① 近年来在微生物的食品上的应用取得的成就有哪些
微生物用于食品工业在我国已有悠久的历史。食醋、酱油、啤酒、泡菜、面包等传统发酵食品均已在人们的生活中占有了重要的地位。随着食品工业的兴起以及微生物研究技术的飞速发展, 微生物在食品工业中发挥着越来越重要的作用。本文就其在食品工业中应用的研究热点进行了综述。
1、现代微生物技术在食品上的进步
与传统微生物发酵技术相比,现代微生物技术无论从应用范围还是生产效率上都有极大的进步。 首先在对生产菌种的认识上,现代微生物技术有了更加科学的了解。传统自然发酵中的微生物体系成分复杂,单一菌种发酵活力较低,不适合工业化大规模生产。而随着微生物科学的发展进步,人类对发酵过程中的微生物有了科学的认识,能够采用纯种的菌株进行发酵,大大提高了产率,同时还运用基因工程技术选育新的菌种,利用辐射等理化因素进行诱变育种以及菌株杂交等手段来产生形状更加优良的菌种。 在发酵技术上,现代微生物食品加工一般在发酵罐等发酵设备中,连续自动地进行,发酵的全部参数,如温度、pH、罐压、溶解氧、空气流量、二氧化碳含量等均可自动记录控制,工作效率大大提高。而且食品加工过程都有着良好生产操作规范,在容易发生食品安全问题的环节上,建立了相应的预防控制措施,充分保证产品的安全性。 同时现代发酵技术在获取发酵产物的同时,还开始利用微生物产生的酶来生产食品,这也是较传统发酵食品的一大进步。如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等已被广泛应用于苏打饼干、面包、蛋品、奶酪等各类食品的生产。
2、微生物技术在食品工业的应用
(1)益生菌,是指通过改善肠道菌群微生态平衡而对宿主动物的健康产生有益作用的活体微生物。益生菌具有可以控制肠道感染,减缓乳糖不耐症,抗腹泻降低血浆胆固醇的含量,增强免疫力,防癌抑癌等功效。目前应用于人体的益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、蜡样芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌、酵母菌等。在这些益生菌当中研究最多的要属乳酸杆菌属和双岐杆菌属等。对于芽孢杆菌属的研究相对较少。有研究表明芽孢杆菌属有着很强的营养特性, 并且具有耐高温, 耐酸碱的良好稳定性和优良的产酸、产酶、产维生素等性能, 能保持较高活菌数, 并且能够较好地发挥生理生化作用。
(2)微生物风味剂,酵母抽提物被誉为第三代调味剂,是以新鲜的酵母为原料,采用生物酶解技术,将酵母细胞内的蛋白质、核酸等进行生物降解精制而成的复合型天然调味料。其富含多种氨基酸、肽类物质、维生素等营养成分,已被广泛地应用于食品工业。国内在酵母抽提物方面的研究尚处于起步阶段,由于其口感好,鲜度高,营养丰富等多方面的优点,将具有广阔的前景。
(3)微生物防腐剂,防腐剂是食品工业生产中最重要的添加剂之一,添加剂的安全性始终是一亟待解决的问题。随着对微生物研究的不断深入,各种天然防腐剂相继发现,这类防腐剂不仅安全无毒甚至对人体有保健作用。随着人们健康意识的提高,用微生物防腐剂代替化学防腐剂已成为食品保藏技术的发展趋势,对各种微生物防腐剂抑菌物质的鉴定,抗菌谱的确立,食品毒理学分析等将成为研究的重点。另外,通过生物工程技术对抑菌物质的遗传调控进行研究,不仅具有理论意义而且有广泛的应用前景。在应用微生物防腐剂时可以同时使用几种或与来自动植物的防腐剂配合使用,利用他们之间的协同效应增强效果。
3、有害微生物的预防及食品的保藏
在食品贮藏过程中,会发生微生物滋生使食品变质的现象。可以通过微生物学知识结合数学模型对食品产品中的微生物危害,和食源性病原微生物的危害情况进行预测。 除了食品的保藏,食品安全问题也已成为国际组织、各国政府、工商企业和消费者关注的焦点和目前研究的热点。各国政府有权采取强制性卫生措施保护本国人民健康、免受进口食品的危害,同时要求各国政府采取的卫生措施必须建立在风险评估的基础上。因此,风险评估是各国制定食品卫生标准和实施食品安全管理的基础。开展食源性微生物风险评估,对有效管理食品的安全问题,保护消费者健康,具有重要的意义。在此背景下,食品风险评估技术近年来也得到充分发展。
4、微生物学在食品领域应用的展望
从微生物食品的发展来看,可食用微生物作为未来开发的食源,尚处于“幼稚”期,但优势明显,开发潜力巨大,具有产业化发展前景。 随着生物技术的飞速发展,利用基因工程对微生物进行菌种改造从根本上解决发酵食品生产工艺中的问题,已在食品工业中开展试用。功能性食品及食品添加剂等各方面的生产都将与微生物紧密相连,微生物将为食品工业的发展开辟更广泛的前景。微生物在食品工业中的应用也远远不仅如此,今后将会发挥越来越重要的作用。
② 用微生物作为实验材料而取得重要成果有哪些
因为微生物学在现代生命科学研究中一直处于前沿地位。
首先,生命活动的基本规律,大多数是在研究微生物的过程中首先被阐明的。例如,利用酵母菌的无细胞制剂进行酒精发酵的研究,阐明了生物体内糖酵解的途径。
其次,微生物学为分子遗传学和分子生物学的创立、发展提供了基础和依据,而且是它们进一步发展的必要工具。举例来说,
DNA双螺旋结构的确定,遗传密码的揭露,中心法则的建立,RNA逆转录酶的发现,以及基因工程的诞生,都是用微生物做实验材料的,其实验方法和指导思想也都与微生物学密切相关。再如,基因工程中的第一个限制性内切酶是从大肠杆菌中发现的,人们获得的第一个基因——乳糖操纵子的部分DNA,是从大肠杆菌中分离出来的……如今,微生物学已成为分子生物学的三大支柱(微生物学、生物化学、遗传学)之一,可以说没有对微生物的深入研究也就没有今天的分子生物学。
第三,微生物学是基因工程乃至生物工程的主角。基因工程实质上是体外切割和重组DNA片段的过程,而其中所需的供体、受体、载体及工具酶,大都要由微生物来承担和完成。生物工程包括基因工程、发酵工程等四大工程,要使生物工程转化为生产力,发挥出巨大的经济效益和社会效益,微生物是主角。这主要是因为微生物不仅可以在工厂化的条件下进行大规模生产,极大地提高了生产效率,而且还具有节约能源和资源、减少环境污染等优越性。
第四,微生物的多样性为人类了解生命起源和生物进化提供了依据。微生物的多样性,归根到底是基因的多样性,它为研究生命科学提供了丰富的基因库。通过比较研究真核生物和原核生物的线粒体DNA,人们意外发现它们的遗传密码不同,从而对生物进化的共生学说提出了挑战。通过对16SrRNA的研究,人们发现了古细菌,并提出了生命起源的三原界系统,即古细菌原界、真细菌原界和真核生物原界。这说明微生物在生物的界级分类研究中占有特殊地位。
第五,微生物学是整个生物学科中第一门具有自己独特实验技术的学科,如无菌操作技术、消毒灭菌技术、纯种分离和克隆化技术、原生质体制备和融合技术及深层液体培养技术等。这些技术已逐步扩散到生命科学各个领域的研究中,成为研究生命科学的必要手段,从而为整个生命科学的发展,做出了方法学上的贡献。
微生物学对生命科学的贡献将会不断延续。例如,1982年,美国微生物学家普鲁西纳发现了一种病原体,是一种毒蛋白,有人称之为朊病毒。虽然朊病毒只有蛋白质而无核酸,但由它引起的疾病可以遗传、传染。这一发现震动了生物学界,因为它与中心法则是相违背的。普鲁西纳因此获得了1997年的诺贝尔医学和生理学奖。可以预料,关于许多生命之谜的探索很可能在微生物的研究中获得突破。
③ 人类在微生物上的成果{10条以上}
微生物(microorganism)是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体,它个体微小,却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在,无处不有”,涵盖了有益有害的众多种类,广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。
一般地,在中国大陆地区的教科书中,均将微生物划分为以下8大类:细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。
微生物的应用:
1、弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵,生产乙醇、食品及各种酶制剂等。
2.一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等,并且可再生资源的潜力极大,称为环保微生物;还有一些能在极端环境中生存的微生物,例如:高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境,依然存在着一部分微生物等等。
3.以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!
4.工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等;某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程,甚至直接作为洗衣粉等的添加剂。
5.一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究,发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程,对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因,然后对菌株加以改造,使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究,将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因,经基因工程改造,实现新的工程菌株的构建,简化生产步骤,降低生产成本,继而实现经济效益的大幅度提升。
6.对工业微生物开展的基因组研究,不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因,并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造,同时推动现代生物技术的迅速发展。
7.农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策。据资料统计,全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%,其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外,似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究,认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。
8.环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物。在全面推进经济发展的同时,滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化,提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大,微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物;还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质,并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究,在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下,有选择性的加以利用,例如找到不同污染物降解的关键基因,将其在某一菌株中组合,构建高效能的基因工程菌株,一菌多用,可同时降解不同的环境污染物质,极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究,以期找到其降解有机物的关键基因,为开发及利用确定目标。
9.极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大。在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物,又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性,极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深对生命本质的认识。
10.有一种嗜极菌,它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活,而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段,但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限,建立新的技术手段,使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶,可在极端环境下行使功能,将极大地拓展酶的应用空间,是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础,例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径,其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大!
④ 微生物与生物的关系有哪些方面
微生物也是生物的一种。
至于微生物和其它生物的关系,主要有寄生和共生两种。
寄生:如微生物引起的人、其他动物、植物的感染。
共生:如牛羊等动物胃里的微生物,帮助分解纤维素。
⑤ 请列举我国在微生物方面取得的成就
1、各种有机酸发酵就是利用微生物获得的
2、我国八大白酒、还有啤酒和红酒的发酵也是通过微生物来完成的
3、利用微生物发酵产生医疗用的各种抗生素和疫苗
4、利用微生物来治理环境污染
5、利用微生物来进行细菌冶金
上面领域我们国家都取得了较显著的成果
特殊成就:我国科学家首次分离获得沙眼的病原体,确认是衣原体!
利用毕赤酵母作为宿主细胞高效表达生产所需的酶制剂和有机酸
⑥ 医学在微生物界取得的成果
随着医学研究进入分子水平,人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到,是遗传信息决定了生物体具有的生命特征,包括外部形态以及从事的生命活动等等,而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息,将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性,对于传统微生物学来说是一场革命。
以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!
从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物(特别是细菌)资源,1994年美国发起了微生物基因组研究计划(MGP)。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因,不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识,更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品,包括:接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造,促进新型菌株的构建和传统菌株的改造,全面促进微生物工业时代的来临。
⑦ 微生物细胞的研究成果,增加了什么发展什么进步什么改善
1897年,德国人E.B u c h n e r用无细胞酵母菌压榨汁中的"酒化酶"对葡聚糖进行酒精发酵成功,标志着微生物进入了生化研究的时代。此片,微生物生理、代谢研究就蓬勃开展起来了。
2.2.5成熟期
1953年,J.D.W a s t o n和H.F.C.C r i c K发现并建立了D NA结构的双螺旋模型,开创了分子生物学研究的新阶段。
近年来,随着各种数据库的建立和完善以及各种计算机辅助分析软件的帮助下,基因组学、蛋白组学、生物信息学以及合成生物学、系统生物学逐渐成为生命科学的热点。
微生物学发展进人类的进步
促进人类医疗事业进步
根据巴斯德胚种学说,19世纪60年代应用石炭酸建立的外科消毒术有效的降低了外科手术死亡率。各种病原微生物的发展、分类和建库。各种药物的研制和使用,包括免疫防治的疫苗,化药;应用基因工程和生物工程技术开发的抗生素、生物制品。通过这些人类在与病原微生物的斗争中己取得了极大的成功。
工业应用
主要是利用有益微生物发酵、酿造,改善食物风味;抑制有害微生物,延长食物保存时间。通过各种发酵技术和代谢控制技术,大规模、高效的生产各种有机产品、生物产品、工业原料。生物工程的兴起,即遗传工程、细胞工程、微生物工程、生化工程和生物反应器工程,结合化工、机械和计算机科学为人们提供巨大的经济效益和社会效益
促进农业的进步
微生物在农业口有很多方面的应用,从而促进了农、林、牧、渔的发展,例如以菌治虫、病、草、以菌当饲料、药物食物等等。
对生物学基础理论研究的贡献
微生物学是整个生物学中具有一套自己独特操作技术的学科,因而需要特殊的实验装备和独立训练。例如显微镜技术和制片染色技术,无菌操作技术,消毒灭菌技术,纯种分离和克隆技术,选择性和鉴别培养技术,突变型标记和筛选技术,菌种保藏技术,原生质体制备和融合技术,以及各种D N A重组技术等。这些技术已迅速扩散到生命科学台领域的研究中,成为生命科学研究的必要手段,从而整个生命科学作出了方法的贡献
⑧ 人类对微生物的研究成果
微生物(microorganism)是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体,它个体微小,却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在,无处不有”,涵盖了有益有害的众多种类,广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。
一般地,在中国大陆地区的教科书中,均将微生物划分为以下8大类:细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。
有些人误将真菌当作细菌,是一种比较普遍的误解。尤其以80年代以前未受过系统生物学教育者。
微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50%是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示:传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史,也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面,人类取得了长足的进展,但是新现和再现的微生物感染还是不断发生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力,使许多菌株发生变异,导致耐药性的产生,人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异,最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异,这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。
微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵,生产乙醇、食品及各种酶制剂等;一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等,并且可再生资源的潜力极大,称为环保微生物;还有一些能在极端环境中生存的微生物,例如:高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境,依然存在着一部分微生物等等。看上去,我们发现的微生物已经很多,但实际上由于培养方式等技术手段的限制,人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。
微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在,称正常菌群,其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存,互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收,菌群在这些过程中发挥的作用,以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调,就会引起腹泻。
随着医学研究进入分子水平,人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到,是遗传信息决定了生物体具有的生命特征,包括外部形态以及从事的生命活动等等,而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息,将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性,对于传统微生物学来说是一场革命。
以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿,而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!
从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物(特别是细菌)资源,1994年美国发起了微生物基因组研究计划(MGP)。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因,不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识,更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品,包括:接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造,促进新型菌株的构建和传统菌株的改造,全面促进微生物工业时代的来临。
工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等;某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程,甚至直接作为洗衣粉等的添加剂;另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究,发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程,对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因,然后对菌株加以改造,使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究,将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因,经基因工程改造,实现新的工程菌株的构建,简化生产步骤,降低生产成本,继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究,不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因,并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造,同时推动现代生物技术的迅速发展。
农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策
据资料统计,全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%,其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外,似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究,认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。
经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物,例如:胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案,可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类,除了杀虫剂能阻断其生活周期以外,只能通过遗传学研究找到毒力相关因子,寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。
环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物
在全面推进经济发展的同时,滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化,提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大,微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物;还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质,并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究,在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下,有选择性的加以利用,例如找到不同污染物降解的关键基因,将其在某一菌株中组合,构建高效能的基因工程菌株,一菌多用,可同时降解不同的环境污染物质,极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究,以期找到其降解有机物的关键基因,为开发及利用确定目标。
极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大
在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物,又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性,极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性,加深对生命本质的认识。
有一种嗜极菌,它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活,而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段,但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限,建立新的技术手段,使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶,可在极端环境下行使功能,将极大地拓展酶的应用空间,是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础,例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径,其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。
⑨ 人类研究的微生物最新成果是什么
利用微生物基因组改造以便达到提高有益发酵产物产量,缩短发酵周期以及产生新品发酵产物。