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微生物饲料 微生物饲料是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种,将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体生物发酵饲料。该产品不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸,而且能使其它粗饲料原料营养成份迅速转化,达到增强消化吸收利用效果。
一、发酵对象与分类
1、发酵全价饲料、浓缩料
取出全价饲料(使用浓缩料的按配好的全价饲料计算)按下面配比进行发酵。
2、发酵棉粕菜粕脱毒代替豆粕,另见说明书。
3、发酵生物豆粕代替鱼粉:可以适当加大菌种使用量,直接发酵豆粕转化成生物活性小肽后添加,另见说明书。
二、发酵方法(以发酵1000公斤发酵饲料为例)
1、 发酵饲料原料与配方:配制好的发酵饲料1000公斤,水350-400公斤(夏天350,冬天400),菌种饲料发酵剂5公斤,100-200克纳豆菌。2、 制作稀释活化发酵液:将菌种5公斤饲料发酵剂和100-200克纳豆菌倒入350-400公斤水中搅拌均匀制成活化发酵液。3、 将制成的活化发酵液与1000公斤发酵饲料混合均匀,湿度以手捏成团不滴水,一触即散为宜。有搅拌机的大型养殖场将活化发酵液慢慢加入饲料中搅拌均匀即可;没有搅拌机的养殖户将活化发酵液慢慢少量喷到饲料上,用铁锹搅拌均匀,注意:不能有团块、水结块,用手将团块、水结块搓散搅拌均匀。 4、大型养殖场可以将配置好的饲料在地面压实堆成垛或者装入水泥池压实,用塑料薄膜密封或者使用厚实的不透气的塑料碎团块、水结块。
三、使用功效:
1、本品占全价配合饲料的5-30%,一般情况下为10%合适,配制母猪饲料时,建议用量不超过20%。本品按比例配合均匀后饲喂,现配现喂,可干喂也可湿喂,自由饮水。
2、打开包装袋一角可与粉料或颗粒料等不同料型搭配饲喂。
3、本品可作为乳猪断奶前后的诱食饲料,饲喂后乳猪可平稳度过断奶期,防止出现应激反应和腹泻。
4、遇到仔猪黄白痢或生长缓慢的僵猪可适当将发酵饲料添加比例增加至20%添加,可有效防治仔猪黄白痢,促进僵猪快速生长。
5、母猪产后不食或泌乳不足或乳猪黄白痢,可将母猪饲料中发酵饲料添加比例增加至20%。
四、注意事项:
1、开袋后尽快用完,本品颜色稍有变化、有结块不影响使用性能;
2、初始饲喂时,因适口性好,而乳猪仔猪消化机能尚不健全,要防止乳猪仔猪采食过饱而引起消化不良,采用少喂多餐3-5天过渡即可;
3、5-9月份高温天气,现配现喂,1-2天用完;如混本品后存放时间较长,请将发酵饲料添加比例减少到5%,以防止水分超标发热
微生物农药 microbial pesticide
包括农用抗生素和活体微生物农药。为利用微生物或其代谢产物来防治危害农作物的病、虫、草、鼠害及促进作物生长。它包括以菌治虫、以菌治菌、以菌除草等。这类农药具有选择性强,对人、畜、农作物和自然环境安全,不伤害天敌,不易产生抗性等特点。这些微生物农药包括细菌、真菌、病毒或其代谢物,例如苏云金杆菌、白僵菌、核多角体病毒、井冈霉素、C型肉毒梭菌外毒素等。随着人们对环境保护越来越高的要求,微生物农药无疑是今后农药的发展方向之一。
参考:
一、 江苏省微生物农药研究开发的现状 1、微生物农药的开发现状 枯草芽孢杆菌(Bs)——微生物杀菌剂,能稳定地在土壤和植物表面定殖、产生抗生素、分泌刺激植物生长的激素、并能诱导寄主产生抗病性,是一种理想的微生物杀菌剂,有广阔的应用前景。如:美国Alabama州用Bs处理多种作物种子,平均产量增加9%,根病明显减轻;日本用Bs及其分泌物防治西红柿立枯病获得良好防效;国内北京大学和河南省农科院报告Bs对小麦赤霉病、西瓜枯萎病、烟草青枯病、棉花枯萎病等多种病害有良好的田间防治效果,并有明显的增产效应。江苏省农科院植保所与国际水稻研究所长期合作研究,研制开发出生物杀菌剂Bs-916,经大面积示范推广试验证明,Bs-916对纹枯病防效达75-85%,对稻曲病防效达63.8-85.7%。国内外专家这一研究成果高度评价,认为用Bs杀菌剂防治水稻纹枯病是目前生物防治叶部病害研究中最先进的,且已具备了转向商品化生产条件。 昆虫病毒〔核多角体病毒(NPV)、颗粒体病毒(GV)〕——微生物杀虫剂, 是抑制害虫种群的病原性天敌。NPV和GV以鳞翅目害虫为特异性寄主,安全性高、可长期保存、易于生产、并与化学杀虫剂具有相似的施用方法, 因而作为优良的生物防治因子, 得到世界各国的广泛重视与研究。近年来, 日本、美国、加拿大、英国等正着力研究NPV的提速、增效和扩大杀虫谱的途径和机制, 已取得突破性进展。特别是日本研究者福原和三桥和佐藤分别发现粘虫痘病毒(Pseudaletia separata EPV)对PuNPV和AcNPV具有极强的增效作用; 后藤则发现八字地老虎(Xestia c-nigrum)的颗粒体病毒(XcGV)不仅对XcNPV、HaNPV(棉铃虫NPV)、SeNPV(甜菜夜蛾NPV)等多种NPV具有100-10000倍的增效作用, 而且同时使NPV的杀虫速度提高一倍以上、并拓宽NPV的杀虫谱。GV对NPV提速、增效、扩谱作用的发现, 一举突破了NPV应用于农作物防治重大害虫的3大障碍, 使NPV首次展示了真正替代化学杀虫剂防治害虫的产业化开发前景。江苏省农科院植保所引进完整的NPV和GV增效株系及VEF增效基因重组表达体系,为我国开发该项最新技术奠定了坚实的基础,目前已开发出针对水稻螟虫(二化螟、三化螟)的NPV-GV增强型高效生物杀虫剂,对二化螟的杀虫效果均达90%以上。 苏云金芽孢杆菌(Bt)——微生物杀虫剂,在20多个省市用于防治粮、棉、果蔬、林业等作物上的20多种害虫,使用面积达5千万亩次。随着绿色食品的深入人心,Bt制剂在国内外农药市场上收到普遍欢迎。江苏里下河地区农科所自70年代专业从事苏云金杆菌(Bt)、球形芽孢杆菌(Bs)等微生物农药的研究与生产,是国内最早的生物农药研究机构之一。“九五”期间在研究筛选对夜蛾类等害虫广谱高杀虫活性Bt菌种的基础上,成功地运用Bt与国产氟铃脲(昆虫生长调节剂)两种生物农药增效复配的方式,既克服了Bt制剂的不足,也解决了氟铃脲单独应用成本较高和易产生药害等问题,对一些夜蛾类害虫,在初孵及1-3龄的龄期结构情况下,防效已达到80%左右,药效期7-10天,大大超过了Bt制剂单用的水平;近年来,深入开展了微生物高效毒株的筛选和生物增效因子的研究,筛选出高毒力Bt菌株Yz-2、和两株对Bt、SeNPV具有显著增效作用的病毒(PuGV-Ps和AsNPV);率先在省内开展Bt复配制剂的研究,筛选了Bt+阿维菌素等多个增效组合,示范推广效果显著。通过增进毒株毒力、病毒增效因子修饰、复配增效等多重有效手段克服制约微生物杀虫剂应用的瓶颈,提高 Bt、病毒制剂毒力、扩大杀虫谱、增强环境稳定性,为其大规模运用于生产实践,开辟了新的途径。 2、应用前景 微生物农药是21世纪农药工业的新产业,代表着植物保护的方向,其最大的优势在于能克服化学农药对生态环境的污染和减少在农副产品中农药残留量,同时在示范推广微生物农药应用的过程中,农副产品的品质和价格将大幅度上升,有利地促进农村经济增长和农民增收,社会效益不可估量。 我国已加入WTO,农业将面临新的发展机遇和空间,农副产品出口市场更加广阔,提高我国农产品的国际市场竞争力的重要因素之一是降低农产品有毒物质的残留量,而微生物农药将为农产品优质安全生产和降低有毒物质残留量提供技术和物质保障。微生物农药研究与发展,将有效地实现农产品的优质安全生产,提升农产品的经济附加值,扩大我国农副产品外销市场,推进绿色产业的发展,这些均对发展农村经济、增加农民收入、促进农村繁荣具有重要的推进作用。 微生物农药作为无公害农副产品生产的必要生产资料之一,在未来的农作物病虫害防治方面将有巨大的市场需求,因此,进一步加快微生物农药的研制、产业化和推广应用进程,降低农药在农副产品中的残留和对农田生态环境的污染,实现农作物重大病虫害可持续控制,满足我国无公害农产品产业化生产对农业科技的重大需求,必将产生巨大的社会、经济和生态效益。 3、存在的问题 l 微生物农药防效的评价问题 以微生物农药为主的生物防治是一种持久效应,因此对微生物农药的防治效果应该进行长期追踪调查,这样才能制定出使用微生物农药进行农作物病虫害管理的途径和策略。把微生物农药的防效与化学农药的防效进行比较,并套用化学防治的使用方法进行生物防治,这是一种错误的思路。微生物农药是通过生物间的相互作用来控制植物病虫害发生、为害的,微生物农药的效果不可能像化学农药那么快速、有效,但它们的防效是持久的、稳定的。因此,应该建立生物农药防治植物病虫害效果的评价体系,从生物农药对环境保护、可持续控制、农产品安全等诸方面的影响进行评估,有利于生物农药健康、迅速地发展。 l 微生物农药的中试和制剂问题 微生物农药进行实验室研究、小试的产品和品种很多,但真正最终实现产业化的却很少,究其原因,主要是未能解决产销用三个环节的实际问题。许多研究人员不大愿意做大范围的田间生物防治试验,因为这种试验费用大,各种干扰因素复杂,获得成果的可能性小。所以,国家政府在经费投入上应对微生物农药的研制及其产业化给予倾斜,鼓励研究人员加快微生物农药的产业化进程,同时对微生物农药产品的商品化应给予优惠条件。 微生物农药剂型单一、生产工艺落后,产品的理化指标和有效成分含量不稳定,致使成为微生物农药发展的一个瓶颈。因此,要开展产学研联合攻关,筛选能保持新剂型理化性状的助剂配方,筛选能提高新剂型分散性和附着性的表面活性剂,研制出提高生物农药防治效果的新助剂和新剂型。提高微生物农药的防治效果和有效利用率。 l 农民对微生物农药的认识问题 由于农民长期使用化学农药,首先考虑效果好坏,其次是成本与经济效益的关系,基本不考虑环境污染和农产品残留问题,对微生物农药的优点和可持续控制作用缺乏感性认识,加上微生物农药的毒性低、药效相对慢等弱点和宣传力度不足等原因,使农民对微生物农药的优越性认识不足。因此要加大宣传力度,使广大农民充分认识到生物农药的优越性,同时应加强农产品化学农药残留的检测,严格实行农产品优质优价,使农民真正获得使用生物农药的好处;要抓住当前各级政府大力发展无公害农产品、大面积建设无公害农产品生产基地的契机,促进微生物农药的迅速发展。
二、 今后研究的方向与发展预测 l 抑病、抑虫土壤 对于抑病、抑虫土壤应给予更多的研究。这种有微生物持性的土壤,使病原菌不能生存,害虫不能导致为害。虽然已有一些抑病、抑虫土壤的报导,但其抑制机制还不够了解,这是非常有用的生态信息。它们能导致新的生物防治因子的发现。 l 生物防除杂草 杂草的生物防治就是利用寄主范围较专一的植食性动物或植物病原微生物,将影响人类经济活力的杂草种群控制在经济为害阈值之下。生物治草与化学除草相比,具有不污染环境、不产生药害、经济效益高等优点。有时一次成功的天敌引种可一劳永逸地解决草害。对一些恶性杂草或在特殊环境(如水域)的草害、生物防治往往是最理想的防治措施。然而生物除草涉及的问题广泛复杂,难度较大,所以有必要加强这方面的研究工作。 l 基因工程微生物 近几年来,基因工程微生物的研究十分活跃,并先于抗病虫遗传工程植物进入了实用化阶段。这一发展显示出生物技术用于生防微生物遗传改良的巨大潜力,并为新一代微生物农药的进一步研究开发奠定了基础。美国Mycogen公司将Bt毒蛋白基因转入定殖在植物根部的萤光假单胞菌中,使杀虫作用可延长到两周以上,对小菜蛾的杀虫效果与化学农药相当,这种工程杀虫菌剂无污染环境的副作用,1991年登记注册,商品名为MVP,成为一种新型的微生物杀虫剂,用于蔬菜害虫防治。 l 转基因抗病虫植物 转基因抗病虫植物为病虫害防治开辟了新路。1985年美国科学家将烟草花叶病毒外壳蛋白基因(cp)导入感病的烟草,转基因植株增强了对病毒的抵抗力。这种通过转cp基因获得抗病性的方法后来在蕃茄、马铃薯、大豆、水稻等多种植株上获得了成功。可见这是一种很有前景的生物工程研究。 三、 对策与建议 1、抓住发展机遇,加强微生物农药研究 我国农业可持续发展要求确保食物安全,发展高产优质高效农业,维护资源的合理利用,建立良好的生态环境,以实现农业和农村的持续发展。要促进农业的可持续发展,推广应用微生物农药是重要的技术支撑之一。
此外,随着我国加入WTO,国内市场进一步开放,我国农产品将面临严峻的挑战。发展优质、无公害的农产品,提高参与国际市场的竞争力,微生物农药将起着极其重要的作用。因此,要抓住机遇,大力发展微生物农药。 2、强化基础研究,加大研究力度 发展微生物农药,政府必须加大科研经费的投入。首先应建立省级微生物农药研究基地或工程中心,组成一支微生物农药科研队伍,围绕当前生产上主要农作物重大病虫害开展生物防治的研究,系统筛选高效菌株,建立优化的发酵、增殖生产工艺和规范的生产质量标准,组建配套的田间实用技术;其次要加强微生物农药作用机理的研究,可根据其作用位点和活性中心反推导,指导菌种选育,更新剂型,合成新农药的先导化合物,创制新农药。 3、加速微生物农药产业化进程 微生物农药的研究在立项的同时就应考虑到项目的最终目标是形成微生物农药产品,将要进入市场,因此,应着重对微生物农药的制剂加工、产品质量、环境行为等一系列问题开展研究,提高微生物农药商品的质量和竞争能力;政府应制定向微生物农药产业化倾斜政策,一方面要加大扶持微生物农药产业化的支持力度,另一方面要鼓励企业单位直接参与项目研究,使企业成为微生物农药研究成果转化为生产力的基地,促进微生物农药的产业化。 4、微生物农药的开发与无公害农业生产基地建设相结合 微生物农药是无公害农产品生产必须的生产资料,因此应该将微生物农药的开发和无公害农业生产基地的建设紧密结合,在广泛建立无公害农产品生产基地的同时大力推广应用微生物农药。围绕我省农业结构调整、提高农业效益、增加农民收入、改善农村生态环境的主题,结合我省无公害农业对植物保护研究的新要求,大力发展微生物农药,使微生物农药及其配套使用技术在农作物主要病虫害防治中发挥更大的作用,为“十五”期间加速我省农业由主要追求数量向注重质量效益的根本转变、保障食物安全、保护环境、促进农业可持续发展,提供有力的科技支撑。 附:我国无残留农药研究达到国际先进水平 一种以昆虫病毒为主的专门防治茶叶害虫的纯“活体微生物农药”,日前被国家农业部正式批准实现批量生产,开始在全国有机茶基地推广使用,这标志着我国无残留农药应用这一高科技领域已达到国际先进水平。 这种最新研制的纯“活体微生物农药”被命名为“武大绿洲茶园”,是国家计委批准的“国家高技术产业化示范工程项目”中一项生物高新技术成果。它是按照联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)共同创导使用的最有毒力和最安全的昆虫杆状病毒与其它微生物复合而成。 由武汉大学生命科学学院昆虫病毒研究所和湖北武大绿洲生物技术公司开发研制的“武大绿洲茶园”,是以茶尺蠖核型多角体病毒为主与其它微生物复合而成,是一种具有自主知识产权的纯生物杀虫剂。这也是目前国内外首例通过国家鉴定并可直接用于有机茶大面积防治茶尺蠖、茶毛虫、茶小卷叶蛾三大害虫的纯生物农药。
微生物能源
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。
微生物千姿百态,有些是腐败性的,即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的,它们可用来生产如奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒。微生物非常小,必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌,1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌,或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。
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。
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中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。
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。
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。
1.微生物饲料
微生物饲料主要有单细胞蛋白和菌体蛋白饲料、发酵糖化饲料及秸秆微生物发酵饲料等。单细胞蛋白和菌体蛋白饲料是利用微生物生长繁殖快,蛋白含量高,利用有机废物来生产蛋白饲料。由我国于1984年3月20日发现的可利用薯类薯渣等粗淀粉的混生配伍菌株生产菌体蛋白饲料,简称4320菌体蛋白饲料,我国又相继选育出在柠檬渣、甜菜渣、豆渣、酒糟和玉米渣等工业废渣上生长良好的混生配伍菌株,用来生产4320系列菌体蛋白饲料。发酵饲料是利用各种有益微生物,把秸秆类粗饲料加工成营养丰富适口性好的饲料。微生物饲料添加剂也属微生物饲料类,主要有酶制剂、真菌添加剂、维生素类、抗生素类、氨基酸类、活微生物等。通过生物发酵工程制取的微生物及代谢物、转化物作伺料,正广泛应用于畜牧业生产中。
- 血莲丿红尘
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微生物饲料 微生物饲料是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种,将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体生物发酵饲料。该产品不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸,而且能使其它粗饲料原料营养成份迅速转化,达到增强消化吸收利用效果。
一、发酵对象与分类
1、发酵全价饲料、浓缩料
取出全价饲料(使用浓缩料的按配好的全价饲料计算)按下面配比进行发酵。
2、发酵棉粕菜粕脱毒代替豆粕,另见说明书。
3、发酵生物豆粕代替鱼粉:可以适当加大菌种使用量,直接发酵豆粕转化成生物活性小肽后添加,另见说明书。
二、发酵方法(以发酵1000公斤发酵饲料为例)
1、 发酵饲料原料与配方:配制好的发酵饲料1000公斤,水350-400公斤(夏天350,冬天400),菌种饲料发酵剂5公斤,100-200克纳豆菌。2、 制作稀释活化发酵液:将菌种5公斤饲料发酵剂和100-200克纳豆菌倒入350-400公斤水中搅拌均匀制成活化发酵液。3、 将制成的活化发酵液与1000公斤发酵饲料混合均匀,湿度以手捏成团不滴水,一触即散为宜。有搅拌机的大型养殖场将活化发酵液慢慢加入饲料中搅拌均匀即可;没有搅拌机的养殖户将活化发酵液慢慢少量喷到饲料上,用铁锹搅拌均匀,注意:不能有团块、水结块,用手将团块、水结块搓散搅拌均匀。 4、大型养殖场可以将配置好的饲料在地面压实堆成垛或者装入水泥池压实,用塑料薄膜密封或者使用厚实的不透气的塑料碎团块、水结块。
三、使用功效:
1、本品占全价配合饲料的5-30%,一般情况下为10%合适,配制母猪饲料时,建议用量不超过20%。本品按比例配合均匀后饲喂,现配现喂,可干喂也可湿喂,自由饮水。
2、打开包装袋一角可与粉料或颗粒料等不同料型搭配饲喂。
3、本品可作为乳猪断奶前后的诱食饲料,饲喂后乳猪可平稳度过断奶期,防止出现应激反应和腹泻。
4、遇到仔猪黄白痢或生长缓慢的僵猪可适当将发酵饲料添加比例增加至20%添加,可有效防治仔猪黄白痢,促进僵猪快速生长。
5、母猪产后不食或泌乳不足或乳猪黄白痢,可将母猪饲料中发酵饲料添加比例增加至20%。
四、注意事项:
1、开袋后尽快用完,本品颜色稍有变化、有结块不影响使用性能;
2、初始饲喂时,因适口性好,而乳猪仔猪消化机能尚不健全,要防止乳猪仔猪采食过饱而引起消化不良,采用少喂多餐3-5天过渡即可;
3、5-9月份高温天气,现配现喂,1-2天用完;如混本品后存放时间较长,请将发酵饲料添加比例减少到5%,以防止水分超标发热
微生物农药 microbial pesticide
包括农用抗生素和活体微生物农药。为利用微生物或其代谢产物来防治危害农作物的病、虫、草、鼠害及促进作物生长。它包括以菌治虫、以菌治菌、以菌除草等。这类农药具有选择性强,对人、畜、农作物和自然环境安全,不伤害天敌,不易产生抗性等特点。这些微生物农药包括细菌、真菌、病毒或其代谢物,例如苏云金杆菌、白僵菌、核多角体病毒、井冈霉素、C型肉毒梭菌外毒素等。随着人们对环境保护越来越高的要求,微生物农药无疑是今后农药的发展方向之一。
参考:
一、 江苏省微生物农药研究开发的现状 1、微生物农药的开发现状 枯草芽孢杆菌(Bs)——微生物杀菌剂,能稳定地在土壤和植物表面定殖、产生抗生素、分泌刺激植物生长的激素、并能诱导寄主产生抗病性,是一种理想的微生物杀菌剂,有广阔的应用前景。如:美国Alabama州用Bs处理多种作物种子,平均产量增加9%,根病明显减轻;日本用Bs及其分泌物防治西红柿立枯病获得良好防效;国内北京大学和河南省农科院报告Bs对小麦赤霉病、西瓜枯萎病、烟草青枯病、棉花枯萎病等多种病害有良好的田间防治效果,并有明显的增产效应。江苏省农科院植保所与国际水稻研究所长期合作研究,研制开发出生物杀菌剂Bs-916,经大面积示范推广试验证明,Bs-916对纹枯病防效达75-85%,对稻曲病防效达63.8-85.7%。国内外专家这一研究成果高度评价,认为用Bs杀菌剂防治水稻纹枯病是目前生物防治叶部病害研究中最先进的,且已具备了转向商品化生产条件。 昆虫病毒〔核多角体病毒(NPV)、颗粒体病毒(GV)〕——微生物杀虫剂, 是抑制害虫种群的病原性天敌。NPV和GV以鳞翅目害虫为特异性寄主,安全性高、可长期保存、易于生产、并与化学杀虫剂具有相似的施用方法, 因而作为优良的生物防治因子, 得到世界各国的广泛重视与研究。近年来, 日本、美国、加拿大、英国等正着力研究NPV的提速、增效和扩大杀虫谱的途径和机制, 已取得突破性进展。特别是日本研究者福原和三桥和佐藤分别发现粘虫痘病毒(Pseudaletia separata EPV)对PuNPV和AcNPV具有极强的增效作用; 后藤则发现八字地老虎(Xestia c-nigrum)的颗粒体病毒(XcGV)不仅对XcNPV、HaNPV(棉铃虫NPV)、SeNPV(甜菜夜蛾NPV)等多种NPV具有100-10000倍的增效作用, 而且同时使NPV的杀虫速度提高一倍以上、并拓宽NPV的杀虫谱。GV对NPV提速、增效、扩谱作用的发现, 一举突破了NPV应用于农作物防治重大害虫的3大障碍, 使NPV首次展示了真正替代化学杀虫剂防治害虫的产业化开发前景。江苏省农科院植保所引进完整的NPV和GV增效株系及VEF增效基因重组表达体系,为我国开发该项最新技术奠定了坚实的基础,目前已开发出针对水稻螟虫(二化螟、三化螟)的NPV-GV增强型高效生物杀虫剂,对二化螟的杀虫效果均达90%以上。 苏云金芽孢杆菌(Bt)——微生物杀虫剂,在20多个省市用于防治粮、棉、果蔬、林业等作物上的20多种害虫,使用面积达5千万亩次。随着绿色食品的深入人心,Bt制剂在国内外农药市场上收到普遍欢迎。江苏里下河地区农科所自70年代专业从事苏云金杆菌(Bt)、球形芽孢杆菌(Bs)等微生物农药的研究与生产,是国内最早的生物农药研究机构之一。“九五”期间在研究筛选对夜蛾类等害虫广谱高杀虫活性Bt菌种的基础上,成功地运用Bt与国产氟铃脲(昆虫生长调节剂)两种生物农药增效复配的方式,既克服了Bt制剂的不足,也解决了氟铃脲单独应用成本较高和易产生药害等问题,对一些夜蛾类害虫,在初孵及1-3龄的龄期结构情况下,防效已达到80%左右,药效期7-10天,大大超过了Bt制剂单用的水平;近年来,深入开展了微生物高效毒株的筛选和生物增效因子的研究,筛选出高毒力Bt菌株Yz-2、和两株对Bt、SeNPV具有显著增效作用的病毒(PuGV-Ps和AsNPV);率先在省内开展Bt复配制剂的研究,筛选了Bt+阿维菌素等多个增效组合,示范推广效果显著。通过增进毒株毒力、病毒增效因子修饰、复配增效等多重有效手段克服制约微生物杀虫剂应用的瓶颈,提高 Bt、病毒制剂毒力、扩大杀虫谱、增强环境稳定性,为其大规模运用于生产实践,开辟了新的途径。 2、应用前景 微生物农药是21世纪农药工业的新产业,代表着植物保护的方向,其最大的优势在于能克服化学农药对生态环境的污染和减少在农副产品中农药残留量,同时在示范推广微生物农药应用的过程中,农副产品的品质和价格将大幅度上升,有利地促进农村经济增长和农民增收,社会效益不可估量。 我国已加入WTO,农业将面临新的发展机遇和空间,农副产品出口市场更加广阔,提高我国农产品的国际市场竞争力的重要因素之一是降低农产品有毒物质的残留量,而微生物农药将为农产品优质安全生产和降低有毒物质残留量提供技术和物质保障。微生物农药研究与发展,将有效地实现农产品的优质安全生产,提升农产品的经济附加值,扩大我国农副产品外销市场,推进绿色产业的发展,这些均对发展农村经济、增加农民收入、促进农村繁荣具有重要的推进作用。 微生物农药作为无公害农副产品生产的必要生产资料之一,在未来的农作物病虫害防治方面将有巨大的市场需求,因此,进一步加快微生物农药的研制、产业化和推广应用进程,降低农药在农副产品中的残留和对农田生态环境的污染,实现农作物重大病虫害可持续控制,满足我国无公害农产品产业化生产对农业科技的重大需求,必将产生巨大的社会、经济和生态效益。 3、存在的问题 l 微生物农药防效的评价问题 以微生物农药为主的生物防治是一种持久效应,因此对微生物农药的防治效果应该进行长期追踪调查,这样才能制定出使用微生物农药进行农作物病虫害管理的途径和策略。把微生物农药的防效与化学农药的防效进行比较,并套用化学防治的使用方法进行生物防治,这是一种错误的思路。微生物农药是通过生物间的相互作用来控制植物病虫害发生、为害的,微生物农药的效果不可能像化学农药那么快速、有效,但它们的防效是持久的、稳定的。因此,应该建立生物农药防治植物病虫害效果的评价体系,从生物农药对环境保护、可持续控制、农产品安全等诸方面的影响进行评估,有利于生物农药健康、迅速地发展。 l 微生物农药的中试和制剂问题 微生物农药进行实验室研究、小试的产品和品种很多,但真正最终实现产业化的却很少,究其原因,主要是未能解决产销用三个环节的实际问题。许多研究人员不大愿意做大范围的田间生物防治试验,因为这种试验费用大,各种干扰因素复杂,获得成果的可能性小。所以,国家政府在经费投入上应对微生物农药的研制及其产业化给予倾斜,鼓励研究人员加快微生物农药的产业化进程,同时对微生物农药产品的商品化应给予优惠条件。 微生物农药剂型单一、生产工艺落后,产品的理化指标和有效成分含量不稳定,致使成为微生物农药发展的一个瓶颈。因此,要开展产学研联合攻关,筛选能保持新剂型理化性状的助剂配方,筛选能提高新剂型分散性和附着性的表面活性剂,研制出提高生物农药防治效果的新助剂和新剂型。提高微生物农药的防治效果和有效利用率。 l 农民对微生物农药的认识问题 由于农民长期使用化学农药,首先考虑效果好坏,其次是成本与经济效益的关系,基本不考虑环境污染和农产品残留问题,对微生物农药的优点和可持续控制作用缺乏感性认识,加上微生物农药的毒性低、药效相对慢等弱点和宣传力度不足等原因,使农民对微生物农药的优越性认识不足。因此要加大宣传力度,使广大农民充分认识到生物农药的优越性,同时应加强农产品化学农药残留的检测,严格实行农产品优质优价,使农民真正获得使用生物农药的好处;要抓住当前各级政府大力发展无公害农产品、大面积建设无公害农产品生产基地的契机,促进微生物农药的迅速发展。
二、 今后研究的方向与发展预测 l 抑病、抑虫土壤 对于抑病、抑虫土壤应给予更多的研究。这种有微生物持性的土壤,使病原菌不能生存,害虫不能导致为害。虽然已有一些抑病、抑虫土壤的报导,但其抑制机制还不够了解,这是非常有用的生态信息。它们能导致新的生物防治因子的发现。 l 生物防除杂草 杂草的生物防治就是利用寄主范围较专一的植食性动物或植物病原微生物,将影响人类经济活力的杂草种群控制在经济为害阈值之下。生物治草与化学除草相比,具有不污染环境、不产生药害、经济效益高等优点。有时一次成功的天敌引种可一劳永逸地解决草害。对一些恶性杂草或在特殊环境(如水域)的草害、生物防治往往是最理想的防治措施。然而生物除草涉及的问题广泛复杂,难度较大,所以有必要加强这方面的研究工作。 l 基因工程微生物 近几年来,基因工程微生物的研究十分活跃,并先于抗病虫遗传工程植物进入了实用化阶段。这一发展显示出生物技术用于生防微生物遗传改良的巨大潜力,并为新一代微生物农药的进一步研究开发奠定了基础。美国Mycogen公司将Bt毒蛋白基因转入定殖在植物根部的萤光假单胞菌中,使杀虫作用可延长到两周以上,对小菜蛾的杀虫效果与化学农药相当,这种工程杀虫菌剂无污染环境的副作用,1991年登记注册,商品名为MVP,成为一种新型的微生物杀虫剂,用于蔬菜害虫防治。 l 转基因抗病虫植物 转基因抗病虫植物为病虫害防治开辟了新路。1985年美国科学家将烟草花叶病毒外壳蛋白基因(cp)导入感病的烟草,转基因植株增强了对病毒的抵抗力。这种通过转cp基因获得抗病性的方法后来在蕃茄、马铃薯、大豆、水稻等多种植株上获得了成功。可见这是一种很有前景的生物工程研究。 三、 对策与建议 1、抓住发展机遇,加强微生物农药研究 我国农业可持续发展要求确保食物安全,发展高产优质高效农业,维护资源的合理利用,建立良好的生态环境,以实现农业和农村的持续发展。要促进农业的可持续发展,推广应用微生物农药是重要的技术支撑之一。
此外,随着我国加入WTO,国内市场进一步开放,我国农产品将面临严峻的挑战。发展优质、无公害的农产品,提高参与国际市场的竞争力,微生物农药将起着极其重要的作用。因此,要抓住机遇,大力发展微生物农药。 2、强化基础研究,加大研究力度 发展微生物农药,政府必须加大科研经费的投入。首先应建立省级微生物农药研究基地或工程中心,组成一支微生物农药科研队伍,围绕当前生产上主要农作物重大病虫害开展生物防治的研究,系统筛选高效菌株,建立优化的发酵、增殖生产工艺和规范的生产质量标准,组建配套的田间实用技术;其次要加强微生物农药作用机理的研究,可根据其作用位点和活性中心反推导,指导菌种选育,更新剂型,合成新农药的先导化合物,创制新农药。 3、加速微生物农药产业化进程 微生物农药的研究在立项的同时就应考虑到项目的最终目标是形成微生物农药产品,将要进入市场,因此,应着重对微生物农药的制剂加工、产品质量、环境行为等一系列问题开展研究,提高微生物农药商品的质量和竞争能力;政府应制定向微生物农药产业化倾斜政策,一方面要加大扶持微生物农药产业化的支持力度,另一方面要鼓励企业单位直接参与项目研究,使企业成为微生物农药研究成果转化为生产力的基地,促进微生物农药的产业化。 4、微生物农药的开发与无公害农业生产基地建设相结合 微生物农药是无公害农产品生产必须的生产资料,因此应该将微生物农药的开发和无公害农业生产基地的建设紧密结合,在广泛建立无公害农产品生产基地的同时大力推广应用微生物农药。围绕我省农业结构调整、提高农业效益、增加农民收入、改善农村生态环境的主题,结合我省无公害农业对植物保护研究的新要求,大力发展微生物农药,使微生物农药及其配套使用技术在农作物主要病虫害防治中发挥更大的作用,为“十五”期间加速我省农业由主要追求数量向注重质量效益的根本转变、保障食物安全、保护环境、促进农业可持续发展,提供有力的科技支撑。 附:我国无残留农药研究达到国际先进水平 一种以昆虫病毒为主的专门防治茶叶害虫的纯“活体微生物农药”,日前被国家农业部正式批准实现批量生产,开始在全国有机茶基地推广使用,这标志着我国无残留农药应用这一高科技领域已达到国际先进水平。 这种最新研制的纯“活体微生物农药”被命名为“武大绿洲茶园”,是国家计委批准的“国家高技术产业化示范工程项目”中一项生物高新技术成果。它是按照联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)共同创导使用的最有毒力和最安全的昆虫杆状病毒与其它微生物复合而成。 由武汉大学生命科学学院昆虫病毒研究所和湖北武大绿洲生物技术公司开发研制的“武大绿洲茶园”,是以茶尺蠖核型多角体病毒为主与其它微生物复合而成,是一种具有自主知识产权的纯生物杀虫剂。这也是目前国内外首例通过国家鉴定并可直接用于有机茶大面积防治茶尺蠖、茶毛虫、茶小卷叶蛾三大害虫的纯生物农药。
微生物能源
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。
微生物千姿百态,有些是腐败性的,即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的,它们可用来生产如奶酪,面包,泡菜,啤酒和葡萄酒。微生物非常小,必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌,1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶,每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌,或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。
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。
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中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。
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。
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。
- 大鱼炖火锅
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1.微生物饲料
微生物饲料主要有单细胞蛋白和菌体蛋白饲料、发酵糖化饲料及秸秆微生物发酵饲料等。单细胞蛋白和菌体蛋白饲料是利用微生物生长繁殖快,蛋白含量高,利用有机废物来生产蛋白饲料。由我国于1984年3月20日发现的可利用薯类薯渣等粗淀粉的混生配伍菌株生产菌体蛋白饲料,简称4320菌体蛋白饲料,我国又相继选育出在柠檬渣、甜菜渣、豆渣、酒糟和玉米渣等工业废渣上生长良好的混生配伍菌株,用来生产4320系列菌体蛋白饲料。发酵饲料是利用各种有益微生物,把秸秆类粗饲料加工成营养丰富适口性好的饲料。微生物饲料添加剂也属微生物饲料类,主要有酶制剂、真菌添加剂、维生素类、抗生素类、氨基酸类、活微生物等。通过生物发酵工程制取的微生物及代谢物、转化物作伺料,正广泛应用于畜牧业生产中。
2.生物农药
常用生物农药种类
1) B.t乳剂。乳化性能好,杀虫谱广。主要防治对象有松毛虫、玉米螟、棉铃虫、黏虫、稻纵卷叶螟、茶毛虫等。B.t乳剂是一种胃毒剂,害虫食后能产生一种特殊的酶,这种酶可以分解昆虫肠道中的1种蛋白质,使害虫肠道穿孔,肠道里的东西流入体腔,最后得败血症死亡。使用时应掌握气温15℃以上,一般以20℃为适宜,施用时间应比施用化学农药提前2~3 d。
2) 青虫菌和杀螟杆菌。菜青虫吃了粘有青虫菌的菜叶,肠壁会很快穿孔,变成团团泥浆而死。杀螟杆菌用于防治稻纵卷叶螟、三化螟,还能防治苍蝇、蚊子、黏虫、松毛虫、白蚂蚁、稻苞虫等害虫。
3) 白僵菌。对防治松毛虫和水稻害虫黑尾叶蝉有特效。白僵菌液接触害虫后,通过体壁进入害虫体内,很快萌发菌丝,吸收害虫体液,使害虫变僵发硬而死。
4) 井冈霉素。防治水稻纹枯病有特效。抑制水稻纹枯病菌丝,有效期长达15~20 d,耐雨水冲刷,对人畜安全无毒。
5) 农用抗菌素和植物抗菌素。生产上应用的抗菌素有春雷霉素、庆丰霉素、多抗霉素、土霉素、灰黄霉素、放线菌酮链霉素等。如农抗120是一种新型的农用抗生素,对瓜、果、蔬菜、花卉、麦类、烟草的白粉病及水稻、麦类的纹枯病,具有很好的防治效果。
3.微生物能源
沼气是由微生物分解有机物质而产生,甲烷是沼气的主要成分,它是复杂有机物经多种微生物共同作用产生。经过微生物的发酵,将作为燃料的碳、氢和作为植物营养元素的N、P、K等分离开,使它们各得其所,各尽其用,提高了能量和物质利用效率,随着工农业生产的发展,有机残体及废弃物不断增加,对环境造成严重污染,对生产生活带来不良后果。以沼气为纽带可促进物质和能量在系统内部有多重循环利用。如我国北方开发的“四位一体”高效种养结合发展模式,即太阳能温室→沼气池→猪圈→厕所和南方的“猪圈→沼气池→果园”模式,可使一切有机残体和废弃物无害化和资源化,是一条适合我国国情的农村发展之路。
宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)的布鲁斯·洛根(Bruce Logan)认为,微生物是生产甲烷的最佳原料。
洛根及其同事在湿地、沼泽地和垃圾填埋场等处多次进行了实验,发现微生物可在通电情况下将二氧化碳和水转化为甲烷,其中水解细胞将电能储存在甲烷中的效率高达80%。
相关的实验报告刊登在《环境科学与技术》(Environmental Science and Technology)上,洛根教授还在一份特别声明中强调了微生物生产法在环保方面的优势。当甲烷燃烧时,它所排放的二氧化碳数量正好与当初吸收的数量相当,因而不会向环境排放额外的温室气体。不仅如此,假如生产流程中的电能来自于太阳能或风能,那么整个燃料循环过程都不会对环境造成任何污染。根据洛根的解释,尽管这一生产过程无法固定碳,但它可以将二氧化碳转化为燃料,从而实现碳中立。
与此同时,病毒亦成为工程学领域的新秀,新一代微生物电池的研制正在紧锣密鼓地进行当中。其工作原理和燃料电池类似,即通过微生物的生命活动产生氢、甲酸、氨之类的“电极活性物质”作为电池燃料,然后将化学能转换成电能。例如,美国航空航天局利用微生物处理尿液,将生产出的氨气作为电极活性物质,从而获得微生物电池,同时也解决了废物处理问题。在密封的宇宙飞船里,每位宇航员每天可排出22克尿液,生产47瓦电力。麻省理工学院的安吉拉·贝尔 (Angela Belcher)及其同事对一种名为M13的病毒进行了基因改造,成功地使其自行构造出改良版锂离子电池的电气网络。贝尔在实验报告中称,病毒型电池的能量和动力性能可与美国最先进混合动力汽车的充电电池相媲美。