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第一章 微生物生态学及其脂肪酸生物标记 1

第一节 微生物生态学的研究范畴 1

一、关于微生物生态学 1

二、微生物间的相互作用 1

三、自然界微生物的分布 1

四、自然界的微生物种类 2

五、土壤中的微生物群落 2

六、微生物与物质循环 2

七、微生物的生态进化 2

八、污染环境中的微生物 3

第二节 微生物生态学的研究方法 3

一、微生物的分离培养 3

二、土壤酶活性的微生物指标 4

三、微生物群落的总代谢活性指标 4

四、微生物的生物量指标 5

五、微生物的成分生物标记物 5

六、微生物的分子生态学指标 6

七、微生物的多样性指标 7

第三节 微生物脂肪酸的分析原理 8

一、微生物脂肪酸生物标记 8

二、微生物脂肪酸的分析原理 8

三、微生物脂肪酸生物标记的研究进展 13

参考文献 19

第二章 微生物脂肪酸的分析方法 25

第一节 微生物脂肪酸检测系统 25

一、概述 25

二、微生物脂肪酸分析仪硬件和软件的安装 26

三、微生物脂肪酸分析仪标准数据库 26

四、微生物脂肪酸分析仪的应用范围 27

五、微生物脂肪酸分析仪用户自建数据库 27

六、讨论 27

第二节 微生物脂肪酸样品的前处理 28

一、概述 28

二、微生物培养基的选择 29

三、真菌的培养技术 30

四、玻璃制品的清洁 30

五、试剂的准备 30

六、微生物标准培养方法 31

七、微生物脂肪酸提取的方法 32

第三节 微生物脂肪酸的样品分析 34

一、概述 34

二、洗涤瓶及废液瓶的放置 34

三、标准液校正 34

四、样品加样 35

五、程序设置 35

六、实验结果 35

七、数据储存 36

八、报告参数 36

第四节 微生物脂肪酸分析仪的报告诠释 37

一、概述 37

二、色谱分析报告 37

三、微生物脂肪酸成分报告 37

第三章 微生物脂肪酸生态学的分析模型 42

第一节 概述 42

一、微生物群落的多样性 42

二、微生物群落的总体脂肪酸 42

三、微生物群落总体脂肪酸的特异性 42

四、微生物脂肪酸的数理统计分析 43

第二节 微生物脂肪酸数据的来源与结构 43

一、微生物脂肪酸的数据来源 43

二、微生物脂肪酸的数据结构 44

第三节 微生物脂肪酸数据分析的生态学模型 45

一、生态学指数 45

二、多元统计方法 46

第四节 微生物脂肪酸生态学分析的软件设计 47

一、总体架构 47

二、数据结构 47

三、功能模块划分 50

第五节 微生物脂肪酸生态学分析的软件开发 50

一、计算机硬件要求和软件环境 50

二、开发环境 50

第六节 微生物脂肪酸生态学分析的软件模块 50

一、系统功能模块 50

二、脂肪酸数据读取与初步分析模块 51

三、脂肪酸数据矩阵构建模块 52

四、脂肪酸数据生态学分析模块 52

五、脂肪酸数据多元统计分析模块 53

第七节 微生物脂肪酸生态学分析的程序运行 54

一、脂肪酸数据文件读取与初步分析 54

二、脂肪酸数据矩阵构建 55

三、脂肪酸数据生态学分析 55

四、脂肪酸数据多元统计分析 56

第八节 讨论 59

一、微生物群落脂肪酸信息丰富 59

二、微生物脂肪酸分析软件效率高 59

三、存在的问题 59

参考文献 59

第四章 微生物的生物学与分类学 61

第一节 概述 61

一、自然界的微生物 61

二、微生物的种类 61

三、微生物与人类的关系 61

四、微生物学的分类 61

第二节 细菌的形态与结构 61

一、细菌的大小 61

二、细菌的形态 61

三、细菌的结构 62

四、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌 63

第三节 细菌的生长与繁殖 64

一、细菌的理化性状 64

二、细菌的营养与生长繁殖 65

第四节 细菌的新陈代谢与能量转换 65

一、细菌的能量代谢 65

二、细菌的代谢产物 66

第五节 细菌的分类与鉴定 67

一、细菌的类群 67

二、细菌的分类文献 67

三、伯杰氏细菌学鉴定手册 68

四、改名为《伯杰氏系统细菌学手册》的序言原文 68

五、本研究所用的细菌分类体系 70

第六节 细菌的分类系统 70

一、细菌分类相关门纲的划分 70

二、细菌分类相关科属的划分 72

三、中国细菌分类学研究进展 116

参考文献 124

第五章 常见微生物脂肪酸型的划分 129

第一节 常见微生物种属脂肪酸特征 129

一、微生物种类采集与分离 129

二、微生物种类脂肪酸测定 129

三、微生物种类脂肪酸鉴定 146

第二节 微生物属种脂肪酸生物标记的分布特性 151

一、微生物属种脂肪酸生物标记的种类统计 151

二、微生物属种脂肪酸生物标记的分布频率 153

三、微生物属种脂肪酸生物标记的分布特性 154

四、微生物属种脂肪酸生物标记的聚类分析 154

第三节 微生物属脂肪酸型的划分 155

一、微生物属脂肪酸生物标记的聚类分析 155

二、微生物属脂肪酸型的划分 159

第四节 细菌属16SrDNA型的划分 163

一、常见微生物属16SrDNA序列的聚类分析 163

二、常见微生物属16SrDNA型的划分 163

第五节 细菌属脂肪酸型与16SrDNA型的比较 166

一、细菌属16SrDNA型与脂肪酸型的划分差异 166

二、细菌属脂肪酸型与16SrDNA型的划分差异 168

参考文献 168

第六章 细菌脂肪酸型及其在环境中的作用 169

第一节 脂肪酸Ⅰ型细菌及其在环境中的作用 169

一、概述 169

二、无色杆菌属（代表种Achromobacter xylosoxidans） 169

三、产碱杆菌属（代表种Alcaligenes piechaudii） 172

四、慢生根瘤菌属（代表种Bradyrhizobium japonicum） 174

五、缺陷短波单胞菌属（代表种Brevundimonas diminuta） 178

六、伯克氏菌属（代表种Burkholderia cepacia） 180

七、西地西菌属（代表种Cedecea davisae） 189

八、浅黄金色单胞菌属（代表种Chryseomonas luteola） 193

九、枸橼酸杆菌属（代表种Citrobacter freundii） 194

十、丛毛单胞菌属（代表种Comamonas testosteroni） 200

十一、特菌属（代表种Delftia acidsovorans） 203

十二、爱德华氏菌属（代表种Edwardsiella tarda） 206

十三、肠杆菌属（代表种Enterobacter cloacae） 212

十四、肠球菌属（代表种Enterococcus faecalis） 233

十五、埃希氏菌属（代表种Escherichia coli） 236

十六、爱文氏菌属（代表种Ewingella americana） 243

十七、哈夫尼菌属（代表种Hafnia alvei） 245

十八、克雷伯氏菌属（代表种Klebsiella pneumoniae） 250

十九、克鲁沃菌属（代表种Kluyvera cryocrescens） 261

二十、新鞘氨醇杆菌属（代表种Novosphingobium capsulatum） 267

二十一、苍白杆菌属（代表种Ochrobactrum anthropi） 273

二十二、泛菌属（代表种Pantoea ananatis） 277

二十三、Paucimonas lemoignei 286

二十四、果胶杆菌属（代表种Pectobacterium carotovorum） 288

二十五、光杆状菌属（代表种Photorhabdus luminescens） 290

二十六、变形杆菌属（代表种Proteus mirabilis） 295

二十七、假单胞菌属（代表种Pseudomonas aeruginosa） 298

二十八、雷尔氏菌属（代表种Ralstonia pickettii） 326

二十九、拉乌尔菌属（代表种Raoultella terrigena） 359

三十、根瘤菌属（代表种Rhizobium radiobacter） 361

三十一、沙门氏菌属（代表种Salmonella choleraesuis） 369

三十二、沙雷氏菌属（代表种Serratia odorifera） 381

三十三、志贺氏菌属（代表种Shigella sonnei） 387

三十四、鞘氨醇菌属（代表种Sphingobium yanoikuyae） 390

三十五、鞘氨醇单胞菌属（代表种Sphingomonas sanguinis） 393

三十六、贪噬菌属（代表种Variovorax paradoxus） 397

三十七、弧菌属（代表种Vibrio hollisae） 399

第二节脂肪酸Ⅱ型细菌及其在环境中的作用 403

一、概述 403

二、短短芽胞杆菌（代表种Brevibacillus agri） 403

三、金黄杆菌属（代表种Chryseobacterium indologenes） 409

四、短稳杆菌属（代表种Empedobacter brevis） 419

五、黄杆菌属（代表种Flavobacterium johnsoniae） 420

六、地芽胞杆菌属（代表种Geobacillus stearothermophilus） 425

七、溶杆菌属（代表种Lysobacter enzymogenes） 427

八、鞘氨醇杆菌属（代表种Sphingobacterium spiritivorum） 430

九、窄食单胞菌属（代表种Stenotrophomonas maltophilia） 437

十、黄单胞菌属（代表种Xanthomonas axonopodis） 455

第三节 脂肪酸Ⅲ型细菌及其在环境中的作用 457

一、概述 457

二、不动杆菌属（代表种Acinetobacter calcoaceticus） 457

三、加德纳菌属（代表种Gardnerella vaginalis） 464

四、嗜冷单胞菌属（代表种Psychrobacter immobilis） 466

五、红球菌属（代表种Rhodococcus erythropolis） 466

第四节 脂肪酸Ⅳ型细菌及其在环境中的作用 473

一、概述 473

二、节杆菌属（代表种Arthrobacter citreus） 473

三、芽胞杆菌属（代表种Bacillus subtilis） 485

四、短杆菌属（代表种Brevibacterium liquefaciens） 531

五、纤维单胞菌属（代表种Cellulomonas flavigena） 535

六、微杆菌属（代表种Microbacterium arabinogalactanolyticum） 535

七、微球菌属（代表种Micrococcus luteus） 547

八、涅斯捷连科氏菌属（代表种Nesterenkonia halobia） 553

九、类芽胞杆菌属（代表种Paenibacillus polymyxa） 555

十、拉氏杆菌属（代表种Rathayibacter tritici） 564

十一、罗思氏菌属（代表种Rothia dentocariosa） 564

十二、葡萄状球菌属（代表种Staphylococcus cohnii） 566

十三、枝芽胞杆菌属（代表种Virgibacillus pantothenticus） 577

参考文献 579

第七章 微生物种类脂肪酸分类学特性 633

第一节 概述 633

一、微生物的鉴定与分类 633

二、微生物的脂肪酸鉴定 633

第二节 研究方法 633

一、微生物菌株的分离与保存 633

二、微生物种类脂肪酸提取与检测 634

三、微生物种类ITS测序鉴定 634

第三节 芽胞杆菌种类的脂肪酸鉴定 635

一、芽胞杆菌的脂肪酸鉴定 635

二、芽胞杆菌的ITS序列鉴定 638

三、芽胞杆菌脂肪酸鉴定和ITS测序鉴定结果的比较 639

第四节 芽胞杆菌脂肪酸生物标记的分类学特性 640

一、芽胞杆菌的脂肪酸生物标记分区 640

二、基于脂肪酸生物标记的芽胞杆菌系统进化分析 640

三、芽胞杆菌脂肪酸生物标记的分类学特性 643

第五节 芽胞杆菌分类系统中的脂肪酸特征 646

一、资料来源 646

二、芽胞杆菌种类分类特征 647

参考文献 652

第八章 微生物种群个体脂肪酸生态学特性 660

第一节 概述 660

一、生态环境中微生物种群个体脂肪酸生态学特性 660

二、生态环境中微生物种类特征脂肪酸的分析 660

三、生态环境中微生物种类脂肪酸生物标记的应用 660

四、利用脂肪酸生物标记分析污染环境中的微生物种群动态 660

五、甲胺磷抗性细菌种群脂肪酸的分析 661

第二节 研究方法 661

一、研究材料 661

二、甲胺磷抗性细菌脂肪酸测定与菌株鉴定 661

三、甲胺磷抗性细菌脂肪酸生物标记特性分析 662

第三节 微生物种群个体脂肪酸生物标记的分布特性 662

一、微生物种类脂肪酸检测 662

二、微生物种类的脂肪酸鉴定 664

三、甲胺磷抗性细菌脂肪酸生物标记的分布 665

四、甲胺磷抗性细菌特征性脂肪酸生物标记 666

五、无特异性脂肪酸生物标记的甲胺磷抗性细菌 667

六、甲胺磷抗性细菌同属细菌脂肪酸生物标记的差异 668

七、基于脂肪酸生物标记的甲胺磷抗性细菌聚类分析 669

第四节 讨论 670

一、利用脂肪酸生物标记鉴定甲胺磷抗性细菌 670

二、利用脂肪酸生物标记分析污染物降解细菌的特殊性 671

三、利用脂肪酸生物标记分析同属细菌不同种的差异 671

四、利用脂肪酸生物标记的差异对甲胺磷抗性细菌种群进行分析 671

参考文献 672

第九章 微生物群落总体脂肪酸生态学特性 674

第一节 概述 674

一、微生物群落总体脂肪酸的特性 674

二、微生物群落总体脂肪酸多样性生态学分析技术 674

三、微生物群落总体脂肪酸多样性的生态学分析思路 675

第二节 研究方法 675

一、基质微生物群落取样 675

二、微生物群落脂肪酸生物标记的检测 675

三、微生物群落脂肪酸生物标记总量的比较 676

四、微生物群落脂肪酸生物标记的检测 676

五、微生物群落脂肪酸生物标记的聚类分析 676

六、微生物群落脂肪酸生物标记多样性指数 676

七、微生物群落脂肪酸生物标记特征指数（B）的分析 677

八、微生物群落发酵指数（F）的分析 677

第三节 微生物群落总体脂肪酸的分布特征 677

一、微生物群落脂肪酸生物标记的比较 677

二、微生物群落脂肪酸生物标记在基质垫层中的分布 678

三、微生物群落脂肪酸生物标记的聚类分析 679

四、微生物群落脂肪酸生物标记多样性指数 681

五、微生物群落脂肪酸生物标记特征指数B的分析 682

六、微生物群落脂肪酸生物标记发酵指数F的分析 683

第四节 讨论 684

一、微生物群落脂肪酸生物标记动态变化 684

二、脂肪酸生物标记作为微生物群落动态指标 684

三、微生物群落的脂肪酸在组成和含量的差异 685

参考文献 685

第十章 微生物亚群落分化脂肪酸生态学特性 688

第一节 概述 688

一、微生物群落的亚群落分化 688

二、利用脂肪酸生物标记（PLFA）分析环境微生物群落变化 688

第二节 研究方法 689

一、取样方法 689

二、脂肪酸生物标记分析方法 689

三、微生物亚群落脂肪酸生物标记的统计分析 689

第三节 微生物亚群落分化的脂肪酸生态学特性 690

一、猪舍基质垫层微生物脂肪酸生物标记分析 690

二、猪舍基质垫层微生物特征脂肪酸生物标记的分布 693

三、猪舍基质垫层微生物亚群落的分化 695

四、猪舍基质垫层微生物亚群落脂肪酸生物标记聚类分析 695

第四节 讨论 701

一、微生物亚群落脂肪酸生物标记组成特性的变化 701

二、脂肪酸生物标记的微生物亚群落分化 701

三、微生物亚群落的生态功能稳定性 701

参考文献 701

第十一章 植物根系特征微生物脂肪酸生态学特性 704

第一节 概述 704

一、植物品种与其根系土壤微生物相互关系 704

二、植物根系分泌物对微生物的影响 704

三、微生物对植物和根系分泌物的影响 705

四、植物与其根系微生物的协同进化 705

五、不同植物根系土壤微生物群落的特殊性 706

六、水稻根系土壤微生物群落的脂肪酸分析 706

第二节 研究方法 706

一、供试材料 706

二、田间试验设计和性状调查 706

三、根系土壤取样方法 706

四、土壤脂肪酸生物标记（PLFAs）分析方法 707

五、数据分析 708

第三节 植物品种根系土壤微生物脂肪酸生物标记的异质性 709

一、水稻品种根系土壤微生物群落脂肪酸生物标记的检测 709

二、水稻品种根系土壤微生物脂肪酸生物标记的分布特性 711

三、不同水稻品种根系土壤微生物脂肪酸生物标记种类和总量的比较 713

四、不同水稻品种根系土壤特征微生物脂肪酸生物标记含量的比较 713

五、不同水稻品种根系土壤硫酸盐还原细菌和甲烷氧化菌含量的比较 715

六、不同品种水稻根系土壤微生物脂肪酸生物量总量与水稻品种特性相关性分析 715

七、基于脂肪酸生物标记的不同水稻品种聚类分析 716

第四节 讨论 717

一、脂肪酸生物标记可用于定量土壤微生物群落结构组成 717

二、脂肪酸成分与微生物DNA具有高度的同源性 717

三、利用脂肪酸生物标记分析水稻品种根系微生物群落的稳定性和可靠性 717

参考文献 718

第十二章 施肥过程土壤微生物脂肪酸生态学特性的变化 720

第一节 概述 720

一、土壤微生物是土壤中最活跃的因素 720

二、利用脂肪酸生物标记分析土壤微生物结构 720

三、施肥技术对土壤微生物群落多样性的影响 720

第二节 研究方法 720

一、供试材料 720

二、检测分析 721

三、数据分析 721

第三节 施肥技术对土壤微生物的影响 722

一、土壤微生物群落PLFAs生物标记指纹图谱及其数据利用 722

二、土壤微生物脂肪酸（PLFA）生物标记数量和结构总体变化 725

三、土壤特征微生物脂肪酸（PLFA）生物标记数量和结构变化 726

四、土壤微生物群落脂肪酸（PLFA）生物标记生态学参数及其相关性 728

五、功能微生物群落脂肪酸（PLFA）生物标记多样性指数的变化 729

六、土壤微生物群落脂肪酸（PLFA）生物标记的聚类分析 729

第四节 讨论 731

一、土壤微生物群落的分析方法 731

二、利用脂肪酸生物标记分析土壤微生物群落的优点 731

三、施肥技术对土壤微生物群落的影响 731

四、脂肪酸生物标记分析土壤微生物群落的缺点 732

参考文献 732

第十三章 培养过程微生物脂肪酸生态学特性的变化 734

第一节 概述 734

一、青枯雷尔氏菌的多态性 734

二、青枯雷尔氏菌的生理分化 734

三、青枯雷尔氏菌脂肪酸生物标记的变化 734

第二节 研究方法 734

一、供试菌株和培养基 734

二、青枯雷尔氏菌脂肪酸的提取和气相色谱分析 735

三、培养条件对青枯雷尔氏菌脂肪酸的影响 735

四、不同培养条件下青枯雷尔氏菌脂肪酸的聚类分析 735

第三节 青枯雷尔氏菌培养过程脂肪酸生物标记的变化 736

一、青枯雷尔氏菌脂肪酸特征指纹图谱 736

二、培养条件对青枯雷尔氏菌脂肪酸的影响 737

三、不同培养条件下青枯雷尔氏菌脂肪酸多态性的聚类分析 738

第四节 讨论 739

一、培养条件是青枯雷尔氏菌脂肪酸生物标记变化的重要因素 739

二、培养条件改变微生物脂肪酸的结构和数量 740

三、青枯雷尔氏菌脂肪酸变化的生理效应 740

参考文献 742

第十四章 微生物种下分化脂肪酸生态学特性 743

第一节 概述 743

一、微生物的种下分化研究意义 743

二、青枯雷尔氏菌种下分化 743

三、利用脂肪酸生态学变化特性研究微生物种下分化 743

四、青枯雷尔氏菌脂肪酸型判别模型的建立 743

第二节 研究方法 744

一、供试菌株 744

二、青枯雷尔氏菌脂肪酸的提取和气相色谱分析 744

三、青枯雷尔氏菌致病性测定 744

四、青枯雷尔氏菌脂肪酸特征图谱分析 744

五、青枯雷尔氏菌脂肪酸多态性的聚类分析及其与致病性的相互关系 744

六、青枯雷尔氏菌种下分化脂肪酸型的判别模型的建立 746

第三节 青枯雷尔氏菌致病性脂肪酸型的建立 746

一、青枯雷尔氏菌脂肪酸特征图谱分析 746

二、青枯雷尔氏菌菌株脂肪酸多态性聚类分析及其与致病性关系 748

三、青枯雷尔氏菌种下分化脂肪酸型的判别模型的建立 750

第四节 讨论 755

一、青枯雷尔氏菌致病性分化的类型 755

二、青枯雷尔氏菌脂肪酸多态性与致病性之间存在的相关性 755

三、青枯雷尔氏菌脂肪酸型判别模型作用 755

参考文献 756

附录：《伯杰氏细菌系统分类学手册》纲要 758

索引 777