微生物生態學基礎知識及其應用(7)

無菌動物與悉生生物

凡在其體內外檢查不到任何正常菌群的動物，稱為無菌動物（germ-free animal）。它是將剖腹產的鼠、兔、猴、豬、羊等或特殊孵育的雞等實驗動物，放在無菌培養裝置中進行精心培養而成的。用無菌動物進行實驗，可排除正常菌群的幹擾，從而使人們可以更深入、更精確地研究動物的免疫、營養、代謝、衰老和疾病等問題。

 

當然，目前也可通過同樣的原理和適當的培養裝置來獲得無菌植物。

凡已人為地接種上某已知純種微生物的無菌動物或無菌植物，就稱作悉生生物 (gnotobiota)，意即“了解其生物區係的生物”。研究悉生生物的科學，稱悉生學 (gnotobiotics)或悉生生物學(gnotobiology)。有關悉生生物學的觀點，微生物學的奠基人巴斯德早在1885年就提出來了。他認為，“如果在動物體內沒有腸道細菌的話，則它們的生命是不可能維持下去的。”因此，用悉生生物學的觀點來看待每一個高等動物或高等植物的整個個體時，它們實際上都是一個與有關正常菌群形成一體的“共生複合體”。

 

通過對無菌動物的研究後發現：1)在沒有正常菌群存在的狀態下，其免疫係統的機能特別低下，若幹器官變小，這在原來充滿大量細菌的盲腸中表現得尤為突出；2)營養要求變得特殊，例如需要維生素k; 3)對屬於非致病菌的Bacillus subtilis（枯草杆菌）和Micrococcus lutea（藤黃微球菌）等變得極為敏感，並易患病；4)對原來易患的阿米巴痢疾，因這種原生動物得不到細菌作食物，所以無菌動物反而不易患了,等等。

 

根際微生物和附生微生物

與動物體表麵存在著大量正常菌群類似，在植物體表麵也存在著正常微生物區係，最主要的有兩類：

 

根際微生物(rhizosphere microorganism)

植物根係經常向周圍的土壤分泌各種外滲物質（糖類、氨基酸和維生素等），故在根際存在著大量的微生物。根際微生物的種類受植物的種類和植物的發育階段所影響。一般地說，根際微生物以無芽胞杆菌居多，例如Pseudomonas（假單胞菌屬），Agrobacterium（土壤杆菌屬）， Achromobacter（無色杆菌屬），Chromobacterium（色杆菌屬），Arthrobacter（節杆菌屬）， Enterobacter（腸杆菌屬）和Mycobacterium (分枝杆菌屬)等。根際微生物在根際的大量繁殖，會強烈地影響植物的生長發育。主要為：1）改善了植物的營養條件。根際微生物的代謝作用加強了土壤中有機物的分解，改善了植物營養元素的供應，由微生物代謝中產生的酸類也可促進土壤中磷等礦質養料的供應。近年來還發現在根際生活的某些固氮細菌，如Azospirillum（固氮螺菌屬）等，可為植物提供氮素養料；2)分泌植物生長刺激物質。根際微生物可分泌維生素和植物生長素類物質，例如，Pseudomomas的一些種可分泌多種維生素；Clostridium butyricum（丁酸梭菌）可分泌若幹B族維生素和有機氮化物；一些放線菌可分泌維生素B12；固氮菌可分泌氨基酸、酰胺類物質、多種維生素（B1、 B2、B12 等）和吲哚乙酸等；3)分泌抗生素類物質，以利於植物避免土居性病原菌的侵染；4)根際微生物有時也會對植物產生有害的影響，例如，當土壤中碳氮比例較高時，它們會與植物爭奪碳、磷等營養；有時還會分泌一些有毒物質，抑製植物生長，等等。

 

附生微生物(epibiotic microbe)

 

一般指生活在植物體表麵，主要借其外滲物質或分泌物質為營養的微生物。葉麵微生物是主要的附生微生物。一般每克新鮮葉表麵約含106個細菌，也存在少數的酵母菌和黴菌，而放線菌則極少。葉麵微生物對植物的生長發育和人類的實踐有著一定的關係，例如，乳酸杆菌上廣泛存在於葉麵的微生物，在醃製泡菜、酸菜和青貯飼料過程中，存在於葉麵的乳酸杆菌就成了天然接種劑，在各種成熟的漿果表麵有大量糖質分泌物，因而存在著大量的酵母菌和其它附生微生物。當果皮損傷時，附生微生物就乘機進入果肉引起果實腐爛。在用葡萄等原料進行果酒釀造時，其表麵的酵母菌也成了良好的天然接種劑。還有一些葉麵微生物可以固氮，它們可直接或間接地向植物供應氮素營養。