目錄
前言
第一章 緒論 1
第一節(jié) 微生物生態(tài)學(xué)的研究范同和目的 1
一、什么是生態(tài)學(xué) 1
二、什么是微生物生態(tài)學(xué) 1
第二節(jié) 微生物生態(tài)學(xué)的發(fā)展簡史 3
第三節(jié) 研究微生物生態(tài)學(xué)的意義 5
思考題 6
參考文獻 7
第二章 研究微生物生態(tài)學(xué)的方法 8
第一節(jié) 研究微生物生態(tài)學(xué)的傳統(tǒng)方法 8
一、直接測定 8
二、培養(yǎng)方法 8
三、代謝活力的測定 9
四、數(shù)學(xué)方法 9
第二節(jié) 研究微生物生態(tài)學(xué)的分子生物學(xué)方法 9
一、rRNA和rRNA基因序列的測定 11
二、利用核酸探針和雜交技術(shù)研究微生物的多樣性 14
三、全細胞雜交法的改進 17
四、基于PCR技術(shù)的DNA指紋圖譜技術(shù) 19
五、其他方法 26
思考題 28
參考文獻 28
第三章 自然環(huán)境中微生物群落的組成及其變化規(guī)律 30
第一節(jié) 土壤中微生物群落的組成及其變化規(guī)律 31
一、土壤中微生物的分布 31
二、土壤中的微生物群落 31
三、影響土壤微生物分布的因素 33
第二節(jié) 水體中微生物群落的結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律 34
一、淡水中的微生物群落組成和代謝活力 34
二、環(huán)境條件對水體中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響 36
第三節(jié) 空氣中微生物群落及其變化規(guī)律 36
一、空氣是微生物生長和生存的不良環(huán)境 36
二、空氣是傳播微生物的介質(zhì) 37
三、室外的空氣 37
四、室內(nèi)空氣中的微生物 38
五、空氣中的微生物對生態(tài)的效應(yīng) 38
思考題 39
參考文獻 39
第四章 海洋環(huán)境中的微生物 40
第一節(jié) 海洋環(huán)境中的主要微生物類群 40
一、古菌 40
二、真細菌 40
三、真核微生物 44
四、細菌在海水中的分布 45
第二節(jié) 海水養(yǎng)殖環(huán)境中的致病菌 47
一、養(yǎng)殖魚類病原菌 47
二、養(yǎng)殖對蝦病原菌 51
三、養(yǎng)殖貝類病原菌 51
第三節(jié) 海水養(yǎng)殖環(huán)境中的有益微生物 52
一、有益微生物的概念 52
二、有益微生物的種類和來源 52
三、有益微生物的作用機理 54
第四節(jié) 海洋環(huán)境中的酵母 55
一、酵母在海洋環(huán)境中的分布與多樣性 56
二、海洋酵母產(chǎn)生的胞外酶 58
三、海洋酵母菌產(chǎn)生的鐵載體 73
四、海洋酵母菌產(chǎn)生的核黃素 73
第五節(jié) 深海地熱環(huán)境中的微生物 74
一、共生生物 74
二、菲共生的嗜高溫微生物 75
三、嗜熱微生物和超嗜熱微生物 75
第六節(jié) 海洋微生物的活性物質(zhì) 76
思考題 81
參考文獻 81
第五章 極端自然環(huán)境中的微生物 83
第一節(jié) 在低溫環(huán)境中的微生物 83
一、低溫環(huán)境中的微生物 83
二、高溫對嗜冷菌的影響 85
三、低溫微生物適應(yīng)低溫的分子機理 86
四、嗜冷菌的應(yīng)用 90
第二節(jié) 高溫環(huán)境中的微生物 92
一、高溫環(huán)境中的微生物 92
二、超嗜熱微生物的多樣性 95
三、高溫環(huán)境中微生物生命的分子機理 100
四、耐高溫菌的耐高溫遺傳基礎(chǔ) 105
五、嗜熱菌的產(chǎn)物多樣性及其應(yīng)用 108
第三節(jié) 在強酸環(huán)境中的微生物多樣性 120
一、在強酸環(huán)境中的微生物 121
二、在極端酸性環(huán)境中微生物之問的相互作用 124
三、微生物抗酸的分子機理 125
四、嗜酸菌的應(yīng)用 127
第四節(jié) 在堿性環(huán)境中的微生物 129
一、嗜堿菌的分布和分離 129
二、晴堿微生物的特殊生理特征 131
三、嗜堿芽孢桿菌染色體DNA的物理圖譜 134
四、嗜堿菌的基因克隆 134
五、嗜堿菌產(chǎn)生的酶 136
六、嗜堿菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物 140
第五節(jié) 在高鹽環(huán)境中的微生物多樣性 141
一、嗜鹽微生物的類型 142
二、嗜鹽菌的生態(tài)分布 142
三、嗜鹽微生物抗高濃度NaCL的分子機理 143
四、嗜鹽菌耐鹽機理的遺傳基礎(chǔ) 150
五、嗜鹽微生物的產(chǎn)物多樣性及其應(yīng)用 152
第六節(jié) 低營養(yǎng)環(huán)境中的微生物 154
一、低營養(yǎng)環(huán)境中的微生物 154
二、低營養(yǎng)環(huán)境中的微生物生命機理 155
三、低營養(yǎng)型微生物的應(yīng)用 156
第七節(jié) 高壓環(huán)境中的微生物 156
一、深海微生物的多樣性 156
二、在深海溝中的微生物多樣性 157
三、適應(yīng)高壓和低溫環(huán)境的細菌 157
四、嗜壓微生物的分子生物學(xué) 158
五、在高壓下酶的活性和熱穩(wěn)定性 158
六、嗜壓菌的潛在用途 159
第八節(jié) 高輻射環(huán)境中的微生物 161
一、抗輻射微生物 162
二、微生物抗輻射的分子機理 162
三、抗輻射微生物的應(yīng)用 168
思考題 168
參考文獻 168
第六章 生物群體的相互作用 170
第一節(jié) 微生物群體之間的相互作用 170
一、一種微生物群體中的相互作用 170
二、不同微生物群體之間的相互作用 172
第二節(jié) 環(huán)境中細菌之問遺傳物質(zhì)的相互交換 178
一、轉(zhuǎn)化 179
二、轉(zhuǎn)導(dǎo) 180
三、接合 180
第三節(jié) 微生物與植物之間的相互關(guān)系 187
一、微生物與植物根之間的相互作用 187
二、植物內(nèi)生微生物 190
三、微生物與植物其他部分之問的相互作用 191
四、病原微生物與植物之問的關(guān)系 192
第四節(jié) 微生物與動物之問的相互關(guān)系 193
一、微生物作為某些水生動物的食物 193
二、微生物對于動物消化食物和獲取螢養(yǎng)所起的作用 194
三、動物與光合微生物之問的共生關(guān)系 196
四、動物與發(fā)光細菌之問的相互關(guān)系 197
五、微生物與節(jié) 肢動物之問的共生關(guān)系 197
六、病原微生物與動物之間的相互關(guān)系 197
第五節(jié) 微生物與人體的相互作用 198
一、皮膚表面的微生物與人體的關(guān)系 198
二、口腔中的微生物與人體的關(guān)系 199
三、胃腸道中的微生物與人體的關(guān)系 200
思考題 200
參考文獻 200
第七章 微生物在生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用 202
第一節(jié) 基本概念 202
一、能量流 202
二、營養(yǎng)水平 202
三、生物地球化學(xué)循環(huán) 203
第二節(jié) 碳循環(huán) 204
一、通過食物例進行碳的轉(zhuǎn)移 204
二、微生物在碳循環(huán)中所起的特殊作用 206
三、環(huán)境因素和人類活動對碳循環(huán)的影響 207
第三節(jié) 氫循環(huán) 207
第四節(jié) 氧循環(huán) 208
第五節(jié) 氮循環(huán) 209
一、N2的同定 209
二、氨化作用 211
三、硝化作用 212
四、硝酸還原和反硝化作用 213
五、環(huán)境因素和人類活動對氮循環(huán)的影響 214
第六節(jié) 硫循環(huán) 214
一、硫和硫化物的氧化 215
二、還原性硫的轉(zhuǎn)化 216
三、硫循環(huán)的實際意義 218
第七節(jié) 磷的循環(huán) 218
第八節(jié) 其他元素的循環(huán) 219
一、鐵循環(huán) 219
二、Mn循環(huán) 220
三、Ca循環(huán) 220
網(wǎng)、硅循環(huán) 221
五、各種元素循環(huán)之問的相瓦關(guān)系 221
六、某些重金屬元素的循環(huán) 222
思考題 222
參考文獻 222
第八章 微生物與化學(xué)污染物之間的相互關(guān)系 223
第一節(jié) 自然界化學(xué)污染物的種類、來源及其危害 223
一、自然界中化學(xué)性污染物的來源和種類 223
二、幾種主要污染物的危害 225
第二節(jié) 化學(xué)性污染物對微生物的毒性 226
一、重金屬污染物對微生物的毒性效應(yīng) 226
二、有機污染物對微生物的毒性 228
第三節(jié) 微生物對重金屬的抗性 231
一、微生物抗重金屬的機制 231
二、金屬抗性的遺傳基礎(chǔ) 236
三、抗重金屬菌株的應(yīng)用 238
第四節(jié) 微生物適應(yīng)難降解污染物的分子機制 238
一、遺傳適應(yīng)機制 239
二、研究自然環(huán)境中遺傳適應(yīng)的分子生物學(xué)方法 243
第五節(jié) 微生物對汞化合物的解毒機理 245
一、自然界中的抗汞微生物 245
二、微生物對無機汞化合物和有機汞化合物的抗性范同 246
三、微生物對Hg和有機汞化合物解毒作用的機理 246
第六節(jié) 微生物對其他重金屬的解毒作用 251
一、Cr6+的微生物解毒作用 251
二、V+的還原 253
三、Pd7-的還原 253
四、Au3+和Ag+的還原 253
五、As5+的還原 254
六、Se6+和Se4+的還原 255
第七節(jié) 放射性元素的微生物還原 256
一、放射性物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化的機制 256
二、U6+的還原 260
三、P5+和Pu4+的還原 260
四、Tc7+的還原 260
第八節(jié) 苯環(huán)類污染物的降解 261
一、苯環(huán)類污染物降解的共同途徑 261
二、與降解苯環(huán)類污染物有關(guān)的微生物 263
第九節(jié) 多環(huán)芳烴的微生物降解 264
一、萘的微生物降解 264
二、非和蒽的微生物降解 264
三、苯并[a]芘的微生物降解 265
第十節(jié) 三硝基甲苯的微生物降解 266
一、由細菌引起的中N中有氧降解 266
二、細菌對中N中的無氧降解 268
三、真菌的中N中代謝 271
第十一節(jié) 石油中碳氫化合物的微生物降解 272
一、各類碳氮化合物的降解 272
二、石油混合物中碳氫化合物的降解 274
三、能利用碳氫化合物的微生物 274
四、石油碳氫化合物分解菌的分布 275
五、環(huán)境因素對石油碳氫化合物降解的影響 276
第十二節(jié) 有機氯農(nóng)藥的微生物降解 277
一、降解有機氯農(nóng)藥的主要反應(yīng) 277
二、幾種代表性有機氯農(nóng)藥的微生物降解 278
第十三節(jié) 有機磷農(nóng)藥的微生物降解 282
一、降解有機磷農(nóng)藥的主要反應(yīng) 282
二、幾種代表性有機磷農(nóng)藥的微生物降解 283
第十四節(jié) 合成洗滌劑的微生物降解 284
一、烷基苯磺酸鹽的微生物降解 285
二、烷基磺酸鹽的微生物降解 286
第十五節(jié) 偶氮染料的微生物降解 287
一、環(huán)境中能使偶氮染料脫色的微生物 287
二、偶氮染料的降解途徑 287
第十六節(jié) 尼龍寡聚體的微生物降解 288
一、降解尼龍寡聚物的酶 288
二、編碼尼龍寡聚體降解酶的質(zhì)粒 289
三、尼龍寡聚體降解酶中程 290
四、在假單胞菌中尼龍寡聚體的生物降解 290
五、尼龍寡聚體降解代謝工程 290
第十七節(jié) 石油和煤中的生物脫硫作用 291
一、特異性生物脫硫途徑 291
二、硫底物特異性 293
三、石油原油的脫硫作用 294
四、生物脫硫的分子遺傳學(xué) 294
五、通過基因中程方法改良脫硫酶 294
第十八節(jié) 氰（腈）化合物的微生物降解 295
一、游離的氰（腈）化合物生物降解 295
二、金屬腈復(fù)合物的生物降解 297
三、腈化合物生物降解的技術(shù) 297
第十九節(jié) PCB的微生物降解 298
第二十節(jié) 二英的微生物降解 298
一、來源 299
二、二英的微生物降解 299
第二十一節(jié) 苯環(huán)污染物的厭氧降解 306
一、厭氧微生物 306
二、中心活性苯環(huán)中問產(chǎn)物的形成 307
三、苯環(huán)的還原和水化作用 308
四、厭氧和好氧代謝途徑的比較 308
第二十二節(jié) 參與環(huán)境污染物降解的可轉(zhuǎn)移遺傳元件 308
一、質(zhì)粒與質(zhì)粒的基本特性 311
二、降解質(zhì)粒的種類及其功能 311
三、參與污染物分解的轉(zhuǎn)座子和其他MGE 316
四、污染環(huán)境中細菌質(zhì)粒分布的規(guī)律 317
思考題 317
參考文獻 318
第九章 污染物的微生物處理 319
第一節(jié) 基本概念 319
一、BOD 319
二、甲烯藍穩(wěn)定性試驗 320
三、COD 321
四、中OD 321
五、NOD 321
六、SS 321
第二節(jié) 廢氣的微生物處理 321
一、生物滌氣器 322
二、滴濾池 323
三、生物濾池 323
四、與廢氣處理有關(guān)的微生物 32d
五、含H2S氣體的微生物處理 32j
第三節(jié) 廢水的微生物處理 326
一、活性污泥法 327
二、生物膜法 332
第四節(jié) 重金屬污染物的微生物處理 346
一、生物吸附 346
二、利用固定化細胞吸附承金屬 349
三、重金屬沉淀法 350
四、利用微生物的轉(zhuǎn)化作用去除重金屬 351
五、原位生物修復(fù)方法 352
六、用于處理重金屬污染物的常用工藝 353
第五節(jié) 固體廢物的微生物處理 353
第六節(jié) 煤脫硫的微生物方法 35d
一、煤中的含硫化合物 354
二、煤脫硫過程中所用的微生物 355
三、微生物法煤脫硫的機理 356
四、影響煤脫硫的環(huán)境條件 357
五、煤脫硫的方法 357
六、將來的方向 358
思考題 358
參考文獻 359
第十章 微生物及其代謝產(chǎn)物對環(huán)境的污染 360
第一節(jié) 病原微生物對環(huán)境的污染 360
一、病原微生物對空氣的污染 360
二、病原微生物對水體的污染 360
三、病原微生物對土壤的污染 361
第二節(jié) 富營養(yǎng)化作用及其控制萬法 361
一、引起富營養(yǎng)化的原因 362
二、引起富營養(yǎng)化的藻類 362
三、富營養(yǎng)化作用的危害 362
四、富營養(yǎng)化作用的人工控制 363
第三節(jié) 重金屬的甲基化作用對環(huán)境的污染 364
一、汞的甲基化作用 364
二、其他重金屬的甲基化作用 366
第四節(jié) 含氮化合物的微生物代謝對環(huán)境的污染 367
一、NH3 367
二、NO3- 368
三、NO2- 368
四、羥胺 368
五、亞硝酸胺 368
第五節(jié) 含硫化合物的微生物代謝對環(huán)境的污染 369
一、H2S 369
二、SO2和氧硫化碳 369
三、有機硫化合物 370
四、酸礦水 370
第六節(jié) 微生物產(chǎn)生的毒素對環(huán)境的污染 371
一、細菌毒素 371
二、藻類毒素 373
三、真菌毒素 374
四、微生物產(chǎn)生毒素對生態(tài)的效應(yīng) 375
五、微生物毒素的用途 376
思考題 376
參考文獻 376
第十一章 微生物產(chǎn)生的生態(tài)友好物質(zhì) 377
第一節(jié) 生物塑料 377
一、生物塑料的基本特性 377
二、可產(chǎn)生PHA的微生物 379
三、PHA的實際應(yīng)用 380
第二節(jié) 生物表面活性劑 381
一、能產(chǎn)生生物表面活性劑的微生物、化學(xué)性質(zhì)和表面性質(zhì) 381
二、生物表面活性劑的應(yīng)用 384
第三節(jié) 生物農(nóng)藥 38j
一、蘇云金芽孢桿菌在防治害蟲方面的應(yīng)用 386
二、生產(chǎn)毒素蛋白的新技術(shù) 387
三、生物防治 389
第四節(jié) 生物燃料 390
一、氖氣 390
二、甲烷/沼氣 393
三、乙醇 394
四、生物柴油 397
五、正丁醇/丙酮 401
六、其他 402
思考題 402
參考文獻 402
第十二章 微生物的生態(tài)模型 404
第一節(jié) 實驗?zāi)Ｐ?404
一、分批培養(yǎng)系統(tǒng) 404
二、流過培養(yǎng)系統(tǒng) 405
三、微世界 407
第二節(jié) 數(shù)學(xué)模型 408
一、群體生長方程式 408
二、競爭方程式 410
三、共生方程式 411
四、捕食方程式 411
五、生物群落的數(shù)學(xué)模型 412
六、組建數(shù)學(xué)模型常用的方法 414
思考題 414
參考文獻 414