微生物生态学生物群体的相互作用

有机磷杀虫剂地亚农
产物（无毒）
节杆菌和链霉菌共同生活才能完全降解; 单独生活时,都不能矿化地亚农的嘧啶环
► 鱼肝油青霉和白地霉通过协作关系共生时能降解除
草剂敌稗，并去除毒性 鱼肝油青霉降解敌稗为丙酸和3,4-二氯苯胺，并 能利用丙酸为能源和碳源，但不能进一步分解有毒 的3,4-二氯苯胺 白地霉不能分解敌稗，但能把3,4-二氯苯胺分解 成四氯偶氮苯（毒性小很多） 因此，敌稗存在时,两种真菌刺激生长，否则会争 夺有限的营养资源。
化合物A 化合物B 化合物C
群体（1）
群体（2）
两个或两个以上微生物群体 相互提供所需的营养,这种群 体之间的相互作用叫做互营 关系(Syntrophism)
能量＋末端产物
环己烷 代谢产物 诺卡氏菌
在微生物降解污染物 和有毒物质方面有重 要作用
生长素
假单胞菌
意义： 使有关的微生物群体共同参与某一种物质的代谢过程。
第一节 微生物间的相互作用
第二节 微生物与植物之间的相互关系
第三节 微生物与动物之间的相互关系
第四节 微生物与人体的相互关系
第一节 微生物群体之间的相互作用 一、微生物群体内的相互作用
1、微生物群体内不同个体也存在正和负的相互作用
关键决定于群体密度
生 长 速 率
正 作 用
负 作 用
群体密度
在正和负的相互作用中群体密度对生长速率的综合影响
共代谢在污染环境中的污染物降解过程起着很大 的作用。
（3）协作关系（Synnergism）
指两个微生物群体生活在一起,互相获利,但两者之 间的关系没有专一性,分开时能单独生活在各自的 自然环境中。（关系不紧密，其中一个群体可被其 它群体取代） 例： 纤维分解细菌，将纤维素分解为葡萄糖，提供 给自生固氮菌作为碳源； 自生固氮菌，固定N2为NH3，提供给纤维素分 解菌作为氮源。
3、微生物群体内的负作用——竞争
（1）对食物的竞争；（营养物、光、空间和 宿主）病毒和蛭弧菌竞争受体上的空间 （2）产生有毒物质进行竞争；土壤亚表面有机
酸的累积会使葡萄糖代谢受到抑制
竞争的结果导致生长率下降。
E.coli中hok（host－killing gene）基因，编码一种多肽（Hok）可以破坏 跨膜电位并导致细胞死亡，还有一种sok基因（suppression of killing）， 编码反义mRNA，阻断hok基因的表达，细胞受到保护。
2、微生物群体内的正作用——合作(协同作用)
①接种量大小对延滞期的影响(代谢产物、生长因子 －群体感应)
a) 如果群体密度小，个体的代谢产物不能得到合理使 用，生长缓慢，生长率增加也缓慢； b) 如果群体密度大，生长速率加快。
②对底物降解、遗传物质交换、病原菌致病和对不良 环境抵抗都存在协同作用（遗传物质的接合交换需要高群体
MB:巴氏甲烷八叠球菌
（5）竞争作用（Competition）
两个或多个群体共同依赖同一个生长基质或环境条 件，结果使一方或双方群体大小或生长率受限制的 现象。(竞争包括对生存空间和食物的竞争)
A. 竞争排斥: 即强者生存，弱者淘汰（主要）；（草履虫和双 小核草履虫，后者生长速率快，竞争获胜）(毒素、光、温
度、pH、氧气)
B. 竞争共存: 如海洋中的嗜冷细菌（0～5℃生长）和低温细菌 （5℃以上生长）能生活在一起，因为海洋温度不断变化， 两种菌交替适温生长率最高。
二、不同微生物群体间的相互作用
1、作用效应
①一方得益，另一方无影响； ②双方都得益； ③一方得益，另一方受害。
2、相互作用的种类（8种）
作用名称
0：无影响 ＋：正效应 －：负效应
作用结果 群体A 群体B
互惠共生关系 偏利共生关系
寄生关系 竞争关系 协作关系 捕食关系 中立关系 拮抗关系
＋ 0
＋ － ＋ ＋ 0 0或＋
（4）互惠共生关系（Mutualism）
两种生物紧密生活在一起，形成共生体后互 换生命活动产物，形成互相依存、缺一不可 的关系。（不可替代性）
最有名的例子: 地衣 保护作用,生长因子、无机盐
地衣
藻类(蓝细菌)与真菌的共生体
光合作用,碳水化合物
真菌：子囊菌、担子菌；
藻类：绿藻； 蓝细菌：念珠藻
地衣lichens
地衣的生理功能:
可以抵抗不良环境（岩石表面） 产生有机酸溶解无机盐
一些可以固氮（固氮蓝细菌）
检测大气中的二氧化硫(二氧化硫 抑制藻类生长)
厌氧沼气发酵中的电子传递互惠共生关系
CH4 MB CO2
CH3COOH
DV
HCO3-
MF
CH4
CH3CH2OH
HCOOH
H2O
DV:脱硫弧菌 MF:甲酸甲烷杆菌
＋ ＋
－ － ＋ － 0 －
（1）中立关系（Neutralism） 所研究的两个群体之间不存在任何关系
代谢能力差别极大的两个群体（互不影响）； 群体密度很小的两个群体 (贫营养环境中的不同微生物群 体) ； 一个微生物群体处在休眠状态，与其他微生物群体的关系 (其他群体产生某些酶来破坏休眠状态,重新相互作用)； 不利于微生物旺盛生长的环境条件（冰块中受冻结的微生 物群体）。
密度 >105个细胞/ml;在群体密度低的时候通过形成凝结块促进遗传物 质交换:粪肠球菌受体细胞产生外激素(Pheromones),外激素诱导供体 菌合成凝结素,使供受体形成凝结块有利于遗传物质的交换.)
③通过信号传递达到协同作用,也是保护种的延续的 有效途径。
a) 粘液菌的纲柄菌属可以聚集到一个中心细胞上形成 子实体而寻找食物，遇到有毒物质也可通过聚集作 用避开伤害。
（2）偏利共生关系（Commersalism）
微生物群体间在一个共同的环境中生长，一方为另 一方的生长创造营养条件或改善其环境条件，而本 身不受影响，这种彼此建立的关系。
微生物溶解无机盐,产生生长因子,降解一些毒素,富集重金 属离子等,为其他微生物生长提供便利条件. 污泥中的链状偏利共生关系
甲烷氧化菌 有机酸利用菌
多聚物
有机酸
甲烷
百度文库甲醇 甲醇菌
某一微生物群体厌氧降解
共代谢（Co-metabolism）
共代谢指在某种特殊底物上生长的一种群体能顺便氧化第 二种底物，而第二种底物不能作为这一种微生物群体的碳 源和能源。
Eg: Jackson Foster观察到依靠石蜡烃生长的诺卡氏菌, 在加有芳香烃的培养液中，对芳香烃具有氧化作用。