微生物生态学基础知识及其应用(7)

无菌动物与悉生生物

凡在其体内外检查不到任何正常菌群的动物，称为无菌动物（germ-free animal）。它是将剖腹产的鼠、兔、猴、猪、羊等或特殊孵育的鸡等实验动物，放在无菌培养装置中进行精心培养而成的。用无菌动物进行实验，可排除正常菌群的干扰，从而使人们可以更深入、更精确地研究动物的免疫、营养、代谢、衰老和疾病等问题。

 

当然，目前也可通过同样的原理和适当的培养装置来获得无菌植物。

凡已人为地接种上某已知纯种微生物的无菌动物或无菌植物，就称作悉生生物 (gnotobiota)，意即“了解其生物区系的生物”。研究悉生生物的科学，称悉生学 (gnotobiotics)或悉生生物学(gnotobiology)。有关悉生生物学的观点，微生物学的奠基人巴斯德早在1885年就提出来了。他认为，“如果在动物体内没有肠道细菌的话，则它们的生命是不可能维持下去的。”因此，用悉生生物学的观点来看待每一个高等动物或高等植物的整个个体时，它们实际上都是一个与有关正常菌群形成一体的“共生复合体”。

 

通过对无菌动物的研究后发现：1)在没有正常菌群存在的状态下，其免疫系统的机能特别低下，若干器官变小，这在原来充满大量细菌的盲肠中表现得尤为突出；2)营养要求变得特殊，例如需要维生素k; 3)对属于非致病菌的Bacillus subtilis（枯草杆菌）和Micrococcus lutea（藤黄微球菌）等变得极为敏感，并易患病；4)对原来易患的阿米巴痢疾，因这种原生动物得不到细菌作食物，所以无菌动物反而不易患了,等等。

 

根际微生物和附生微生物

与动物体表面存在着大量正常菌群类似，在植物体表面也存在着正常微生物区系，最主要的有两类：

 

根际微生物(rhizosphere microorganism)

植物根系经常向周围的土壤分泌各种外渗物质（糖类、氨基酸和维生素等），故在根际存在着大量的微生物。根际微生物的种类受植物的种类和植物的发育阶段所影响。一般地说，根际微生物以无芽胞杆菌居多，例如Pseudomonas（假单胞菌属），Agrobacterium（土壤杆菌属）， Achromobacter（无色杆菌属），Chromobacterium（色杆菌属），Arthrobacter（节杆菌属）， Enterobacter（肠杆菌属）和Mycobacterium (分枝杆菌属)等。根际微生物在根际的大量繁殖，会强烈地影响植物的生长发育。主要为：1）改善了植物的营养条件。根际微生物的代谢作用加强了土壤中有机物的分解，改善了植物营养元素的供应，由微生物代谢中产生的酸类也可促进土壤中磷等矿质养料的供应。近年来还发现在根际生活的某些固氮细菌，如Azospirillum（固氮螺菌属）等，可为植物提供氮素养料；2)分泌植物生长刺激物质。根际微生物可分泌维生素和植物生长素类物质，例如，Pseudomomas的一些种可分泌多种维生素；Clostridium butyricum（丁酸梭菌）可分泌若干B族维生素和有机氮化物；一些放线菌可分泌维生素B12；固氮菌可分泌氨基酸、酰胺类物质、多种维生素（B1、 B2、B12 等）和吲哚乙酸等；3)分泌抗生素类物质，以利于植物避免土居性病原菌的侵染；4)根际微生物有时也会对植物产生有害的影响，例如，当土壤中碳氮比例较高时，它们会与植物争夺碳、磷等营养；有时还会分泌一些有毒物质，抑制植物生长，等等。

 

附生微生物(epibiotic microbe)

 

一般指生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。叶面微生物是主要的附生微生物。一般每克新鲜叶表面约含106个细菌，也存在少数的酵母菌和霉菌，而放线菌则极少。叶面微生物对植物的生长发育和人类的实践有着一定的关系，例如，乳酸杆菌上广泛存在于叶面的微生物，在腌制泡菜、酸菜和青贮饲料过程中，存在于叶面的乳酸杆菌就成了天然接种剂，在各种成熟的浆果表面有大量糖质分泌物，因而存在着大量的酵母菌和其它附生微生物。当果皮损伤时，附生微生物就乘机进入果肉引起果实腐烂。在用葡萄等原料进行果酒酿造时，其表面的酵母菌也成了良好的天然接种剂。还有一些叶面微生物可以固氮，它们可直接或间接地向植物供应氮素营养。