微生物發展范文精選

摘要：隨著我國物質文明建設工作的持續推進，食品安全問題已經成為民眾關心的基本問題。本文研究食品微生物檢驗技術現狀及發展趨勢，具體探討中，先對食品微生物檢驗進行簡要說明，并在此基礎上對食品微生物檢驗技術現狀及發展趨勢作出討論。

關鍵詞：食品；微生物；現狀；發展

食品微生物檢驗技術的種類繁多、采樣復雜、檢驗程序嚴格，具有一定的精準性與快速性。人類屬于雜食性物種，對于各類食品的攝入相對較多，但是，在工業加工與天然食品的生產制作中，一些致病性微生物與毒素有時很難徹底消除，在人體攝入后極易引發各類病癥，嚴重時可能威脅到民眾的生命安全。

一、食品微生物檢驗技術現狀

當前，食品微生物檢驗技術創新研發機構較多，產業化運營加快了新技術的創新發展。如光譜檢驗技術、質譜檢驗技術、分子生物學技術、生理生化檢驗技術等，不僅提升了檢驗水平，也提高了檢驗效率。現階段我國食品微生物檢驗在檢驗設備配置、檢驗流程標準化建設方面已經相對完善。但是，由于一些食品微生物本身的生物特性，在不同環境條件下存在一定的適應性、變異性，因此在檢驗技術應用中，仍然存在一些檢驗難度，同時也會對檢驗結果產生相應干擾。

二、食品微生物檢驗技術現狀

摘要:本文介紹了微生物肥料的概念、分類和作用，分析了微生物肥料在農業生產中面臨的困境，綜述了微生物肥料發展趨勢，展望了微生物農業發展前景，以期為微生物肥料應用提供參考。

關鍵詞:微生物肥料；微生物農業；困境；發展前景現代農業發展帶來的主要問題是化肥和農藥濫用導致農業生態環境變差，越來越多的人追求無公害農產品，綠色、安全、無污染是對農業生態新的定義，也成為現代農業發展的內在要求。目前，新型微生物肥料日益受到關注，更好更高效的新型環境友好型肥料成為研究熱點。

1微生物肥料概述

1.1定義

微生物肥料定義有狹義和廣義之分。前者是指依靠微生物生命代謝活動，改善植物的生長生理特征，促使植物吸收養分，從而促進生長，改善品質，故又被稱為菌肥、微生物接種劑。后者是指通過活性微生物的生命活動，促使植物產生各種生物刺激素，改善植物根部環境生態群落結構，提高抗病力，從而減輕病蟲害，增加作物產量，是利用生物技術制造且對作物具有特定刺激作用的生物制劑[1]。當前，保證農產品質量和食品安全離不開微生物肥料的合理施用，其是生產綠色安全農產品、保障人民健康的有效途徑。

1.2種類

[摘要]將環境監測傳統技術與微生物技術進行了比較。簡述了糞大腸菌群、發光菌、鼠傷寒沙門氏菌、藻類、底棲無脊椎動物在環境常規監測中的應用現狀和作用。對聚合酶鏈式反應技術、生物酶技術、生物傳感器技術、生物芯片等現代微生物環境監測技術進行了介紹。探討了微生物用于環境監測的發展趨勢，核酸探針、PCR技術等先進技術也廣泛的應用于環境監測，顯示出了良好的應用前景。

[關鍵詞]微生物；環境監測，現狀；發展趨勢，發光菌；生物傳感器；核酸探針

目前，我國的環境監測仍以常規化學監測為主，如化學需氧量、生化需氧量、LAS、揮發酚等常規化學指標的監測，可以較好地反映出環境中污染物的量，是一個量化的指標，根據這些數據來評價河水的環境質量，但卻無法反映出水體中污染物對生物的影響。由于微生物對環境的變化及其敏感，生物監測能夠克服傳統的用物理、化學指標評價水質的缺點，可以直觀的對累積效應等做出評價，彌補傳統的使用物理和化學指標評價環境質量的不足，在環境監測工作中表現出特殊的意義，成為環境監測的重要組成部分[1-2]。生物監測就是利用生物對水體、大氣、土壤污染或變化所產生的反應來判斷水體污染狀況的一種水體污染監測方法。根據生物個體、種群或群落對環境污染或變化所產生的反應闡明環境污染狀況，從生物學角度為環境質量的監測和評價提供依據。

1環境監測傳統技術與微生物技術的對比

在環境理化指標監測中，利用到化學監測方法和物理監測方法。主要針對環境污染物的性質、含量、來源以及分布狀況等進行監測，需要用到操作復雜的儀器和設備。其中有一部分監測方法得出的結果并不能較好地反應水體的污染程度。例如制藥工業廢水，處理后的廢水化學需氧量達標排放，但受某些大分子、難降解殘留藥物的影響，處理后的廢水具有顯著的生物毒性[3]。利用微生物進行環境監測是近年來環境監測的新方向。通過研究微生物對環境污染以及環境變化的反應來進行環境監測，其操作方法簡單，并且環境樣本很難受到外界污染影響。利用微生物進行環境監測有非常多的優勢，具有可靠性好、穩定性強、直觀作用強的特點：包括影響作用直接、能夠十分有效地進行環境污染物探查和篩選，可以做到對污染物長期毒性的早期預報，同時具有較強的實時性，可以在較短的時間內使污染物對生物的影響得到顯現。利用微生物進行監測的技術雖然比物理、化學監測有更多的優勢，但缺乏固定的標準，監測技術相對來說較為復雜，監測結果的應用具有局限性等[4]。

2微生物用于環境監測的相關監測技術

一生物技術在環境保護中的應用

1運用生物技術處理廢水

1.1活性污泥法

微生物類型非常多，不一樣的微生物它們的特性是不一樣的，按照它們自身的特點可以分成很多的去污措施。利用微生物的喜氧性使水和污濁物分開，這種微生物可稱為有生命的去污劑。接下來介紹具體的去污措施。在受污染的水里面有很多化合物，此類物質是很多生物的食品。將大量含有氧氣的空氣注入被污染的水中，水中的各種微小生物迅速地得以繁衍，與那些被污染了的有機化合物一起漂浮于水面，其中喜氧性微生物將水中溶化了的有機化合物作為食物，不斷地繁衍增多，水中被污染的有機化合物最后消除，將處理后的水與漂浮物分開。

1.2生物保護膜法

這也是利用微生物喜氧性進行污水處理的一種方法。具體做法如下：首先要進行微生物保護膜的掛膜。在生物濾池中投放濾料，使那些喜氧性的細菌和大量的真菌粘附在過濾性的材料表面，形成一層帶粘性、薄膜狀的微生物混合群體。在生物濾池中微生物保護膜與水充分接觸，溶于水中的被污染的有機化合物被微生物保護膜吸住，變成了他們的食物，被污染的水得到處理。此措施在當前階段的應用非常普遍。

縱觀近代生命科學的發展,19世紀的突出成就是細胞學說的提出和達爾文進化論的誕生;20世紀則是DNA雙螺旋結構的發現、遺傳密碼的破譯、遺傳工程學和分子生物學的創立等[1].這些里程碑式的成果帶領著生命科學開始從宏觀切入微觀、從細胞水平跨越至分子水平.此后,在人類基因組研究計劃完成的“后基因組”時代,新的學科生長點不斷涌現,一系列新興生命科學領域和新興生物技術方向,如雨后春筍般紛至沓來[2].在這當中,病原微生物領域雖然僅僅是生物學領域的一個分支,但進入21世紀以來,其發展十分迅速、關注度也日益提升,已經成為生物學、醫學、農學乃至生物安全領域的研究熱點和前沿.純粹意義上的病原學(Etiology)一般是指專門研究人體疾病形成原因的學科,包括研究生理或心理方面醫學問題的形成因素,以及預防、診斷和治療途徑等,是醫學的一個基礎學科[3].而在這當中,病原微生物通常也作為主要的研究對象.因此,本文探討的范疇除了涉及病原因素之外,還包括微生物本身及其與動物(人體)、植物的相互關系,可以視為是廣義上的病原微生物學科(PathogenicMicrobiol-ogy)領域.

1人類與病原微生物的博弈

病原微生物一直與人類的發展史和科技史并存.由于病原微生物的變異和耐藥性問題,人在生老病死的過程當中,與病原微生物的博弈從未間歇.一方面,人類的發展歷程始終與瘟疫同行,如曾在世界各個地區出現的鼠疫、霍亂、流感、SARS肺炎疫情、埃博拉病毒疫情、中東呼吸綜合征冠狀病毒、2019病毒、口蹄疫病毒、禽流感病毒等[4~8].這些由病原微生物導致的生物安全事件,對人類的社會、經濟、文化、人口產生了深遠的影響,有的也給農業、畜牧業等造成過巨大損失.另一方面,病原微生物也可以成為人類利用的工具,為某些病原微生物的檢測、耐藥性臨床測試、抗生素和藥物的生產、有害昆蟲的防治以及人體免疫系統的激活和發育等,提供重要的資源、思路和途徑.例如,基于病原微生物的核酸序列,可采用高通量宏基因組檢測技術對樣品中的病原微生物種群及其耐藥性進行檢測;還可結合多種分子生物學技術對其開展溯源研究,有助于人們更深入地了解病原微生物多樣性的起源和進化,為其流行監測、綜合防治等提供重要的信息資料和科學依據.當今,無論是合成生物學還是表觀遺傳學,無論是基因編輯技術還是傳統的基因沉默技術,無論是實驗用途還是醫學用途的細菌、真菌、病毒等基本生理小種,各類微生物仍然作為諸多研究領域的基礎工具和重要載體.由此可見,病原微生物與人類亦敵亦友,人們越來越意識到對微生物本身的研究以及微生物與寄主之間的相互作用關系,對生命科學、醫學、農學及其相關科學技術的發展至關重要.2007年,美國國立衛生研究院正式啟動了“人類微生物組計劃”.直到今日,這項由美國主導,中國、日本和多個歐盟成員等十幾個國家參與的國際性合作任務,將使用新一代測序技術開展人類微生物組DNA的測序工作.這項大科學計劃被視為人類基因組計劃的延續,其目標是通過繪制人體不同組織和器官中微生物元基因組圖譜,解析微生物菌群結構變化對人類健康的影響[9].可以預見,人類微生物組研究計劃最終將幫助人類在健康評估與監測、新藥研發和個體化用藥以及慢性病的早期診斷與治療等方面取得突破性進展.

2動植物與病原微生物的相互關系

動物作為重要的生物資源,在保持生態平衡、生物多樣性、公共衛生安全等方面發揮著重要作用.然而,動物攜帶著大量病原微生物,尤其野生動物是許多傳染性人獸共患病原的自然宿主或易感宿主.例如,Morse研究團隊[10]曾調查發現,5萬種脊椎動物攜帶的病原微生物中,僅病毒就有約100萬種.再如,鳥類可攜帶并傳播多種類型的禽流感病毒、禽結核病、沙門菌病或弓形蟲病等病原[11];嚙齒類動物會引發鼠疫、腎綜合征出血熱、鉤端螺旋體病、鼠型斑疹傷寒、恙蟲病等疾病.此外,目前發現的38種冠狀病毒中有16種與蝙蝠相關,如中東呼吸綜合征冠狀病毒[12].在新發的人類傳染病中,從動物感染到人類的病原微生物占比達75%~80%[13].可見,從長遠來看,動物與病原微生物的共生關系或將導致動物源性新發傳染病的防控變成不可避免的“新常態”.當人類在面對人獸共患病原的巨大威脅時,應主動采取措施,及時確定動物源性病原微生物并阻斷其傳播[12].比如,可通過構建中國動物病原微生物本底信息數據庫,加強高風險宿主動物病原微生物監測,開展動物病原微生物預測、流行病學、跨物種傳播和風險評估等研究,同時借助高通量測序、納米生物技術、反向遺傳學技術、反向病原學技術和人工智能識別等技術和策略,科學、系統、便捷、快速地開展動物病原微生物的篩查、識別、監測和評估.植物與病原微生物的協同進化過程,可以說是一場沒有硝煙的軍備競賽.與人一樣,植物生活的環境中時刻面臨著形形色色的微生物,如細菌、卵菌、病毒、真菌等,病原微生物無時無刻不嘗試著對植物的“侵略”.盡管植物不具有像人和動物那樣逃跑的能力,但在長期的進化過程中,植物形成了特有的抗病機制或天然免疫系統.為了突破植物的免疫防御系統,病原微生物進化出復雜的侵染方式以感染植物,通過向植物分泌各種效應因子,如有毒次級代謝產物、效應蛋白、胞外酶等,病原微生物侵染相關基因受到精細地調控以確保其侵染成功.植物為應對病原微生物的侵染不斷完善其天然免疫體系,目前被廣泛認可的植物防御機制是四個階段的Zigzag模型[14].第一階段,植物跨膜模式識別受體識別病原微生物相關的分子模型,如細菌鞭毛蛋白,并引發病原微生物相關分子模型誘導的免疫反應(PAMP-triggeredimmunity,PTI),以抑制病原微生物的進一步定殖和擴散.第二階段,病原微生物為了繼續侵染,向植物體內分泌效應蛋白干擾PTI反應過程,引發了效應蛋白誘導的植物易感反應.第三階段,植物也不會坐以待斃,進化出多種抗病蛋白直接或間接地識別病原微生物的效應蛋白,并引發效應蛋白誘導的免疫反應(effector-triggeredim-munity,ETI).ETI是一種更強烈的免疫應答反應,通常在病原微生物侵染位點伴隨產生超敏反應現象.第四階段,在植物與病原微生物的協同進化即自然選擇過程中,病原微生物通過分泌其他類型的效應蛋白或修飾原有的效應蛋白以突破植物的防御體系,而植物也不斷進化出新的抗病蛋白以應對新型的病原效應蛋白,持續向前推進著這種反復的協同進化過程[15].關于植物與病原微生物互作系統的研究,在農作物的抗病育種上尤其具有重要意義.栽培作物,如水稻、小麥、大麥、玉米、大豆和各種蔬菜水果等,其生物多樣性遠遠低于野生品種,致使農作物的抗病能力也遠遠低于野生植物.病害會導致農作物減產,甚至絕收,從而造成重大的經濟損失,并威脅國家的糧食安全.

3學科交叉:病原微生物與生物安全研究