第一篇：理工論文。。秸稈與微生物關系

探討農(nóng)作物秸稈與微生物資源之間的相互關系

摘要：

作物秸稈是農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)中一項重要的生物資源 也是當今世界上僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源。而做為主要的農(nóng)作物小麥的秸稈占秸稈量的農(nóng)作物秸稈的綜合利用是解決如今能源危機和保護環(huán)境的重要途徑。而如今通過微生物研究對秸稈的綜合利用是解決農(nóng)作物秸稈最經(jīng)濟快捷的途徑。據(jù)不完全估計全世界每年可產(chǎn)生近20億噸秸稈，而我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量為6~7億噸。列世界居首，并以玉米、小麥和稻谷秸稈為主占總秸稈產(chǎn)量80% [1]。但由于秸稈利用技術發(fā)展遲緩, 致使每年產(chǎn)生的大量秸稈被直接焚燒或棄置, 造成嚴重的環(huán)境染，我國農(nóng)作物秸稈量大、利用率較低，但已在秸稈青貯、秸稈氣化、秸稈還田和用于生物肥、建筑原料等方面取得顯著成效。因此農(nóng)作物秸稈的綜合利用，既可緩解農(nóng)村飼料、肥料、燃料和工業(yè)原料的緊張狀況，又是保護農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的迫切要求

關鍵詞：

農(nóng)作物秸稈;微生物;能源

21世紀關于農(nóng)業(yè)廢棄物的再利用一直是微生物學研究的熱門話題,農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,農(nóng)業(yè)廢棄物的的能源在利用,特別是植物秸稈量大迫切得到能源開發(fā).1、秸稈的主要成分

作物秸稈的主要成份是纖維素、半纖維素和木質素另外還有一些蠟質物質。幾類主要秸稈的主要成分見表 1[2]

表 1 纖維素、半纖維素、木質素在農(nóng)作物殘留物中的比例

材料 稻小玉玉燕草秸米米麥 稈稈芯殼

半纖維素(%)

2111297958.....5000

1纖維素(%)

39333

3.9563

.0...7 000

木質素(%)

1111104553.....0 0 0 0 0 禾稈

35～ 48

31～ 40

15～ 25 1．1 結構特點

1.1.1粗纖維的結構特點

纖維素，半纖維素與木質素緊密結合、相互纏繞構成粗纖維，是植物細胞壁的主要成分。這些天然有機高分子化合物，結構很牢固，只能吸水潤脹，不能為單胃動物的消化液和酶所分解，消化率很低。纖維素是由β-1,4鍵的葡萄糖單元所組成的長鏈狀大分子，其葡萄糖亞基排列緊密有序，形成類似晶體的不透水的網(wǎng)狀結構，以及分子間結合不甚緊密的無定形區(qū)域。半纖維素是由葡萄糖，木糖，甘露糖，阿拉伯糖，半乳糖等多種單糖殘基聚合而成的異型多糖。木質素是由苯基丙烷聚合而成的一種非多糖物質，由對羥基肉桂醇(P-hydroxycinna myl alcohols)脫氫聚合而成.1.1.2半纖維素的結構特點

半纖維素的許多不同的單糖聚合體的一源性混合體，包括葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖與半乳糖等，各單糖聚合體間分別以共價鍵、氫鍵、酯鍵或醚鍵相連結，因而 2 呈現(xiàn)為穩(wěn)定的化學結構；此外，隨著農(nóng)作物秸稈的成熟，植物體內(nèi)的木質素逐漸增長，并參與其中，從而進一步增強了植物體的堅實性，也降低了它們的可消化性。1.1.3木質素的結構特點

木質素為苯基丙烷的非結晶體聚合物，其結構隨植物不同而異，在禾本科飼草中，它們與纖維素和半纖維素之間主要以酯鍵相結合，在豆科牧草中則主要為醚鍵，這兩種鍵結構物均不能為哺乳動物消化道內(nèi)厭氧微生物產(chǎn)生的酶分解，因而降低了它們的可消化性。

2、秸稈在農(nóng)業(yè)中綜合利用的現(xiàn)狀

2.1秸稈還田

2.1.1 直接還田 ：前茬秸稈直接還田，是把一定數(shù)量的秸稈直接耕翻人土。該技術又可分為粉碎還田、整稈還田及覆蓋栽培還田。采用機械一次作業(yè)將田間直立或鋪放的秸稈直接粉碎還田，使多項工序一次完成，生產(chǎn)效率可提高40—120倍。秸稈粉碎根茬還田機還能集粉碎與旋耕滅茬為一體，加速秸稈在土壤中的腐解、吸收，改善土壤的團粒結構和理化性能，提高土壤肥力，促進農(nóng)作物持續(xù)增產(chǎn)增收。機械還田是一項高效、省時省工的有效措施，易于被農(nóng)民接受和推廣。但也還存在一些問題，一是耗能大，成本高，難以推廣；二是山區(qū)、丘陵地區(qū)地塊面積小，機械使用受限制；三是未經(jīng)高溫發(fā)酵直接還田的秸稈，可能導致病害蔓延。

2.1.2間接還田 ：間接還田技術包括堆漚還田、燒灰還田、過腹還田、菇渣還田和沼渣還田。秸稈堆漚還田也稱高溫堆肥，是解決我國當前有機肥源短缺的主要途徑。它是利用夏季高溫季節(jié)把秸稈堆積，采用厭氧發(fā)酵漚制，其特點是時間長、受環(huán)境影響大，勞動強度高，但成本低廉?，F(xiàn)已發(fā)展到推廣應用催腐劑、酵素劑等堆漚秸稈，縮短了漚制時間。燒灰還田是將秸稈焚燒成灰而還田，操作簡單方便，碳酸鉀含量豐富，但易污染空氣，損失大量能源和碳、氮、磷，故一般很少采用。過腹還田是一種效益很高的秸稈利用方式。秸稈經(jīng)過青貯、氨化、微貯處理，飼喂畜禽，過腹排糞還田，提高秸稈的經(jīng)濟價值，形成糧食—秸稈一飼料一牲畜—肥料一糧食的良性循環(huán)。菇渣還田是指秸稈可作為菇類的培養(yǎng)料，故將秸稈生產(chǎn)菇類后剩下的菇渣還田，其營養(yǎng)豐富，可減少化肥用 3 量，但菇渣產(chǎn)量小，所消耗的秸稈量有限。沼渣還田是因為秸稈可以發(fā)酵制沼，故沼渣還田是優(yōu)質的有機肥；但因沼渣產(chǎn)量小，生產(chǎn)周期長，勞動強度大，也不常用。2.1.3 生化腐熟快速還田該技術有3種還田方式，即催腐堆肥技術、速腐堆肥技術和酵腐堆肥技術。其特點是用高新技術進行菌種的培養(yǎng)和生產(chǎn)，用現(xiàn)代化設備控制溫度、濕度、數(shù)量、質量和時間，經(jīng)機械翻拋、高溫堆腐、生物發(fā)酵等過程，將秸稈轉化成優(yōu)質的有機肥，具有自動化程度高、腐熟周期短、產(chǎn)量高、采用好氧發(fā)酵環(huán)境無污染，肥效高等優(yōu)點。但優(yōu)良微生物復合菌種和化學制劑篩選困難；操作條件需嚴格控制；秸稈需嚴格預處理且設備成本和運行費用較高。2.2秸稈的飼料化處理

秸稈中含有較高的粗纖維，限制了瘤胃中微生物和消化酶對細胞壁內(nèi)溶物的消化作用，致使秸稈適口性和營養(yǎng)性差，無法被動物高效地吸收利用。因此，開發(fā)和利用秸稈飼料資源，提高其利用率和營養(yǎng)價值勢在必行。

3、農(nóng)作物秸稈的微生物發(fā)酵研究

3．1農(nóng)作物秸稈的微生物降解的優(yōu)點：（1）微生物生長速度快，生產(chǎn)周期短。

（2）微生物蛋白含量高，還有豐富的必須氨基酸 B族維生素輔酶等。（3）微生物的來源廣泛，易獲得理想菌株。

（4）生產(chǎn)可以連續(xù)進行，不受氣候條件，生產(chǎn)季節(jié)變化 僅須少量的土地和勞力。

據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計，本世紀末，全球蛋白質資源短缺達2500萬噸至此，開發(fā)新的飼料資源已引起廣泛的重視我國的人口眾多，耕地少，年產(chǎn)糧食 4.8-4.9 億噸，其中飼料用糧 1 億噸，占糧食總產(chǎn)量的23% 隨著人均占有糧的減少以及人們對肉蛋奶等需求量的增加，畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)面臨著嚴重的挑戰(zhàn)所以人畜爭糧問題十分嚴重因此，開辟新的飼料資源（秸稈為主原料）可在很大程度上緩解這個問題，我們從單菌和混菌對纖維素的分解能力進行比較研究。結果表明：以玉米秸稈為主要原料，通過雙菌株固態(tài)發(fā)酵工藝生產(chǎn)單細胞蛋白含量，纖維素降解率，纖維素素酶活性都較高，產(chǎn)品穩(wěn)定綠色木霉菌株產(chǎn)纖維素酶活性高，性能穩(wěn)定，抗污染力強，假絲酵母菌株的菌體蛋白 含量高，菌體增量快經(jīng)酸化堿化蒸煮再膨化的玉米秸稈為主要原料，經(jīng)雙菌株固態(tài)發(fā)酵工藝生產(chǎn)高酶活單細胞蛋白的工藝路線是可行的 利用豐富的秸稈資源生產(chǎn)高酶活單細胞蛋白，為解決我國飼料資源開創(chuàng)了一條新途徑。3.2微生物發(fā)酵農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的研究進展

微生物發(fā)酵農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的研究是一個世界性的研究課題，目前已取得了重大進展，在選擇發(fā)酵農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的微生物菌種方面，人們越來越傾向于混菌發(fā)酵體系，在雙菌或多菌混合發(fā)酵中，酶促作用生成的糖立即被發(fā)酵糖的微生物所利用，這樣就維持了降解物的濃度，清除了酶合成作樣的降解物的阻遏作用，同時，也解除了反應終產(chǎn)物對酶的反饋抑制 對玉米秸稈進行雙菌發(fā)酵研究表明，添加5%的糖渣室溫發(fā)酵7天，發(fā)酵產(chǎn)物的粗蛋白含量提高一倍左右；添加20%左右的糖渣進行發(fā)酵，其粗蛋白含量提高近3倍，發(fā)酵產(chǎn)物具有酒香味和弱酸味，適口性好對綠色木霉和假絲酵母菌共發(fā)酵農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)單細胞蛋白的條件進行了研究，研究結果發(fā)現(xiàn)，在接木霉培養(yǎng) 60 小時后，再接種假絲酵母，湖和培養(yǎng)后，培養(yǎng)物中蛋白含量提高到 20%-25%，纖維素轉化率達51%，培養(yǎng)物富含多種酶類 氨基酸及維生素等，從而提高了農(nóng)作物秸稈的營養(yǎng)價值。

3.3微生物發(fā)酵農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的應用前景及展望

⑴微生物發(fā)酵秸稈的應用方向主要有以下幾個方面：一是微生物發(fā)酵農(nóng)作物秸稈，提高農(nóng)作物秸稈的消化率，以用作草食牲畜的基礎飼料；二是以農(nóng)作物秸稈為能量，經(jīng)微生物發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白，可作為蛋白飼料；三是利用微生物發(fā)酵貯存農(nóng)作物秸稈，以用草食牲畜的飼料 從秸稈的生物轉化的目的性看，半纖維素和木質素的降解更有意義 利用工程菌將木質素轉化為單細胞蛋白的主要途徑有：一是將木質

素酶基因導入酵母中，使其獲得直接利用木質素的功能，在好氧的條件下生產(chǎn)酵母細胞；二是篩選開發(fā)高纖維素酶活性的優(yōu)良菌株，生產(chǎn)高小的酶制劑，用于水解木質素 纖維素成為單 低糖分子。

⑵在微生物發(fā)酵農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)蛋白飼料方面面臨幾大困難，首先是秸稈的纖維素 木質素與蠟質緊密結合在一起，防止降低了各種酶的活性；其次是難于選育纖維素酶產(chǎn)量高的菌種；第三是必須解決發(fā)酵過程中降解終產(chǎn)物對酶合成及其活性產(chǎn)生的反饋抑制的問題利用微生物發(fā)酵秸稈的主要障礙是木質素木質化程度基本上決定了秸稈的營養(yǎng) 價值和飼用效果占8%的木質素和纖維素之間形成了堅固的酯鍵，阻礙了微生物對纖維素降解，致使秸稈的消化率很低 因此提高秸稈消化率的關鍵是降解木質素，其次是纖維素和半纖維素。

3.5微生物發(fā)酵秸稈生產(chǎn)甲烷的現(xiàn)狀及展望

3.5.1 沼氣發(fā)酵是指各種農(nóng)業(yè)廢棄物在厭氧條件下被沼氣微生物分解代謝，最終形成以甲烷為主要成分的混合氣體的過程，是一個復雜的生物化學過成[3]。沼氣技術是生物質能的開發(fā)和利用的重要途徑，也是農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用的關鍵手段。沼氣的綜合利用即“三沼（沼氣、沼液、沼渣）利用”在我國可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要意義[4]。以沼氣為紐帶可促進物質和能量在系統(tǒng)內(nèi)部有多重循環(huán)利用，如我國北方開發(fā)的“四位一體”高效種養(yǎng)結合發(fā)展模式[3]，即“太陽能溫室－沼氣池－豬圈－廁所”、“溫室豬圈－沼氣池－廁所－果園” [5] 和南方的“豬圈－沼氣池－果園”模式，可使一切有機殘體和廢棄物無害化和資源化，是一條適合我國國情的農(nóng)村發(fā)展之路。在利用沼氣作為能源的同時,充分利用沼氣發(fā)酵殘余物作為優(yōu)質的有機肥料和飼料的功能,形成以沼氣為紐帶的“飼料-肥料-能源-環(huán)境”復合生態(tài)工程,具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。經(jīng)過試驗與示范,在北方地區(qū)形成了將沼氣池和豬禽舍、廁所、蔬菜大棚有機結合的“四位一體”技術,既解決了北方寒冷地區(qū)沼氣池安全越冬的問題,又促進了生豬的生長發(fā)育,縮短育肥期和節(jié)約飼料,同時還為大棚蔬菜提供優(yōu)質肥料,提高蔬菜產(chǎn)量和質量,增加農(nóng)民收入,具有土地、能源、時間、勞動力等高度利用和生產(chǎn)發(fā)展、環(huán)境改善、能源再生效益提高等綜合效果。

4、總結

目前我國秸稈利用率還很低，開發(fā)研究潛力還很大，而微生物秸稈技術可謂是農(nóng)業(yè)生物技術的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)微生物理論成果走向實際應用，創(chuàng)造經(jīng)濟效益的紐帶，可以預見，隨著研究的深入，微生物發(fā)酵農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的應用前景必定是更加廣闊的。利用微生物發(fā)酵農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生以甲烷為主的能源，解決農(nóng)村居民的照明問題與燃料問題，而沼液和沼渣也可應用于農(nóng)作物栽培和畜禽養(yǎng)殖。微生物降解秸稈產(chǎn)生蛋白質飼養(yǎng)牲口健康無公害。

根據(jù)自然資源廢棄化和廢棄物資源化理論,廢棄物的產(chǎn)生是不可避免的,但廢棄物是資源的另一種形式,隨著科學技術的進步和人類認識的提高,對其進行資源化利用是可行和必要的。農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用就要以微生物為紐帶，通過肥料化、沼氣化、食用菌化和飼料化途徑，把種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和居民生活的各方面都納入到可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展系統(tǒng)中，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的循環(huán)利用。參考文獻

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專業(yè):生物技術及應用

第二篇：微生物與農(nóng)業(yè)的關系

微生物與農(nóng)業(yè)的關系

農(nóng)業(yè)的本質是開發(fā)利用生物資源，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是利用植物、動物資源組成的“二維結構”，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)調(diào)整為植物、動物和微生物資源組成的“三維結構”新型農(nóng)業(yè)，是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略性調(diào)整之一。地球上三大生物資源之一的微生物資源是至今尚未充分開發(fā)利用的生物資源寶庫，應用高科技生物工程技術開發(fā)微生物資源，創(chuàng)立微生物產(chǎn)業(yè)化利用的工業(yè)型農(nóng)業(yè)。這類新型農(nóng)業(yè)是在潔凈工廠車間內(nèi)進行生產(chǎn)，人們都穿戴白色工作服帽從事操作勞動，故有人形象地稱之為“白色農(nóng)業(yè)”。白色農(nóng)業(yè)與以水土為主的綠色植物生產(chǎn)——“綠色農(nóng)業(yè)和海洋的水生農(nóng)業(yè)——“藍色農(nóng)業(yè)”，合稱為“三色農(nóng)業(yè)”。微生物新型農(nóng)業(yè)的理論基礎

1.1 營養(yǎng)結構原理 在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中植物是生產(chǎn)者，它利用環(huán)境中的無機物通過光合作用合成有機物，把太陽能轉變?yōu)榛瘜W能轉移儲存到生態(tài)系統(tǒng)中，為人類和動物提供植物性食品和營養(yǎng)及能量；動物是消費者，以生產(chǎn)者的產(chǎn)品為最初食物來源，通過自身轉化，生產(chǎn)營養(yǎng)豐富、經(jīng)濟價值高的產(chǎn)品如肉、蛋、奶等；微生物是分解者，以動植物殘體及其他有機物為食，使構成有機成分的元素和儲存的能量，通過它的分解釋放到環(huán)境中，使有限的元素可持續(xù)的利用，伺時通過它的活動和繁殖將人類不能直接利用的物質轉變?yōu)榭衫玫漠a(chǎn)品。這三大功能類群通過食物營養(yǎng)關系組成的食物鏈、網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構。開發(fā)微生物新型農(nóng)業(yè)，將微生物在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的被動、隱性作用主動化和顯性化，提高系統(tǒng)的綜合生產(chǎn)力：所以營養(yǎng)結構原理是微生物新型農(nóng)業(yè)的理論基礎。

1.2 增加食物鏈原理 在生態(tài)系統(tǒng)中，能量的流動和傳遞，每個營養(yǎng)級只能利用前營養(yǎng)級所持有能量的10％轉化其有效能量，此即所謂的“十分之一定律”。即每經(jīng)過1個營養(yǎng)級能量減少90％，大部分能量和物質以排泄物的形式浪費掉，這是十分不經(jīng)濟的轉化，所以每一營養(yǎng)級的排泄物必須經(jīng)過多次循環(huán)利用。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中植物產(chǎn)品約80％是人類不能直接利用的初級產(chǎn)品，大部分是第2、第3級生產(chǎn)者的資源，通過增加食物鏈能充分利用廢棄物，使每個食物鏈環(huán)節(jié)上生產(chǎn)產(chǎn)品，提高整個系統(tǒng)人類可直接利用產(chǎn)品的產(chǎn)出，提高物質和能量的轉化和利用效率。如利用秸稈等廢料 → 生產(chǎn)食用菌 → 菌糠作飼料 → 喂畜 → 畜糞進入沼氣池 → 沼氣渣養(yǎng)蚯蚓 → 喂雞 → 雞糞養(yǎng)魚 → 塘泥肥田。這個食物鏈循環(huán)中生物能量總利用率達9O％，氮素總利用率可達90％以上，增加食物鏈中間環(huán)節(jié)延長食物鏈的大回路反饋循環(huán)可大大提高能量轉化和物質利用效率。

1.3 生態(tài)位原理 生態(tài)位是生物在完成其自身正常生活周期時所表現(xiàn)的對環(huán)境綜合適應特性。生態(tài)位理論在物種間的競爭和進化，群落結構和資源利用等領域有廣泛的應用。自然界的生態(tài)位有現(xiàn)實生態(tài)位和潛在生態(tài)位，新型微生物農(nóng)業(yè)利用這一原理可充分利用農(nóng)業(yè)微生物的潛在生態(tài)位，調(diào)整農(nóng)業(yè)結構，改善農(nóng)業(yè)生物的生長環(huán)境，充分利用潛在生物資源。如應用微生物技術培養(yǎng)某些優(yōu)勢菌株等，將品質低劣且適口性差的秸稈通過微生物發(fā)酵轉化為營養(yǎng)豐富、適口性好的優(yōu)質飼料；微生物肥料的應用可改善植物營養(yǎng)，刺激促進植物生長，增強植物的抗逆性；招氣發(fā)酵就是利用沼氣細菌把有機廢棄物中的作為能源的碳、氫和作物營養(yǎng)元素的N、P、K等分離開，使其各得其所，各盡其用，提高能量和物質的利用效率。

1.4 熵定律 熵定律表明“一切自發(fā)過程總是沿著熵增加的方向進行”。系統(tǒng)的熵總是由小變大，系統(tǒng)的狀態(tài)永遠是從高級有序趨向低級無序，最后使系統(tǒng)達到熱力學平衡，這時熵最大，且無序低級。熵是衡量事物內(nèi)部混亂程度的標志，而負熵是事物內(nèi)部有秩序、有序度的表征量。為了獲得秩序，建立更加有序的、更加高級的低熵態(tài)勢，需要引進負熵，減少熵增。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，增加層次、調(diào)整結構、廢物多次循環(huán)利用可以降熵。如以食用菌、沼氣為紐帶的生態(tài)模式就是很好的典范。因此微生物新型農(nóng)業(yè)將最大限度地從外界引人負熵、減少熵增，保持系統(tǒng)有序結構，利于農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展。微生物在新型農(nóng)業(yè)中的應用

2.1 微生物飼料 微生物飼料主要有單細胞蛋白和菌體蛋白飼料、發(fā)酵糖化飼料及秸稈微生物發(fā)酵飼料等。單細胞蛋白和菌體蛋白飼料是利用微生物生長繁殖快，蛋白含量高，利用有機廢物來生產(chǎn)蛋白飼料。由我國于1984年3月20日發(fā)現(xiàn)的可利用薯類薯渣等粗淀粉的混生配伍菌株生產(chǎn)菌體蛋白飼料，簡稱4320菌體蛋白飼料，我國又相繼選育出在檸檬渣、甜菜渣、豆渣、酒糟和玉米渣等工業(yè)廢渣上生長良好的混生配伍菌株，用來生產(chǎn)4320系列菌體蛋白飼料。發(fā)酵飼料是利用各種有益微生物，把秸稈類粗飼料加工成營養(yǎng)豐富適口性好的飼料。微生物飼料添加劑也屬微生物飼料類，主要有酶制劑、真菌添加劑、維生素類、抗生素類、氨基酸類、活微生物等。通過生物發(fā)酵工程制取的微生物及代謝物、轉化物作伺料，正廣泛應用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中。

2.2 微生物肥料 利用微生物的生命活動及代謝產(chǎn)物的作用，改善作物養(yǎng)分供應，為農(nóng)作物提供營養(yǎng)元素、生長物質、調(diào)控生長、增強抗逆性，達到提高產(chǎn)量、改善品質、減少化肥使用、提高土壤肥力。微生物肥料的主要種類有根瘤菌肥料、固氮菌肥料、解磷、解鉀菌肥料、光合細菌肥料、復合微生物肥料、微生物生長調(diào)節(jié)劑、菌根制劑、抗生菌肥料及促進植物生長的根細菌類制劑。根瘤菌肥料是世界各國應用最多的微生物肥料，國內(nèi)微生物肥料生產(chǎn)廠有一半左右生產(chǎn)或生產(chǎn)過含根瘤菌的微生物肥料；解磷微生物可把有機磷或不溶態(tài)無機磷轉化為可溶態(tài)無機磷，供植物利用；解鉀硅酸鹽細菌經(jīng)發(fā)酵制成菌劑，在缺鉀土壤上施用對各種作物表現(xiàn)出很好的增產(chǎn)效果。微生物肥料的使用可減少化肥用量、減少能源資源消耗。

2.3 微生物農(nóng)藥 隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，減少使用化學農(nóng)藥，保護人類生存環(huán)境的呼聲日益高漲，且早已引起人們的高度重視。研究開發(fā)利用有益微生物及其代謝產(chǎn)物防治作物病蟲害已取得了較為理想的效果。目前微生物農(nóng)藥主要開發(fā)有微生物殺蟲劑、微生物殺菌劑、微生物除草劑及利用微生物代謝分泌的有效活性物質制成的農(nóng)用抗生素殺蟲、殺菌劑。微生物殺蟲劑中細菌類殺蟲劑以蘇云金芽孢桿菌推廣應用面積最大，而且殺蟲效果非常理想，此外，還有真菌殺蟲劑，病毒殺蟲劑等。微生物殺菌劑，如中國農(nóng)業(yè)大學研究開發(fā)的增產(chǎn)菌系列產(chǎn)品；南京農(nóng)業(yè)大學分離篩選的枯草芽孢桿菌不同菌株，對不同作物有不同的防病治病效果，研制開發(fā)成功菜豐靈系列產(chǎn)品。目前，開發(fā)應用面積較大的農(nóng)用抗生素殺蟲劑阿維菌素是由日本和美國共同研制開發(fā)的；抗生素殺菌劑井岡霉素是由上海農(nóng)藥所在江西省井岡地區(qū)發(fā)現(xiàn)的1株鏈霉菌開發(fā)成功的，它已成為我國農(nóng)用抗生素產(chǎn)品的當家品種；農(nóng)抗120是由中國農(nóng)科院開發(fā)成功的抗生素殺菌劑。

我國政府已經(jīng)充分認識到發(fā)展無公害微生物農(nóng)藥和微生物肥料的重要意義，并把加強農(nóng)業(yè)環(huán)境保護和食物的安全生產(chǎn)作為我國21世紀農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的重要方向之一。微生物農(nóng)藥和微生物肥料的廣泛應用為農(nóng)業(yè)環(huán)境保護和動植物安全生產(chǎn)將發(fā)揮越來越重要的作用。

2.4 微生物食物 我國是世界上公認的“食用菌王國”，在我國微生物食品中食用菌是分布最廣泛、食用最普遍、歷史最悠久的。食用菌是世界上公認的優(yōu)質蛋白質資源，其營養(yǎng)豐富、味道鮮美，含人體必需的十幾種氨基酸，并含人體必需的維生素、微量元素、多種抗生素等物質，被人們譽為“健康食品”，是人類的“第三類食品”。食用菌的栽培利用了農(nóng)林及輕工業(yè)生產(chǎn)的廢棄物，生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質的食用菌，培養(yǎng)食用菌后的菌糠可作為優(yōu)質飼料，其蛋白質含量及其利用率比原料中高出許多。通過食用菌栽培，實現(xiàn)變廢為寶。我國的食用菌栽培早已遍及全國，特別是東北地區(qū)，由于自然條件和培養(yǎng)基資源豐富，香菇、平菇、木耳等的生產(chǎn)早已形成規(guī)模。

2.5 微生物能源 沼氣是由微生物分解有機物質而產(chǎn)生，甲烷是沼氣的主要成分，它是復雜有機物經(jīng)多種微

生物共同作用產(chǎn)生。經(jīng)過微生物的發(fā)酵，將作為燃料的碳、氫和作為植物營養(yǎng)元素的N、P、K等分離開，使它們各得其所，各盡其用，提高了能量和物質利用效率，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有機殘體及廢棄物不斷增加，對環(huán)境造成嚴重污染，對生產(chǎn)生活帶來不良后果。以沼氣為紐帶可促進物質和能量在系統(tǒng)內(nèi)部有多重循環(huán)利用。如我國北方開發(fā)的“四位一體”高效種養(yǎng)結合發(fā)展模式，即太陽能溫室 → 沼氣池 → 豬圈 → 廁所和南方的“豬圈 → 沼氣池 → 果園”模式，可使一切有機殘體和廢棄物無害化和資源化，是一條適合我國國情的農(nóng)村發(fā)展之路。

2.6 微生物生態(tài)環(huán)境保護劑 大規(guī)模、集約化畜牧場的出現(xiàn)，大量的畜禽糞、尿和污水導致環(huán)境污染，國外曾有“畜產(chǎn)公害”之稱。目前，我國的“畜產(chǎn)公害”十分嚴重。對畜禽糞尿污染的治理方法很多，如沼氣發(fā)酵，還有快速烘干等，還可利用某些微生物對廢棄物的分解，將自然界的生物循環(huán)引導到更利于維護生態(tài)環(huán)境的方向。近年來各國微生物專家研制出一批用于處理畜禽糞便和治理污水的微生物生態(tài)環(huán)境保護劑，如用于養(yǎng)豬業(yè)的環(huán)境清潔劑——木糠床微生態(tài)菌劑，在許多國家和地區(qū)都已廣泛應用。微生物新型農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景

鄧小平同志曾指出：“將來農(nóng)業(yè)問題的出路，最終要由生物工程來解決，要靠尖端技術”。用生物工程解決農(nóng)業(yè)出路，這一科學論斷，與當前國內(nèi)外科技界的論點一致。本世紀生物科技革命的主戰(zhàn)場在大農(nóng)業(yè)。開展新農(nóng)業(yè)科技革命，應以生物工程為中心，改革傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，創(chuàng)建新型農(nóng)業(yè)。微生物新型農(nóng)業(yè)的開發(fā)是生物工程技術推動農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要體現(xiàn)。發(fā)展微生物新型農(nóng)業(yè)，由植物、動物資源為主組成的“二維結構”傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，調(diào)整為植物種植業(yè)、動物養(yǎng)殖業(yè)和微生物發(fā)酵轉化業(yè)的“三維結構”的新農(nóng)業(yè)，這是一個產(chǎn)業(yè)結構健全、資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)；此外，白色農(nóng)業(yè)是節(jié)土、節(jié)水型農(nóng)業(yè)，能緩解傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“與人爭地”、“與人爭水”日益尖銳的矛盾。一座占地不多，年產(chǎn)10萬 t單細胞蛋白的微生物工廠，能相當于11.9988×10 4 hm 2 耕地生產(chǎn)的大豆蛋白質，或是19.998×10 6 hm 2 原飼養(yǎng)牛羊生產(chǎn)的動物蛋白質。發(fā)展白色農(nóng)業(yè)，可實現(xiàn)“人畜分糧”的目標，能極大地緩解糧食緊缺問題，白色農(nóng)業(yè)的微生物飼料為畜牧業(yè)的發(fā)展提供保障。我國現(xiàn)有秸稈6億多t，若其中2億t秸稈通過微生物發(fā)酵工程轉化為飼料，則可得到800億kg飼料糧，約為目前我國年用飼料糧的1/2，真正實現(xiàn)“人畜分糧”。通過引進新物種，開發(fā)挖掘潛在生態(tài)位，增加多功能循環(huán)鏈，提高系統(tǒng)綜合生產(chǎn)力。微生物肥料、食用菌和沼氣菌的引人，填補了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的一些潛在生態(tài)位；微生物肥料和微生物農(nóng)藥的應用，可以減少能源、資源消耗，減輕環(huán)境污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)動植安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護；食用菌及沼氣菌的引入食物鏈后具有多種功能，如可實現(xiàn)食品、飼料、燃料和肥料的協(xié)調(diào)生產(chǎn)和利用，大大提高了有機廢棄物的利用效率；微生物生態(tài)環(huán)保護劑可清除空氣中韻有毒氣體、水和土壤中的有害重金屬及有害化學物質，是世界上正在發(fā)展的一項環(huán)保新產(chǎn)業(yè)。新型微生物農(nóng)業(yè)的崛起，標志著我國新的農(nóng)業(yè)科技革命的到來，它符合生態(tài)大農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，必將使我區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展走上一條高效和可持續(xù)發(fā)展之路

第三篇：微生物與生活論文

微生物與生活

一、微生物

微生物在我們生活中無處不在，體內(nèi)的有益菌，體外的各種細菌，都是微生物，我們吃的蘑菇也屬于微生物······生活中離不開微生物，醬油，味精，啤酒，醋等等都是微生物發(fā)酵的產(chǎn)物；藥用的大多數(shù)抗生素，食品中的好多添加劑，也都是微生物發(fā)酵的結果···因此，微生物在自然界中并不只是充當分解者的角色，他還是生產(chǎn)者（硫細菌，鐵細菌，硝化細菌等等）···可見，我們的生活中如果缺少了微生物，會是多么的恐怖啊。

另一方面許多可怕甚至恐怖的疾病，比如SARS、愛滋、瘋牛、口蹄疫、禽流感……等等。這些病都是由一些微生物引起的。這是因為生態(tài)平衡下的正常菌群和宿主機體，只要有一方發(fā)生較大的不可逆，就有可能造成生態(tài)失調(diào)而導致疾病。其原因有菌群失調(diào)，宿主免疫功能低下等。而且，我們用的化妝品含有多種營養(yǎng)成分,為微生物的生長提供了適宜的環(huán)境,在生產(chǎn)、儲藏和使用過程中極易受到微生物的污染?；瘖y品中常見細菌對環(huán)境抵抗力較強,污染機會較多。飲水機污染也已成為不可忽視的衛(wèi)生問題。這主要是大腸桿菌造成的微生物污染。微生物發(fā)酵也因條件苛刻而可能產(chǎn)生倒罐現(xiàn)象，它會給人類的經(jīng)濟和生活帶來極大的威脅。所以說微生物對人類有益也有有害。

按我國學者提出的分類法將生物分成六界：病毒界、原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界。不難看出微生物在六界中占了四界，因此微生物在自然界中的重要地位是顯而易見的，微生物是廣泛存在于自然界中的一群肉眼看不見，必須借助光學顯微鏡或電子顯微鏡放大數(shù)百倍、數(shù)千倍甚至數(shù)萬倍才能觀察到的微小生物的總稱。它們具有體形微小、結構簡單、繁殖迅速、容易變異及適應環(huán)境能力強等優(yōu)點

二、微生物與生態(tài)

微生物是生態(tài)環(huán)境中的重要組成成員，特別是作為分解者分解系統(tǒng)中的有機物，隊生態(tài)系統(tǒng)乃至整個生物圈的能量流動、物質循環(huán)發(fā)揮著獨特的、不可替代的作用。微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的角色有：1、2、3、4、5、微生物是有機物的主要分解者； 微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者； 微生物是物質和能量的貯存者； 微生物是物質循環(huán)中的重要成員； 微生物是地球生物演化中的先鋒種類。

自然界中微生物種類繁多，生態(tài)系統(tǒng)中各類微生物都不是孤立存在的，而是彼此相互聯(lián)系、相互影響。微生物相互關系復雜多樣，根據(jù)其相互間關系的緊密程度大致可分為：1、2、3、4、5、三、互生關系 共生關系 寄生關系 拮抗關系 捕食關系

微生物與釀造

黃酒是中國最早的酒，也稱其為米酒。黃酒是一種釀造酒精濃度適中，風味獨特，香氣濃郁，口味醇厚，含有多種營養(yǎng)成分。黃酒除了飲用外還可以作為調(diào)味品，此外，在醫(yī)藥上也有很高的利用價值。黃酒的釀造具有以下幾個特點：

1、黃酒是以大米、小米為原料經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵、壓榨而成的酒

2、黃酒在釀造過程中不同的曲（糧曲、米曲）會有不同的結果

3、黃酒的發(fā)酵過程是霉菌、酵母菌等共酵

4、雙別發(fā)酵，即糖化作用與發(fā)酵作用同時進行

5、色、香、味俱全

6、需加防腐劑，長時間存放需密封

白酒釀造大多是固態(tài)發(fā)酵，其主要產(chǎn)物是乙醇，分析檢測，白酒大部分是水和乙醇，還含有占總量2%左右的其他物質，由于這些香類物質在酒中種類的多少盒相互比例的不同才是酒有別與酒精具有獨特的風格。白酒中的香味物質主要是醇類、脂類、醛類、酮類、芳香族化合物等物質,白酒香型分類有以下幾種：

（1）、醬香型白酒:酒色微黃而透明，醬香、焦香、糊香配合協(xié)調(diào)，口味細膩、優(yōu)雅，空杯留香持久，一茅臺酒往日代表。

（2）、濃香型白酒：窯香濃郁，口味豐滿，入口綿甜干凈，純正，如以瀘州特區(qū)、五糧液等為代表的四川派，以洋河、古井等為代表的純濃派。

（3）清香型白酒：酒色清亮透明，口味特別凈，清香純正，后味很甜，以汾酒、黃鶴樓酒、寶豐酒為代表。

（4）、米香型白酒：口味柔和，蜜香清雅，后味怡暢，以桂林三花酒為代表。

（5）、鳳香型白酒：無色透明，醇香秀雅，醇厚豐滿，甘潤挺爽，諸味協(xié)調(diào)，尾凈悠長，如西鳳酒。（6）、董香型白酒：清澈透明，藥香舒適，香氣典雅，酸度較高，后味較長，如貴州董酒。（7）、鼓香型白酒：鼓香獨特，醇和干滑，余味爽凈，如廣東玉冰燒酒。

（8）、芝麻香型白酒：芝麻香突出，幽雅細膩，干爽協(xié)調(diào)，尾凈具有芝麻香特有風格，如廣東景芝白干酒。

（9）、特型白酒：酒色清亮，酒香芬芳，酒味純正，酒體柔和，諸味協(xié)調(diào)，香味悠長，以江西四特酒為代表。

（10）、兼香型白酒：目前國內(nèi)有兩種類型：醬中帶濃型和濃中帶醬型

四、微生物與工、農(nóng)業(yè)

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，微生物的應用也越來越廣泛。在生物制藥、能源、環(huán)保、食品、工業(yè)等方面，微生物都扮演著重要的角色。

微生物產(chǎn)品在人類的日常生活中隨處可見，酒、酸奶、醬油、醋、味精等食品，以及抗生素藥、激素、疫苗等藥品，都是利用微生物發(fā)酵制成的。

微生物和農(nóng)業(yè)有著極其密切的關系。給農(nóng)業(yè)造成了巨大損失，比如說糧食的霉腐、水果的腐爛，還有各種病害都和微生物有關，每年給我們造成巨大的農(nóng)業(yè)損失。但是它也是我們農(nóng)業(yè)上的榜首，微生物為我們生產(chǎn)的有效的微生物肥料，還有各種各樣農(nóng)用的生物殺菌劑等等，又可以保護我們農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

微生物給我們在工業(yè)上生產(chǎn)了各種各樣的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品它涉及到我們生活的方方面面，實際上我們這個微生物和農(nóng)業(yè)附產(chǎn)品的加工有著極其密切的關系，可以給我們生產(chǎn)各種各樣的產(chǎn)品。現(xiàn)在利用微生物給我們生產(chǎn)了診斷各種疾病的藥物，診斷試劑，還有治療各種疾病的藥物

第四篇：微生物與人類——小論文

微生物與人類

微生物是一類肉眼看不清或者看不見的微小生物。雖然在很長一段時間里，人類對它們的了解少之又少，但是不可否認的是，在我們的生活中，微生物無處不在，它們和人類有著十分密切的關系，在我們的生產(chǎn)和生活中占有重要的作用。

在微生物學創(chuàng)建之前，人類曾長期處在“身在菌中不知菌”或“微盲”的無知狀態(tài)。這從人類歷史上曾遭遇過多次嚴重瘟疫而大批死亡的慘痛事實就可充分說明，例如鼠疫、天花、肺結核、流感、痢疾和梅毒的大流行。直到今天，多種新發(fā)傳染病還在瘋狂的殘害人類，例如艾滋病、薩斯、禽流感、瘋牛病等。在人類歷史上因傳染病的大流行而造成的死亡人數(shù)要大大超過兩次世界大戰(zhàn)的死亡人數(shù)。作為生物圈中最高物種的人類，也可以因為微生物的肆虐而變得虛弱不堪。所以，微生物對人類最重要的影響之一是導致傳染病的流行。在人類疾病中有50%是由病毒引起。世界衛(wèi)生組織公布資料顯示：傳染病的發(fā)病率和病死率在所有疾病中占據(jù)第一位。微生物導致人類疾病的歷史，也就是人類與之不斷斗爭的歷史。

很多微生物，包括病毒、細菌、真菌和藻類都可以引起疾病。從流感、某些癌癥到艾滋病都是由微生物引起的。微生物引起疾病的致病過程可以分為兩種類型，一種是微生物在我們的體表或體內(nèi)生長，引起感染而致??；另一種是在我們的體外生長，產(chǎn)生有毒物質，從而引起疾病。如一些微生物可產(chǎn)生毒素，經(jīng)由消化道進入人體，引起食物中毒，如肉毒桿菌素、黃曲霉素、毒蘑菇等。與產(chǎn)毒素微生物相反，感染性病原或寄生微生物，可以在我們的體表面或組織上生長（有些是專性寄生的）。這些微生物通常從呼吸道或消化道，進入人體，有時也可以由傷口或動物如蚊蟲叮咬等而感染；一旦進入體內(nèi)，這些病原微生物便掠奪宿主的營養(yǎng)、生長繁殖或利用宿主的合成體系合成病原體自身，可引起宿主動物的死亡或產(chǎn)生免疫應答從而防止了病原微生物的進一步生長和繁殖。在疾病的預防和治療方面，人類取得了長足的進展，但是新現(xiàn)和再現(xiàn)的微生物感染還是不斷發(fā)生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療藥物。一些疾病的致病機制并不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強大的選擇壓力，使許多菌株發(fā)生變異，導致耐藥性的產(chǎn)生，人類健康受到新的威脅。一些分節(jié)段的病毒之間可以通過重組或重配發(fā)生變異，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都與前次導致感染的株型發(fā)生了變異，這種快速的變異給疫苗的設計和治療造成了很大的障礙。而耐藥性結核桿菌的出現(xiàn)使原本已近控制住的結核感染又在世界范圍內(nèi)猖獗起來。

另一方面，微生物千姿百態(tài)，有些是腐敗性的，即引起食品氣味和組織結構發(fā)生不良變化。能夠造成食品、布匹、皮革等發(fā)霉腐爛，甚至以食物作媒介引起人體中毒、染病、致癌和死亡。工業(yè)產(chǎn)品中的微生物也會污染各種工業(yè)器材，如金屬、儀表、電訊器材、絕緣材料和紡織品等，它們或含有一些可被微生物利用的成分，或因種種原因沾染了或多或少的有機物質，因此，都會受到微生物的侵蝕，使之老化變質。鋁及其合金制品受到微生物的侵蝕。例如，曾發(fā)生過飛機的油槽因受到牙枝霉、銅綠色假單胞菌和弧菌等的腐蝕而漏油。飛機機翼的內(nèi)鋁壁也受到上述微生物的侵蝕。鋼鐵及其制品因長期與水或土壤接觸，受到鐵細菌、硫細菌、硫酸還原細菌等的作用而腐蝕。電子設備、集成電路、絕緣材料等均可受到霉菌的侵蝕，由于霉菌的菌絲能導電，因此常能引起有關設備的失靈。羊毛、棉紗、尼龍、聚制脂及其制品，也常受到微生物的侵蝕。污染漾奶、毛的微生物主要有銅綠色假單胞桿菌、微球菌、枯草桿菌、曲霉、青霉等。污染棉織品的主要是纖維素分解菌群的微生物。污染尼龍的有球二孢和紅曲霉等。在這些方便，微生物給人類生產(chǎn)生活帶來了極大的不便和危害。

當然有些微生物是有益的，它們可用來生產(chǎn)如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必須通過顯微鏡放大約1000 倍才能看到。比如中等大小的細菌，1000個疊加在一起只有句號那么大。想像一下一滴牛奶，每毫升腐敗的牛奶中約有5千萬個細菌，或者講每夸脫牛奶中細菌總數(shù)約為50億。也就是一滴牛奶中可能含有50 億個細菌。

從進化史來看，這些微生物早已適應了人類提供的環(huán)境，同時為我們的健康所必需。就如大腸桿菌，我們的腸道給它們提供了營養(yǎng)和棲息場所，而它們也幫助我們消化許多食物，包括維他命、糖和纖維，與此同時，它們還合成一些我們自身無法合成的維他命。時至如今，我們腸道內(nèi)的正常菌已經(jīng)包括擬桿菌、梭桿菌、雙歧桿菌、真桿菌、鏈球菌、大腸桿菌、放線菌等很多種類，此外，還有一些病毒和原生動物。

在醫(yī)學上，人類對微生物的利用也不斷的造福人類。最早是弗萊明從青霉菌抑制其它細菌的生長中發(fā)現(xiàn)了青霉素，這對醫(yī)藥界來講是一個劃時代的發(fā)現(xiàn)。后來大量的抗生素從放線菌等的代謝產(chǎn)物中篩選出來?？股氐氖褂迷诘诙问澜绱髴?zhàn)中挽救了無數(shù)人的生命。一些微生物被廣泛應用于工業(yè)發(fā)酵，生產(chǎn)乙醇、食品及各種酶制劑等；一部分微生物能夠降解塑料、處理廢水廢氣等等，并且可再生資源的潛力極大，稱為環(huán)保微生物；還有一些能在極端環(huán)境中生存的微生物，例如：高溫、低溫、高鹽、高堿以及高輻射等普通生命體不能生存的環(huán)境，依然存在著一部分微生物等等?？瓷先?，我們發(fā)現(xiàn)的微生物已經(jīng)很多，但實際上由于培養(yǎng)方式等技術手段的限制，人類現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的微生物還只占自然界中存在的微生物的很少一部分。

綜上所述，微生物和人類的關系密切相關。既能造福我們，也能毀滅我們。迄今為止，我們所知道的微生物約有10萬種，有人估計目前已知的種只占地球上實際存在的微生物總數(shù)的20%，微生物很可能是地球上物種最多的一類。微生物資源是極其豐富的，但在人類生產(chǎn)和生活中僅開發(fā)利用了已發(fā)現(xiàn)微生物種數(shù)的1%?！癙erlman 氏應用微生物學定律”中生動的描述“微生物總沒有錯，它是你的朋友和微妙的伙伴。愚蠢的微生物是沒有的。微生物善于做和樂于做任何事情。微生物比化學家、工程師和其他人機靈、聰明和精力充沛。如果你會照顧這些小朋友，那么它也會照顧你的未來”所以我們應該從辯證的角度思考和學習，趨利避害、揚長避短。

第五篇：化學微生物論文

化學物質對DNA復制過程的抑制作用

摘要：DNA是生物的遺傳信息載體，隨著細胞的復制繁殖而復制并控制蛋白質酶等的合成，從而控制微生物的活動。自從1981年研究人員發(fā)現(xiàn)一類酶系統(tǒng)中啟動細菌染色體的DNA復制的成分開始，人們對DNA復制過程的研究就越發(fā)深入。繼發(fā)現(xiàn)蛋白質dna-A后研究又發(fā)現(xiàn)了能抑制DNA復制過程的另一種蛋白質，即33-kDA。然而研究的深入也發(fā)現(xiàn)了苯噻草胺，對DNA的復制過程也有一定影響，并在實際生活中廣泛應用。發(fā)現(xiàn)苯噻草胺與旱地植物 DNA的結合可能是BTMP A嵌入 DNA雙螺旋溝槽而結合的，從而抑制DNA的復制。

關鍵詞：化學物質；DNA復制；抑制作用；苯噻草胺

DNA是一種長鏈聚合物，組成單位稱為脫氧核苷酸（即 A-腺嘌呤 G-鳥嘌呤 C-胞嘧啶 T-胸腺嘧啶），而糖類與磷酸分子借由酯鍵相連，組成其長鏈骨架。每個糖分子都與四種堿基里的其中一種相接，這些堿基沿著DNA長鏈所排列而成的序列，可組成遺傳密碼，是蛋白質氨基酸序列合成的依據(jù)。讀取密碼的過程稱為轉錄，是以DNA雙鏈中的一條為模板復制出一段稱為RNA的核酸分子。多數(shù)RNA帶有合成蛋白質的訊息，另有一些本身就擁有特殊功能，例如rRNA、snRNA與siRNA。在細胞內(nèi)，DNA能組織成染色體結構，整組染色體則統(tǒng)稱為基因組。染色體在細胞分裂之前會先行復制，此過程稱為DNA復制。對真核生物，如動物、植物及真菌而言，染色體是存放于細胞核內(nèi)；對于原核生物而言，如細菌，則是存放在細胞質中的類核里。染色體上的染色質蛋白，如組織蛋白，能夠將DNA組織并壓縮，以幫助DNA與其他蛋白質進行交互作用，進而調(diào)節(jié)基因的轉錄。

斯坦福大學醫(yī)學院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種抑制大腸桿菌中DNA復制的蛋白質。從而使人們對基因復制過程 的認識前進了一大步。據(jù)這些研究人員說此發(fā)現(xiàn)有助于我們了解與胚胎發(fā)育、突變及疾病機理有關的若干 問題,對未來的遺傳工程研究可能也有很大價值。據(jù) 《研究與開發(fā)雜志》報導,研究人員早在1981年就確定了一類酶系統(tǒng)中啟動細菌染色體的DNA復制的成分,并稱此成分為dna-A。之后他們就開始著手搜尋能抑制DNA復制過程的另一種蛋白質?，F(xiàn)在他們終于找到了這種蛋白質,并命名為33-kDA。

染色體由DNA分子構成,而DNA又由兩股互栩纏繞的化學亞單位構成。大 腸 桿 菌 的DNA分子含有約4百萬個化學亞單位,但是只有, 245個亞單位構成復制開關。研究人員運 用基因拼接技術,花了9年的時間仔細研究這些基因開關 的組成部分。在獲得了大多數(shù)起復制開關作用的分子之 后,研究人員開始搜尋細菌細胞中能夠防止DNA復制的蛋白質。經(jīng)過長 期的研究,他們終于分離 出了33-kDA。

研究人員發(fā)現(xiàn),當起始區(qū)域中的DNA打開并形成一個 “泡”時，DNA鏈的復制過 程 就就開始了。蛋白質33-kDA 的作用并不是使泡又重新關上。33-kDA是一種抑制蛋白質,它能防止泡打開.只要這種蛋白存在,它就能阻止dna-A 發(fā)生作用。如果這種蛋白質不 存在 ,則泡就將長大,而兩股DNA鏈將 起復制模板的作用。

在談到這項發(fā)現(xiàn)的意義時,研究人員指出,早期的實驗已表明,細菌、植物、動物和人的DNA 分子所執(zhí)行的許多基本功能具有大體相同的生物化學特性。DNA的復制過程 以及染色體的組織方式 的基本原則對于所有生物是一致的。因此,上述新發(fā)現(xiàn)雖然是對細菌的DNA作出的,但是除了一些具體的細節(jié)之外,此發(fā)現(xiàn) 同樣適用于植 物和動物。研究人員之所 以把往意力集 中在細菌和病毒這樣一些較簡單的有機物上,是因為比較容易從簡單有機物中分離出所要尋找的蛋白質。

長期以來,農(nóng)田雜草是困擾農(nóng)民, 影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素之一,因而, 除草劑的研制與開發(fā)對我國經(jīng)濟發(fā)展有著重大意義。在農(nóng)藥新品種創(chuàng)研過程中,先導化合物的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化是創(chuàng)制農(nóng)藥新品種的關鍵,獲取先導化合物的途徑很多, 其中, 生物合理設計是當代農(nóng)藥創(chuàng)新研究的前沿。

苯噻草胺[ 2-(2-benzo thiazo lyloxy)methyl-N-phenyl-acetam i de , I , 縮寫為 BTMPA[1]是由德國拜耳公司于20世紀70年代末研制成功的酰胺類選擇性內(nèi)吸傳導型除草劑。目前該藥在日本、韓國廣泛用作水田除草劑。1996年丹東農(nóng)藥總廠與湖南化工研究院聯(lián)合開發(fā), 合成了苯噻草胺。它主要用于防除移栽水稻田以稗草為主的禾本科雜草, 對稗草株防效達96%以上,鮮重防效達 99 %以上。此藥主要通過芽鞘和根吸收,經(jīng)木質部和韌皮部傳導至雜草的幼芽和嫩葉,阻止雜草生長點細胞分裂伸長, 最終造成植株死亡[2]。實驗室研究了苯噻草胺與稗草DNA和水稻DNA的相互作用,用紫外光譜法[3]伏安法[4-5]證實,苯噻草胺可在水田植物DNA分子表面和RNA鏈表面堆積,抑制DNA的復制, 阻止mRNA參與蛋白質合成,從而除草;同時還發(fā)現(xiàn)水稻 DNA具有解毒作用, 因而使得苯噻草胺可用于水田選擇性除草[6]。苯噻草胺也可用于旱地除草。用紫外光譜法研究了BTMPA與旱地單子葉植物狗尾草DNA和玉米DNA的相互作用,發(fā)現(xiàn)BTMPA可嵌入旱地植物DNA雙螺旋中, 使DNA解鏈變性而抑制DNA復制, 從而殺除旱地雜草[7]。本文研究了BTMP A與旱地雜草早熟禾DNA和旱地雙子葉作物黃豆 DNA的相互作用,發(fā)現(xiàn)苯噻草胺能嵌入雜草DNA雙鏈中,破壞DNA分子中堿基配對,使DNA雙鏈解開, 抑制DNA的復制, 從而導至雜草死亡。并發(fā)現(xiàn)用 BTMP A 除草時, 不同雜草所需 BTMPA濃度差別顯著,旱地雙子葉作物黃豆 DNA有解毒作用。

研究最終發(fā)現(xiàn)苯噻草胺與旱地植物 DNA的結合可能是BTMP A嵌入 DNA雙螺旋溝槽而結合的，從而能夠達到抑制DNA復制的作用。

參考文獻：

[1] 張正奇, 張洪, 鐘俊松.苯噻草胺的極譜特性研究 [ J].分析科學學報, 2000 , 16(5): 397~ 399.[2] 耿賀利,張宗儉, 崔季方, 等.苯噻草胺的生物活性與應用技術研究 [ J].農(nóng)藥, 1999 , 38(1): 15~ 18.[3] 張正奇,向育君, 熊勁芳.苯噻草胺與水稻 DNA 和稗草 DNA作用的譜學研究 [ J].生物技術, 2004 , 14(4): 20~ 22.[4] 張正奇, 梁 輝, 向育君, 等.伏安法研究 BTMPA 對稗草DNA 復制的抑制作用 [ J].農(nóng)藥, 2005 , 44(4): 159~ 162.[5] 張正奇,張振乾, 曾 偉.用苯噻草胺吸附伏安法測定植物DNA [ J].化學傳感器, 2004 , 24(3): 9~ 12.[6] 向育君.苯噻草胺與水稻 DNA 及稗草 DNA 相互作用研究[ D].湖南大學: 湖南大學碩士學位論文, 2003.[7] 張正奇, 王會玉, 胡 華, 等.苯噻草胺與玉米 DNA 和狗尾草 DNA作用的研究 [ J].生物技術, 2005 , 15(5): 8~ 11.