊置操作與空間分析生成用于指導農(nóng)業(yè)病害蟲監(jiān)測與管理的預警系統(tǒng)。從而對病蟲害的發(fā)生及未來發(fā)展趨勢進行預測，并預報不正常狀況時空范圍和危害程度，按需要適時地給出變化和惡化的各種警戒信息及相應的綜合性對策[3]。

1.3全球定位系統(tǒng)技術

由空間衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)和用戶設備組成的全球定位系統(tǒng)，可以在短時間內(nèi)將危害較大的病蟲害區(qū)域定位，為農(nóng)業(yè)管理人員提供精確的空間坐標以找到災害發(fā)生點的準確位置并及時做好相關措施，從而避免病蟲害的大面積爆發(fā)，因而越來越多的用于農(nóng)業(yè)病蟲害的監(jiān)測與調(diào)查。此外，將GPS與RS、GIS相結合構建用于病蟲害發(fā)生動態(tài)與分布的實時監(jiān)測系統(tǒng)已成為農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測與管理的重要課題之一。

2利用生物技術防治病蟲害

2.1種植抗性品種

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中各作物品種間生物特性不同使得不同品種抗病蟲害的能力存在差異，并在長期的進化過程中形成了獨特的防御機制來達到抗病蟲害能力。選用對害蟲具有抗性的作物進行種植，不但可以發(fā)揮作物自身對病蟲害的調(diào)控作用，而且控制效果持久。隨著分子生物學的發(fā)展，越來越多的分子技術應用在抗性育種，改變了雜交育種、誘變育種等方法在實際操作中育種速度慢的缺點，這也為種植抗性品種提供了更多的方便。

2.2保護與利用天敵

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，由于生物之間存在競爭、捕食、寄生等關系致使有害生物存在著許多捕食性或寄生性天敵、病原微生物。所以保護天敵并加以利用這些自然因素對害蟲實施控制是一種有效的措施。通過優(yōu)化田間微生態(tài)環(huán)境，利用邊緣效應在田間保留交錯帶和緩沖帶，為天敵生存和繁衍的創(chuàng)造良好條件以及保證天敵安全越冬，可以達到保護的目的。稻田養(yǎng)鴨、魚、蟹等農(nóng)業(yè)模式就是利用天敵的原理，以達到防治稻飛虱、夜蟬、螟蟲等害蟲的目的。用于防治有害生物的病原微生物主要有真菌、細菌、病毒等，例如用白僵菌防治棉鈴蟲等，用蘇云金桿菌防治菜青蟲、茶尺例蠖等，以核多角體病毒（NPV）防治小菜蛾等。

2.3使用生物藥劑

隨著科技的發(fā)展與社會的進步，利用生物及其代謝產(chǎn)物研發(fā)生物藥劑成為一種新途徑而進入了蓬勃發(fā)展的時期，這些生物藥劑包括：植物源農(nóng)藥、微生物源農(nóng)藥、昆蟲激素。其中，植物源農(nóng)藥研究較多，從楝科、柏科、衛(wèi)矛科等植物分離的高效活性均有殺蟲作用，例如楝科植物苦楝分離出的川楝素可有效防治菜青蟲、柑桔螨等。昆蟲激素是由昆蟲內(nèi)分泌腺分泌到體外或由體液輸送至全身各處的化學物質(zhì)，按其作用方式分為兩大類，即昆蟲內(nèi)激素、昆蟲外激素。昆蟲內(nèi)激素調(diào)控昆蟲的生長發(fā)育，分為腦激素、保幼激素、蛻皮激素等；昆蟲外激素又稱為昆蟲信息素是昆蟲進行信息交流的媒介，包括了集結外激素、追蹤外激素、告警信息素、疏散信息素及性外激素等。由于昆蟲激素具有易降解、專一性強、不污染環(huán)境等特點已越來越受重視并廣泛用于防治農(nóng)業(yè)害蟲。昆蟲內(nèi)激素防治害蟲的主要作用機理是破壞昆蟲體內(nèi)的激素平衡，導致昆蟲的生長發(fā)育、變態(tài)及生殖等過程受阻而使害蟲畸形或死亡。昆蟲外激素在實際應用中無需考慮其是否可以穿透昆蟲包被在身體外側的角質(zhì)膜，因而使用較廣，例如性外激素。

2.4利用農(nóng)業(yè)生物多樣性原理

農(nóng)業(yè)生物多樣性以遺傳、物種、生態(tài)系統(tǒng)和景觀4個層次的多樣性為基礎，以人類可持續(xù)發(fā)展而形成的人與自然和諧共處的生物多樣性系統(tǒng)為目的，是全球生物多樣性的重要組成部分，對防治有害生物、維持農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生態(tài)平衡與安全、保障全球糧食安全具有重要作用。利用農(nóng)業(yè)生物多樣性持續(xù)控制有害生物已成為研究熱點。農(nóng)業(yè)生物多樣性控制有害生物的基礎原理包括，群體異質(zhì)效應、稀釋效應、微生態(tài)效應、誘導抗性效應、物理阻隔效應、生理學效應和化感效應等7個方面[4]；其方法為模擬自然生態(tài)系統(tǒng)，在生產(chǎn)農(nóng)田中創(chuàng)建種內(nèi)遺傳多樣性、種間物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性，以實現(xiàn)時間多樣化和空間多樣化的生物多樣性種植。時間多樣化種植是指利用輪作換茬的作用，防止作物連作生長時生長遲緩、病蟲害嚴重、作物產(chǎn)品數(shù)量與質(zhì)量下降。而空間上多樣化種植是指利用生物之間互利共生原理，進行簡混套作（即間作、混作和套種）的種植模式。

3利用物理技術控制病蟲害

3.1物理誘殺技術

物理誘殺技術是指利用害蟲對各種物理因子（光、電、色、溫度等）的趨避性，創(chuàng)造一種對害蟲有害的方法或?qū)⑵鋸脑猩瞅?qū)趕，以達到防治害蟲或病害的目的。昆蟲對不同光的波長、光照強度等條件十分敏感，往往會做出不同的趨光反應。例如應用佳多頻振式殺蟲燈，可以有效殺死天蠶蛾、紅腹燈蛾、粘蟲、豆莢螟、煙青蟲、蛺蝶等。

3.2改善栽培措施

通過合理灌溉、合理翻耕、合理施肥等措施，改善土壤的水分、熱量、氣、肥等條件，從而調(diào)節(jié)土壤結構與孔隙，利于植物根系對養(yǎng)分的吸收、轉化以及土壤微生物與根系的相互作用，使農(nóng)作物的長勢達到最佳狀態(tài)，進而提高農(nóng)作物對有害生物的抗性。

參考文獻

[1]張競成,袁琳,等.作物病蟲害遙感監(jiān)測研究進展[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2012,28(20):1-11.

[2]陳鵬程,等.高光譜遙感監(jiān)測農(nóng)作物病蟲害研究進展[J].中國農(nóng)學通報,2006,22(3):388-391.

[3]豐江凡,等.基于GIS的太湖藍藻預警系統(tǒng)研究[J].環(huán)境科學與技術,2006,29(09):60-61.