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前言 1

第一章　绪论 1

第一节　微生物生态学的研究范围和目的 1

一、什么是生态学 1

二、什么是微生物生态学 1

目录 1

第二节　微生物生态学的发展历程 3

第三节　研究微生物生态学的意义 6

思考题 8

参考文献 8

一、直接测定 9

二、培养方法 9

第二章　微生物生态学研究的基本方法 9

第一节　微生物生态学研究的传统方法 9

三、代谢活力的测定 10

四、数学方法 11

第二节　研究微生物生态学的分子生物学方法 11

一、rRNA和rRNA基因序列的测定 12

二、利用核酸探针和杂交技术研究微生物的多样性 15

三、全细胞杂交法的改进 20

四、其他方法 22

五、rRNA方法的应用 27

思考题 30

参考文献 31

第三章 自然环境中微生物群落的组成及其变化规律 32

第一节　基本概念 32

一、生境 32

二、土著微生物 32

三、外来微生物 32

四、群体 32

一、土壤中微生物分布 33

第二节　土壤中微生物群落的组成及其变化规律 33

六、生态系统 33

五、群落 33

二、土壤中的微生物群落 34

三、影响土壤微生物分布的因素 36

第三节　水体中微生物群落的结构及其变化规律 37

一、淡水中的微生物群落组成和代谢活力 37

二、环境条件对水体中微生物群落结构的影响 39

第四节　空气中微生物群落及其变化规律 40

一、空气是微生物生长和生存的不良环境 40

二、空气是传播微生物的介质 41

三、室外空气中的微生物 41

四、室内空气中的微生物 42

五、空气中的微生物对生态的效应 43

思考题 43

参考文献 43

第四章　海洋环境中的微生物 44

第一节　海洋环境中的主要微生物类群 44

一、古菌 44

二、真细菌 45

三、真核微生物 48

四、细菌在海水中的分布 50

一、养殖鱼类病原菌 53

第二节　海水养殖环境中的致病菌 53

二、养殖对虾病原菌 57

三、养殖贝类病原菌 58

第三节　海水养殖环境中的有益微生物 59

一、有益微生物的概念 59

二、有益微生物的种类和来源 59

三、有益微生物的作用机理 61

第四节　深海地热环境中的微生物 63

一、共生生物 63

二、非共生的嗜高温微生物 64

第五节　海洋微生物的活性物质 65

四、深海嗜热微生物的应用潜力 65

三、嗜热微生物和超嗜热微生物 65

思考题 73

参考文献 73

第五章　极端自然环境中的微生物 75

第一节　低温环境中的微生物 75

一、低温环境中的微生物 76

二、高温对嗜冷菌的影响 78

三、微生物适应低温的分子机理 80

四、嗜冷菌的应用 82

一、高温环境中的微生物 84

第二节　高温环境中的微生物 84

二、超嗜热微生物的多样性 87

三、高温环境中微生物生命的分子机理 94

四、嗜热菌的耐高温遗传基础 99

五、嗜热菌产物的多样性及其应用 103

第三节　强酸环境中的微生物 118

一、强酸环境中的微生物 119

二、在极端酸性环境中微生物之间的相互作用 122

三、微生物抗酸的分子机理 124

四、嗜酸菌的应用 125

第四节　在碱性环境中的微生物 127

一、嗜碱菌的分布和分离 128

二、嗜碱微生物的特殊生理特征 131

三、嗜碱芽孢杆菌染色体DNA的物理图谱 134

四、嗜碱菌的基因克隆 135

五、嗜碱菌产生的酶 136

六、嗜碱菌产生的代谢产物 142

第五节　在高盐环境中的微生物 143

一、嗜盐微生物的类型 144

二、嗜盐菌的生态分布 144

三、嗜盐微生物抗高盐的分子机理 146

四、嗜盐菌耐盐机理的遗传基础 153

五、嗜盐微生物的产物多样性及其应用 156

第六节　寡营养环境中的微生物 159

一、寡营养环境中的微生物 159

二、寡营养环境中的微生物生命机理 160

三、寡营养型微生物的应用 160

第七节　高压环境中的微生物 161

一、深海微生物的多样性 161

二、深海沟的微生物多样性 161

三、高压和低温环境中的细菌 162

五、高压下的酶活性和热稳定性 163

四、嗜压微生物的分子生物学 163

六、嗜压菌的潜在应用 164

第八节　高辐射环境中的微生物 166

一、抗辐射微生物 167

二、微生物抗辐射的分子机理 168

三、抗辐射微生物的应用 173

思考题 174

参考文献 174

第一节　微生物群体之间的相互作用 176

一、一种微生物群体中不同个体之间的相互作用 176

第六章　生物群体的相互作用 176

二、不同微生物群体之间的相互作用 179

第二节　环境中细菌之间遗传物质的相互交换 187

一、转化 188

二、转导 189

三、接合 190

第三节　微生物与植物之间的相互关系 199

一、微生物与植物根之间的相互作用 199

二、植物内生微生物 203

三、微生物与植物其他部分之间的相互作用 204

四、病原微生物与植物之间的关系 205

一、微生物作为某些水生动物的食物 207

二、微生物对于动物消化食物和获取营养所起的作用 207

第四节　微生物与动物之间的相互关系 207

三、动物与光合微生物之间的共生关系 211

四、动物与发光细菌之间的关系 211

五、微生物与节肢动物之间的共生关系 211

六、病原微生物与动物之间的相互关系 212

第五节　微生物与人体的相互作用 213

一、皮肤表面的微生物与人体的关系 213

二、口腔中微生物与人体的关系 214

三、胃肠道中的微生物与人体的关系 215

思考题 215

参考文献 216

第七章　微生物在生物地球化学循环中的作用 217

第一节　基本概念 217

一、生物圈 217

二、能量流 217

三、营养水平 218

四、生物地球化学循环 219

第二节　碳循环 220

一、通过食物网进行碳的转移 220

二、微生物在碳循环中所起的特殊作用 222

三、环境因素和人类活动对碳循环的影响 223

第三节　氢循环 224

第五节　氮循环 225

第四节　氧循环 225

一、N2的固定 226

二、氨化作用 229

三、硝化作用 229

四、硝酸还原和反硝化作用 231

五、环境因素和人类活动对氮循环的影响 232

第六节　硫循环 232

一、硫和硫化物的氧化 233

二、还原性硫的转化 234

第七节　磷的循环 237

三、硫循环的实际意义 237

第八节　其他元素的循环 238

一、铁循环 239

二、锰循环 240

三、钙循环 240

四、硅循环 240

五、各种元素循环之间的相互关系 241

六、某些重金属元素的循环 242

思考题 242

参考文献 242

第八章　微生物与化学污染物之间的相互关系 243

一、自然界中化学性污染物的来源和种类 244

第一节 自然界中化学污染物的种类、来源及其危害 244

二、几种主要污染物的危害 246

第二节　化学性污染物对微生物的毒性 247

一、重金属污染物对微生物的毒性效应 247

二、有机污染物对微生物的毒性 249

第三节　微生物对重金属的抗性 252

一、微生物抗重金属的机制 253

二、重金属抗性的遗传基础 259

第四节　微生物适应生物难降解污染物的分子机制 261

三、抗重金属菌株的应用 261

一、遗传适应机制 263

二、研究自然环境中遗传适应的分子生物学方法 269

第五节　微生物对汞化合物的解毒机理 271

一、自然界中的抗汞微生物 271

二、微生物对无机汞化合物和有机汞化合物的抗性范围 272

三、微生物对汞和有机汞化合物毒的机理 273

第六节　微生物对其他重金属的解毒作用 279

一、铬（Cr6+）的微生物解毒作用 279

二、钒（V5+）的还原 281

三、钯（Pd2+）的还原 281

五、砷（As5+）的还原 282

四、金（Au3+）和银（Ag+）的还原 282

六、硒（Se6+和Se4+）的还原 284

第七节　放射性元素的微生物还原 285

一、放射性物质生物转化的机制 285

二、铀（U6+）的还原 290

三、Pu5+和Pu4+的还原 290

四、Tc7+的还原 291

第八节　苯环类污染物的降解 292

一、苯环类污染物降解的共同途径 292

二、与降解苯环类污染物有关的微生物 294

一、萘的微生物降解 295

第九节　多环芳烃的微生物降解 295

二、菲和蒽的微生物降解 296

三、苯（α）并芘的微生物降解 297

第十节　与苯环污染物代谢有关的酶和基因 297

一、间位裂解途径的基因 297

二、外二醇二加氧酶 298

三、邻位裂解途径的基因 299

四、修饰过的邻位裂解途径基因 300

五、内二醇二加氧酶 301

六、周质空间酶的基因 301

七、单加氧酶 302

九、调节基因 303

八、脱卤化酶 303

第十一节　三硝基甲苯（TNT）的微生物降解 304

一、由细菌引起的TNT有氧降解 304

二、细菌对TNT的无氧降解 307

三、真菌的TNT代谢 310

第十二节　石油中碳氢化合物的微生物降解 311

一、各类碳氢化合物的降解 312

二、石油混合物中碳氢化合物的降解 314

三、能利用碳氢化合物的微生物 314

四、石油碳氢化合物分解菌的分布 315

五、环境因素对石油碳氢化合物降解的影响 316

第十三节　有机氯农药的微生物降解 318

一、降解有机氯农药的主要反应 318

二、几种代表性有机氯农药的微生物降解 320

第十四节　有机磷农药的微生物降解 323

一、降解有机磷农药的主要反应 324

二、几种代表性有机磷农药的微生物降解 325

第十五节　合成洗涤剂的微生物降解 327

一、烷基苯磺酸盐的微生物降解 327

二、烷基磺酸盐的微生物降解 328

一、环境中能使偶氮染料脱色的微生物 330

二、偶氮染料的降解途径 330

第十六节　偶氮染料的微生物降解 330

第十七节　尼龙寡聚体的微生物降解 331

一、降解尼龙寡聚物的酶 332

二、编码尼龙寡聚体降解酶的质粒 333

三、尼龙寡聚体降解酶工程 333

四、在假单胞菌中尼龙寡聚体的生物降解 333

五、尼龙寡聚体降解的代谢工程 334

第十八节　石油和煤中的生物脱硫作用 335

一、特异性生物脱硫途径 335

二、硫底物特异性 338

三、石油原油的脱硫作用 338

五、通过基因工程方法改良脱硫酶 339

四、生物脱硫的分子遗传学 339

第十九节　氰（腈）化合物的微生物降解 340

一、游离氰（腈）化合物的生物降解 340

二、金属氰复合物的生物降解 342

三、氰化合物的生物处理技术 342

第二十节　PCBs微生物降解 343

第二十一节　苯环污染物的厌氧降解 344

一、厌氧微生物 345

二、中心活性苯环中间产物的形成 345

三、苯环的还原和水化作用 346

第二十二节　参与环境污染物降解的可转移遗传元件 347

四、厌氧和好氧代谢途径的比较 347

一、质粒与质粒的基本特性 348

二、降解质粒 349

三、参与污染物分解的转座子和其他MGEs 353

四、污染环境中细菌质粒分布的规律 354

思考题 355

参考文献 356

第九章　污染物处理过程中的微生物生态学 357

第一节　基本概念 358

一、BOD 358

三、COD 359

二、甲烯蓝稳定性试验 359

四、TOD 360

五、NOD 360

六、SS 360

七、生物修复作用 360

第二节　废气的微生物处理 360

一、生物涤气器 361

二、滴滤池 362

三、生物滤池 363

四、与废气处理有关的微生物 364

五、含硫化氢气体的微生物处理 365

一、废水微生物处理的基本过程 366

第三节　废水的微生物处理 366

二、活性污泥法 367

三、生物滤池法 374

四、生物转盘法 378

五、生物接触氧化法 379

六、厌氧发酵法 380

七、氧化塘法 383

八、光合细菌处理法 385

九、现代生物工程处理法 386

第四节　重金属污染物的微生物处理 391

一、生物吸附 391

二、利用固定化细胞吸附重金属 395

三、重金属沉淀法 396

四、利用微生物的转化作用去除重金属 398

五、原位生物修复方法 399

六、用于处理重金属污染物的常用工艺 401

第五节　固体废物的微生物处理 401

第六节　煤脱硫的微生物方法 402

一、煤中的含硫化合物 402

二、煤脱硫过程中所用的微生物 403

三、微生物法煤脱硫之机理 404

五、煤脱硫的方法 405

四、影响煤脱硫的环境条件 405

六、将来的方向 407

思考题 407

参考文献 407

第十章　微生物代谢产物对环境的污染 409

第一节　富营养化作用及其控制方法 409

一、引起富营养化的原因 409

二、引起富营养化的藻类 409

三、富营养化作用的危害 410

四、富营养化作用的人工控制 410

一、汞的甲基化作用 413

第二节　重金属的甲基化作用对环境的污染 413

二、其他重金属的甲基化 415

第三节　含氮化合物的微生物代谢对环境的污染 417

一、NH3 417

二、NO？ 417

三、NO？ 417

四、羟胺 418

五、亚硝酸胺 418

第四节　含硫化合物的微生物代谢对环境的污染 419

一、二氧化硫 419

二、酸矿水 419

一、细菌毒素 421

第五节　微生物产生的毒素对环境的污染 421

二、藻类毒素 423

三、真菌毒素 425

四、微生物产生毒素对生态的效应 426

五、微生物毒素的用途 427

思考题 428

参考文献 428

第十一章　微生物生态模型 429

第一节　实验模型 429

二、流过培养系统 430

一、分批培养系统 430

三、微世界 433

第二节　数学模型 434

一、群体生长方程式 434

二、竞争方程式 436

三、共生方程式 437

四、捕食方程式 438

五、生物群落的数学模型 439

六、组建数学模型常用的方法 441

思考题 441

参考文献 441