微生物在农业中的应用
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第九章 微生物在农业中的应用
一、微生物在畜禽水产养殖业中的应 用
二、微生物在植物保护中的应用
三、微生物在肥料中的应用
一、微生物在畜禽水产养殖业中的应用
1、微生态制剂 定义：1974年首先被美国学者R•E•Parker称之 为Probiotics，目前国内把这个词又译为促生 素、益生素、生 菌素、促菌生、活菌制剂、微 生态制剂等。1989年，Fuller重新定义为“一 种可以通过改善肠道菌群平衡而对动物施加有 利影响的活微生物饲料添加剂”。（不太准确： 除整肠以外，还会有促生长作用）
作用机理
ห้องสมุดไป่ตู้
保持动物肠道内微生态平衡 补充营养成分 防止有害物质的产生
提高机体免疫功能
功能上：调整和治疗因肠道微生态失调症、促生长
生产工艺
固体发酵：生料发酵（以麸皮、粕类为主）和熟料发酵 （麸皮、淀粉、蛋白胨、酵母膏） 生料发酵：菌量少（约5-30亿/克），杂菌多 熟料发酵：菌量高（可高达300-400亿/克），杂菌少 液体发酵：斜面→摇瓶→ 种子罐→发酵罐→离心浓缩→ 喷雾干燥（或吸附干燥、或低温干燥、或冷冻干燥） 液体发酵产品稳定性、外观、流动性要好于固体发酵产 品，但在实际应用时因为去除代谢物而效果差于固体发 酵产品。
饲用酶的应用模式
畜禽等的喂养方式是以粉料或颗粒的方式来喂 养的。当使用粉料时，酶可以直接先加到预混 料，混合好，均匀混合进去。 水产料要高温制粒，为了避免饲料制粒的活性 损失，可采用稳定化技术（物理包埋、化学修 饰 、点突变）和制粒后喷酶技术 （采用液体 酶通过喷雾系统，将酶均匀地涂布到还保持余 热的颗粒饲料表面，利用余热加水分蒸发。均 匀性要注意）
3、其它
兽药（如吉他霉素、多粘菌素、杆菌肽锌、 新型抗菌肽和溶菌酶）、疫苗（灭活疫苗、 抗体疫苗） 发酵饲料：发酵豆粕、发酵秸秆 发酵床技术（应用技术非常关键） 水质调节剂：EM、光合细菌、硝化细菌、净 水剂（应用技术非常关键）
二、微生物在植物保护中的应用
Streptomyces avermitilis
阿维菌素(avermectin)是杀线虫和节肢动物(特 别是螨类)的抗生素。它能增加虫体内的γ-氨基 丁酸，后者对神经有抑制作用。
球孢白僵菌(Beauveria bassiana)的菌 丝长出金龟甲尸体表面
松毛虫
球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕
僵蚕 (家蚕幼虫感染白僵菌而
致死的干燥带菌虫体)
棉铃虫幼虫的环节处被核 型多角体病毒感染.
苏云金杆菌（Bt）
伴孢晶体是苏云金芽孢杆菌赖以杀虫的主要毒素，又称 δ-内毒素。其次还有 β-外毒素，对伴孢晶体毒素敏 感的昆虫种类主要有鳞翅目、双翅目和鞘翅目的部分昆 虫的幼虫。 用途最广、开发时间最长、产量最大、应用最成功 占生物防治剂总量的95％以上，已有60多个国家登记了 120多个品种 美国用以防治蔬菜害虫和玉米害虫的面积分别占总面积 的80％和50％，销售额从80年代末的4000万美元上升到 90年代的5亿多美元。
市售产品
芽孢杆菌类：枯草、地衣、纳豆、蜡样 乳酸菌类：嗜酸乳杆菌 、乳酸链球菌 、干酪 乳杆菌 、粪链球菌 、植物乳酸菌、双歧杆菌 酵母类：啤酒酵母、假丝酵母 曲霉类：黑曲霉、米曲霉
新型微生态制剂
乳酸芽孢杆菌
酪酸菌
微生态制剂状况及发展趋势
目前，微生态制剂在国内销售量约为3万吨 （不连水质净化剂，以200亿/克计。来自广东 海大集团），主要为枯草、地衣及其复合菌剂； 目前研发主要针对仔猪腹泻、具有整肠作用的 新型微生态制剂开发； 剂型研究。
生产
固体发酵：麸皮、粕类和一些无机盐为培养基，菌种 一般为木霉类。 液体发酵：斜面→摇瓶→ 种子罐→发酵罐→超滤浓 缩→喷雾干燥（或吸附干燥、或低温干燥、或冷冻干 燥） 目前，国内菌种一般采用基因工程菌巴斯德毕赤 酵母来表达（如植酸酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、脂 肪酶）；纤维素酶采用农杆菌介导技术的里氏木霉； 木聚糖酶也有通过农杆菌介导技术的长枝木霉来分泌 的。 固体发酵：酶活较液体发酵低，但酶系较多； 液体发酵：酶活高，但酶系单一。
2、微生物酶制剂
种类： 淀粉酶 非淀粉酶：木聚糖酶（小麦、米糠日粮）、β葡聚糖酶（大麦日粮） 、甘露聚糖酶（豆粕 日粮）、纤维素酶（秸秆类）、杂粕酶（α半乳糖苷酶 ） 其它：植酸酶（替代磷源）、蛋白酶、脂肪酶、 果胶酶等
作用：
促进营养物的消化吸收，消除营养不良和减少腹泻的 发生。 主要是对于早期幼小畜禽来讲主要是其内源酶分 泌不足。一般在常规日粮饲料中添加以淀粉酶、蛋白 酶为主的复合酶。 消除饲料原料中的抗营养因子及降解难于消化的成分。 饲料中的抗营养因子是植酸盐和非淀粉多糖，包 括β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、纤维素、果胶，而消 除这些抗营养因子的酶制剂就是：植酸酶、β-葡聚 糖酶、木聚糖酶、果胶酶、α-半乳糖苷酶。
微生物农药的种类
微生物杀虫剂 微生物杀菌剂 微生物除草剂 微生物植物生长调节剂
微生物杀虫剂
——细菌杀虫剂（bacterial insecticide） （主要为芽孢杆菌）
是利用对某些昆虫有致病或致死作用的杀虫细菌，及 其所含有的活性成分制成，用于防治和杀死目标害虫 的生物杀虫制剂 。作用机制是胃毒作用，通过肠细 胞吸收，进入体腔和血液，使之得败血症导致全身中 毒死亡 全世界约有30多个国家100多家公司生产细菌杀虫剂， 品种可达150多个，并已逐渐应用于蔬菜、林业、园 艺、卫生害虫等领域的害虫防治中。研究最多的是鳞 翅目的昆虫。
80% 的昆虫病毒都是农林 业中常见的鳞翅目害虫的 病原体，因此是害虫生物 防治的巨大资源库 。
微生物农药的特点
研发的选择余地大，开发利用途径多 无公害、无残留，安全环保 特异性强，不杀伤害虫天敌及有益生物，维持 生态平衡 不易产生抗药性 环境相容性好 生产工艺简单 见效慢、稳定性差、易受环境影响
饲用酶制剂研发趋势
提高生物发酵效价，大幅度提高酶活性。 集多种酶有同一微生物生产。 研制能耐高温的酶。 酶的应用方面，研究酶与日粮成分的相互作用，以确 定所需酶的种类；同时研究酶在肠道内的作用方式， 和不同日粮状况下酶的最佳组成，以及加酶后哪些氨 基酸和微量元素或矿物质可以不加或少加。所有这些 将带来较高的经济效益。
一、微生物在畜禽水产养殖业中的应 用
二、微生物在植物保护中的应用
三、微生物在肥料中的应用
一、微生物在畜禽水产养殖业中的应用
1、微生态制剂 定义：1974年首先被美国学者R•E•Parker称之 为Probiotics，目前国内把这个词又译为促生 素、益生素、生 菌素、促菌生、活菌制剂、微 生态制剂等。1989年，Fuller重新定义为“一 种可以通过改善肠道菌群平衡而对动物施加有 利影响的活微生物饲料添加剂”。（不太准确： 除整肠以外，还会有促生长作用）
作用机理
ห้องสมุดไป่ตู้
保持动物肠道内微生态平衡 补充营养成分 防止有害物质的产生
提高机体免疫功能
功能上：调整和治疗因肠道微生态失调症、促生长
生产工艺
固体发酵：生料发酵（以麸皮、粕类为主）和熟料发酵 （麸皮、淀粉、蛋白胨、酵母膏） 生料发酵：菌量少（约5-30亿/克），杂菌多 熟料发酵：菌量高（可高达300-400亿/克），杂菌少 液体发酵：斜面→摇瓶→ 种子罐→发酵罐→离心浓缩→ 喷雾干燥（或吸附干燥、或低温干燥、或冷冻干燥） 液体发酵产品稳定性、外观、流动性要好于固体发酵产 品，但在实际应用时因为去除代谢物而效果差于固体发 酵产品。
饲用酶的应用模式
畜禽等的喂养方式是以粉料或颗粒的方式来喂 养的。当使用粉料时，酶可以直接先加到预混 料，混合好，均匀混合进去。 水产料要高温制粒，为了避免饲料制粒的活性 损失，可采用稳定化技术（物理包埋、化学修 饰 、点突变）和制粒后喷酶技术 （采用液体 酶通过喷雾系统，将酶均匀地涂布到还保持余 热的颗粒饲料表面，利用余热加水分蒸发。均 匀性要注意）
3、其它
兽药（如吉他霉素、多粘菌素、杆菌肽锌、 新型抗菌肽和溶菌酶）、疫苗（灭活疫苗、 抗体疫苗） 发酵饲料：发酵豆粕、发酵秸秆 发酵床技术（应用技术非常关键） 水质调节剂：EM、光合细菌、硝化细菌、净 水剂（应用技术非常关键）
二、微生物在植物保护中的应用
Streptomyces avermitilis
阿维菌素(avermectin)是杀线虫和节肢动物(特 别是螨类)的抗生素。它能增加虫体内的γ-氨基 丁酸，后者对神经有抑制作用。
球孢白僵菌(Beauveria bassiana)的菌 丝长出金龟甲尸体表面
松毛虫
球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕
僵蚕 (家蚕幼虫感染白僵菌而
致死的干燥带菌虫体)
棉铃虫幼虫的环节处被核 型多角体病毒感染.
苏云金杆菌（Bt）
伴孢晶体是苏云金芽孢杆菌赖以杀虫的主要毒素，又称 δ-内毒素。其次还有 β-外毒素，对伴孢晶体毒素敏 感的昆虫种类主要有鳞翅目、双翅目和鞘翅目的部分昆 虫的幼虫。 用途最广、开发时间最长、产量最大、应用最成功 占生物防治剂总量的95％以上，已有60多个国家登记了 120多个品种 美国用以防治蔬菜害虫和玉米害虫的面积分别占总面积 的80％和50％，销售额从80年代末的4000万美元上升到 90年代的5亿多美元。
市售产品
芽孢杆菌类：枯草、地衣、纳豆、蜡样 乳酸菌类：嗜酸乳杆菌 、乳酸链球菌 、干酪 乳杆菌 、粪链球菌 、植物乳酸菌、双歧杆菌 酵母类：啤酒酵母、假丝酵母 曲霉类：黑曲霉、米曲霉
新型微生态制剂
乳酸芽孢杆菌
酪酸菌
微生态制剂状况及发展趋势
目前，微生态制剂在国内销售量约为3万吨 （不连水质净化剂，以200亿/克计。来自广东 海大集团），主要为枯草、地衣及其复合菌剂； 目前研发主要针对仔猪腹泻、具有整肠作用的 新型微生态制剂开发； 剂型研究。
生产
固体发酵：麸皮、粕类和一些无机盐为培养基，菌种 一般为木霉类。 液体发酵：斜面→摇瓶→ 种子罐→发酵罐→超滤浓 缩→喷雾干燥（或吸附干燥、或低温干燥、或冷冻干 燥） 目前，国内菌种一般采用基因工程菌巴斯德毕赤 酵母来表达（如植酸酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、脂 肪酶）；纤维素酶采用农杆菌介导技术的里氏木霉； 木聚糖酶也有通过农杆菌介导技术的长枝木霉来分泌 的。 固体发酵：酶活较液体发酵低，但酶系较多； 液体发酵：酶活高，但酶系单一。
2、微生物酶制剂
种类： 淀粉酶 非淀粉酶：木聚糖酶（小麦、米糠日粮）、β葡聚糖酶（大麦日粮） 、甘露聚糖酶（豆粕 日粮）、纤维素酶（秸秆类）、杂粕酶（α半乳糖苷酶 ） 其它：植酸酶（替代磷源）、蛋白酶、脂肪酶、 果胶酶等
作用：
促进营养物的消化吸收，消除营养不良和减少腹泻的 发生。 主要是对于早期幼小畜禽来讲主要是其内源酶分 泌不足。一般在常规日粮饲料中添加以淀粉酶、蛋白 酶为主的复合酶。 消除饲料原料中的抗营养因子及降解难于消化的成分。 饲料中的抗营养因子是植酸盐和非淀粉多糖，包 括β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、纤维素、果胶，而消 除这些抗营养因子的酶制剂就是：植酸酶、β-葡聚 糖酶、木聚糖酶、果胶酶、α-半乳糖苷酶。
微生物农药的种类
微生物杀虫剂 微生物杀菌剂 微生物除草剂 微生物植物生长调节剂
微生物杀虫剂
——细菌杀虫剂（bacterial insecticide） （主要为芽孢杆菌）
是利用对某些昆虫有致病或致死作用的杀虫细菌，及 其所含有的活性成分制成，用于防治和杀死目标害虫 的生物杀虫制剂 。作用机制是胃毒作用，通过肠细 胞吸收，进入体腔和血液，使之得败血症导致全身中 毒死亡 全世界约有30多个国家100多家公司生产细菌杀虫剂， 品种可达150多个，并已逐渐应用于蔬菜、林业、园 艺、卫生害虫等领域的害虫防治中。研究最多的是鳞 翅目的昆虫。
80% 的昆虫病毒都是农林 业中常见的鳞翅目害虫的 病原体，因此是害虫生物 防治的巨大资源库 。
微生物农药的特点
研发的选择余地大，开发利用途径多 无公害、无残留，安全环保 特异性强，不杀伤害虫天敌及有益生物，维持 生态平衡 不易产生抗药性 环境相容性好 生产工艺简单 见效慢、稳定性差、易受环境影响
饲用酶制剂研发趋势
提高生物发酵效价，大幅度提高酶活性。 集多种酶有同一微生物生产。 研制能耐高温的酶。 酶的应用方面，研究酶与日粮成分的相互作用，以确 定所需酶的种类；同时研究酶在肠道内的作用方式， 和不同日粮状况下酶的最佳组成，以及加酶后哪些氨 基酸和微量元素或矿物质可以不加或少加。所有这些 将带来较高的经济效益。