首页 > 文章中心 > 微生物生态学研究

微生物生态学研究

微生物生态学研究范文第1篇

关键词: 微生态系统;微生态;制剂

前言:所谓微生态系统,指的是在一定结构的空间内,正常微生物群以其宿主的组织和细胞及其代谢物为环境,在长期进化过程中形成的能够独立进行物质、能量及基因相互交换的统一生物系统。对微生态系统进行相关研究,对我国动物养殖业的相关发展有着不俗的推动作用,所以在这种情况下,对微生态系统和微生态制剂进行相关研究,就有着很强的现实意义。

1.微生态系统

在我国当下的微生态系统研究中,主要研究集中在对动物的口腔咽喉部微生态系统与胃肠道微生态系统两方面,在下文中笔者将结合自身实际工作经验,对二者进行详细论述,希望能够以此推动我国微生态系统研究的相关发展。

1.1口腔咽喉部微生态系统

在动物体内,口腔咽喉部称得上是其最常与外界接触到部位,这种特点使得动物的口腔咽喉部极易出现相关病症。在呼吸道的微生物检测中,由于不同的空气会对其造成不同的变化,这就使得通过检查呼吸道微生物的方式,就有可能对其进行大气污染的相关监测,这种发展也是口腔咽喉部微生态系统研究的发展方向之一[1]。

1.2胃肠道微生态系统

胃肠道微生态系统的相关研究,一直是我国相关业界研究的重点,其本身包含着大量的细菌,这些细菌是胃肠道微生态系统的重要组成部分,保证着其本身作用的正常发挥。在胃肠道微生态系统中,其能够起到增强免疫力、维持生物的生长代谢、参与新陈代谢、维持动物健康等作用。

2.微生态制剂的作用

2.1促进生长

在微生态制剂的应用中,其能够有效的促进相关动物的生长。具体来说,由于微生态制剂本身含有大量营养物质,这就使得其在具体的应用中,能够产生促进相关动物生长的物质,最终实现促进相关动物生长的作用。

2.2提高饲料利用率

在微生态制剂的应用中,其能够通过自身特性,与相关养殖饲料进行混合,以此提高相关饲料的利用率。具体来说,由于相关微生态制剂能够对饲料中的蛋白质、脂肪等营养成分进行降解,这就使得相关饲料能够更为便利的被动物所吸收,大大提高相关饲料的利用效率[2]。

2.3提高免疫力

在微生态制剂的应用中,由于微生态制剂本身就是较为优秀的免疫激活剂,这就使得微生态制剂的应用能够起到提高动物免疫力的作用。具体来说,微生态制剂能够通过细菌本身或细胞壁成分刺激宿主的免疫细胞,通过激活免疫细胞的方式,提高宿主的抵抗力[3]。

2.4改善肉的品质

在微生态制剂的使用中,由于其能够在很大程度上代替抗生素的使用,这就使得相关动物体内的化学成分与有毒有害物质的含量大大降低,而通过微生态制剂作用产生于动物体内的有益微生物,将大大提高相关动物的肉质。据相关权威机构调查,通过微生态制剂代替抗生素进行饲养地动物,其本身具有鲜嫩可口、无腥味的特点,由此可见微生态制剂对于动物肉质提升所发挥的作用。

3.微生物制剂的应用

上文中我们对微生态系统与微生态制剂进行了较为全面的了解,在下文中笔者将结合自身实际工作经验,对微生态制剂的具体应用进行相关论述,希望能够以此推动我国动物养殖业的相关发展。

3.1畜牧业的应用

随着微生态制剂研究的不断发展,微生态制剂在畜牧业中应用发挥的作用也在不断提升,据相关权威机构实验表明,合理利用微生态制剂能够有效提高猪的增重效率,极大程度上提高猪饲料的利用率,最终起到促进养猪业发展的效用。此外,在畜牧业养殖中引用微生态制剂,还能够起到减少相关动物疾病发生几率,减轻应激发应等功效,这些功效的发挥对于我国畜牧业发展有着较为不俗的推动作用。

3.2水产养殖业的应用

在水产养殖业中,微生态制剂同样能够发挥较好的效果。具体来说,在水产养殖中使用微生态制剂,对于提高相关水产产量,减少疾病有着较为不俗的效用,同时微生态制剂能够起到的改善水质的作用,也使得其在水产养殖业中的效用大大提升。

3.3其它方面的应用

除了上文中提到的在畜牧业与水产养殖业中的应用外,微生态制剂还能够用于改善土壤、环境、水体质量等方面,对于相关农作物产量的提高、病虫害风险的降低等,有着较为不俗的效用,由此可见微生态制剂研究的重要性。值得注意的是,在微生态制剂的应用中,相关应用人员应注意选择合适的菌种,并对菌种的数量与活性进行严格控制,以此保证相关微生态制剂能够顺利发挥预定效果[4]。

结论:本文就微生物系统和微生态制剂的研究进展进行了具体研究,详细论述了微生物系统的研究进展、微生态制剂的作用与具体应用,在这些论证中,我们了解了微生态制剂在我国各个方面的广泛效用,希望能够以此推动我国动物养殖业的相关发展。

参考文献

[1]杨静利,张莉.微生态制剂研究进展[J].沧州师范学院学报,2012,01:53-56+130.

[2]陈谦,张新雄,赵海,官家发.用于水产养殖的微生态制剂的研究和应用进展[J].应用与环境生物学报,2012,03:524-530.

微生物生态学研究范文第2篇

【关键词】中医学;生态学

中医学认为,保持机体内的气血调和,阴阳平衡是人体健康的关键。二千多年前,我国最早的医学经典《黄帝内经》中就明确记载“阴平阳秘,精神乃治”“正气存内,邪不可干”。现代生态医学从生态学的观点出发,研究人的健康和疾病,充分利用有益因素,控制和消除有害因素,有病治疗,未病防病,无病保健,延年益寿。两者理论,不谋而合,十分相似。最近有人提出“废除中医”发表“中医是伪科学”的奇谈怪论,可见这些人对中医理论知之甚少,片面理解。本文作者长期从事生态医学的研究,也涉足中医学的阴阳平衡理论,研究得出一个重要的结论:“中医学的本质就是生态医学,决不是伪科学”[1,2]。

1生态学的基本概念

生态学(ecology)一词是德国生物学家E·Haeckel于1869年提出,其定义是:生态学是研究有机体与其周围环境(包括非生物和生物环境)相互关系的科学,由于研究生态学,保护生态环境(宏环境和微环境),对于人类社会及生命优质有着重要作用。近30年来生态学已发展成为庞大的学科群,并出现了许多分支,生态医学就是其中重要的分支[3]。

2生态医学及三层次

生态学分为宏观生态学、微观生态学、分子生态学三个层次。生态医学可从三个层次进行研究,一是以个体和群体为中心同其环境的宏观生态医学;二是以单细胞为中心同其环境关系的微观生态医学即医学微生态学;三是以细胞内的生物活性分子特别是核酸分子为中心同其分子环境关系的分子生态医学;现就生态医学的三个层次简要介绍如下:

2.1宏观生态医学在医学和人体健康方面,随着环境污染对人体健康的影响引起了人们对生态医学研究的广泛重视,作者认为医学必须将人放在整个生物圈中来研究生命现象,因为人不仅仅具有生物属性和社会属性,更重要的是人是生物圈中众多物种的成员之一,生物圈对人类的影响长期没有得到应有的认识,只是在20世纪50年生的环境危机和“公害病”迭次发生以后,人们才认识到生物圈的变化与人类有如此密切的关系。大气、土壤、水质的污染,噪音和振动的增多,致癌致畸,致突变的理化因子进入人类所生存的环境,植被的破坏和野生动物的灭绝,臭氧层的破坏,酸雨、温室效应等等,都会直接或间接影响人体的健康,影响人体以下的生态层次。另外,人增也将影响到食物的供应,食物短缺可致营养不良和其他疾病的发生,现在许多人生活在100万人口以上的大城市里,这样的城市中水处理系统、垃圾处理系统、基础设施、社会秩序和公共健康规划的使用是严重超载的,这势必会影响人们的正常生活和健康,解决这些问题的理论基础必须是生态学的基本原理[3]。

2.2微观生态医学(医学微生态学)20世纪50年代初,中国的魏曦、康白教授开始从事微生态学的研究,60年代以后美国的DubosR·J等人把大量的生态学观念和术语引入到微观生态学研究之中。1977年,联邦德国VolkerRush博士首先明确提出微生态学即微观生态学(microecology)一词,康白教授将其定义为微生态学是研究正常微生物群与其宿主(人、动物、植物)相互关系的生命科学分支,微生态学的一个重要分支就是医学微生态学即微观生态医学,它是研究正常微生物群与人体之间相互关系的学科。在长期的生物进化、适应过程中,在正常人的体表和与外界相通的腔道粘膜表面存在不同种类和数量对人体有益无害的微生物群称为正常微生物群,其中以细菌为主,其数量相当于人体细胞的10倍,正常微生物大部分与宿主细胞密切接触,交换物质、能量,甚至相互传递遗传信息,正常微生物群对宿主具有营养、免疫、生长刺激、生物拮抗等作用,从生态学观点来看,正常微生物群,在正常条件下,与宿主保持着生态平衡,一切干扰因素,都将引起微生态失调,从而影响人体健康。

在感染性疾病中,按以往的观点,是病原微生物所致,但它不能解释菌群失调所致的内源性感染(条件致病),医学微生态学认为,感染是微生物对宿主或宏生物的异常侵染所致的微生物与宿主或宏生物之间相互作用的一种生态学现象。疫苗、抗生素以及医疗技术的飞速发展,造成了一种我们几乎不受疾病影响的假象,但人们也逐渐认识到抗生素对人类的不利作用。1950年魏曦、康白二位教授曾发现一例鼠型链丝杆菌感染的鼠咬热病人,在用抗生素治疗后,虽杀灭了病原体,但终因导致肺炎克鲁伯菌(正常情况下为人体正常菌之一,不致病)肺炎进而引起败血症而死亡,成为世界上首次发现抗生素治疗而引起的菌群失调症,当时二位教授曾预言到,在光辉的抗生素降临以后,我们必须注意其给人类带来的阴影,扰乱正常菌群和引起菌群失调。抗生素的广泛应用,尤其是滥用抗生素而引起的菌群失调的情况越来越严重,因此,这就唤醒人们对正常微生物群的生态平衡和失调等问题的研究,从此,诞生了微观生态医学。微观生态医学的行为是维护人体的微生态平衡,防治微生态失调,微生态制剂疗法,合理应用抗生素等[5,7]。

2.3分子生态医学随着分子生物学的进展,以及生态学的理论向分子生物学中的渗透而出现了分子生态学(molecularecology)它是从分子水平上研究和探讨生命物质的生态学问题,分子生态学一词于1988年由中国的向近敏、林雨霖二位教授首先提出,随后国外的TerryBurke也在《自然》杂志上提出。分子生态学的定义为:研究分子生物甚至生物活性分子同其分子环境相互关系的学科,是生态学的分子层次。它主要阐明生命体与其相关细胞之间的各种活性分子直至分子网络相互作用的生理平衡状态和病理失调状态的分子机制,以及促进生理平衡和防止病理失调和恢复生理平衡的措施和方法,分子生态医学的医疗行为是利用分子生态制剂以恢复分子生态平衡[6]。

3中医学的生态观与现代生态医学

中医学的四诊八纲就是从人的整体出发,探讨人体平衡和失调的转化机制,并通过中药使失调恢复平衡,中医的天人合一的思想,阴阳平衡理论,辨证施治的方法以及未病先防、既病防变、治病求本、扶正祛邪、调整阴阳、药食同源的防病原则都是生态医学思想的体现。限于篇幅,本文仅就中医学的生态观在微观生态医学(医学微生态学)中的体现加以论述[1~3]。

3.1中医“治未病”的学术思想与现代保健医学中医从整体观念出发,建立了预防为主的保健观点,早在两千多年前就认识到预防疾病的重要性,提出了“治未病”的预防思想,指出“圣人不治已病治未病,不治已乱治未乱……夫病已成而后药之,乱已成而后治之,譬犹渴而穿井,斗而铸锥,不亦晚乎。”所谓治未病,包括未病先防和既病防变两个方面的内容。微生态学的崛起,促进了医学的发展,医学从治疗医学、预防医学已经发展到现代保健医学,它必须以生态学为理论基础,其主要思想为无病保健、未病预防、有病治疗、既病防变,这是医学发展到现代保健医学的必然规律。微生态制剂由于是来自宿主生理性细菌的制剂,回归至原生境,修复生物屏障,根据疾病的生态病因的观点,因而,微生态制剂可达到无病保健、未病预防,有病治疗,既病防变之目的。微生态疗法重在调整,中医的核心也是调整,因此,两者的观点和理论不谋而合,这是值得互相借鉴的。

3.2阴阳平衡理论与微生态理论阴阳学说是中国古代的一种宇宙观和方法论,它渗透到医学领域后,促进了中医理论体系形成和发展,成为中医学的重要理论基础和指导思想,借此阐明人体的生理功能、病理变化和疾病的诊断、治疗及预防的根本规律,因此,中医的阴阳学说是关于认识疾病和防治疾病根本规律的学说[1~3]。

3.2.1阐释人体的结构及生理功能阴阳学说在阐释人体的结构时,认为人体是一个有机整体,是一个极为复杂的阴阳对立统一体。医学微生态学研究表明,在人体的体表以及与外界相通的腔道粘膜表面存在着大量的正常生物群,构成了除解剖意义上的系统以外的微生态系统,与机体形成为一个有机的统一体。中医认为人体的正常生命活动,是阴阳两个方面保持着对立统一的协调关系,使阴阳处于动态平衡状态的结果,物质与功能、阴与阳共处于相互对立、依存和转化的统一体中,维持着物质与功能、阴与阳的相对的动态平衡,保证了生命活动的正常进行。据瑞典Gustaffson教授研究估计,人类肠道大约带1kg细菌,其活菌数量达1012~13个,这些正常菌参与了宿主的代谢、免疫、生理生化、生物拮抗等方面的作用,以维持人的健康,此即微生态平衡。

3.2.2说明人体的病理变化人体与外界环境的整体统一和机体内在环境的平衡协调,是人体赖以生存的基础,疾病的发生就是这种平衡协调遭到破坏的结果,用阴阳学说来说明人体的生理病理,则认为“阴平阳秘”即阴阳的平衡协调是人体生理活动的基础,这种平衡协调关系一旦受到破坏,使阴阳失去平衡,便会产生疾病。人体微生态系统由于内因或外因的影响使其平衡遭受破坏即微生态失调,便可导致多种疾病,如胃肠微生态系统平衡失调,便可引起多种胃肠道疾病。

3.2.3用于疾病的诊断由于疾病发生发展变化的根本在于阴阳失调,中医有阴阳、表里、寒热、虚实八纲,但八纲中又以阴阳作为总纲。微生态学诊断疾病,采用厌氧培养技术对人体某部位正常细菌进行定量(多少)、定性(何种细菌)定位(存在的部位)检查以确定微生态失调及程度。

3.2.4指导养生防病中医学十分重视对疾病的预防,取天地自然规律,采取各种养生的方法,借以保持机体内部以及机体内外环境之间的阴阳平衡,达到增进健康,预防疾病的目的。养生防病即为现代的保健医学,保健医学必须以微生态学为理论基础,维持人体微生态平衡,微生态制剂的重要功能就是无病保健,未病预防。

3.2.5用于疾病的治疗中医认为疾病的发生发展的根本原因是阴阳平衡失调,因此,调整阴阳、补偏救弊、促使阴平阳秘,恢复阴阳相对平衡。微生态疗法也是恢复微生态平衡达到治疗目的,其方法有营养调整、抗菌调整、内服菌群促进物质、活菌制剂等从而达到纠正微生态失调,恢复微生态平衡。

3.3扶正祛邪理论与维护人体微生态平衡中医认为疾病的过程是正气与邪气相互斗争的过程,正邪力量的消长决定疾病的发展与转归,邪胜于正则病进,正胜于邪则病退,扶正和祛邪是相互联系的两个方面,扶正是为了祛邪,是通过增强正气的方法,祛邪外出,从而恢复健康,即所谓“正足邪自祛”;祛邪是为了扶正,消除致病因素的损害,而达到保护正气恢复健康的目的,即所谓“邪去正自安”。

从医学微生态学角度来认识正气可理解为人体微生态系统的正常功能态。20世纪70年代中期荷兰微生态学专家VanderWaaij提出了定植抗力学说,其含义为肠道正常菌群对潜在病原菌在肠道中定植的拮抗作用或抵抗力。研究证明,在正常菌群中,厌氧菌(如双歧杆菌等)对定植抗力负有重要责任,抑制了厌氧菌,定植抗力便下降,扶持厌氧菌,定植抗力便提高。康白教授提出了生物夺氧学说,因肠道正常菌大多为厌氧菌,因此,他用从土壤中所分离出的一株无毒的需氧芽胞杆菌(蜡样芽胞杆菌)制成一种生物夺氧的活菌制剂,口服后,肠道氧气被消耗,提供了供厌氧菌生存的厌氧环境,厌氧菌才能生长,才能维持正常菌的屏障作用和其他功能,从而达到扶正(扶持正常菌群)祛邪(拮抗外袭菌的感染)的作用。由此可见,中医的扶正祛邪理论与维护微生态平衡原理十分相似。

3.4中医的脾胃学说与胃肠微生态系统功能脾胃学说是中医理论的重要组成部分,中医的脾与消化、吸收、代谢、免疫、神经内分泌有关,微生态学研究表明,中医的脾与人体胃肠正常微生物有密切关系。胃主受纳、脾主运化,是指胃受纳食物之后再经脾把水谷化为精微,并将精微物质转输至全身。脾气健运,机体的消化吸收功能才健全,才能为化生气、血、津液等提供足够的养料,才能使全身脏腑组织得到充分的营养,以维持正常的生理活动,反之脾失健运,则机体的消化吸收功能便因此而失常,便会出现腹胀、便泌、食欲不振以至倦怠、消瘦和气血不足等。

医学微生态学研究证明,在人的胃肠微生态系统中存在许多生理性细菌如双歧杆菌、类杆菌、乳杆菌、拟杆菌、粪链球菌、韦荣球菌等,每克粪便的细菌数量可达1014个,如此大量正常菌产生的各种酶,参与了机体的酶池,对三大营养物质(碳水化合物、蛋白质、脂类)的消化吸收起着重要作用,如胃肠微生态系统结构和功能正常,就会发挥正常的消化吸收功能,若结构和功能异常如双歧杆菌等减少时生物屏障作用下降,有利于外来病原菌的侵袭,或与其他肠道菌比例失调或寄居位置的变化如产气菌大量增殖,就会引起腹泻、胀气等表现。

3.5药食同源理论与微生态学中的营养调整中医的药食学,即药物与饮食关系的学问,药食同源,药食互补,药食互用是其主要内容,药与食之间并不存在严格的界限,把药物与食物科学地配合起来用以养生、治病是中医学的重要课题,作者对中医的医食同源有以下的理解。

由于不合理的膳食可致冠心病、高血压、胃肠疾病等,对病人而言,合理营养极为重要。医食同源、药食同根,表明合理营养和药物对于防治疾病有异曲同工之处。医学微生态学研究证明,营养也是使宿主适应其正常微生物菌群的重要因素。营养失调、营养不良或营养变化都对正常微生物群有影响,在正常时保持微生态平衡,在异常时导致生态失调,在微生态治疗法中,用限制营养的办法抑制过盛菌的繁殖如发酵性腹泻可限制碳水化合物食物,腐败性腹泻限制蛋白质食物等。通过营养对正常微生物群中某些成员的促进作用来调整菌群失调也可取得一定作用,根据不同种群对营养要求的不同,可达到促进某些细菌生长和繁殖的目的。对双歧杆菌的扶植可用胡萝卜、乳糖、野芝麻四糖、棉子糖;对乳杆菌的扶植可用乳糖和蔗糖;对肠球菌的扶植可用叶酸、复合维生素B及蜂蜜等多含B族维生素的食物。通过营养的作用来提高宿主对其正常微生物群的适应能力,从而保持人体微生态平衡。

高蛋白、高脂肪食物结构对类杆菌和梭菌有促进作用,这两种细菌的增多与癌症和衰老有联系,因此,要保持对健康有益的正常微生物群,就必须注意膳食结构,合理膳食以利人的健康。

3.6异病同治与使用微生态制剂的微生态疗法

中医的异病同治是不同的疾病在出现相同的证候时,应采用同样的治疗方法。有关微生态学中异病同治的问题,目前研究得较多的是胃肠道疾病及微生态治疗。微生态学研究表明,在人体胃肠粘膜上排列着致密的对人体有益的细菌(主要有双歧杆菌、乳杆菌、粪链球菌等)形成菌膜屏障,这种菌膜屏障能发挥生物拮抗作用控制有害菌的繁殖,阻止有害菌毒性物质的吸收,产生乳酸等使体内有害毒物排出体外,具有清洁肠道,保护肝脏,维护人体健康的作用。一旦菌膜屏障破坏,在外袭病因的作用下,就会导致各种疾病的发生如急慢性胃炎、胃溃疡、肠炎、慢性结肠炎、肝病加重等,鉴于这些疾病有一共同的发病机制——微生态失调,因此,利用宿主体内的生理性细菌(如双歧杆菌等)作为种子,通过发酵工程,扩大数量,制成活菌制剂,再回归到宿主的原生境,重建菌膜屏障,就能达到纠正微生态失调,恢复微生态平衡的目的。因此,一种微生态制剂能治疗多种消化系统疾病,此谓异病同治。

从以上列举的医学微生态学理论与中医理论来看,两者不谋而合,极为相似,因此,是值得相互借鉴的,可以用医学微生态学原理解释和阐明中医中的某些理论,也可用微生态学的研究方法和技术来研究中医理论和中药、药方。舌象检查证明,不同舌象,是不同菌群结果,通过中医中药疗法,可改变舌象,菌群结构也同步改变。四君子汤有扶植肠道生理性细菌的生长作用,小承气汤在调整肠道平衡方面非常有效。我们可利用微生态学研究方法,从医学微生态学角度依据生态学原理去研究中医中药等方面的问题,为人类服务。

【参考文献】

[1]项祺.内经教程[M].北京:科学技术出版社,2000:9.

[2]牛实为.内经生态观,第1版[M].北京:中国医药科技出版社,2003:1.

[3]孙濡泳.普通生态学,第1版[M].北京:高等教育出版社,1997:4.

[4]扬力.周易与中医学,第2版[M].北京:科学技术出版社,1992:8.

[5]康白.微生态学,第1版[M].大连:大连出版社,1988:7.

微生物生态学研究范文第3篇

“富素”引导人类营养健康新革命

――访农业生物地球化学这一新边缘学科的开拓者、学术带头人王将克教授

俗语曰:人生七十古来稀,眼前已过古稀之年的王将克教授是这样向记者表述的:由于强烈的事业心和对自己所从事的研究项目的浓厚兴趣;为了实现他研究的“富素”(即富含微营养元素的农产品和食品)为人类健康造福的梦想,他退而不休,继续坚持在科研的第一线,开创其新的边缘学科农业生物地球化学和“富素”产品,下面我们重点采访王教授的学术活动就不难看出他提出的新边缘学科和多年学术研究的连贯性,他的研究工作,大体可分成四个时期:

王将克教授各时期的学术活动

上世纪七十年代

1、教学方面:主要从事动物学基础与动物地理学、古脊椎动物学和普通古生物学教学。

2、科研方面:对我国大熊猫化石和现生种、两广第四纪洞穴堆积哺乳动物化石、珠江三角洲全新世堆积物发现的象、鳄鱼动物遗骸、广州南越王墓出土动植物遗骸等的研究,均有较深造诣,其成果和论文都分别发表在《动物学报》、《古脊椎动物学报》、《古生物学报》、《西汉南越王墓志》(上下卷)等国家级刊物,其研究成果和文献都被广泛应用和收藏。

广东三水盆地及近邻盆地早第三纪鲤科鱼化石和关于骨(骨票)类起源问题的研究也做了大量工作。三水盆地早第三纪鱼化石系1974年王教授在广东三水河口等地“红层”含油页岩地层采集的,经研究鉴定全是鲤科鱼化石,其生存环境属陆相淡水湖盆,通过进一步研究提出,鲤科鱼类起源于早第三纪劳亚古陆的见解,当时媒体纷纷报道这个重要发现,媒体包括:《广州日报》、《光明日报》、《文汇报》、《人民画报》、《广东画报》。该成果在中国科学院古脊椎动物研究所创始人杨钟健院士(已故)的推荐下,在《中国古生物志》专册(总号第160册,新丙种第22号,1981年)出版,杨老还为该专著撰写序言。说明当时在三水盆地发现早第三纪鱼化石的意义重大。

上世纪八十年代至九十年代初

教学方面:1、除负责、完成本科生教学外,主要培养我国首届氨基酸生物地球化学研究生。

科研方面:从事地质体中生物物质成分蛋白质氨基酸残留物,氨基酸测年和演化等研究,发表有关氨基酸方面的论文二十多篇,如氨基酸外消旋及其应用,(1986年《百科知识》第12期);氨基酸测年法及其在考古学和古人类研究中的应用,(1986年《史前考古》第1、2期合订本);化石中氨基酸对映体气相色谱分析,(1987年《实验技术与管理》第2期);广西一些第四纪洞穴堆积中化石的氨基酸地质年龄,(1989年《人类学学报》8卷第2期);化学化石―对传统化石概念的补充,(1989年《地质论评》第3期);从氨基酸分子的手性探讨生命起源,(1989年《天地生综合研究进展》中国科学技术出版社);“安徽和县猿人地点中化石氨基酸生物地球化学”,(1989年《地质科学》第3期);“手性(―)毛细管柱对化石氨基酸对映体分离”,(1987年《分析化学》第15期)等。主持、撰写有关地质体氨基酸方面的专著两部:《氨基酸地质年代学》(1986年.海洋出版社出版)和《氨基酸生物地球化学》(1990年.科学出版社出版)。《氨基酸生物地球化学》还荣获中国科学院出版基金资助,该书被列为中国参加世界第30届国际地质大会系列专著之一,该书的出版填补了我国自然科学领域的空白;《氨基酸地质年代学》的出版,是我国第一部建立地质体氨基酸测年的专著,曾受到我国地学界同行的高度评价。

2、发起成立全国性氨基酸专委会:向全国同行发起成立和召开“全国氨基酸生物地球化学专委会暨第一届全国学术研讨会”(1991年在中山大学召开,王教授为大会主持人和学术报告人)。

上世纪九十年代

主要从事生物地球化学及有关方面研究:1、撰写生物地球化学系统论著:1994年王教授等撰写一份长达万字的《关于在我国开展生物地球化学研究的总体设想》,向院士们征求意见,后来杨遵仪教授(图1)、刘东生教授(图2)等四院士复函并撰写一份推荐书,鼓励支持这个研究计划,使王教授等深受鼓舞。通过四年的努力,一部长达85万字的生物地球化学系统论著终于问世,该专著填补我国自然科学学科领域的空白(图3),该书曾荣获国内10位院士和20位教授、博士生导师的联名推荐,作为我国高等学校本科和研究生教学用书。生物地球化学是一门广泛覆盖地球科学、环境科学和生命科学的基础理论学科。该书的出版为我国进一步开展相关学科的研究做出重要贡献。杨遵仪院士在该书序言中指出:“任何一项科学研究,尤其是重大的研究项目,其成功与否,取决于学术带头人的作用。我和王将克同志的工作联系已达30多年,对他的情况比较了解,他是一位意志坚定、事业心强、勤奋好学、办事认真和以身作则的教师,他曾是主持过多项重大研究的科研骨干。王将克的所有这些研究成果和论著曾先后得到了中国科学院院士杨钟健、涂光炽、刘东生、郝诒纯、吴汝康、蒲蛰龙、叶良俊、王鸿祯和贾兰波等诸先生的支持和赞扬。”

用。我和王将克同志的工作联系已达30多年,对他的情况比较了解,他是一位意志坚定、事业心强、勤奋好学、办事认真和以身作则的教师,他曾是主持过多项重大研究的科研骨干。王将克的所有这些研究成果和论著曾先后得到了中国科学院院士杨钟健、涂光炽、刘东生、郝诒纯、吴汝康、蒲蛰龙、叶良俊、王鸿祯和贾兰波等诸先生的支持和赞扬。”

2、开展珠江三角洲地区(典型点)的环境生物地球化学项目研究。

3、十多篇,主要有:《生物地球化学及其研究方向》(1994年《中山大学学报》自然科学版第33期(增刊))和《关于生命起源研究的问题及其主攻方向的探讨》(1995年《地球科学进展》第2期)等。1997年,“农业生物地球化学新兴边缘学科”,论文在粤台高科技现代农业研究会宣读,获与会专家教授和领导的好评。当晚主持研讨会的台北大学生物化学系的丁一倪教授等五位专家与王教授专门就农业生物地球化学问题开座谈会,高度评价王教授关于农业生物地球化学的学术思想,认为台湾的农业发达,主要是应用基因工程培育良种提高产量,但没有提高农产品的微营养元素含量;应用农业生物地球化学提高农产品的微营养元素含量对满足人体健康需求意义重大。

4、召开“关于发展现代农业新科技路线研讨会”:1998年底,由广东老教授协会举办,在中山大学召开“发展现代农业新科技路线生地化营养工程研讨会”(图4)。王教授为本次会议的主题报告人(图5),卢瑞华省长在百忙中到会(图6),并给予充分肯定,与会代表深受鼓舞,会议取得圆满成功,代表纷纷发言,反映很好。广州日报、羊城晚报、南方日报和中山大学校报分别作了报道。

5、原创性“富素”新产品开发研制和申请专利:1999年,由于⒄瓜执┮敌驴萍悸废哐刑只开得很成功,受到领导、专家、教授和院士的充分肯定后,集中全力进行新产品开发、试验研制,提出应用生物地球化学营养工程生物转化技术的科学方法,研制了富含生物源有机态微营养元素豆类食品及系列产品,经过两年的奋斗和无数次的试验,成功研制了“富素”(即富铁、富锌、富硒、富铬等)豆粉系列产品,并及时总结其研究成果,申请国家专利。

本世纪初(2000年)至现在

1、召开富含有机态微量元素豆类新食品系列产品鉴定会:2000年底,在广州迎宾馆召开富含有机态微量元素豆类新食品系列产品成果鉴定会。由王教授在会上作研究成果鉴定报告(图7)。评审专家鉴定委员会由中国食品工业协会组织主持(图8),我国著名营养学家于若木教授为该评审委员会名誉主任委员。鉴定委员会一致认为:“该项目选题正确,符合国家农业现代化政策,符合我国食品工业发展‘天然、营养、卫生、方便’的要求,并能够以市场为导向,适应食品工业生产的需求,为缺乏营养素人群提供了有机态的微量元素补充剂,对确保人体缺乏微营养元素的平衡具有重大意义”;经鉴定委员会评审和权威机构查新检索结果,“认为该项目研究成果及其产品具有较高的科技水平,填补了国内空白,在国际上也属领先水平,建议尽快扩大种试,完善产品技术标准,尽早将这一技术产业化,以满足市场需求。”

2、申请美国专利:2001年,对上述富含有机态微量元素新食品研究成果申请美国发明专利。

3、“富素”项目特准立项:2001年9月,中国食品工业协会对王教授提出的《富含有机态微营养元素豆粉》中试扩产项目特准予立项,复函认为本项目是具有高科技含量的可持续发展项目,希望技术提供方与生产企业紧密配合,积极做好项目的实施工作,保证产品的技术含量与质量,以取得良好的经济效益和社会效益,为促进食品工业发展及提高国民身体素质起到积极的作用。

4、院士、专家教授联名推荐书:2002年8月王将克教授曾向省政府领导和院士递交一份关于本项目的研究成果汇报,并获8位中科院院士和广东省四位营养学和食品学权威教授的支持和鼓励,他们于2002年10月在百忙中为本研究项目撰写推荐书。前广东省委书记李长春和主管科技的李鸿忠副省长也对项目作了支持、批示。

5、创建生物地球化学营养工程研究所:2002年底王教授的研究项目从中山大学移师韶关学院英东生物工程学院,创立生物地球化学营养工程研究所(图9)。近几年来,他率领研究所科研人员,克服种种困难,做了大量原创性、开拓性工作。

6、参加红三角经济发展研讨会:由广东老教授协会名誉会长黄焕秋教授给霍英东先生提议,由广东老教授协会牵头,召开红三角经济发展研讨会,霍先生立即应允,于2003年4月9~10日,霍英东先生和何铭思先生亲临广州市南沙经济技术开发区召开经济发展研讨会(图10)。专家们一致指出,当前要抓准突破口:以韶关学院英东生物工程学院为基地,加速组建生物地球化学营养工程研究中心,催生科、产、贸一体化的富素有机食品系列,使之成为“红三角”富创造力的尖端品牌。

7、筹备《生物地球化学与富含有机态微量元素新食品全国首届研讨会》:经过积极筹备,由韶关学院、中国食品工业协会、广东老教授协会等联合举办,于2003年11月在韶关学院召开了“全国首届农业生物地球化学与富含有机态微量元素新食品研讨会”。王教授在会上作主题报告(图11),我国全国最高科技奖得主、中国科学院资深院士刘东生教授在百忙之中亲临指导并作重要讲话(图12)。中国科学院资深院士杨遵仪教授送来录音发言贺词,我国著名营养学家于若木教授寄来贺信和题词。本次大会开得十分成功(有关大会盛况在2003年11月18日《人民日报》及2003年第6期《微量元素与健康研究》杂志中有详细报道)。

会后,于若木教授、杨遵仪院士和刘东生院士三人联名向总理写了推荐书信:“希望中央以远见卓识突破樊篱,采取‘特事特批特办’的革新措施,高度关注十多年来各国科学界倡导的‘第二次世界农业革命’这一时代课题,在实施食品革命、拯救人类健康这一世界难题上,扶持一个既显示中国科研原创力、更具有国际竞争力,可又因缺乏必要的奖金,频临流产,急待转化为产业的创新项目,基于‘生物地球化学营养工程’而开发出来的‘富素有机食品系列’(富含有机态微量元素的新食品系列),促使其早日从潜在生产力转化为现实生产力。我们以绝对负责的态度申明:这一项目如能开发、投产、确能体现‘以人为本’的理念,确是增进人类健康、造福子孙万代的伟业”。温总理见后很是重视,当即交代有关部门予以重视、支持。

8、申请广东省科技厅科技计划项目基金:2003年荣获广东省科技计划项目基金资助,研究课题选择面向粤北资源丰富的烟草和银杏叶。

9、申请全球人类健康14个重大挑战基金:2004年初王教授联合中山大学、华南农业大学和中国食品工业协会,共同申请美国首富比尔・盖茨基金会发起的“全球人类健康14个重大挑战”基金―其中第9个项目即提高主食农产品的微营养元素。王教授的研究项目就是应用其生物转化技术提高农产品微量元素的,与上述申请项目不谋而合,说明其研究内容,方向与当今国际接轨。

10、建立“富素”绿色农产品开发生产基地:2003-2006年在粤北始兴建立富素绿色农产品开发生产基地,应用生物地球化学营养工程生物转化技术,利用生物必需的或有益的矿物元素开展富素烟草试验研究、富硒绿茶和始兴、南雄富素银杏叶茶新资源研究。

首先,王教授通过两年时间在始兴马市进行了“微矿物元素育烟苗”和“烟草生长发育过程叶面喷施不同浓度矿物元素比较试验”。最后得出了评估意见:使用微矿物元素可显著提高烟叶的质量,上等烟比例提高,下等烟比例减少,对增加农民收入、落实三农政策意义重大。为此,始兴县领导非常重视并积极扶持该项研究,决定在2006年扩大中试500亩(图13),已获得了巨大的成功,现已计划在2007年扩大中试面积达5000亩,试验准备工作已就绪。

韶关学院科研处、始兴县领导、烟草公司也大力支持,韶关市委组织部人才基金拨款资助中试部分费用,现在该所已把“富素烟草”中试试验列为2007年研究工作重点。

同时,在始兴县胆源林场进行“富素”银杏叶新资源研究开发。主要是针对银杏叶中的几种既是人体必需又是银杏叶本身含量低的微量元素(如硒、锌、铬、钴等)进行开发。利用人体必需的矿物元素,有的放矢地优化银杏叶,提高其含量水平。新开发的“富素银杏叶”新资源,将成为研制新一代富素银杏叶系列产品的原料。

11、应邀赴港参加“渔农业科技促进协会”两年一度的盛宴:2005年底,王教授带着得力助手邱晓武到香港参加渔农业科技促进协会两年一度的晚宴(图14),会上王教授展示了他们潜心研究的三个新产品“富素银杏叶茶”、“富硒绿茶”和“富硒菜心”,并在会上发言,引起与会代表们的极大兴趣,同时也在该会会刊上发表文章,并被聘为该会顾问。

12、研发富硒灵芝:富硒灵芝的开发,近年来在韶关市经贸局的支持帮助下,到新丰县灵芝场考察,应用生物转化技术,利用微矿物元素对灵芝进行试验,初试结果效果良好,当地领导十分重视这个项目的研究,进一步的研究计划已落实。

13、2006年6月,广东老教授协会针对“富素”项目研究撰写一份长达5页的报告―“关于实施农业科技新路线、发展生物地球化学营养工程的建议”,要求政府给予支持,正待主管农业的李容根副省长批复。

结语:

记者对上述王教授的学术活动归纳如下几点:

1、如上所述,王教授学术活动的特点是专攻边缘学科,选择课题主要是针对学科的交叉点,如早期由现代生物学转古生物学;由化石到生物物质成分,由地质体蛋白质氨基酸残留物扩大到生物地球化学―农业生物地球化学―生物地球化学营养工程生物转化技术,专攻本世纪农产品微量元素含量不足问题。

2、研究成果的原始性,从八位院士们对他的推荐书中都提到这一点:他们研究工作扎实、循序渐进,坚持多年的基础理论研究(已主编出版三部有关论著);提出农业生物地球化学新学科和发展该学科而又有别于“基因工程”的“生物地球化学营养工程”;应用该工程开发“富含生物源有机态微量元素豆类食品及其系列产品”(成果已通过国家级有关部门鉴定);申请六项国家专利和一项美国专利,最终成功地研制出系列新产品。整个过程创立“理论―成果―专利―产品”研究开发一条龙的新体系。这是我国自然科学研究领域的一大创新。

3、科学钻研精神为年轻人树立榜样

多年来王教授一直致力于研究如何结合他的学科解决21世纪人类的缺素症亚健康问题,他十年如一日的工作,即使年事已高,身体状况欠佳,但他仍然以满腔的热情投入到科研中,他以严谨的科学态度、诲人不倦的育人精神,以身作则的态度影响着身边的人,在这个科技为人类带来巨大物质财富的社会,王教授以其老教授独特的人格魅力为我们带来了另一笔更为珍贵的财富。

王教授各时期的学术活动与新边缘学科的建立

可能有人会问起农业生物地球化学新边缘学科是如何建立的,这个问题王教授从两个方面发表意见:

首先,涉及到王教授的知识面、理论基础和实践经验。从王教授各时期的学术活动,所从事的科研工作不难看出其建立新学科的功底是雄厚的。王教授多次表示他一贯十分重视边缘学科的研究,其学术活动的特点是专攻学科交叉点,他的许多研究项目(选题)几乎都是选择交叉学科方面的(农业生物地球化学也是一门交叉学科),王教授从大学攻读生物学专业到毕业后从事古生物学、从生物形态分类到生物物质成分、从地质体蛋白质残留物(氨基酸地质年代学和氨基酸生物地球化学)到地质体所有生物物质成份(生物地球化学),然后又建立生物地球化学的分支学科―农业生物地球化学及其研究手段―生物地球化学营养工程。王教授指出:农业生物地球化学的理论依据是生物地球化学的基本原理、研究手段是生物地球化学营养工程生物转化技术、研究对象是农业生物体的有机元素与其环境中无机矿物元素相互关系、主攻方向是提高农产品中微营养元素含量,满足本世纪缺素亚健康人群需求。

从上述列举事例中充分看出王教授创建的农业生物地球化学新边缘学科是各时期学术活动知识的积累和结晶,也是他从事交叉学科研究,一环靠一环密切相关、紧密联系的结果。

另一方面王教授在“农业生物地球化学―新兴边缘学科”论文别提到我国农业发展过程:由传统农业―现代农业(其中经历过石油农业―绿色农业―有机农业―“富素”有机或绿色农业);王教授还在“纵观我国从传统农业到现代农业的发展历程及其与农业生物地球化学的关系”中指出:“农业生物地球化学关于提高农产品及其制品中的微营养元素含量水平,正是针对当今农产品及其制品(食品)和医学临床存在的、亟待解决的微营养元素问题而提出的”。

综上所述,“农业生物地球化学是一门可持续性发展的学科,也是伴随着社会经济、科学技术和人民生活水平提高的发展而诞生的一门新兴边缘学科,它与当前发展农业生产和许多有关农业问题研究有密切关系,尤其是与当今世界正在为解决人类‘营养危机’而提出的‘农业革命’和21世纪人类‘食物革命’的关系更为密切,它的研究对于推动农业生产的发展、国民经济的创汇、提高人类健康水平、具有深远的意义。”

“富素”新食品:引导食物新革命

何谓“富素”呢?富素系指应用生物地球化学营养工程生物转化技术,以农产品为载体,吸收富集人工投入的人体必需的或有益的微矿物元素,并转化成为农产品中具生物活性的有机态微量元素,达到大大提高农产品中微量元素含量水平,满足当今缺素症亚健康人群的需求;同时也达到人类开发“健康食品,必须从农产品源头抓起”的目的。

近几年来王教授和他的助手们不断进行室内外试验研究,现已开发研制出一系列富素新产品,现归纳成如下两大类:

第一类:富含有机态微量元素健康食品(含专利产品)

1、“富硒”绿茶

“富硒绿茶”产于广东粤北始兴县,该县是经国家农业部批准认可的绿色生态示范县。据检测,水、土、气均达到无公害、无污染的绿色农业发展标准。

功效:富硒绿茶的含硒量比普通绿茶含硒量提高十几倍,对微量起到补硒、抗癌、抗衰老、提高免疫力和消脂减肥作用。

2、“富素”银杏叶茶

本品应用王将克教授多年研究开发的生物地球化学营养工程生物转化技术,提高银杏叶中有机态微量元素(如硒、铬等)含量,从而达到满足缺素症亚健康人群需求的目的。

功效:本品除具有一般银杏叶、桑叶等的药效外,还富含有机态微量元素硒和铬(Ⅲ),为心血管疾病和糖尿病人,尤其是中老年人提供理想的微量元素硒和铬营养补充剂。

3、“富素”蜂胶,申请号:200510037055.0

富素蜂胶是一种适合亚健康人群需求的新产品,它除了保留蜂胶原有对人体有益的有机物质成份外,再应用生物地球化学营养工程生物转化法(或有机态微量元素添加法)补充蜂胶中微量元素含量,使蜂胶产品所含微量元素能更好地达到人体健康需求。

4、富硒灵芝孢子粉

通过灵芝的生物转化作用,将无机硒转成具生物活性的有机硒,提高灵芝体中微营养元素硒的含量,达到满足人体健康需求,本品除富含优质灵芝孢子粉的营养成分外,有机硒的含量达到30-50μg/粒,大大高于市售人工栽培的灵芝孢子粉的含量(<1μg/g)。

5、“富素”豆奶,专利号:ZL01129884.7(图19)

本品是一种富含生物源有机态微量元素的豆奶,它是选用营养丰富、无污染的新鲜大豆、花生为原料,应用生物地球化学营养工程生物转化技术处理,大大提高大豆本身具生物活性的有机态微量元素含量,为当今由于食物中缺乏微量元素而出现的亚健康人群的理想营养补充剂。

本品远优于传统豆奶、别具特色:

⑴应用生物地球化学营养工程生物转化技术处理后的豆奶,大大提高生物源有机态微量元素的含量,也提高豆奶中总氨基酸和八种人体必需氨基酸的含量,即分别提高13%和15%;

⑵富素豆奶所含有机态微量元素,具生物活性、人体吸收利用率高、无毒副作用,远优于无机态的;

⑶本品用新工艺流程精制而成,不除豆渣,充分保留大豆营养成份、口感好;

⑷如上所述,本品是一种富含生物源有机态微量元素豆奶。每100毫升豆奶中微量元素(铁、锌、硒、铬)的含量,均控制在成人日需要量的范围内。

6、“富素”豆类(原料),专利号:ZL99116298.6

本产品应用生物地球化学营养工程科学方法处理,利用豆类(如黄豆、黑豆、绿豆等)为载体,富集人体必需的多种有机态微量元素(如铁、锌、硒、铬)为原料和其它原料配制成各种新产品如富素豆粉(黄豆粉、黑豆粉、绿豆粉、红豆粉等等)。为缺素症“亚健康”人群的理想营养补充剂。

7、“富素”发芽糙米,专利号:ZL200410077758.1

“富素发芽糙米”系指富含人体必需的有机态微营养元素的发芽糙米。其特色如下:

⑴富素发芽糙米的最大特色就是“富素”,即令糙米吸收富集人体必需微量元素并转化成具生物活性的有机态微营养元素,更易于人体吸收利用,而且其微营养元素(如铁、锌、硒、铬、钴等)富集量比原糙米的大大提高几十倍至几百倍,以满足“缺素症”亚健康人群的需求;

8、“富素”大豆南瓜粉,专利号:ZL99117294.9

本产品利用生物转化技术科学方法处理,以大豆为载体吸收富集人体必需的某些无机态微量元素(如铬、硒、钒、锂、锌)并转化成具生物活性的有机态微量元素豆粉,与具有较高的药用价值的南瓜粉组合而成“富素大豆南瓜粉”。本发明的富素大豆南瓜粉是专提供糖尿病心血管病患者食用,使其既免受饥饿之苦,又能摄取到一定的微量元素(如微量元素铬-Ⅲ是葡萄糖耐量因子-GTF的重要活性成分,糖尿病和心血管病患者需要经常补铬-Ⅲ),采用食疗代替药疗的方法解决糖尿病患者所面临的疾苦,也是心血管病患者的健康食品。

本发明的富素大豆南瓜粉可做成冲剂、饼干、煎饼、点心、饮料等供心血管病和糖尿病患者食用,如富素大豆南瓜粉,富素大豆南瓜饼等。

9、“富素”醋蜜酱,专利号:ZL99117295.7

本产品是利用生物转化技术科学方法处理,以豆类为载体吸收富集人体必需的某些无机态微量元素(如锌、硒、锗等)并转化成大豆本身具生物活性的有机态微量元素,也即令豆类大大地提高有机微营养元素的含量水平。传统的配方:用花生大豆浸泡醋和蜜糖是中老年人的营养食品,具有降血压、降血脂、降血糖、软化微血管、开胃、杀菌、美容、解酒、提高免疫力等功效。本品在传统配方的基础上,除保留传统配方的成份和功效之外更富含人体必需而又易于吸收利用的生物源有机态微量元素(锌、硒、锗),对于防治当今因食物缺乏上述各种微营养元素(未能满足人体健康要求)而引发的缺素症亚健康人群的需求更具重大意义。

10、富含有机态微营养元素补充剂(胶囊型),专利号:ZL 99124691.8

富硒―维E胶囊:本品是富集有机态微量元素硒。硒和维生素E都是人体中重要的抗氧化剂,两者联合作用的效果比单独应用任何一种的活性更强,更能有效地抑制和分解过氧化脂质,为中老年人,尤其是恶性肿瘤、糖尿病和心血管病等亚健康人群的理想营养食品;

富硒―锗胶囊:本品以豆类为载体,所富含的硒、锗均为具生物活性的有机态形式。硒和锗联合作用(如防癌、抗衰老)的效果比单独应用任何一种更为明显;

富铬(Ⅲ)胶囊:本品以豆类为载体,富集微量元素铬,其中所含的铬为具生物活性的有机态形式,因而补铬效果显著。铬是葡萄糖耐量因子的重要活性成分,也是促进胰岛素正常分泌的重要物质,故补铬极为重要。

11、“富素”芽苗菜系列食品和芽苗菜栽培装置,专利号:ZL 99236651.8

富素芽苗菜系列产品:富素(Se、Zn、Fe等)黄豆、绿豆、黑豆、豌豆、萝卜苗、白菜苗等芽苗菜。

芽苗菜栽培箱是一种新颖的无土栽培装置,体积小,可多层立体化栽培,操作简单,使用方便。是适于家庭式生产营养丰富、安全、卫生的芽苗菜新型装置。

具体地讲,富素芽苗栽培箱是模拟自然界种子发芽生长的自然过程,通过室内人工调控,利用人体必需的微量元素优化的种子发芽生长成卫生、安全、无毒副作用、富含有益于人体健康的具生物活性有机态微营养元素的芽苗菜,如富铁、锌、硒、铬等芽苗菜系列产品。

本新型产品,适应于千家万户使用,尤其对于医院病人、远洋航行和极地考察人员提供富素绿色的新鲜菜苗,同时也适于作为中小学生自然课教学模具。

第二类:应用微矿物元素开发农产品达到提高抗病力,促进生长发育,提高产量和微营养元素含量,达到人类“健康食品,从源头抓起”的目的

(一)通过叶面喷施,开发的富素绿色农产品:

1、富素食用菌,如富硒香菇、富锌草菇。

2、富素玉米,如富硒、富锌玉米。

3、富素瓜果,如富硒佛手瓜、西瓜、黄瓜、蕃茄等。

4、富硒烟草,如富硒烤烟、富硒烟叶蛋白等。

5、富素牧草,如富硒、锌或钴牧草用作牛、羊、马和兔子等饲料。

6、富素灵芝,如富含硒~锗灵芝,富硒灵芝孢子粉、富硒灵芝子实体等。

(二)应用生物地球化学营养工程,利用生物必需的或有益的微矿物元素联合作用,以农产品为载体开发富含有机微矿物元素动物饲料添加剂。

1、家禽(家鸡、鹌鹑等)有机饲料添加剂。

2、家畜(乳猪、肉猪等)有机饲料添加剂。

3、水产动物(淡水鱼等)有机饲料添加剂。

4、龟、鳖类(金钱龟、龟、鳖等)有机饲料添加剂。

5、宠物猫、狗等和稀有动物(如鹦鹉等)有机饲料添加剂

6、蝇蛆:有机微矿物饲料添加剂

王教授的工作体会

1、记者问及王教授对上述科学活动的体会,他认为自己在科研实践中能自觉地、牢固地树立为科学奋斗终身,活到老、学到老,干一行爱一行,一竿插到底,直至取胜的决心和毅力。王教授主持的一部长达85万字的生物地球化学系统论著就是在这种思想指导下,用这种精神干出来的。中科院资深院士杨遵仪教授在为该专著撰写的序言中,对王教授从事科学研究的精神、决心和毅力都给予很高评价。

2、不满“一刀切”,王教授已退休十年了,近十年来正是他有生以来为人类做出重大贡献的岁月,从自己的科学实践中,他体会到科学是靠人来发展的,脑袋是靠磨练的,知识是靠积累的,知识积累是需要时间的,人才是靠筛选的,一刀切是不科学的。盲目地执行“一刀切”的人是愚蠢的。他还认为,对知识分子来说60岁正是知识积累的高峰期,创造期,停下来对个人、对社会都是浪费。“假如我执行‘一刀切’,即60岁到点,就停止我的科研活动,那么以前的科研基础,知识的积累就浪费了,近十年来的工作成果就无法贡献出来,不是太可惜了吗?”王教授是这样说的更是这样做的。

微生物生态学研究范文第4篇

我国水域资源丰富,具有3000年的悠久的水产养殖历史,水产养殖面积高达780万公顷。2010年,我国水产品总产量达5373万吨,居世界第一位。近年来水产养殖业在我国迅猛发展,工业化大规模养殖日益壮大,一些工业废水和生活污水的排放使得养殖水体饱受外源性污染的困扰,与此同时,养殖池内本身的抗生素和饵料残留等内源性污染问题又为养殖生态的恶化推波助澜。

养殖池水一般由天然水(河流、湖泊)补给,外源性污染的排入破坏了天然水体的自净能力,降低了入塘水的水质状况,而集约化、密集化的水产养殖的过程中,由于水产动物排泄物质的不断累积和饵料残留在池底的残留,养殖池中有机物负荷日益增加,分解会导致水中溶解氧降低,氨氮增高,并释放出硫化氢等有害的物质。传统改善水质的方法通常采用排出大量旧水、灌入新水,结合泼施生石灰或漂白粉等方法,这些常规措施虽然一定程度能调整水质但存在许多缺点,影响鱼类等水生动物的生长。无副作用,净水效果较好的微生态制剂将成为21世纪水产健康养殖的关键技术。

1.1微生态制剂简介

微生态制剂作为水质净化剂,可以调节水体微生态平衡,具有改良水质、预防疾病、促进生长等作用。目前作为常见的微生态制剂主要有芽孢杆菌、光合细菌、。放线菌、硝化细菌、反硝化细菌、蛭弧菌等。主要剂型有液体型、固体型和半固体型。

2.微生态制剂作用机理

2.1 微生态制剂消除有害污染物,调整养殖池中生态平衡,改善水质

微生态制剂通过氧化、氨化、硝化、反硝化、解磷、硫化及固氮等作用使之降解,最终分解为二氧化碳、硝酸盐、硫酸盐等。有效的降低了水体中的BOD、COD,使水体中的氨氮,亚硝酸盐、氨的浓度,清除排泄物质,饵料残留,浮游物生物残体,从而改良水质,维持水体生态平衡。

2.2微生态制剂减少鱼类疾病发生

减少预防疾病,抑制有害微生物生长广谱抗生素大量使用的弊端已经凸显,而微生态制剂在水产养殖业应用取得了极好的效果。微生态制剂产生非特异性免疫分子,可以使B细胞增加抗体同时维持吞噬细胞的活力防止毒性物质的滋生。微生态制剂的投加使得有益微生物形成优势种群,进而抑制有害微生物的繁殖,达到良好的微生态平衡。这样使得养殖水产品鱼、虾得病几率大大缩减,并节约了养殖成本。

2.3微生态制剂促进鱼类生长

饵料添加剂微生态制剂能够产生各种有益营养物如维生素、氨基酸等。将微生态制剂混入饵料添加,能够提升鱼类消化酶活性,有利于分解饵料中蛋白质、脂肪等营养物质,有利于水产动物对于饵料的进食与吸收。同时微生态制剂本身某些也可以作为饵料添加。

3.国内外研究概况

3.1微生态制剂国外研究概况

在欧洲、日本等国家微生态制剂除应用于人医、畜牧兽医、微生态饮料、化妆品的生产等方面,在水产养殖及防病治病上也有广泛的应用。在60年代日本就开始将光合细菌运用于水产养殖上。Sasak研究了光合细菌降解牡蝠养殖区底泥中的有机物,修复牡蝠养殖环境的作用。美国学者研制的Alken Clearflo是以枯草杆菌、地衣杆菌、多粘杆菌、假单胞菌等制成的系列微生态制剂,用于废水处理,取得很好效果。日本小林正太将患有鲤鱼烂腮病,穿孔病,金鱼绵头病,鳗鱼水霉病,赤鳍病的病鱼用光合细菌以一定方法处理,15天后病鱼恢复健康。日本佐贺新闻用枯草芽孢杆菌对海底堆积物,鱼池和养鱼水库的污泥进行了分解净化,取得了良好的效果。美国Green lake测算数据表明光合细菌每年同化炭60t,同时脱毒硫化物达84t并能明显减少养殖病的发生。

3.2微生态制剂国内研究概况

我国微生态制剂在水产养殖业中的应用研究始于20世纪80年代初期,经过20多年的研究已经可以直接或者间接的作用于水产养殖对象。李跃华、葛佳春等用2种微生态制剂作用于青虾养殖池,利用制剂中的硝化细菌、枯草芽孢杆菌、假单胞杆菌降解水体中有害物质,施用后青虾生长速度明显加快。任保振等,王广军等在温室养鳖池投喂含有蜡质芽孢杆菌的有益微生物结果降低了水体中的COD、氨氮、亚硝酸氮的含量,池水和底沙中的异样微生物数量明显增加。刘忠等实验表明将光合细菌投加入鲍鱼鱼苗中,成活率比对照组提升了13.5%,平均体长提升了2.4%。翟士君等应用放线菌对温室养鳖池净化水质的效果进行了实验结果表明水质透明度明显增强,并增加了幼鳖的摄食量和抗病力。宫兴文等将放线菌和光合细菌联合起来使用,也取得了明显的净化水质的效果。薛恒平等研制了由芽孢杆菌,光合细菌,蛭弧菌等组成的复合菌种,在虾池每周施放一次结果水质良好,试验组对虾病毒病暴发的时间延迟了10d,产量增加了40%。

4展望

微生态在水产养殖中具有良好的水质调节作用,降低水中对鱼虾有害的氨氮等物质。且富含B族维生素和辅酶Q等生理活性物质,能明显促进鱼类等水生生物的生长,也能防治鱼虾病害的发生。由于目前大量使用化学药品和抗生素来防治鱼虾病害的发生,化学药品易残留在环境中,带来二次污染,抗生素容易使病原产生抗药性,长期使用后效果不佳,与其相比,微生态制剂具有较多的优点,在水产养殖中将具有较大的开发应用价值。

参考文献

[1]杨正勇,郭灿华,陈清源. 我国水产养殖业内因致污的研究[J]. 前沿论坛,2002(10):43-46.

[2]秦梅枝,王晶.环境生物技术的研究现状与发展趋势[J].内蒙古环境保护,1997,9(3):15一7.

[3] 韩士群.优化养鱼水体生态结构和调节水质的研究[J]. 科学养鱼,2000(9):51-52.

[4] 薛恒平等.微生物生态制剂在水产养殖中的应用[J]. 中国饲料,1997(5):30-32

[5] 李勤生等. 微生物在水产养殖的应用[J].鱼类病害研究,1997,19(1):103-104.

[6] 杨美兰,林钦.微生物制剂对虾池养殖水质理化因子的调控效应[J].海洋环境科学,2007,20(2).

[7]郑耀通,胡开辉.固定化光合细菌净化养鱼水质试验[J].中国水产科学,1999,6(4):55-58.

[8]任保振, 王广军.应用有益微生物改善温室养鳖池水质的研究[J].水产科技情 报,2002,29(1):27-30.

[9]沈南南,李纯厚.3种微生物制剂调控工厂化对虾养殖水质的研究[J].环境科学进展,2007,3(3):20一25.

[10]李跃华,葛佳春.二种微生物制剂对青虾池水质和生长的影响[J].水产养殖,2009,30(l0):65一67.

[12]Nakamura S. Veterinary use of new quinolones in Japan [J].Drugs ,1995 ,49 (2) :152-158.

微生物生态学研究范文第5篇

关键词:宠物;微生物;传染病;共患病

中图分类号:S855;S82 文献标识码:B 文章编号:1007-273X(2017)02-0008-02

随着城镇化的进展和人们生活节奏的加快,人类物质生活条件越来越好,但是由于闲暇时间的减少、居住模式的变化、网络的影响,人们相互陪伴的时间减少,精神变得愈加空虚,为消除孤寂或出于娱乐而豢养宠物的数量随之快速上升。以往的宠物一般是犬、猫等哺乳类动物或者鸟类,易喂养也容易与人互动。现在除了哺乳类、鸟类,还有爬行类、两栖类、鱼类、昆虫类和节肢类等。宠物体内含有大量的微生物。稳定的微生物生态系统对宠物的健康成长意义重大。当体内微生物系统平衡被打破或者病原微生物入侵时,宠物的机体便遭受破坏。同时,当人们与宠物发生肢体接触时,宠物体内携带的致病微生物可进入人体内,且与人类致病菌发生组合和变异的机会也相应增多。狂犬病、流行性出血热、弓形虫病、口蹄疫等都与宠物有关。而近年来因为抗生素的广泛使用,使得致病微生物的耐药性增强,病菌、病毒的基因突变加快,各种耐药致病微生物不断出现。目前使用的多数抗生素,已对人类和动物身上携带的致病微生物不起作用了。

1 胃肠道微生物

宠物胃肠道微生物对宠物机体的影响最为重要,是宠物体内微生物研究中最为热门的研究方向。宠物体内胃肠道系统中存在数量巨大的微生物群落,在宿主胃肠道内形成微生态系统。

1.1 胃肠道微生物的作用

研究表明,消化道菌群、消化道环境与宿主三者之间相互影响、相互作用,共同参与食物代谢过程。这些微生物能有效帮助宠物避免感染,特别是胃肠道的感染,同时积极地与连接免疫细胞的黏膜相互作用[1]。另外,微生物菌群和宿主的共生可促进宠物的健康。因此,无菌宠物比具有完整胃肠道微生物群落的宠物更易感染疾病。随着对胃肠道微生物研究的深入,肠道微生物对宿主营养代谢或免疫调节的作用已逐渐被人们认识并接受。

1.2 水生宠物胃肠道微生物

目前,高等宠物肠道微生物与宿主代谢、免疫的关系和调控机制已成为研究热点。 然而对于水生宠物肠道微生物与宿主代谢、免疫的关系和调控机制的研究并不多。与陆生宠物相比,水生宠物处于更为复杂的生态环境之中, 其肠道微生物结构更为多样、复杂。近几年,国内外有一些学者对水生宠物肠道微生物开展了研究。主要研究方向不仅包括检测样品中微生物的组成,还包括水生宠物肠道微生物在宿主代谢、免疫中的作用。研究最早采用微生物纯培养方法。但是纯培养的方法在研究环境微生物组成时往往存在培养条件复杂或环境细菌难以进行纯培养等问题。后来,分子生物学技术逐步被应用到水生宠物肠道微生物研究中,如变性梯度凝胶电泳、末端片段长度多态性等指纹图。这些方法成本较低,但研究者难以通过这些技术直接了解样品中微生物的组成信息。高通量测序技术可有效解决这一问题。

1.3 胃肠道微生物研究方法的进展

胃肠道微生物被认为是药物、酶基因和其他新型产品的筛选来源。核酸分析表明,肠道中很大一部分微生物是无法体外培养的[2], 因此要想全面认识肠道微生物, 就必须采用纯培养方法。

目前,对宠物胃肠道微生物研究方法应用最广也是最为基础的方法便是胃肠道微生物纯培养。但是纯培养方法受到多种因素限制,如培养基选择性、厌氧条件以及微生物相互作用等,导致至今通过纯培养方法可培养的微生物仍然只为哺乳类宠物胃肠道微生物群落的10%~20%[3]。

近年来, 随着分子生物W的发展应用,分子微生态技术使胃肠道微生态学研究迅速发展,其中应用最为广泛的是16SrRNA/DNA杂交和PCR技术[4]。但这一技术也存在局限,它无法探究宠物胃肠道中未培养微生物的遗传、代谢与生理免疫等情况。

2 微生物类传染病

2.1 常见宠物传染病

2.1.1 猫抓病 猫抓病是细菌性疾病,具有感染性,由巴尔通体菌属中的B.henselae感染所致的亚急性自限性传染病。如果被猫抓、舔或者咬伤皮肤后容易感染得病。猫、狗是该病的常见传染源,尤其幼猫更易传染。

2.1.2 狂犬病 狂犬病是由狂犬病毒引起的一种中枢神经系统急性传染病,又称恐水症。一般通过病兽齿咬而传染,如病犬病猫。目前没有有效的治疗,所以只能通过给宠物猫狗注射疫苗以降低传染。

2.1.3 鼠咬热 鼠咬热一般由家鼠咬伤引起,其次为猫、犬、猪等,病原体是小型螺旋菌或念珠状杆菌。治疗用红霉素,以防鼠为主。

2.2 非常见宠物传染病

2.2.1 兔热病 兔热病由土拉伦斯杆菌引起,主要传染源是兔和鼠类。链霉素效果最好,也可以用庆大霉素、四环素、氯霉素治疗。同时做好在流行地区接种减毒活疫苗。

2.2.2 马鼻疽 马鼻疽是一种由马鼻疽假单胞杆菌引起的马、驴及骡的传染病,人因接触病畜感染,马是主要传染病,次之为山羊、猪和狗。因此,对患者要做好隔离治疗。预防首先隔离和处理病马,重视对该病的预防知识宣传。

3 微生物类疾病的预防与控制

3.1 抗微生物药品

抗微生物药品多年前便已投入临床兽医使用中。抗微生物药是指可抑制或杀灭病原微生物的药剂,主要适用于全身感染。抗微生物药包括抗生素、化学合成抗菌药、抗真菌药与抗病毒药。从1950年起,已有大量试验表明,抗微生物类药物具有免疫调节作用,能增强或减弱机体免疫功能[5],但是抗微生物药品的不合理使用和滥用问题严重,常造成治疗失败、不良反应增多、药品浪费、细菌耐药性产生[6]、兽药残留[7]等问题。

对此,有研究表明药代动力学(Pharmacokinetics,PK)和药效动力学(Pharmacodynamics,PD)研究可以为抗微生物药品的合理应用提供依据。PK-PD可以描述药物对微生物产生效应的时间动力学过程及时间作用类型,对评价药物的有效性、推测最佳治疗剂量和用药间隔、不良反应最小化以及避免或减少药物耐药性都有指导性的作用。因此,PK-PD研究制定最佳临床给药方案具有重要的理论和实际意义[7]。PK-PD研究近年来才投入临床兽药应用中,较人药在此领域中的研究差距较大,需开展各种试验来获得相关数据,进而进行兽药给药方案的优化。

为减少兽用抗微生物药的使用对全球抗微生物药耐药性问题的影响需要采取一些有效措施,包括预警原则,例如禁止或限制给宠物使用一些对人至关重要的抗微生物药物。预防原则也是有效措施之一,如抗微生物药物使用前增加药敏感性试验、优先使用窄谱兽用抗微生物药、优化兽用微生物药物给药方案[8]。以上措施都是旨在消除宠物的病原微生物。但是耐药决定的主要来源不是病原微生物而是共生微生物。而且,目前给宠物使用的抗微生物药物作用和分布的低选择性会使宠物胃肠道的正常菌群受到影响。创新绿色抗微生物药是一类新型的兽用抗微生物药,对环境中的耐药因子几乎没有生态学影响是该类药物的显著特点[9]。新型创新绿色抗微生物药需同时具备药动学和药效学选择性。首先,要求该药物主要分布在靶向微生物所在位置。其次,需对使用该药的宠物的共生微生物和环境生态系统没有药效作用。

3.2 共患病有效防控

迄今为止,新老重大共患病的流行因素依然存在,公共卫生突发事件时有发生,这与近百年来人类生产生活方式的巨大转变有着密切的联系但人医和兽医一体化公共卫生体系的缺位,某种程度上严重制约了新老共患病的有效防控。

传统思想的根深蒂固导致人医和兽医之间缺乏有效合作,协调不足。它们隶属于两个独立的行政主管部门,机构编制和人员设置的不同使它们难以进行有效的沟通和合作。这种情况也存在于人医和兽医的科研管理和科研活动当中。兽医应受重视,理由有三点:一是兽医对重大疫情先知先觉。二是兽医是重大疫情的第一道防火墙。多数重大动物疫情往往是从动物传播到人,只要遏制疫情在动物中的暴发和流行,就能及时为人类建立起第一道防火墙,阻止它向人类蔓延。三是兽医是重大疫病净化和消灭的关键。共患病净化工作的重点应着力于易感动物,同时做好易感染人群的隔离工作。一旦发现重大疫情在动物中的传播,应及时扑杀,并做好无害化处理。

参考文献:

[1] 陈宝江,李福彬,梁陈冲.单胃动物肠道微生态营养调控研究进展[J].饲料与畜牧,2012(1):43-45.

[2] 王世荣,岳寿松.试论微生态制剂对反刍动物的作用机制[J].中国微生态学杂志,2003,15(1):60-63.

[3] VAUGHANEE,SCHUTF,HEILIGGH J,et al.A molecular view of the intestinal ecosystem[J].Curr Issues Intest Microbio,2000, 1(1):1-12.

[4] TAJIMAK,AMINOVR,OGATAK,et al.Rumen bacterial diversity as determined by sequence analysis of 16sDNA libraries[J].FEMS Microbiol Eco,1999,29(4):159-169.

[5] 徐杂睿刘 和.454测序法在环境微生物生态研究中的应用[J].生物技术通报,2006(4):54-58.

[6] 邓冠华.抗微生物药长期给药对小鼠肠道微生物组多样性的影响[D].广州:南方医科大学,2013.

[7] 倪谷音.兽医常用抗微生物药物的合理使用[J].畜禽业,2006(16):50-51.

微生物生态学研究范文第6篇

【关键词】污染土壤;微生物;修复原理;修复技术

土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一。由于矿山开采、金属冶炼以及工业污水和污泥的农业应用,大量的有毒有害重金属元素进入土壤系统,在土壤中的滞留时间长,具有难降解性、隐蔽性和不可逆性的特点,不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低,而且还可能通过食物链危及人类的健康和生命。

目前,用于土壤重金属污染治理的方法包括物理修复、化学修复和生物修复。物理修复、化学修复虽能达到一定的效果,但是能耗大、二次污染等问题也限制了其应用[1],尤其对于大面积有害的低浓度重金属污染,更是难以处理。重金属污染土壤的原位生物修复是利用各种天然生物过程而发展起来的一种现场处理土壤环境污染的技术,可利用生物削减土壤中重金属含量或降低重金属毒性[2]。根据修复主体的不同,它主要分为微生物修复、植物修复和植物-微生物联合修复。微生物修复较物理修复、化学修复有着无可比拟的优越性,操作简单、处理费用低、效果好,对环境不会造成二次污染,可以就地进行处理等,具有很大的潜力和广阔的应用前景。

1.微生物修复机理

重金属对人的毒性作用常与它的存在状态有密切的关系。一般地说,金属存在形式不同,其毒性作用也不同。微生物不能降解和破坏重金属,但可以对土壤中的重金属进行固定、移动或转化,改变它们在土壤中的环境化学行为,可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性,从而达到生物修复的目的。

1.1 微生物的转化作用

微生物对重金属的转化作用包括氧化还原作用、甲基化与去甲基化作用以及重金属的溶解和有机络合配位降解。土壤中的一些重金属元素可以多种价态和形态存在,不同价态和形态的溶解性和毒性不同,可通过微生物的氧化还原作用和去甲基化作用改变其价态和形态,从而改变其毒性和移动性。

1.1.1 氧化还原作用

微生物可通过改变重金属的氧化还原状态,使重金属化合价发生变化,改变重金属的稳定性。Silver等[3]提出,在细菌作用下氧化还原是最有希望的有毒废物生物修复系统。微生物能氧化土壤中多种重金属元素,某些自养细菌如硫-铁杆菌类 (Thiobacillus ferrobacillus)能氧化As、Cu、Mo和Fe等,假单孢杆菌属 (Pseudomonas)能使As、Fe和Mn等发生生物氧化,降低这些重金属元素的活性。微生物对重金属的转化作用常见的有对铬、汞、硒和砷等的转化。如假单胞菌( Pseudomonadsp.) 可以把六价铬还原为三价铬,从而降低其毒性[4]。

1.1.2 甲基化与去甲基化作用

微生物可通过改变重金属的甲基化和去甲基化作用改变重金属的环境效应。Fwukowa从土壤中得到假单胞杆菌K-62,它能分解无机汞和有机汞而形成元素汞,元素汞的生物毒性比无机汞和有机汞低得多。Frankenber等通过耕作、优化管理、施加添加剂等来加速硒的原位生物甲基化,使其挥发而降低硒的毒性,此生物技术已在美国西部灌溉农业中用于清除硒污染[5]。有些真菌和细菌能使无机As转化为挥发性有机As,从而降低其毒性[6]。

1.1.3 重金属溶解或配位络合作用

一些微生物,如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类,能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团,与重金属离子形成络合物。如Bargagli在Hg矿附近土壤中分离得到很多高级真菌,一些菌根种和所有腐殖质分解菌都能积累Hg达到100 mg/kg土壤干重[7]。

1.2 微生物的积累和吸着作用

土壤中重金属离子有5种形态:可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态。前3种形态稳定性差,后2种形态稳定性强。重金属污染物的危害主要来自前3种不稳定的重金属形态[6]。微生物固定作用可将重金属离子转化为后两种形态或积累在微生物体内,从而使土壤中重金属的浓度降低或毒性减小。微生物固定作用有胞外吸附作用、胞外沉淀作用和胞内积累作用3种形式。其作用方式有以下几种:①金属磷酸盐、金属硫化物沉淀;②细菌胞外多聚体;③金属硫蛋白、植物螯合肽和其他金属结合蛋白;④铁载体;⑤真菌来源物质及其分泌物对重金属的去除[8]。

1.2.1 胞外吸附作用

胞外吸附作用主要是指重金属离子与微生物的产物或细胞壁表面的一些基团通过络合、螯合、离子交换、静电吸附、共价吸附等作用中的一种或几种相结合的过程[2]。许多研究表明细菌及其代谢产物对溶解态的金属离子有很强的络合能力,这主要因为细菌表面有独特的化学组成。细胞壁带有负电荷而使整个细菌表面带负电荷,而细菌的产物或细胞壁表面的一些基团如-COOH、-NH2、-SH、-OH等阴离子可以增加金属离子的络合作用[9]。研究表明,许多微生物,包括细菌、真菌和藻类可以生物积累(bioaccumulation)和生物吸着 (biosorption)环境中多种重金属和核素[10]。一些微生物如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类,能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团,与重金属离子形成络合物。

1.2.2 胞外沉淀作用

胞外沉淀作用指微生物产生的某些代谢产物与重金属结合形成沉淀的过程。在厌氧条件下,硫酸盐还原菌中的脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和肠状菌属(Desulfotomaculum)可还原硫酸盐生成硫化氢,硫化氢与Hg2+形成HgS沉淀,抑制了Hg2+的活性[11]。某些微生物产生的草酸与重金属形成不溶性草酸盐沉淀。

1.2.3 胞内积累作用

胞内积累作用是指重金属被微生物吸收到细胞内而富集的过程。重金属进入细胞后,通过区域化作用分布在细胞内的不同部位,微生物可将有毒金属离子封闭或转变成为低毒的形式[12]。微生物细胞内可合成金属硫蛋白,金属硫蛋白与Hg、Zn、Cd、Cu、Ag 等重金属有强烈的亲合性,结合形成无毒或低毒络合物。如真菌木霉、小刺青霉和深黄被包霉通过区域化作用对Cd、Hg都有很强的胞内积累作用[13]。研究表明,微生物的重金属抗性与MT积累呈正相关,这使细菌质粒可能有抗重金属的基因,如丁香假单胞菌和大肠杆菌均含抗 Cu基因,芽孢杆菌和葡萄球菌含有抗Cd和抗Zn基因,产碱菌含抗Cd、抗 Ni及抗Co基因,革兰氏阳性和革兰氏阴性菌中含抗As和抗Sb基因。Hiroki[14]发现在重金属污染土壤中加入抗重金属产碱菌可使得土壤水悬浮液得以净化。可见,微生物生物技术在净化污染土壤环境方面具有广泛的应用前景。

2.重金属污染土壤微生物修复技术及其研究进展

微生物修复重金属污染的技术主要为原位修复和异位修复。微生物原位修复技术是指不需要将污染土壤搬离现场,直接向污染土壤投放N、P等营养物质和供氧,促进土壤中土著微物或特异功能微生物的代谢活性,降解污染物主要包括:生物通风法(bioventing)、生物强化法(enhanced-bioremediation)、土地耕作法(1and farming)和化学活性栅修复法(chemical activated bar)等几种。异位微生物修复是把污染土壤挖出,进行集中生物降解的方法。主要包括预制床法(preparedbed)、堆制法(composting biorernediation)及泥浆生物反应器法(bioslutrybioreactor)。

2.1 生物刺激技术

生物刺激即向污染的土壤中添加微生物生长所需的氮、磷等营养元素以及电子受体,刺激土著微生物的生长来增加土壤中微生物的数量和活性。关于这方面的研究国外文献已有报道。Reddy KR,Cutright T J对铬污染土壤的微生物修复进行的研究表明,限制铬污染场地修复进程的一个共同因素是污染场地通常缺乏足够的营养以供引进的外来微生物或土著微生物生长,以至这些微生物自身具备的还原Cr6+的潜力得不到充分发挥;为使其潜力得到充分发挥,需向其生活的环境中投加营养物质来刺激铬还原菌的新陈代谢和繁殖,促进铬污染土壤的修复[15]。HigginsT E将堆肥、鲜肥、牛粪、泥炭加入铬污染土壤进行原位修复,提高了修复效果[16]。

2.2 生物强化技术

生物强化技术即向重金属污染土壤中加入一种高效修复菌株或由几种菌株组成的高效微生物组群来增强土壤修复能力的技术。所加入的高效菌株可通过筛选培育或通过基因工程构建,也可以通过微生物表面展示技术表达重金属高效结合肽,从而得到高效菌株。

2.2.1 高效菌株筛选

高效菌株有2个来源:一是从重金属污染土壤中筛选;二是从其他重金属污染环境中筛选。从重金属污染土壤中筛选分离出土著微生物,将其富集培养后再投入到原污染的土壤,这是本土生物强化技术(本土生物强化技术是由日本科学家Ueno A等人于2007年首次提出的[17])。筛选、富集的土著微生物更能适应土壤的生态条件,进而更好地发挥其修复功能。目前已从Cr(VI)、Zn、Pb污染土壤中筛选分离出菌种Pseudo-monasmesophillca和maltophiliaP,Barton等对这2种菌株去除Se、Pb毒性的可能性进行了研究,发现上述菌种均能将硒酸盐、亚硒酸盐和二价铅转化为不具毒性且结构稳定的胶态硒与胶态铅。Robinson等研究了从土壤中筛选的4种荧光假单胞菌对Cd的富集与吸收效果,发现这4种细菌对Cd的富集达到环境中的100倍以上[1]。

2.2.2 基因工程菌构建

基因工程可以打破种属的界限,把重金属抗性基因或编码重金属结合肽的基因转移到对污染土壤适应性强的微生物体内,构建高效菌株。由于大多数微生物对重金属的抗性系统主要由质粒上的基因编码,且抗性基因亦可在质粒与染色体间相互转移,许多研究工作开始采用质粒来提高细菌对重金属的累积作用,并取得了良好的应用效果[18]。

2.2.3 微生物表面展示技术

微生物表面展示技术是将编码目的肽的DN段通过基因重组的方法构建和表达在噬菌体表面、细菌表面(如外膜蛋白、菌毛及鞭毛)或酵母菌表面(如糖蛋白),从而使每个颗粒或细胞只展示一种多肽[19]。微生物表面展示技术可以把编码重金属离子高效结合肽的基因通过基因重组的方法与编码细菌表面蛋白的基因相连,重金属离子高效结合肽以融合蛋白的形式表达在细菌表面,可以明显增强微生物的重金属结合能力,这为重金属污染的防治提供了一条崭新的途径。

LamB、冰晶蛋白、凝集素、a-凝集素和葡萄球菌蛋白A都是表面蛋白,在微生物表面展示技术中用来定位、锚定外源多肽[20-21]。Sousa C等将六聚组氨酸多肽展示在E.coliLamB蛋白表面,可以吸附大量的金属离子,重组菌株对Cd2+的吸附和富集比E.coli大11倍[22];Xu Z、Lee S Y将多聚组氨酸(162个氨基酸) 与Omp C融合,重组菌株吸附Cd的能力达32 mol/ g干菌[23];Schembri M A等将随机肽库构建于E.coli 的表面菌毛蛋白FimH粘附素上,经数轮筛选和富集,获得对PbO2、CoO、MnO2、Cr2O3具有高亲和力的多肽[24];KurodaK、UedM将酵母金属硫蛋白(YMT) 串联体在酵母表面展示表达后,四聚体对重金属吸附能力提高5.9倍,八聚体提高8.7倍[25]。表面展示技术用于重金属污染土壤原位修复的研究虽然取得了许多成果,但离实际应用尚有一段距离。其主要原因是用于展示金属结合肽的受体微生物种类及适应性有限,并且缺乏选择金属结合肽的有效方法[19]。

3. 结论与展望

从目前来看,微生物修复是最具发展和应用前景的生物修复技术,人们在微生物材料、降解途径以及修复技术研发等方面取得了一定的研究进展,并展示了一些成功的修复案例。但重金属污染土壤原位微生物修复技术目前还存在以下几个方面的问题:(1)修复效率低,不能修复重污染土壤。(2)加入到修复现场中的微生物会与土著菌株竞争,可能因其竞争不过土著微生物,而导致目标微生物数量减少或其代谢活性丧失。(3)重金属污染土壤原位微生物修复技术大多还处于研究阶段和田间试验与示范阶段,还存在大规模实际应用的问题。(4)微生物个体微小,难以从土壤中分离;重金属回收困难。

污染场地应用是各种生物修复技术研发的最终目的。一般说来,实验室的微生物修复研究,因修复条件较为理想化,扰因素极少,其修复可能很好。如一旦将室内的微生物修复技术放大到现场条件下,干扰因素复杂,一系列的新问题可能会出现,甚至可能会遭致完全否定等现象。因此,微生物修复技术的场地应用是一项复杂的系统工程,必须融合环境工程、水利学、环境化学及土壤学等多学科知识,创造现场的修复条件,如土地翻耕、农艺措施、添加物质、高效微生物、植物修复,季节更替等,构建出一套因地因时的污染土壤田间修复工程技术。

参考文献:

[1] 牛之欣,孙丽娜,孙铁珩.重金属污染土壤的植物-微生物联合修复研究进展[J].生态学杂志,2009,28(11):2366-2373.

[2] 林春梅.重金属污染土壤生物修复技术研究现状[J].环境与健康杂志,2009,25(3):273- 275.

[3] Silver, S. Bioteclmol Briding[J]. Res Appl., 1991: 265-289.

[4] McLean J., Beveridge T.J. Chormate Reduction by a Pseudomonad Isolated from a Site Contaminated with Chromated Copper Arsenate[J]. Appl. Environ. Microbiol., 2001, 67:1076- 1084.

[5] 滕应,黄昌勇.重金属污染土壤的微生物生态效应及其修复研究进展[J].土壤与环境,2002,11( 1):85-89.

[6] 宋志海.漳州市农田土壤重金属污染现状与生物修复防治对策[J].福建热作科技,2008,33(3):34-36.

[7] Bargagli R., Baldi F. Mercury and methyl mercury in higher fungi and their relation with the substrata in a cinnabar mining area[J]. Chemosphere, 1984, 13(9): 1059-1071.

[8] 滕应,罗永明,李振高.污染土壤的微生物修复原理与技术进展[J].土壤,2007,39(4):497-502.

[9] 王保军.微生物与重金属的相互作用[J].重庆环境科学,1996,18(1):35-38.

[10] 沈德中.污染环境的生物修复[M].北京:化学工业出版社,2002.

[11] 刘俊平.山西省农田重金属污染生物防治研究[J].山西农业科学,2008,36(6):16-17.

[12] 王海峰,赵保卫,徐瑾,等.重金属污染土壤修复技术及其研究进展[J].环境科学与管理,2009,34(11):15-20.

[13] Ledin M., Krantz Rulcker C., Allard B. Zn, Cd and Hg Accumulation by Microorganisms, Organic and Inorganic Soil Components in Mult-compartment Systems[J]. Soil Biochem., 1996, 28(6): 791-799.

[14] Hiroki M. Effects of heavy metal contamination on soil microbial population[J]. Soil Sci. plant Nutr., 1992, 38:141-147.

[15] Reddy K.R., Cutright T.J. Nutrient Amendment for the Bioremediation of a Chromium-contaminated Soil by Electrokinetics[J]. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization and Environmental Effects, 2003, 25(9): 931-943.

[16] Higgins T.E. In Situ Reduction of Hexavalent Chromiumin Alkaline Soils Enriched with Chromite Ore Processing Residue[J]. Air and Waste Manage. Assoc., 1998, 48: 1100-1106.

[17] Ueno A., Ito Y., Yamamoto I., et al. Isolation and Characterization of Bacteria from Soil Contaminated with Diesel Oil and the Possible Use of These in Autochthonous Bioaugmentation[J]. Microbiol Biotechnol., 2007, 23:1739-1745.

[18] 陈范燕.重金属污染的微生物修复技术[J].现代农业科技,2008,24: 296-299.

[19] 泉薛,沿宁,王会信.微生物展示技术在重金属污染生物修复中的研究进展[J].生物工程进展,2001,21(5):48-51.

[20] 高蓝,李浩明.表面展示技术在污染环境生物修复中的应用[J].应用与环境生物学报, 2005,11(2):256-259.

[21] Gadd G.M. Bioremedial Potential of Microbial Mechanisms of M metal Mobilization and Immobilization[J]. Curr Opin Biotech-nol., 2000, 11(3): 271-279.

[22] Sousa C., Cebolla A., De Lorenzo V. Enhanced Metal Load Sorption of Bacterial Cells Displaying Poly-HisPeptides[J]. Nature Biotechnology, 1996, 14: 1017-1020.

[23] Xu Z., LeeS.Y. Display of Polyhistidine Peptides on the Escherichia Coli Cell Surface by Using Outer Membrane Protein C as an Anchoring Motif[J]. Appl Environ Microbiol., 1999, 65: 5142-5147.

微生物生态学研究范文第7篇

1.1菌根共生对外来植物入侵的促进作用

菌根共生体在强化植物个体对环境的适应性、提高植物营养水平以及塑造植物种群和群落结构与动态等方面均起着重要的调节作用.在菌根菌与植物相互作用过程中,一方面植物可以向菌根菌提供更多的碳水化合物,另一方面菌根菌可以为植物提供氮和磷等营养,提高植物对环境中水的利用效率,增强植物对一些病原微生物侵染的抗性.因此,外来植物若能与入侵地的菌根菌形成共生体,将大大提升其入侵潜力.目前的研究表明,菌根共生可能是促进外来植物成功入侵的一个重要原因.如NI-JJER等在研究乌桕(Sapiumsebiferum)成功入侵的机理时发现,与土著植物相比,其根系中的丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizafungi,AMF)是提高乌桕生长率、促进其进一步入侵温带湿地系统的重要原因.HARNER等研究了AMF在斑点矢车菊(Cen-taureastoebe)入侵过程中的重要性,结果发现AMF极大地促进了斑点矢车菊对氮的吸收,从而有利于其在河漫滩地的泛滥生长.目前,AMF在外来植物入侵中的作用已被大量试验证实.如杨如意等认为菌根真菌在加拿大一枝黄花(Solidagocanadensis)入侵过程中起着关键作用.MARLER等对入侵美国西北部草地的斑点矢车菊的研究揭示:外来植物如能与AMF形成共生体大大提高了其入侵潜力.FUMANAL等在研究从北美传入法国的豚草(Ambrosiaartemisiifolia)时发现,接种其根系中的AMF显著增加了豚草的株高、基茎、叶片数、根生物量干重、地上生物量干重以及总生物量干重,从而进一步促进其入侵.为了说明菌根共生如何促进外来植物入侵的机理问题,CAR-EY等采用同位素标记的方法研究了菌根共生对斑点矢车菊与本土植物爱达荷狐茅(Festucaidahoen-sis)的营养竞争关系,结果表明,菌根菌通过地下菌丝网络将碳水化合物由本土植物爱达荷狐茅向斑点矢车菊进行转运,进而抑制了爱达荷狐茅的生长,促进了斑点矢车菊的入侵,但此机制是否适合于其他入侵植物尚不清楚.此外,有研究发现,本地植物与菌根菌之间存在碳素竞争,从而抑制了本地植物的生长.那么菌根菌是否对入侵植物也具有负反馈作用还需要大量的实验证明.总体而言,目前关于入侵植物与菌根菌相互关系的研究大多采用温室盆栽试验,所以仍需大量的野外证据来支持.

1.2固氮微生物共生对外来植物入侵的促进作用

土壤氮是决定生态系统稳定性的最重要因素之一.研究表明,外来固氮植物通过与土壤中的固氮微生物共生,显著提高了入侵地土壤氮的含量与可获得性,进而提高了入侵种类的丰富度.火树(Myricafaya)是生长于大西洋加那利群岛上的一种能共生固氮的木本植物,该植物侵入夏威夷后,与土壤放线菌Frankia共生,其每年所固定的氮是本地植物固氮量的4倍,为其进一步入侵创造了有利的土壤条件.XU等在研究入侵中国西南部的外来植物紫茎泽兰(Ageratinaadenophora)的根际土壤特性和固氮细菌群落时发现,重度入侵地土壤的土壤肥力、固氮细菌数量和种类多样性显著高于轻度入侵和非入侵地.牛红榜等的研究结果亦显示外来植物紫茎泽兰重度入侵区土壤中氮元素的含量和土壤中自生固氮菌的数量都显著高于轻度入侵区和未入侵区.YELENIK等比较了黄羽扇豆(Lupinusluteus)和金环相思树(Acaciasaligna)2种外来共生固氮植物与入侵地土壤氮循环之间的关系,结果表明:2种外来植物均显著提高了土壤中植物的可获得性氮含量,进而有利于其进一步入侵.然而固氮植物入侵对土壤氮可获得性的影响不仅取决于其本身的生物学特性,还与被入侵生态系统的生境特征等因素有关.如入侵南非的豆科金合欢属植物金环相思树和海岸金合欢(Acaciacyclops),在养分充足的土壤中氮矿化速率加快,而在贫瘠土壤中却没有.此外,外来固氮植物与入侵地土壤根瘤菌共生要比与本土根瘤菌共生更有利于其生长.如PARKER等对由美国入侵到北澳大利亚的含羞草(Mimosapigra)的根瘤菌进行分类鉴定,结果发现,入侵的含羞草中一些根瘤菌品系完全不同于生长于美国本土的含羞草根瘤菌品系,且这些澳大利亚根瘤菌品系对含羞草的入侵具有明显的促进作用.综上,固氮微生物能提高入侵地土壤中氮的含量与可获得性,创造出有利于外来入侵植物生长的土壤微环境,促进外来植物成功入侵.

1.3土壤病原微生物的释放有利于外来植物入侵

尽管“天敌逃避假说”遭遇了一些研究的挑战,认为入侵植物逃避天敌不一定会提高入侵植物对群落的破坏作用,因而“天敌逃避假说”可能不是外来植物成功入侵的重要机制.然而,该假说目前仍然是最能解释外来植物成功入侵的重要机制之一.该假说认为外来植物的成功入侵是因为其在入侵地成功逃避了本土的天敌(主要指食草性动物),从而充分发挥了其潜在的竞争优势.最近的研究进一步认为外来入侵植物逃避的天敌还包括原产地的土壤病原菌、寄生虫、食根性原生动物等微生物.KLIRONOMOS通过接种病原体进入灭菌与未灭菌的土壤来研究入侵植物和本土植物的生长与病原体侵染的关系,结果表明,土壤病原微生物对本土植物具有负反馈作用.CALLAWAY等研究了入侵植物斑点矢车菊在本土与入侵地土壤上的生长与土壤微生物群落总体作用之间的关系,发现在未灭菌的本土土壤上栽培斑点矢车菊,其生长速度明显低于灭菌的本土土壤,而斑点矢车菊栽培在入侵的未灭菌的北美土壤上,其生长速度明显地高于灭菌的土壤.由此推测:本土土壤病原微生物的侵染对斑点矢车菊的生长具有负反馈作用,而在入侵地由于缺乏相应的土壤病原微生物,斑点矢车菊的入侵更容易.VANDERPUTTEN等在研究入侵博茨瓦纳共和国稀树干草原的印度蒺藜草(Cenchrusbiflorus)时指出,逃避本土土壤病原微生物也许是其成功入侵的原因.“天敌逃避假说”是基于扎实的生态学理论提出的,但该假说也有自身的局限性.BECKSTEAD等在研究入侵美国加州的欧洲海滨草(Ammophilaare-naria)时发现,入侵地与原产地的土壤微生物对欧洲海滨草的生长均表现为负反馈作用.也有研究表明,入侵植物在入侵地可以通过富集对本地植物有害的土壤病原菌来影响本地植物的生长,从而成功入侵.如MANGLA等[52]发现入侵印度的飞机草(Chromo-laenaodorata)可以富集入侵地土壤生态系统中的土传致病真菌-半裸镰刀菌(Fusariumsemitectum),抑制本地植物生长,促进其成功入侵.

1.4土壤微生物群落总体结构的改变促进外来植物进一步入侵

在土壤总群落结构与功能水平上,土壤微生物群落组成与地上植物群落组成密切相关.外来植物入侵常常导致本土植物群落组成剧烈改变,进而引起根系分泌物和凋落物的化学组成发生变化,最终使土壤微生物群落结构发生相应的演替,且改变后的土壤微生物群落有利于外来植物的进一步入侵.目前,关于土壤微生物群落与入侵植物相互作用的研究主要集中于以下2个方面:

(1)外来植物入侵与土壤微生物群落具体组成的关系.SI等在研究南美蟛蜞菊(Wedeliatrilobata)入侵程度与其根际土壤微生物群落结构的关系时,发现轻度和重度入侵显著增加了南美蟛蜞菊根际土壤真菌群落的丰富度,而对细菌群落未造成明显影响.此外,南美蟛蜞菊的入侵也对参与土壤氮循环的微生物群落结构产生了明显影响.KOURTEV等研究了日本小檗(Ber-beristhunbergii)和柔枝莠竹(Microstegiumvimineum)的入侵对土壤微生物群落结构的影响,结果表明2种植物的入侵显著改变了土壤微生物的群落结构,尤其是代表细菌与菌根菌的脂肪酸含量均随着入侵的深入显著提高.BATTEN等研究了外来植物黄矢车菊(Centaureasolstitialis)和钩刺山羊草(Aegilopstri-uncialis)与土壤微生物群落结构的关系,发现植物入侵显著提高了土壤硫还原细菌、硫氧化细菌等的脂肪酸含量.此外,我国学者对紫茎泽兰和薇甘菊(Mika-niamicrantha)的研究也得到了类似的结论.

(2)外来植物入侵与土壤微生物群落多样性的关系.外来植物之所以能成功入侵是因为其能够促进根际土壤微生物群落结构的演替,进而创造出有利于自身生长的土壤微环境,从而加快了入侵进程.DUDA等和LI等的研究表明,盐生草(Halogetonglomeratus)和薇甘菊入侵均显著提高了土壤微生物群落的功能多样性.针对土壤微生物群落结构多样性,祖元刚等研究了喜树(Camptothecaacu-minata)替代紫茎泽兰过程中根际微生物的群落特征,结果表明,紫茎泽兰的入侵显著提高了土壤真核微生物群落的多样性,对细菌多样性没有明显的影响.这些研究结果的差异一方面可能与采用的研究方法有关,另一方面也可能与研究的入侵植物种类有关.

1.5土壤微生物群落功能改变对外来植物进一步入侵的作用差异

土壤微生物群落的功能主要表现在对有机物的矿化作用和无机物的转化,并由此影响着土壤营养的可获得性,而土壤营养的可获得性又直接影响着植物的个体生长和种群或群落动态.现有研究表明,外来植物有选择地改变土壤微生物群落的某种功能可能是其成功入侵的重要机制之一.如BAJPAI等证实:与非入侵地土壤相比,紫茎泽兰入侵地土壤具有较高的微生物活性和速效氮含量,对紫茎泽兰生物量积累具有积极的作用.LORENZO等发现,银荆(Acaciadealbata)的入侵使土壤碳、氮和可交换磷含量持续增加,从而为银荆的进一步入侵创造了有利的土壤营养条件.SUN等发现,紫茎泽兰的重度入侵显著增加了土壤总磷和硝态氮含量.EHRENFELD等分别研究了入侵植物日本小檗和柔枝莠竹对土壤微生物群落功能的影响,结果表明,伴随着植物入侵,土壤总氮的矿化作用和硝化作用均显著提高,从而为植物的进一步入侵创造了有利的营养条件.不同入侵植物对土壤微生物功能的影响不尽相同,如EVANS等研究了旱雀麦(Bromustectorum)入侵对草地氮素营养动态的影响,结果表明,旱雀麦通过提高氮素在植物体中的滞留量而降低了土壤氮的可获得性,从而降低了土壤总氮的矿化速率.DRENOVSKY等研究了钩刺山羊草入侵与土壤营养循环之间的关系,结果表明,植物入侵显著降低了入侵土壤中碳与氮的循环.这些研究结果的差异一方面可能与研究的入侵植物种类有关,另一方面也可能与入侵生境有关.因此,今后要扩大外来植物种的研究范围,探索不同物种入侵与土壤微生物群落的功能关系,为揭示入侵机理提供更多的证据.

2植物入侵的内生菌生态学机制

植物内生菌(endophyte)泛指那些在其生活史中的某一段时期寄居在植物体内,对植物组织没有引起明显病害症状的微生物,包括那些对宿主暂时没有伤害的潜伏性病原菌、菌根菌以及营表面生的腐生微生物.植物内生菌可增强宿主的抗逆性、抗病性、抗虫性、提高植物的生产力,以及对其他植物的排斥性等,但大多数研究都是针对本土植物进行的.近年来,研究者开始从内生菌的角度研究外来植物成功入侵的相关机理.有研究证明,内生菌能够增强入侵植物的入侵性,如SHIPUNOV等发现,入侵北美草原的斑点矢车菊体内定居了多种内生真菌,并且部分内生真菌直接提高了斑点矢车菊在入侵地的竞争力,进而增强其入侵性.ASCHEHOUG等研究了内生真菌对入侵植物斑点矢车菊化感作用的影响,发现感染内生真菌的斑点矢车菊对本土植物(Koeleriamacrantha)的化感强度很高,感染数是没感染数的2倍多,从而进一步提高了斑点矢车菊的竞争能力.此外,假高粱(Sorghumhalepense)体内定居多种内生固氮细菌,这些内生固氮细菌的存在进一步提高了土壤中碱金属(Ca2+、Mg2+、K+、Na+)、微量元素(Zn2+、Fe3+、Cu+、Mn2+)以及可被利用的氮、磷元素的浓度,从而提高了假高粱的入侵能力.此外,人们还发现,内生菌的存在可以通过改变入侵植物的根际微生物群落结构来修饰其入侵性.如RUDGERS等发现内生真菌(Neotyphodiumcoenophialum)的存在提高了外来植物高羊茅(Loliumarundinaceum)根际微生物群落的多样性,从而进一步促进其入侵.然而,人们也发现了一些相反的结果.如NEW-COMBE等发现斑点矢车菊体内的部分内生菌是病原菌,这些病原菌的存在抑制了斑点矢车菊种子的发芽、生长,并延缓其开花.不难看出,植物内生菌在外来植物入侵过程中可能起至关重要的作用,尤其是对入侵植物的促进作用.因此对入侵植物与其内生菌之间的相互作用开展深入研究可能会发现新的规律,为控制入侵植物提供新的解决途径.

3入侵植物的微生物学机制研究面临的问题

国内外关于外来植物入侵的微生物学机制研究也发挥了重要作用,但仍然存在一些问题:

(1)由于入侵植物的种类不同,与土壤微生物群落相互作用的过程与机理亦不尽相同,争议仍然存在,目前很难提炼出具有普遍意义的结论;

(2)在外来植物入侵的过程中,入侵植物与入侵地土壤微生物间必然存在一定的营养竞争关系,这种竞争关系在外来植物入侵过程中究竟发挥了怎样的作用,至今尚不明确;

微生物生态学研究范文第8篇

关键词:微生态制剂;儿科

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2012年10月~2014年4月,在我院儿科门诊及住院治疗的患儿共364例,年龄6个月~8岁,男212例,女152例。其中乳糖不耐受(LI)47例,腹泻病151例,功能性胃肠道疾病83例,新生儿高胆红素血症48例,湿疹等过敏性疾病35例。将研究对象随机分为治疗组180例,对照组184例,两组治疗前在性别、年龄、营养状况、病情轻重等方面比较差异均无统计学意义,具有可比性。

1.2方法 治疗组在病情确诊后在常规治疗的基础上加用微生态制剂,用药时间均在72h以上,对照组在治疗中始终未用。微生态制剂选用酪酸梭菌活菌散(宝乐安,青岛东海药业有限公司 ),用药剂量6个月~1岁,半袋/次;1岁以上,1袋/次,3次/d。

2 结果

见表1。

从表1中可以看出,治疗组显效率分别为84%、89%、89%、86%、82%;对照组显效率分别为59%、66%、61%、53%、55%。表明微生态制剂在上述几种疾病的治疗上有显著疗效。所有研究对象均未发现应用微生态制剂相关的不良反应。

3 讨论

3.1微生态制剂的分类 微生态制剂包括益生菌、益生元和合生元3大类。

益生菌是指由生理性活菌或/和死菌组成的微生态制剂。目前临床应用的此类制剂有:单一活菌制剂如整肠生、丽珠肠乐胶囊、乳酶生、促菌生、降脂生、抑菌生等。多菌联合制剂如:培菲康、妈咪爱、乳康生、金双歧。死菌制剂如:乳酸菌素片、乐托尔等。

益生元是指一类非消化性物质,能选择性刺激一种或几种生理性细菌在宿主黏膜定殖和繁殖的物质,包括各种寡糖类物质如乳果糖、蔗糖低聚糖、棉子低聚糖、异麦芽低聚糖、玉米低聚糖和大豆低聚糖。一些中药如人参、党参、黄芪、等也能起到益生元的作用,并能提高机体免疫机能。

合生元是指由益生菌和益生元组成的混合物。既能补充生理性的有益菌,又能选择性地刺激有益菌的繁殖.

3.2微生态制剂的作用机制 微生态制剂的预防和治疗作用机制并不完全清楚,但研究认为以下几点是其可能的作用机制:①生物平衡理论;②酶作用学说;③生物拮抗屏障理论;④免疫增强学说;⑤营养学说;⑥抗衰老作用学说;⑦降低胆固醇作用。

3.3微生态制剂在基层儿科的临床应用

3.3.1乳糖不耐受(LI) 乳糖不耐受(LI)是指由于小肠粘膜乳糖酶缺乏导致乳糖消化吸收障碍,从而引起的以腹胀,腹痛,腹泻为主的一系列临床症状。婴幼儿乳糖不耐受常导致婴幼儿腹泻或迁延不愈,危害婴幼儿的身体健康和生长发育。黄永坤等[3]在文章中提到,含有益生菌如双歧三联活菌片(金双歧),双歧三联活菌胶囊(培菲康)等微生物活菌制剂能促进动物小肠绒毛上皮细胞增生,迁移替代病损的绒毛上皮细胞,有利于乳糖酶的恢复及治疗继发性LI引起的腹泻。

3.3.2腹泻病 腹泻病,是目前儿科最常见的疾病之一。包括病毒和细菌感染性肠炎、抗生素相关性腹泻和旅行者腹泻等。黄志华[4]研究表明,迄今为止,最全面、最深入的研究是益生菌治疗儿童急性轮状病毒水样性腹泻,研究表明其效果最好,能降低腹泻的严重程度,减少腹泻的持续时间17~30h。对水样便腹泻应早期足量应用双歧杆菌、乳酸杆菌制剂;根据粪便中肠道菌群的变化选用益生菌菌株。对细菌感染性腹泻先用有效的抗生素杀灭致病菌后再应用微生态制剂。有研究显示,乳酸杆菌益生菌能抑制致病菌的生长繁殖,但抑制作用与细菌生长环境、细菌数量有关,同时致病菌亦对益生菌有一定抑制作用,因此对细菌性腹泻应先应用抗生素治疗,再用益生菌补充。鲍氏酵母菌乳酸杆菌、双歧杆菌制剂对旅行性腹泻安全有效。

乳酸杆菌GG能预防儿童抗生素相关性腹泻(AAD),减少抗生素相关性腹泻和癌症患者放射性腹泻的危险。AAD主要是指使用抗生素后导致肠道菌群失调而引起的腹泻,同时也包括抗生素本身的毒副反应导致的腹泻,为较常见的药物不良反应,其发生率视不同抗生素而异,为5%~39%[5]。研究表明,无论在抗生素治疗的初期还是中期给予益生菌制剂,均能显著减少抗生素相关性腹泻的发生率,并缩短腹泻的持续时间和腹泻次数。

3.3.3功能性胃肠道疾病 包括肠易激综合征、功能性消化不良(包括小儿厌食症)、功能性便秘和功能性腹痛。 益生菌有酸化肠道,改善排便和调节肠道免疫炎症反应的作用,所以对功能性消化不良(包括小儿厌食症)、功能性便秘和功能性腹痛可推荐使用。

3.3.4辅助治疗新生儿高胆红素血症 胆红素有神经毒性,可导致胆红素脑病,引起新生儿严重脑损伤及严重神经系统后遗症,因此对新生儿高胆红素症患儿应及早进行干预。导致新生儿高胆红素血症的原因有很多,其中新生儿胆红素的肠=肝循环增加是新生儿高胆红素血症的重要原因。

微生态制剂治疗新生儿高胆红素血症的作用机制主要有[6]:①促进新生儿肠道正常菌群的定植过程,抑制其它有害菌;②降低肠道β-GD活性,减少胆红素的肠=肝循环;③降低肠道pH值,促进肠蠕动;④促进肝酶活性。其价格经济,服用方便,未发现明显不良反应,可作为治疗新生儿高胆红素血症的辅助药物。

3.3.5湿疹等过敏性疾病 由于湿疹,变应性鼻炎为过敏性疾病,其病因为"卫生假说"即儿童生命早期缺乏微生物接触导致过敏性疾病发生,应用微生态制剂可通过刺激IL-10、TGF-β、抑制Th2诱导的过敏反应,并诱导产生口服免疫耐受,调节免疫系统,使Th1/Th2恢复平衡,促进IgA分泌,增强黏膜防御机制,起到抗过敏作用。王晓昆[7]在研究中将变应性鼻炎患儿随机分为酮替芬组及酮替芬联合微生态制剂组。结果显示,其联合用药复发率低于单用酮替芬组,因此,在变应性鼻炎的治疗中可用微生态制剂来调节免疫,减少变应性鼻炎复发。

微生态制剂与其他药物不同,它能起到"已病治病、未病防病、无病保健"的重要作用,在基层临床值得推广应用。

参考文献:

[1]张琳.益生菌与婴儿健康[J].临床儿科杂志,2008,26(9):819-822.

[2]闫军,郭信长.微生态制剂治疗肺炎继发腹泻的效果[J].实用儿科临床杂志,2007,22(8):626.

[3]黄永坤,杨娟.乳糖不耐受症及治疗[J].实用儿科临床杂志,2010,25(7):463-465.

[4]黄志华.生态制剂在儿科腹泻中的合理应用[J].中国临床医生,2009,37(2)105.

[5]廖炀,刘作义.儿童抗生素相关性腹泻病的研究现状[J].儿科药学杂志,2008,14(6):5557.