微生物研究范文

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微生物研究

微生物研究篇1

1微生态学与微生物学的关系

微生态学是这几年不断发展的一门学科,它的首次出现是在1977年由一名德国博士VolkerRush提出的,他认为微生态学是相对于生态学的一种较为微观的表现,并且他还对微生态下了一个定义:微生态学是停留在分子水平或者细胞水平上的生态学。因此,微生态学是一种相对于生态学的一种较为微观的更加深层次的表现形式。微生态学以微生物与微生物之间和宿主与微生物之间环境与生态之间的关系为其研究范畴的,而为生态学的涉及领域主要在微生态学的结构关系,微生态体系的平衡与失调以及微生态学的防治等领域展开科学研究与探讨。微生态学是在吸收微生物学的基础上对其生态学理论进行研究创新而发展而来的一种新型学科,而微生物学是研究微生物的形态特征、新陈代新以及遗传进化等自然界生存与繁衍的一门学科,微生物学的最直接应用就是利用自然界的微生物关系来促进社会生产需要,通过对微生物的研究从而不断将那些对人类有害的微生物进行消灭或者改造,从而不断的为人类的生存安全服务,微生物学虽然涉及到了生物关系的问题,但是其研究问题的重点是微生物活动和生存规律,而生态学研究的是生物与环境之间的相互作用关系,它所反映的是各个生命体系与自然环境之间以及与人类生命生存环境之间某种相互作用关系。生态学是在关系的问题上进行研究和探讨,从关系的角度去探索生物、生态以及人类之间的要素联系,微生态学与微生物学之间具有较为紧密的关系,其涉及到人类社会的方方面面,从而推动了人类社会认识自然提高医学认识水平都有较好的促进作用。

2微生物学与医学微生物学的关系

医学微生物学是微生物学医学领域的一个重要的分支,把病原微生物与人类的各种疾病为其研究对象,医学微生物学与传染病以及各种感染性传染病的医学实践和理论有着密切的关系,还和人类社会的卫生防预和疾病预防有着重要的关系,随着科学技术的进步,医学领域特别是分子生物学领域得到了较快的发展,开始揭示分子领域的微生物学的生命现象和特征,并且解决了许多以前不能解决的生物现象问题,微生物的生命特征在分子生物学的领域下不断地被揭示,因此在临床卫生学诊断上也进入到了分子领域,因此,分子生物学在应用上推动了临床微生物学的发展。而分子生物学在医学分类上还不能成为一个独立的学科,但是它在认识领域和技术指导上处于主导地位,分子生物学在实际应用上适合各个领域的发展,分子生物学也有效的推动了人类对生命的认识进入到了一个全新的水平,但是它还是存在一些不足的地方,人们可以通过对基因和蛋白质的研究创新,弄清疾病和微生物之间的特殊关系,但是这些研究和临床实践仍然不能解决很多疾病临床和实践的关系问题,不能较好的拿来用在临床实践当中去,而随着微生态学和微生物学的发展,对医学领域提出了新的认识和观念,对推动医学生物学的发展具有重要的意义。

3微生态学对医学生物学具有重要的启示作用

微生态的发展为医学生物学的发展注入的新的活力,为人们认识疾病本质开辟了新的道路,指出了新的方法,随着医学领域的不断完善,医学领域开始从传统单一的医学模式向多元化的医学模式转变,微生态学与医学微生物在医学领域的关系极为密切,微生态学的基本理论对微生物学疾病的预防和治疗具有重要的启示意义。

3.1微生态学对病因学的启示

在传统的医学领域中,表现为引起一种疾病的病因只有一种,著名的医学家郭霍法则是这样认为的,特殊病原菌应该在同一种疾病中进行查询,在健康者身上是查不到的,并且这种特殊的病原菌经过分离能够得到纯培养,而这种纯培养如果接触到一些容易感染的动物,在动物身上也可以得到同样的病症。这个法则一直被人们理解接受。从微生态学的角度看,地球上根本就不存在病原微生物,按照这种观点,微生态学就没有所谓的病原菌和非病原菌的概念陈述,任何的微生物都是具有独立生存能力的种群,之所以会引起疾病是因为某种微生物链在一定的环境下被打破所致,在某种情况下,疾病的发生和发展取决于微生态的某种状态,随着人类社会的不断进步,人们的饮食习惯、心理状态已经生存环境的变化在某种程度上也会引起微生态的失衡,从而引起疾病的发生,而在临床上也发生着许多正常微生物群被感染的实例。

3.2疾病预防的认知

运用微生态失调原理对微生态失调的现象进行调整是防治疾病发生的一个重要方式,而在我们身边常见的微生态制剂就是运用以感染的方法来治疗已经被感染的病原体,从而达到治疗的目的,随着医学领域技术的不断完善,我国微生态制剂领域取得了较好的发展,而随着其在医学领域的不断运用,在不久的将来会成为医药领域的一个新亮点。

4结语

随着医学领域的额不断发展,社会对医学领域的分科也越来越详细,作为医学领域的一个传统学科的医学微生物学在,在科学技术的推动下形成了具有重要影响的微生态学,从而使医学研究更加细致入微,通过微生态学的研究,对今后的疾病的预防与治疗又开启了一个新的方向,有力的推动了人类医学领域的发展,对人类不断认识自然改变社会起到了巨大的推动作用。

微生物研究篇2

关键词 药物;微生物;放线菌;基因组学;研究;研发

中图分类号 Q939.93 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)21-0284-02

在临床药物学研发中,针对中药、化学药物及生物技术药物研究较多,而微生物药物方面的研究并不多。随着微生物次级代谢产物研究的增多,有关微生物新药的开发也越来越多,而且微生物药物还具有条件温和、易工业化生产及污染小等优点,加强微生物类药物研究和开发具有现实意义。

1 微生物药物的发展历程

人类认识微生物的历史悠久,但研究微生物药物的历史并不长,尤其是对微生物次生代谢产物方面的药物研究历史更短,至今不过70年。微生物药物中的青霉素是由英国的细菌学家在1929年发现的,20世纪40年代初学者Chain与Florey将青霉素应用到了临床治疗中。随后,从微生物次生代谢产物中发现了庆大霉素、红霉素、螺旋霉素及林可霉素等药物。随着医药学的发展,人们对疾病分子基础与药物作用机制越来越了解,还能在体外构建各类药物筛选的模型,极大地提升了微生物药物研制。微生物所筛选的生理活性物质中,除了抗生素外,在抗肿瘤用药、免疫抑制剂及酶抑制剂等领域也具有很大的药物开发价值。在近70年的微生物药物研究中,科学家从土壤、动物、植物、海洋中获取微生物,还有些微生物来自高寒、高温及高压等极端环境,而人类对微生物的了解仍然较少,还不到3%,在微生物代谢的产物当中,还存在着大量待开发的药物,需要人们进一步研究与开发。

2 微生物药物的特点

微生物药物是指微生物在生命活动过程中,产生的具有生理活性的次生代谢产物及其衍生物。近些年,随着其微生物次生代谢产物生理活性的研究,微生物中靶位确切的多糖及蛋白分子等活性物质被发现[1-2]。次级代谢产物难以用化学法进行合成,即使能合成也无法有效实现工业生产,若把小分子的物质进行化学修饰之后,可获得含有使用价值更高的微生物药物。与化学药物相比,微生物药物具有以下特点:一是微生物的生长周期较短,易选育菌种,易控制,可经大规模发酵进行工业化生产;二是微生物的来源非常丰富,筛选时不用特别考虑先导化合物,筛选几率也比较大;三是通过微生物药物合成改造,微生物药物生产能力得到很大提升,便于新微生物药物合成。微生物多样性使得临床医药的应用前景更为广阔。

3 微生物药物资源的研究

3.1 海洋微生物药物

在整个地球,面积最大的是海洋,海洋具有高压、高盐、高温及无阳光等自然特点。海洋中的微生物具有较特殊的遗传背景与代谢方式,可能产生功能及结构特殊的活性物质[3]。研究表明,海洋微生物中,近27%可产生抗菌类的活性物质,其分离出的代谢产物大多数含有生物活性。例如,Koyama等学者从海洋真菌中获得了新二萜药物。当前,从海洋微生物代谢产物当中,发现了很多结构特殊、新颖的活性物质,这些活性物质在陆地微生物中未发现过,因此海洋微生物药物是非常具有开发潜能的天然药物。

3.2 稀有放线菌微生物药物

多数活性物质源于普通的放线菌,但从普通放线菌当中获取新的活性物质几率下降,研究范围逐步拓展至稀有放线菌中。自20世纪50年代开始,有些稀有放线菌的代谢产物已应用到临床中,例如,庆大霉素、红霉素与安莎类等物质。目前,人类认知的放线菌种类不到实际种类的10%,放线菌微生物药物的研发还具有很大发展空间。

3.3 极端环境下的微生物药物

在高温、高酸、高盐及严寒等极端环境下,长期生长的微生物,其生理机制及基因类型均较为独特,代谢产物也比较特殊。现代所知的微生物药物资源种类占实际种类资源不到10%,而极端环境下的微生物更少,在极端环境中,更能发现未知的微生物药物资源。如近些年云南大学对青海及新疆等地区中极端环境下的微生物进行了系统研究,并获得了很多未知微生物,有效推进了微生物药物的研究和开发。

4 基因组学研究下的微生物药物开发

随着人类和微生物基因组学的深入研究,近5 000种蛋白或功能基因被认成潜在药物的靶标,这给微生物药物筛选及发现打下了基础,其药物靶标和基因组学研究发展紧密相关。根据统计可知,在2009年之前,整个世界有2 500余种病毒,其中,完成基因测序的真菌有100余种,细菌约600种。随着微生物基因组学计划和蛋白基因组学研究的不断深入,建起了相应的蛋白质数据库,对一些重大疾病的蛋白质结构进行了系统测定,剖析了蛋白质三维结构,并发现了一些具有药物作用的靶标[1]。从病原微生物看,功能性基因组的研究为致病基因及必需基因的确定奠定了基础,尤其是一般性病毒,整个基因组能编码约10个蛋白基因,而功能蛋白中4~6个是药物靶标。从细菌方面看,细菌基因组要比病毒基因多,细菌基因组多在4 Mbp左右,编码蛋白基因约数千个,独特必需基因有数百个,为潜在药物的靶标奠定了基础,对于真菌来说,有些致病真菌基因组已完全测序出来,因此具有真菌生长的基因为人类非同源基因预测提供了可能性,如假丝酵母基因组的序列当中,就发现了200余个基因,但人的基因组当中有些没有同源性,运用其潜在靶标可寻找到药物的靶点[4-5]。

5 我国微生物药物研发思考与展望

随着我国生命科技不断发展,医学领域对微生物资源越来越重视,微生物药物研发不断增多,其药物靶点不断被发现,在现代化学实体当中,超过10%为微生物药物,并且属于新衍生物研发。我国微生物资源非常丰富,但对微生物认识有限,尤其是海洋、植物及极端环境下的微生物研究较少,运用基因组学技术获取微生物衍生物中的药物,这已成为微生物新药获得的重要方式[6-8]。与发达国家比较,我国在微生物药物方面的研究比较欠缺,政府部门也应给予重视与支持,加强我国微生物药物方面的研究与开发,为人类的生命安全做出贡献。

6 参考文献

[1] 朱宝泉,胡海峰.微生物药物研究中新技术和新方法的应用[J].中国天然药物,2004,11(4):3-8.

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[4] 陶阿丽,苏诚,余大群,等.微生物制药研究进展与展望[J].广州化工,2012,40(16):17-19.

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[7] 甄永苏.微生物药物和抗体药物――发现和研制新药的重要领域[J].药学学报,2003(7):3-4.

微生物研究篇3

[关键词]微生物 分子生态学 RFLP DGGE Real-Time PCR

[中图分类号] Q938.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-2-267-1

0引言

微生物分子生态学是利用分子生态技术手段研究微生物与环境之间相互关系及其相互作用规律的科学,主要研究微生物生态学基础理论问题。

1微生物分子生态学常用分析方法

1.1寡核苷酸探针检测

该方法利用目标核酸序列与特异性探针特异性互补的特点,检测荧光标记的特定DNA序列[1]。探针为一段特定方式标记的核酸序列,具有较高灵敏度。做种群鉴定时选用DNA制备探针,利用cDNA避免繁琐的克隆程序,确保探针与种内全部菌株杂交。除此之外,cDNA探针若具有表型特异性,则可检测某一特定表型是否存在。

1.2 DNA-DNA杂交

DNA-DNA杂交针对微生物整体基因组的重组[1],为检测DNA序列相似性提供可能性。该方法基于高温双链DNA解链、低温复性与碱基配对可转移的特点,通过温度等条件控制形成杂交DNA,检测其杂交率。由于来源不同的两条DNA单键难以配对重组,DNA杂交率可用于估计序列相似度。

1.3 16SrRNA序列分析

该方法在微生物分类学研究中最为常用[2]。微生物16SrRNA基因由保守区与可变区构成。可变区具有种属特异性,不同种属微生物间存在较大差异;保守区为所有微生物共有基因序列。微生物进化过程中,基因序列基本不变化,因此可根据保守区基因序列设计通用引物,或根据可变区基因序列设计特定引物,从而分析不同微生物的进化距离及亲缘关系。

1.4 编码蛋白质基因

该方法利用基因序列控制合成蛋白质[3]。微生物代谢过程实质为生物酶催化作用下的一系列氧化还原反应,而不同功能微生物的催化反应酶具有一定特异性,因此编码功能蛋白的基因不同,主要用于研究特定功能微生物,尤其在毒理学方面。

2微生物分子生态学常用技术

2.1限制性片段长度多态性分析(RFLP)

在RFLP分析过程中,以所提取的微生物DNA为模版,利用特异性引物进行聚合酶链式反应(PCR)得微生物16SrRNA序列,将其连接到载体,转至大肠杆菌感受态细胞,通过挑取克隆子,进而获取质粒DNA来实现克隆文库构建。不同微生物DNA序列不同,进而酶切位点不同,因此利用特异性限制性内切酶消化,可得到长短不一、数目不同的限制性酶切片段,琼脂糖凝胶电泳分离得到呈现多态性的图谱,进而获取环境微生物群落结构信息[4]。

2.2变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)

DGGE是一种检测DNA突变的电泳技术,根据DNA在不同浓度的变性剂中解链行为的不同而导致电泳迁移率发生变化,从而将碱基组成不同的DN段分开。该技术具有以下优点:①检测极限低、速度快;②结果准确可靠;③无需微生物的培养;④可同时检测多种微生物。但其存在以下局限性:无法获取样品中全部微生物DNA,而DNA回收率越低,重复性越低;不均等扩增造成结果代表性低;敏感度较低,采样和样品处理会对结果产生影响。

2.3荧光定量PCR技术(Real-Time PCR)

Real-Time PCR为微生物生态学研究的定量分析方法,通过荧光染料或荧光标记的特异性的探针,标记跟踪PCR产物,实时在线监测反应过程,结合相应的软件分析产物,计算模板浓度。该技术具有以下优点:①利用扩增产物数量与荧光信号强度成对应关系的原理,实时检测PCR反应进程,避免了终点定量重现性差;②自动化程度高,操作安全、简单,可避免产物被污染;③检测特异性强,灵敏度与精确度高;④可实现多重扩增。其缺点在于无法对不确定对象进行分析。

3结论与展望

微生物分子生态学克服了传统培养法的不足,为全面掌握微生物多样性提供了可能。若将各方法结合,以便掌握更为全面的信息,可更好揭示微生物对环境变化的影响,预示环境变化趋势,为从微观方面改善环境提供依据。

参考文献

[1]杨霞,陈陆,王川庆.16SrRNA基因序列分析技术在细菌分类中应用的研究进展[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2008,36(2):55-60.

[2]邓小宽,张新宜,田敏.现代生物技术在分子微生物生态学中的应用[J].国外医药(抗生素分册),2006,27(4):164-170.

[3]王晓丹,李艳红.分子生物学方法在水体微生物生态研究中的应用[J].微生物学通报,2007,34(4):777-781.

微生物研究篇4

【摘要】 从一株未鉴定的微生物菌株的次级代谢产物中分离到一个化合物JXJ-301-1,通过对该化合物在氘代氯仿和氘代二甲亚砜两种溶剂中的核磁共振数据分析,结合质谱、红外光谱和元素分析,证明该化合物是鬼臼毒素。本研究扩展了鬼臼毒素的来源。

【关键词】 微生物; 鬼臼毒素; 核磁共振

ABSTRACT A compound JXJ-301-1 was isolated from the fermentation broth of an uncharacterized microbial strain. Based on NMR, MS, IR and elemental analysis, its chemical structure was elucidated as podophyllotoxin originally produced by plants. This study extended source of podophyllotoxin and provided new way to produce podophyllotoxin by fermentation of microorganisms.

KEY WORDS Microorganism; Podophyllotoxin; Nuclear magnetic resonance (NMR)

鬼臼毒素是一种具有抗肿瘤活性的木脂素类天然产物,主要来源于鬼臼类植物,可作为半合成抗肿瘤药物etoposide,teniposide和etopophose等的前体物质[1]。由于鬼臼毒素天然来源缺乏,而合成又未达到商业化的要求[2],因此限制了对该类药物的进一步开发。目前虽有研究表明鬼臼类植物的内生真菌可以产生鬼臼毒素[3],但是鲜有从微生物代谢产物中分离纯化出鬼臼毒素的报道。在对一株未鉴定的微生物次级代谢产物研究的过程中,分离到了一个化合物JXJ-301-1,经鉴定为鬼臼毒素(化学结构式见Fig.1)。本文主要报道该菌株的发酵、化合物JXJ-301-1的分离纯化、以及结构解析等工作。

1 仪器与材料

1.1 菌株和培养基

菌株 JXJ-301菌株分离自中国江西庐山土样,未鉴定种。

种子培养基 酵母膏4g,葡萄糖4g,麦芽膏10g,复合维生素3.5mg,微量盐1ml,定容至1000ml,pH7.2(微量盐组成: FeSO4·7H2O 0.2g,MnCl2·4H2O0.1g, ZnSO4·7H2O 0.1g, 双蒸水100ml)。

发酵培养基 大豆粉20g, 葡萄糖20g, 酵母Fig.1

Structure of podophyllotoxin

膏2g, 淀粉5g, 蛋白胨2g,NaCl 4g,K2HPO4 0.5g,MgSO4·7H2O 0.5g,CaCO3 2g,定容至1000ml,pH7.8(定容测pH后,再将CaCO3在加入培养基内)。

1.2 仪器和其它材料

质谱用VG Auto Spec-3000型质谱仪测定;核磁共振用Bruker AVDRX500测定; 红外用AVATAR360F-IR测定;元素分析用德国Vario EL有机元素分析仪测定;柱层析用凝胶Sephadex LH-20(安玛西亚生物技术有限公司);Amberlite XAD-16大孔吸附树脂(中科安泰);柱层析及薄层层析用硅胶为青岛海洋化工厂生产;所用试剂均为重蒸工业试剂。

2 方法与结果

2.1 发酵方法

将生长良好的斜面接种于种子培养基,28℃、200r/min摇床培养48h,再接种于发酵培养基,接种量为1∶10,置于28℃、200r/min,摇床培养5d。

2.2 代谢产物分离纯化方法

发酵液3000r/min离心20min,得到的上清液用Amberlite XAD-16大孔吸附树脂吸附,萃取相用甲醇∶丙酮(1∶1)有机溶剂洗脱,洗脱液减压浓缩,并用柱层析硅胶(200~300目)拌样,干法上硅胶柱,以氯仿∶甲醇(V∶V)=20∶116∶114∶112∶19∶17∶15∶10∶1梯度洗脱,将所得目的组分上凝胶柱Sephadex LH-20,甲醇为展开剂。凝胶柱上洗脱下的目的组分以湿法上硅胶柱,洗脱液为氯仿∶乙酸乙酯(V∶V,3∶1),最后将硅胶柱上洗脱下的目的组分上凝胶柱Sephadex LH-20,甲醇为展开剂,即得化合物JXJ-301-1纯品。整个过程采用硅胶薄层层析和茴香醛显色剂显色检测跟踪。

2.3 化合物JXJ-301-1的理化性质和光谱数据

化合物JXJ-301-1是无色针晶(氯仿和石油醚),在薄层层析硅胶板上UV365nm下无荧光,UV254nm下有很强暗斑,茴香醛显色剂显棕灰色。

质谱ESI(+)-MS(m/z):437[M+Na]+,851[2M+Na]+,397[M-OH]+,415[M+H]+。元素分析结果:C为63.44%,H为5.59%,O为30.97%。质谱和元素分析表明该化合物分子式为C22H22O8,有12个不饱和度。

IR(KBr)cm-1表明存在3446处的羟基吸收带(OH),1771处的羰基吸收带(C=O),1589和1490的苯环特征吸收带,以及1234,1124,1040(C-O-C)和931(OCH2O)等基团的特征吸收。1H-NMR(溶剂CDCl3):2.74~2.77(2H,m,H-8,H-8′),3.69(6H,s,10-OCH3,12-OCH3),3.73(3H,s,11-OCH3),4.01(1H,t,J=9.7,H-9′),4.53(1H,m,H-9′),4.50(1H,d,J=9.0,H-7),4.63(1H,d,J=9.0,H-7′),5.88(1H,d,J=1.5,H-10′),5.90(1H,d,J=1.5,H-10′),6.33(2H,s,H-2,H-6),6.42(1H,s,H-5′),7.09(1H,s,H-2′)。

13C-NMR(溶剂DMSO-d6)和13C-NMR(溶剂CDCl3)的光谱数据见Tab.1。在13C-NMR(溶剂DMSO-d6)中,可见18个13C信号,与分子式中碳原子相比少4个13C信号,说明JXJ-301-1结构中存在对称因素,应有四对重叠的信号。经过对1H-NMR、1H-1H COSY、DEPT谱、HMBC和HSQC的研究表明,在以DMSO-d6为溶剂的13C-NMR中,化学位移在56.8处的C-10和C-12氧甲基信号重叠;化学位移在109.4处的C-2和C-6次甲基信号重叠;化学位移在137.4处的C-1和C-4季碳信号重叠;化学位移在152.9处的C-3和C-5季碳信号重叠。在以CDCl3为溶剂的13C-NMR中,可见化学位移在55.2处的C-10和C-12重叠信号;化学位移在107.5处的C-2和C-6重叠信号;化学位移在151.5处的C-3和C-5季碳信号重叠;而化学位移在134.9的C-1季碳信号和136.1的C-4季碳信号得到分离。

经过与文献[4]中13C-NMR光谱数据的详细对照(Tab.1),最终确定化合物JXJ-301-1为鬼臼毒素。

3 结论

鬼臼毒素是一种主要来源于鬼臼类植物,具有抗肿瘤活性的木脂素类天然产物。由于目前未有微生物来源的鬼臼毒素分离纯化和结构解析的报道,因此在我们获得化合物JXJ-301-1后,结合质谱、红外光谱和元素分析和分别以DMSO-d6和CDCl3为溶剂进行了1H-NMR、13C-NMR、HSQC、1H-1H COSY和HMBC谱的测定和光谱学研究,并与文献[4~6]对比分析,证明该化合物是鬼臼毒素。该研究扩展了鬼臼毒素的来源,为利用微生物发酵获得该植物来源的抗肿瘤天然产物打下了基础。

参考文献

[1] Farkya S, Bisaria V S, Srivastava A K. Biotechnological aspects of the production of the anticancer drug podophyllotoxin [J]. Appl Microbiol Biotechnol,2004,65(5):504~519

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[4] Miyata M, Itoh K, Tachibana S. Extractives of Juniperus chinensis L. I: Isolation of podophyllotoxin and yatein from the leaves of J.chinensis [J]. J Wood Sci 1998,44:397~400

[5] 时岩鹏,韦兴光,姚庆强. 六角莲化学成分的研究[J]. 中草药,2005,36(4):484~486

微生物研究篇5

关键词 烟草种植;微生物农药;微生物肥料;烟碱

中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)06-0013-02

Research Progress of Microbes Cultivation Application in Tobacco Production

CHEN Jian 1,2 DAI Lin-jian 1 * DONG Jun 2 ZHENG He-ping 2

(1 Agricultural College of Hunan Agricultural University,Changsha Hunan 410128; 2 The Tobacco Company in Jiahe County of Hunan Province)

Abstract In this article,the author summarized the research and application of microbe in tobacco cultivation.The applications microbial fertilizer,microbial pesticide,microbial conditioner in tobacco production and harmful substances degraded by microbe in tobacco leaves were introducted,in order to attract people′s attention about the research and value of beneficial microbes in tobacco cultivation.

Key words tobacco cultivation;microbial pesticide;microbial fertilizer;nicotine

烟草是我国重要的叶用经济作物之一,其生长发育、营养获取和品质形成与微生物学特性和土壤环境有密切的联系。微生物作为自然界的重要组成部分,几乎遍布于地球任何角落,承担着分解者和消费者的角色。每一种作物都有与之长期生长生活所共同形成的稳定的土壤微生物群落,烟草微生物在烟草生长和烟叶加工过程中能提供营养物质、提高烟叶品质、抵御土传病害、增加烟叶香气和降低有害成分等。目前有益微生物在烟草栽培和品质提高等方面取得了重要进展,如微生物肥料、微生物农药、微生物土壤改良剂等微生物制品在烟草工业生产方面得到应用,并取得了明显的经济效益和社会效益。

1 微生物肥料在烟草种植中的应用

1.1 微生物肥料概述

微生物肥料是以微生物生命活动而导致农作物得到特定的肥料效用的生物制品[1],它由单一或多种特定功能菌株,通过发酵工艺生产的能为植物提供有效养分或防治植物病虫害的微生物接种剂,又称菌肥、菌剂、接种剂[2]。微生物肥料的发展经历了早期的酵母菌肥料,再到后来的固氮、解磷、解钾细菌肥料,以及现在的复合微生物肥料[3],已有100多年的历史,并在世界上60多个国家得到推广和应用。微生物肥料的使用能缓解无机肥料施用所带来的土壤肥力下降和生态环境破坏对烟草产量和品质的影响,将为现代农业向绿色农业和生态农业发展发挥重大作用。

1.2 微生物肥料类型

微生物肥料的核心是由细菌、真菌、放线菌、微藻类组成的微生物,它的生理生态效应是改良土壤,增进土壤肥力[2],包括传统微生物肥料和现代微生物肥料两大类型。

1.2.1 传统微生物肥料类型。根据微生物的特性和生理作用,将传统微生物肥料类型分为5类[4]。①能将空气中的惰性氮素转化成作物可直接吸收的离子态氮素,对作物的氮素营养上起着重要作用的微生物制品。②能分解土壤中的有机质,释放出其中的营养物质供植物吸收的微生物制品。③能分解土壤中难溶性的矿物,并把它们转化成易溶性的矿质化合物,从而帮助植物吸收各种矿质元素的微生物制品。④对某些植物的病原菌具有拮抗作用,能防治植物病害,从而促进植物生长发育的微生物制品。⑤菌根菌肥料。

1.2.2 现代微生物肥料类型。作物的生长发育对于营养元素的需求是多元的,单一的菌种和功能的微生物肥料已经很难满足现代作物生长和生产的需要。因此,现代微生物肥料不仅有单一菌种肥料还有复合菌种肥料[5]。①单一菌种肥料。如根瘤菌肥、固氮菌肥、解磷解钾菌肥等。②复合菌种肥料。如微生物―微量元素复合生物肥料、联合固氮菌复合生物肥料、有机―无机生物复合肥料、多菌株多营养生物复合肥以及固氮菌、根瘤菌、磷细菌和钾细菌复合生物肥料等。

1.3 微生物肥料在烟草种植中的作用

微生物肥料在烟草种植中的作用主要有以下几个方面:①协助烟草营养的吸收。微生物通过分解有机物使之成为可被烟草吸收的营养物质,同时改善营养条件和肥料利用率[6]。②改良植烟土壤,改善农业生态环境。微生物能改良土壤团粒结构,改善土壤理化性质,增进土壤蓄肥、保水能力[7-8]。③提高烟叶的产量与品质。微生物肥料应用于烟草上可增加上中等烟比例,进而提高烟叶产量和经济效益[9],夏振远等[10]的研究证明了微生物肥料对烟草的显著作用。④提高烟草抗病虫害能力。微生物代谢产生的多种次级代谢产物(如植物激素、赤霉素、青霉素等)以及维生素,可以促进烟草的生长,并对土壤微生物区系进行调控,从而预防和控制烟草土传病害[11]。

2 微生物农药在烟草种植中的应用

烟草种植过程中,发病概率较高,虫害种类较多。全国烟草侵染性病害调查和害虫调查发现我国烟草侵染性病害有68种以上,害虫有200多种[12],因此农药成为烟草生产中必不可少的生产资料。微生物农药是用生物活体及其代谢产物制成的[13],不仅能杀虫、灭菌、除草,还能调节植物生长,减少环境污染,因而得到广泛应用。其种类有微生物杀虫剂、微生物杀菌剂和微生物除草剂[14]。

2.1 微生物农药种类及作用机理

微生物杀虫剂包括细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、病毒杀虫剂和微孢子杀虫剂。细菌杀虫剂是其中应用最多、效果最好的一类[15],它利用杀虫细菌及其所含的活性成分制成,用于目标害虫的防治和杀死[16]。真菌杀虫剂以分生孢子附着于昆虫的皮肤,分生孢子吸水后侵入昆虫体内,造成病理变化和物理损害,最后导致昆虫死亡[17]。病毒杀虫剂利用核酸在宿主细胞内进行病毒颗粒复制,产生大量的病毒粒子,促使宿主细胞破裂,导致昆虫死亡。微孢子杀虫剂利用微孢子虫经宿主口或卵、皮肤感染,并在宿主中增殖,使之死亡。微生物杀菌剂内吸性强、毒性低,有的兼有刺激植物生长的作用[18],能抑制病原菌能量产生,干扰其代谢合成和破坏细胞结构。微生物除草剂是利用孢子、菌丝等直接穿透寄主表皮,进入寄主组织并产生毒素,用有毒性的次级代谢产物使杂草发病进而影响杂草植株正常的生理状况,从而控制杂草的种群数量[19]。

2.2 烟草种植中微生物农药的作用

烟草种植过程中危害较重并经常发生的主要病害有病毒病(TMV、CMV、PVY)、黑胫病和赤星病,其次是青枯病、野火病(角斑病)、烟草根黑腐病,最轻的是烟草根结线虫[20]。针对这些病害研制出了不同的微生物农药,对烟草健康生长起到了重要作用。例如诺尔斯放线菌西昌变种(Streptomyces nourseivar.xichangensis)菌株产生的代谢产物宁南霉素(ning-nanmycin),对烟草花叶病有较好的防治效果,防效为69.4%~95.4%[21]。用非致病性双核丝核菌BNR(nonpathogenic binu-cleateRhizoctoniafungi)控制漂浮育苗上烟草黑胫病,防效为40%~70%[22]。弗氏链霉菌山东变种(Streptomyces fradiaevar.shandongensis)链霉菌S-10,温室盆栽试验表明,该生防菌的抗生素发酵液对赤星病的防治效果在70%以上[23]。枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)对引起烟草青枯病(Pseudomonas solanacearum Smith)的青枯菌(Ralstonia solanacoarum)具有强拮抗作用,大田防治效果良好,防效在40.03%~78.14%[24]。苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)制剂可防治100多种害虫,在烟草上对烟青虫的防效可达90%以上[25]。阿维菌素不仅可用于防治烟青虫,而且可用于防治烟蚜,阿维菌素乳油对烟蚜田间防效高达90%[26]。

3 微生物土壤改良剂在烟草种植中的应用

微生物土壤改良剂含有丰富的有益菌群、有机质和植物必需的微量元素。它能有效改良土壤的团粒结构、理化性状和养分状况,提高土壤的保温、保水、保肥能力,改善土壤通透性,为农作物生长发育创造良好的根际环境[27]。李 彰等[27]的研究表明微生物土壤改良剂能明显改善土壤结构和环境,为烟株健康生长创造条件,烟株的质量性状也明显改善,叶间距分布更趋合理,抗倒伏性增强,发病率和发病指数显著降低。陈义群等[28]研究丛生菌根(AM)对土壤改良的作用,结果表明AM能明显改善土壤物理性质,活化土壤中矿质养分,增强宿主植物的抗病性和抗逆性(抗旱、耐盐、抗酸等)。王发园等[29]的研究发现AM还可用于重金属、有机污染土壤的修复。总之,微生物土壤改良剂显著改善了土壤结构和土壤环境,有利于烟草植株对营养物质的获取,提高了烟草的产量、品质和中上等烟比例。

4 微生物对去除烟草有害物质的应用

烟草中的有害物质包括烟碱、亚硝胺、焦油和有害气体 CO、NO 等,烟碱是烟草中的一种生物碱,又名尼古丁,对人体危害较大,并且是烟草有的主要致癌成分亚硝胺(TSNA)的重要前体物[30]。近年来由于大量施用氮肥造成烟碱含量过高,尤其上部烟叶烟碱含量高得无法在卷烟配方中使用[31]。因此,利用特定微生物所产生的酶来降低烟碱、N-亚硝胺(TSNAs)及焦油量,是健康烟草的发展方向[32]。早在19世纪40年代,Giovannozzi[33]就应用Deharyomyces nicotianae和Micrococcus nicotianae 2种菌的培养液对烟草进行工业发酵,结果表明这2种菌液不仅能够改善烟草的风味和香气,还分别使烟草的烟碱含量降低了0.45%和0.83%,混合以上2种菌液处理的烟草烟碱含量降低了0.61%。李梅云[34]根据前人的研究对降解烟碱的微生物种类进行统计,结果表明降解烟碱的细菌有17种,真菌有4种,酵母菌1种。雷丽萍等[35]从白肋烟TN90分离到1株内生芽孢杆菌(Bacillus sp.),施用后发现亚硝胺(TSNA)总量明显比对照少,叶片减少21.7%~44.6%,主脉减少16.7%~80.0%。马林[36]应用酶和微生物发酵技术将烟叶蛋白质降解 41.34%,从而使烟气中HCN、NO、CO分别降低76.19%、71.43%、42.33%,焦油生成量降低26.01%。

5 结语

随着对微观世界的认知,人们对微生物的作用越来越重视。微生物在烟草上的应用正处在起步阶段,还存在许多问题值得思考和探讨。

(1)在生产中微生物肥料具有自身优势,但是也存在不少问题,如肥效慢、专性强、贮藏期短、易失效、不易保存等[9],以致于年产量不足同期化肥产量的5%[37]。今后的研究应着重解决这些问题。

(2)目前用于防治烟草主要病虫害的微生物农药品种较少、推广面积不大、容易扰,且没有化学农药的价格优势[38]。今后应开发更多、更有效、成本低的微生物农药品种。

(3)微生物土壤改良剂可以与有机肥共同使用,这样更有利于有益微生物的繁殖和作物产量的提高。

(4)运用微生物技术来降低烟叶有害物质,提高烟叶品质是非常有效的手段,对减少吸烟者的死亡率具有重大意义[39]。

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微生物研究篇6

1 微生物制药概述

微生物的制药技术是属于工业微生物技术的最主要的组成部分。而人们使用最早的药物就是抗生素类药物,随着医疗技术的不断推陈出新,抗氧化剂、受体拮抗剂等药物的活性远远超过了抑制某些微生物生命活性的范围。而微生物药物是属于微生物的代谢产物,因此在微生物药物的生物合成机制、筛选的研究程序及生产工艺等方面,与抗生素药物都有着相似的特点。而微生物药物就是微生物产生的具有生理活性的次级代谢产物,微生物药物的生产技术实则为微生物制药技术,需要技术操作人员对微生物的制药工程掌握熟练,达到理论知识与实践操作的结合。

2 微生物制药的研究进展与展望

2.1 生物制品的研究进展

生物制品是人工免疫中用于预防、治疗和诊断传染病的来自生物体的各种制剂的总称[2]。而生物制品一般分为免疫血清、细胞免疫制剂、免疫调节剂、疫苗等。免疫血清微生物药物的使用,在血清学实验中具有重要的检验价值,最突出的便是“肥达反应”,并且这一检验技术在临床上的应用较为广泛,为临床的正确诊断提供时效性价值。还可以利用免疫血清对人工进行人工被动免疫,可以使机体即刻获得免疫力,从而达到治疗效果及预防疾病的目的。但是,免疫血清的抵抗性并非机体所产生,维持的时间较短,需要不断进行改进。疫苗的药物功能也是对疾病进行预防,特别是对流感病毒的治疗与预防,但是疫苗长时间的接种,流感病毒的型号会不断更换,因而疫苗对于某些特点的流感病毒或细菌也会逐渐失去药物性质。

2.2 抗生素的研究进展

抗生素的应用较为广泛,是一类较为重要的化学治疗制剂,抗生素药物的作用不仅是用于抑制或者杀死微生物,抗生素对于临床治疗肿瘤有显着的效果,有时候抗生素也会用作临床诊断的手段。比如陶阿丽[3]的研究提及利福霉素具有降低胆固醇的功能,而红霉素能够诱导肠胃的运动性,瑞斯托霉素能够促进血小板的凝集等,应用较广且效果较为显着。细菌对于抗生素的抗性有内在抗性和获得性抗性之分。细菌可以通过随机的突变特征、表达潜在抗性基因等途径获得抗性,同时也可以通过抗性基因水平的转移获得抗性,这样便加快了耐药及多重耐药菌株的产生。如链霉素是青霉素后的第二个生产并用于临床的抗生素,对结核杆菌有着特效作用,但是链霉素会产生耳毒性等副作用。

2.3 干扰素的研究进展

干扰素这类药物从含义上来讲,是属于人体免疫细胞分泌的一种活性糖蛋白,其作用是抗病毒、抗肿瘤及调节免疫活性,对于人体的免疫防御有着至关重要的作用。现如今,干扰素应用最多的是流行性感冒、乙肝炎、癌症的治疗上[3,4]。干扰素的主要药用机理为利用病毒诱导人体白细胞的产生,干扰素的价格高、产量低,现主要用于乙肝炎的病毒治疗。

2.4 甾体激素的研究发展

甾体激素类药物合成工序较为复杂,因此,在制药工程上通常是采取具有甾体母核结构的天然产物作为药物原料,使用半合成的方法改造原料之后制得。但是,微生物选择性降解甾体侧链技术的发展,从而使得廉价易得的甾醇得到充分利用。比如,植物甾醇的微生物转化,节杆菌及假单包杆菌可以将甾醇类化合物作为碳源利用,从而降解甾醇,利用微生物酶对甾体底物的某一部分进行特定的化学反应而获得的产物。加入酶抑制剂或者利用诱变技术可以选择性地控制微生物降解甾醇侧链的目的。而在发酵液中的植物溶解度、微生物细胞膜通透性可以降低植物甾醇侧链降解收率。

2.5 微生物发酵制药的研究进展

微生物研究篇7

摘 要: 极端微生物的研究对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重要意义。综述了极端微生物的研究及其应用,从定义、分类与应用前景几个方面,介绍部分极端微生物的研究现状及其应用情况。

 

关键词:极端微生物;极端环境;分类;应用前景

中图分类号:q93 文献标识码:a doi编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2013.10.006

在自然界中,存在着一些绝大多数生物都无法生存的极端环境,诸如高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高渗、高压、干旱或高辐射强度等环境。凡依赖于这些极端环境才能正常生长繁殖的微生物,称为嗜极菌或极端微生物。由于它们在细胞内造、生理、生化、遗传和种系进化上的突出特性,不仅在基础理论研究上有着重要的意义,而且在实际应用上有着巨大的潜力[1]。

 

1 嗜热微生物

1.1 嗜热微生物的定义及分布

嗜热微生物也被称为嗜热菌或者高温菌。嗜热微生物主要分布于温泉、堆肥、煤堆、有机物堆、强烈太阳辐射加热的地面、地热区土壤以及陆地和海底火山口等高温环境[2]。

 

1.2 嗜热微生物的分类

嗜热微生物分为耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌、超嗜热菌,根据嗜热微生物对高温环境的耐受程度不同,学者们作如下的区分(表1)。

1.3 嗜热微生物的应用

1.3.1 嗜热酶及超级嗜热酶 嗜热酶(55~80 ℃)和超级嗜热酶(80~113 ℃)具有与普通化学催化剂不同的高催化效率、很强的底物专一性、在高温条件下稳定性良好等优点。这些酶在食品工业、造纸工业、烟草业、石油开采、医药工业、环境保护、液体燃料的开采、能源利用等领域中具有广阔的应用前景。

 

1.3.2 抗生素 嗜热微生物生活在高温环境中,能够产生多种特殊的代谢产物,其中有一部分是抗生素类,为目前抗生素的开发和生产提供了新的思路,有较大的应用前景。

 

1.3.3 嗜热微生物菌体及其它活性物质 嗜热微生物菌体可直接用于工业生产,同时嗜热微生物在高温的条件下还会产生维生素等物质。

2 嗜冷微生物

2.1 嗜冷微生物的定义

嗜冷微生物是适应低温环境生活的一类极端微生物[3]。

2.2 嗜冷微生物的分类

嗜冷微生物分为专性嗜冷菌、兼性嗜冷菌、极端嗜冷菌、耐冷菌,根据嗜冷微生物对低温环境的耐受程度不同,学者们作如下的区分(表2)。

2.3 嗜冷微生物的应用

2.3.1 环境保护方面 通过嗜冷微生物产生的冷适应酶来实现低温下的污染物生物降解。

2.3.2 食品方面 嗜冷微生物常用于牛奶加工业、果汁提取工艺、肉类加工业、烘培面包工艺、乳酪制造业等食品制作方面。

2.3.3 生物技术方面 嗜冷微生物也用于生物降解或生物催化。混合培养的专一嗜冷微生物在污染环境中扩增和接种产生的酶可提高不耐火化学药品的降解能力。由于嗜冷微生物的特殊蛋白质结构,嗜冷微生物在生物催化方向上具有更大的优越性和更好的应用前景。

 

3 嗜酸微生物

3.1 嗜酸微生物的分布及定义

自然界存在许多强酸环境,如废煤堆及其排出水、酸性温泉、废铜矿、生物沥滤堆及酸性土壤等。其中,许多微生物的代谢活动也会产生酸性环境。生长在酸性环境中的微生物被称为嗜酸微生物[4]。

 

3.2 嗜酸微生物的分类

嗜酸微生物分为嗜酸型、耐酸型、极端嗜酸微生物,根据嗜酸微生物对酸性环境的耐受程度不同,学者们作如下的区分(表3)。

3.3 嗜酸微生物的应用

3.3.1 在冶金方面的应用 冶金方面利用嗜酸微生物是将贫矿和尾矿中金属溶出并回收,即我们常说的生物湿法冶金。 

3.3.2 环境保护应用 利用嗜酸微生物处理重金属,去除率可达到80%以上,而且处理成本比传统方法要降低很多。

3.3.3 能源应用 利用嗜酸微生物为催化剂,可以构建成为微生物燃料电池。

4 嗜碱微生物

4.1 嗜碱微生物的定义

一般把最适生长ph值在9.0以上的微生物称嗜碱微生物[5],其所耐ph值可高达10~12。到目前为止,嗜碱微生物还没有确切的定义。

4.2 嗜碱微生物的分类

嗜碱微生物分为嗜碱菌、耐碱菌、专性嗜碱菌、兼性嗜碱菌,根据嗜碱微生物对碱性环境的耐受程度不同,学者们作如下的区分(表4)。

4.3 嗜碱微生物的应用

4.3.1 发酵工业 嗜碱微生物可以作为许多酶制剂的生产菌。如洗涤剂酶和环糊精的生产都是利用嗜碱微生物的胞外酶获得的。

4.3.2 造纸工业 嗜碱微生物被应用于革脱脂、造纸木浆脱脂等。

4.3.3 其他方面 嗜碱微生物和碱性纤维素酶在碱性废水处理、化妆品、皮革和食品等方面也具有独特用途。在环境保护方面嗜碱微生物可发挥巨大作用;碱性淀粉酶可用于纺织品退浆及淀粉作粘接剂时的粘度调节剂;用于皮革工业中的脱毛工艺以提高脱毛效率和质量,利用嗜碱微生物进行苎麻脱胶。

 

5 嗜盐微生物

5.1 嗜盐微生物的分布及定义

在自然界中,有许多含有高浓度盐分的环境,如美国犹他大盐湖(盐度为2.2 %)、著名的死海(盐度为2.5%)、里海(盐度为1.7%)、海湾和沿海的礁石池塘等。在这些高盐环境中仍然存在许多抗高渗透压微生物,即嗜盐微生物。

 

5.2 嗜盐微生物的分类

嗜盐微生物分为弱嗜盐微生物、中度嗜盐微生物、极端嗜盐微生物,各自最适生长盐浓度如表5。

5.3 嗜盐微生物的应用

利用菌体发酵,可生产高聚化合物。除去工业废水中的磷酸盐,用于开发盐碱、生产嗜盐酶。嗜盐古菌和紫膜蛋白能通过构型的改变储存信息,可作为生物计算机芯片的新材料,还可用于高盐污水的处理。

 

6 嗜压微生物

6.1 嗜压微生物的定义

需要高压才能良好生长的微生物称嗜压微生物。最适生长压力为正常压力,但能耐受高压的微生物被称为耐压微生物。

6.2 嗜压微生物的分类

嗜压微生物分为耐压菌、嗜压菌、极端嗜压菌,各自的最低生长压、最适生长压、最高生长压如表6。

6.3 嗜压微生物的应用

耐高温和厌氧生长的嗜压菌有望用于油井下产气增压和降低原油粘度,借以提高采油率。日本发现的深海鱼类肠道内的嗜压古细菌,80%以上的菌株可以生产epa和dha,最高产量可达36%和24%。已经有人通过基因重组,使这些菌有效生产dha。另外,嗜压菌还可以用于高压生物

反应器。

 

7 抗辐射微生物

7.1 抗辐射微生物的定义

对于辐射这一不良环境因素仅有抗性或者是耐受性,而并非具有“嗜好”,我们将这一类微生物称为抗辐射微生物。

7.2 抗辐射微生物的分类

抗辐射微生物可以分为两类,一类属于异常球菌属的抗辐射微生物,另一类是其他属的原核抗辐射微生物。

异常球菌属的抗辐射微生物是包含抗辐射微生物最多的属,截止至目前为止,已经报道了48个种。而其他属的原核抗辐射微生物以thermococcus和红色杆菌属的抗辐射微生物的辐射抗性水平最高。

 

7.3 抗辐射微生物的应用

在环境工程方面的应用:污染环境的生物修复、污染环境的监测。在医学方面的应用:抗氧化药物的开发、疫苗的开发应用、保健品的开发。在农业方面的应用:培育具有抗辐射特性的农作物。在其它领域的应用:防晒化妆品的开发、航空航天防辐射宇航服的设计、电化学制造业中表面金属和氧化物纳米阵列的制造。

 

综上所述,抗辐射微生物的研究在诸多的领域是具有意义的。尽管这些研究还有许多未转变为工业生物技术,但是应用的前景广阔。

8 嗜金属微生物

8.1 嗜金属微生物的定义

嗜金属微生物是一种以金属为食来维持自身的正常新陈代谢,并且将金属以单质的形式从化合物中游离出来,并富集到一起的微生物。

8.2 嗜金属微生物的分类

嗜金属微生物大致可以分为两类,一是好氧性菌(好气腐蚀菌),二是厌氧性菌(厌气腐蚀菌)。好气腐蚀菌是指有氧存在才能生长繁殖的腐蚀菌,如铁细菌、硫杆菌(其中包括氧化硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌)等。厌气腐蚀菌是指不需要氧存在就能生长繁殖的腐蚀菌,如硫酸盐还原菌。

 

8.3 嗜金属微生物的应用

嗜金属微生物对金属的腐蚀并非嗜金属微生物本身直接对金属或金属材料的直接作用,而是嗜金属微生物为了维持自身的正常生命活动而产生的结果。

之前我们的研究方向一直都关注在如何对嗜金属微生物产生的后果进行防治的方面,目前对嗜金属微生物的研究方向已经日趋多元化了,更多的学者发现了嗜金属微生物的益处。我们可以通过嗜金属微生物除去水中的重金属,如cr6+、cr3+、zn2+、cu2+、ni2+、cd2+等,甚至包括水中的非金属as3+、as5+都可以通过嗜金属微生物进行去除。在冶金工业中利用嗜金属微生物,也是我们目前对嗜金属微生物的一项利用。还有科学家发现,嗜金属微生物很有可能与黄金的形成有关。

 

9 展 望

学者们对于极端微生物的研究虽然起步较晚,但是极端微生物的研究发展速度是很快的,目前我们已经取得了一定的成果,展现出了极端微生物广阔的研究与应用前景。但是极端微生物大量投入工业化生产的技术目前尚不成熟,因此,我们对于极端微生物的深入研究和如何将这些极端微生物更好地运用于工业生产,将其转化成为工程菌就具有了重要的意义。

 

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[4] 何正国,李雅芹,周培瑾.极端嗜酸微生物[j].微生物学通报,1999,26(6):452.

微生物研究篇8

关键词:PBL教学法;生物医学电子显微技术;研究

生物医学电子显微技术是将生物医学与电子显微技术学相结合的一门综合性学科。它是以电子显微技术为研究手段对生物医学进行研究和应用。基于问题式学习(problem-basedlearning,PBL)法是一种兴起于医学教育领域的教学模式,目前在西方教育界非常兴盛,被誉为当前国外教学改革的浪潮中“多年来专业教育领域最引人注目的革新”[1-2]。在我校教学改革浪潮的推动下,我室将PBL教学模式引入到生物医学电子显微技术教学课程当中,旨在改进传统的教学理念,改革陈旧的教学方法;探索培养学生问题意识和创新精神的途径和方法,以达到教与学的最优化效果。

1研究目的

本课题的研究目的是突破传统的陈旧教学观念,提高创新教育意识,创建有利于发挥学生自主能动性、启发学生独立思考、培养学生团队合作精神的教学模式。从而提高本学科的教学质量,为今后从事医疗工作及科学研究打下坚实的基础。

2研究对象

2013年选修《医学电子显微技术》课程的研究生和2014年选修《医学电子显微技术》课程的研究生。

3研究方法

2013年选修学生为实验组,2014年选修学生为对照组。学生均来自不同专业随机分组。实验组引入PBL教学模式:①课前数日由教研室全体教师精心选择临床病案,设计相关问题,然后打印出来发给学生,使学生对每堂课的学习内容有一个初步了解,明确每堂课的教学目标及要解决的问题。②自学讨论,让学生有针对性的学习基础教材及相关参考资料,通过个人自学、小组讨论,深层次理解知识。③归纳总结,每堂课讨论之后由教师进行归纳总结。目的是帮助学生抓住重点和及时作出课堂小结。教师根据自学情况进行评价,对讨论结果加以概括。对照组则按照以往的传统教学方法授课:以多媒体课件为主,挂图板书为辅,适当上机观察切片,课后书写实验报告。

4研究结果

以上数据经统计学分析P<0.01,问卷结果显示多数学生肯定了PBL教学法的优势。以上数据经统计学分析,p<0.01,分析结果显示采用不同教学模式对学生成绩有显著差异。

5讨论

电子显微镜是生物、医学、化学、农林和材料科学等领域的某些学科进行研究的重要工具,电子显微镜技术已成为上述各领域研究工作者应掌握的一项基本技能。近年来,在生命科学领域内,电子显微镜的应用已不再单纯局限于对组织、细胞超微结构的形态学观察与描述,而是深入到细胞分子水平的结构与功能的研究[3]。因此在高等中医院校开设“生物医学电子显微技术”课程意义非常重大。我校从2004年面向研究生开设了此课程,开设初期我们采用传统的讲授式教学模式,不断总结教学中遇到的问题,对教学内容、教学方法进行了一系列改革,并已取得了一定的成果。但是由于透射电子显微镜属于大型高精密仪器,不能让学生逐一操作,因此很多概念对于学生来说是非常抽象难以理解的,容易使学生对学习产生厌倦的心理,影响教学效果。PBL教学模式能够很好的弥补传统教学的弊端,极大地激发学生的学习兴趣,因此从2013年我室将PBL教学法引入到该课程的部分章节当中,旨在调动学生学习的积极性、拓展学生的知识面,为今后的科研工作打下良好的基础。实践证明将PBL教学模式应用于生物医学电子显微镜教学中,有助于激发学生的学习兴趣,提高学生分析问题和解决问题的能力;有助于增强团队合作意识;有助于提高教学质量。展望未来,PBL教学法作为一种全新的教学模式有其独特的优势,目前已逐步成为现代医学教育改革的发展趋势[4]。随着教学改革的不断深化,PBL教学模式将得到进一步的发展。

参考文献

[1]NandiPL,ChanJN,ChanCP,etal.Undergraduatemedicaleduca-tion:com-parisonofproblem-basedlearningandconventionalteach-ing[J].HongkongMedJ,20006(3):301-306.

[2]吴刚.基于问题式学习模式(PBL)的述评[J].陕西教育:高教,2012,(4):3-7.

[3]付洪兰.实用电子显微镜技术[M].北京:高等教育出版社,2004,第一版.

[4]宋利,史海勇.医学院校生物化学实验教学中PBL教学法的应用与评价[J].医学教育探索,2009(3):260-262.

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