《微生物資源開發(fā)學》是高等院校教材,生物工程專業(yè)微生物學課程用書。微生物資源擁有巨大的應用潛力,但目前,市面上以微生物資源為主題、較為系統(tǒng)性地概述如何開發(fā)和利用微生物資源的書籍較為鮮見!段⑸镔Y源開發(fā)學》在微生物學基本理論知識的內(nèi)容基礎上,重點突出微生物資源的開發(fā)和利用,為擬從事相關工作的讀者作啟蒙和學習之用。
《微生物資源開發(fā)學》分兩篇十章展開內(nèi)容:*篇選取實用性較強的微生物學基礎知識,向讀者介紹微生物學基本理論;第二篇著重向讀者介紹微生物資源及其應用價值,并在總結(jié)大量文獻資料與科研、實踐經(jīng)驗之基礎上,歸納出微生物資源開發(fā)與利用的一般方法,方便讀者能在從事微生物資源開發(fā)工作時迅速理清思路掌握方法。
生物資源蘊藏著巨大的價值,是大自然饋贈給人類的一筆寶貴財富。如今,人類社會正面臨著糧食危機、能源短缺、資源耗竭、生態(tài)惡化和人口劇增等一系列生存危機。要應對這些前所未有的挑戰(zhàn),人類不得不從利用有限礦物資源的舊時代,轉(zhuǎn)向利用無限生物資源的新時代;不得不從對生物資源半開發(fā)、低效利用的現(xiàn)狀,轉(zhuǎn)向全面開發(fā)、高效利用的未來;不得不從高污染、高能耗的物理、化學反應型生產(chǎn),轉(zhuǎn)向綠色環(huán)保、低能耗的生物反應型生產(chǎn)。因此,不斷深入研究和大力開發(fā)生物資源,并將其價值與優(yōu)勢充分應用于生產(chǎn)實踐,具有重大意義。
我國地大物博、生物資源豐富,但目前仍有大量資源未被有效利用,故從事生物資源的開發(fā)與應用,前景十分光明。尤其對于像貴州省等目前發(fā)展相對落后,又不適合發(fā)展傳統(tǒng)規(guī)模化農(nóng)業(yè)、集約化工業(yè),但生物資源十分豐富的省份,開辟一條以生物資源開發(fā)利用為核心、以綠色環(huán)保與資源可持續(xù)利用為發(fā)展要義、全面帶動各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新道路,具有重要的現(xiàn)實意義。
然而,我國生物資源的開發(fā)與利用真正興起不過幾十年,目前在相關學科建設、人才培養(yǎng)和實踐經(jīng)驗等方面仍較為落后,亟待進一步發(fā)展。為更好地促進生物資源開發(fā)利用相關學科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、培養(yǎng)相關科研與實踐型人才,我校(貴州師范學院)于2011年和2015年分別開辦了生物資源科學和應用生物科學專業(yè),并獲批成立了貴州省生物資源開發(fā)利用特色重點實驗室,開始開展一系列相關研究與實踐工作,以及相應的人才培養(yǎng)工作。在此期間,獲得了教育部第一批專業(yè)綜合改革試點…貴州省重點支持學科建設中央雙一流專業(yè)建設補助資金貴州省一流師資團隊建設等項目的資助,并計劃編寫一系列生物資源開發(fā)利用相關教材或?qū)V,以進一步促進相關教學和科研工作。
本書正是在上述背景下完成創(chuàng)作的。
相比于其他生物,微生物是奇妙而又獨特的。它們擁有不同于其他生物的五大生物學特性,并因此而具有諸多應用優(yōu)勢。特別是在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品、醫(yī)藥和環(huán)保等領域,微生物目前已展現(xiàn)出巨大的應用價值。
微生物資源種類豐富、應用價值高,但至今,人類對微生物資源的認識與利用仍不足1%,挖掘潛力還很大。因此,不斷深入研究和大力開發(fā)微生物資源,前景十分光明。并且,由于微生物具有:培養(yǎng)周期短、生產(chǎn)效率高;生產(chǎn)空間小、不易受氣候影響;產(chǎn)品種類豐富、附加值高;原料來源廣、可變廢為寶;綠色環(huán)保、能治理污染與修復生態(tài);易于改良、改造等諸多應用優(yōu)勢,開發(fā)和應用微生物資源,必將有助于解決糧食危機、能源短缺、資源耗竭、生態(tài)惡化和人口劇增等問題。
然而,盡管微生物資源應用潛力很大,微生物資源的開發(fā)與利用,真正興起和發(fā)展的歷史還非常短暫,目前還未形成一門專門的學問,亟需進一步發(fā)展。而已出版的、以微生物資源為主題,較為系統(tǒng)性地概述如何開發(fā)和利用微生物資源的書籍,也較為少見。因此,為進一步促進微生物資源開發(fā)利用相關教學、科研與實踐的發(fā)展,亦為日后微生物資源開發(fā)利用理論體系的建立提供學術(shù)資料,本書在總結(jié)大量文獻資料與科研、實踐經(jīng)驗的基礎上,歸納微生物資源開發(fā)與利用的基礎知識、程序和方法,方便讀者在學習相關課程和從事相關工作時,獲取最必要與實用的知識,獲得工作靈感與思路,以及方便同行做學術(shù)探討之言論基礎。
總之,本書是一部較為系統(tǒng)地概述微生物資源及其開發(fā)利用的教材,適合初次接觸微生物學或擬從事微生物資源開發(fā)利用相關工作的讀者,作為興趣啟蒙、學習、學術(shù)交流和工作經(jīng)驗交流之用。本書分為上、下兩篇。上篇選取較為重要的微生物學基礎知識為主要內(nèi)容,向讀者介紹微生物學基本理論;下篇可分為概論和各論兩大部分,先向讀者介紹微生物資源的應用概況、開發(fā)利用的一般程序和關鍵技術(shù)方法,再選擇農(nóng)業(yè)、工業(yè)、食品、醫(yī)藥和環(huán)保五大領域為切人口,分別有針對性地向讀者介紹相關微生物資源的開發(fā)利用基本知識。
本書的編寫得到貴州省教育廳青年科技人才成長項目(黔教合KY字[2017]211)、貴州省2017年一流大學重點建設項目師資團隊建設子項目(黔高教發(fā)[2017]158號)資助。在此感謝我的同事張婷婷、廖興剛、周丹、曹劍鋒和姜金仲等老師的大力支持,他們對本書的編寫提供了許多寶貴的意見;感謝我的學生李雪敏、王小青、鄭爽、張春霞、鄒言言、鄒嬌嬌、唐慧玲等的熱心幫助;感謝我的導師王恬教授、師兄周巖民教授和師姐王冉研究員長期以來的關懷和教導。本書在編寫過程中,從許多學界前輩,如周德慶、王鏡巖、沈萍、黃秀梨、陳集雙、易美華、姜成林、李穎、劉愛民、楊生玉等老師的著作中獲得了大量靈感與重要參考,在此向他們的工作成果表示由衷的敬佩,并向這些學界前輩致以最崇高的敬意。最后,感謝西南交通大學出版社為本書出版付出的辛勤勞動。
本書由作者獨立完成,迫于任務之繁重和艱巨,作者能力和經(jīng)驗有限,加之微生物學科仍處于飛速發(fā)展中,特別是目前微生物資源的開發(fā)利用尚未形成一門專門的學問和未建立成熟的理論體系,可供參考的系統(tǒng)性資料較少,因此,書中難免存在未能緊跟學科發(fā)展前沿之處,亦可能存在疏漏和錯誤之處,真誠希望讀者批評指正,并提出寶貴建議,以便日后不斷完善,通過再版給予修正。
韓晗
2017年9月于貴州師范學院
上篇 微生物學基本理論
緒論
第一節(jié) 微生物是什么
一、無處不在的微生物
二、微生物的概念
三、微生物的三大類群
四、微生物的五大生物學特性
第二節(jié) 微生物資源及其應用
一、什么是微生物資源
二、微生物用于生產(chǎn)實踐的六大優(yōu)勢
三、微生物資源的分類與應用
四、微生物資源的開發(fā)利用
第一章 微生物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 微生物的形態(tài)及大小
一、三大類群微生物的概念及種類
二、三大類群微生物的形態(tài)及大小
第二節(jié) 微生物的結(jié)構(gòu)及功能
一、原核生物的細胞構(gòu)造及功能
二、真核微生物的細胞構(gòu)造及功能
三、病毒粒子的構(gòu)造及功能
第三節(jié) 微生物的群體形態(tài)
一、固體形態(tài)和液體形態(tài)
二、微生物在固體培養(yǎng)基上的群體形態(tài)
三、微生物在液體培養(yǎng)基中的群體形態(tài)
第四節(jié) 其他微生物簡介
一、藍細菌
二、三體
三、古生菌
四、蕈菌
五、亞病毒
第二章 微生物的營養(yǎng)與代謝
第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)
一、微生物的六大營養(yǎng)要素
二、微生物的營養(yǎng)類型
三、微生物吸收營養(yǎng)素的方式
四、微生物的培養(yǎng)基
第二節(jié) 微生物的代謝
一、能量代謝
二、物質(zhì)代謝
三、代謝之間的聯(lián)系
四、微生物自身的代謝調(diào)節(jié)
第三章 微生物的生長繁殖
第一節(jié) 微生物的個體生長繁殖
一、原核生物
二、真核微生物
三、病毒
第二節(jié) 微生物的群體生長
一、單細胞非絲狀微生物
二、絲狀微生物
三、病毒
四、微生物的生長繁殖與營養(yǎng)代謝的內(nèi)在聯(lián)系
第三節(jié) 影響微生物生長的四大環(huán)境因素
一、營養(yǎng)物濃度
二、溫度
三、pH值
四、氧氣
第四節(jié) 微生物生長的控制
一、有益微生物生長的控制
二、有害微生物生長的控制
第四章 微生物的其他生物學
第一節(jié) 微生物的遺傳變異
一、遺傳變異的物質(zhì)基礎
二、基因突變
三、基因重組
四、菌種的衰退和復壯
第二節(jié) 微生物的生態(tài)特性
一、微生物的生態(tài)分布
二、微生物與其他生物的關系
三、微生物的地球化學作用
第三節(jié) 微生物的致病特性
一、感染與傳染病
二、感染的結(jié)局及其影響因素
第四節(jié) 微生物的分類學
一、微生物的分類
二、微生物的命名
三、微生物的鑒定
下篇 微生物資源開發(fā)利用
第五章 微生物資源的開發(fā)利用概論
第一節(jié) 微生物資源開發(fā)利用的一般程序
一、微生物產(chǎn)品的類型
二、微生物資源開發(fā)的一般程序
三、微生物資源利用的一般程序
第二節(jié) 微生物資源開發(fā)利用的關鍵技術(shù)方法
一、無菌操作
二、消毒與滅菌
三、菌種培養(yǎng)
四、顯微觀察
五、其他重要技術(shù)方法
第六章 農(nóng)業(yè)微生物資源的開發(fā)利用
第一節(jié) 微生物肥料
一、微生物肥料概述
二、微生物肥料的應用及開發(fā)
第二節(jié) 微生物堆肥
一、微生物堆肥的概念
二、堆肥的微生物發(fā)酵原理和過程
三、微生物堆肥開發(fā)
第三節(jié) 微生物農(nóng)藥
一、微生物殺蟲劑
二、農(nóng)用抗生素
第四節(jié) 微生物飼料
一、微生物飼料及其種類
二、微生物飼料的開發(fā)利用
第七章 工業(yè)微生物資源的開發(fā)利用
第一節(jié) 工業(yè)微生物資源與發(fā)酵生產(chǎn)
一、發(fā)酵生產(chǎn)中的基本概念
二、發(fā)酵生產(chǎn)的一般過程
第二節(jié) 微生物發(fā)酵的應用
一、乙醇發(fā)酵
二、有機酸發(fā)酵
三、氨基酸發(fā)酵
四、酶制劑發(fā)酵
五、微生物多糖
六、其他重要發(fā)酵
第三節(jié) 工業(yè)微生物資源的開發(fā)利用
一、微生物酶制劑
二、酶制劑生產(chǎn)菌的開發(fā)利用
第八章 食品微生物資源的開發(fā)利用
第一節(jié) 發(fā)酵食品
一、發(fā)酵食品概述
二、發(fā)酵食品微生物資源的開發(fā)與發(fā)酵食品的生產(chǎn)
第二節(jié) 食用菌
一、食用菌概述
二、食用菌資源的開發(fā)與利用
第九章 醫(yī)藥微生物資源的開發(fā)利用
第一節(jié) 醫(yī)藥微生物資源與微生物制藥
一、微生物制藥與微生物醫(yī)藥制品
二、各類微生物醫(yī)藥制品概述
第二節(jié) 醫(yī)藥微生物資源的開發(fā)
一、抗生素的開發(fā)與生產(chǎn)
二、醫(yī)用噬菌體資源的開發(fā)利用
第十章 環(huán)境微生物資源的開發(fā)利用
第一節(jié) 環(huán)境微生物資源與污染治理
一、微生物在污染治理中的優(yōu)勢
二、可用于污染治理的微生物類群
三、污染治理的微生物法及其作用機制
四、微生物對各種污染物的處理
五、微生物對環(huán)境污染的監(jiān)控
第二節(jié) 環(huán)境微生物資源的開發(fā)利用
一、環(huán)境微生物資源的開發(fā)
二、環(huán)境微生物資源的利用
參考文獻
附錄 本書中出現(xiàn)的微生物的中文-拉丁文或中-英文名稱