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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 lemoignei286

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