微生物多样性研究范文
时间：2023-12-11 17:22:17
导语：如何才能写好一篇微生物多样性研究，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
食品若要发酵就必须要有一个特定的微生物环境，发酵过程中微生物的种类会对发酵食品的口感产生非常大的影响，而加强对发酵食品中微生物多样性的研究可以十分有效的为相关的研究提供更多的理论依据，在研究的过程中，最为基本的两个要素就是物种的丰度和物种的均匀程度。而微生物在生长的过程中也有其自身独到的特点。因为微生物自身的体积小，结构也并不是十分的复杂，所以我国在微生物多样性的研究方面还处于比较缓慢的状态，在很长一段时间里都采用非常陈旧的方法去研究微生物的多样性，而我国有关的技术在不断的发展，所以在微生物研究方面也有了一些新的迹象。
1 微生物的培养分离方法
在微生物多样性研究的过程中，培养技术起到了非常关键的作用，直到现在，这种技术都广泛的使用在研究当中，微生物培养主要是按照目标的要求给微生物选择比较适宜的培养基，然后再按照不同的微生物特性来对其进行更加全面和准确的鉴别，但是这种方法在使用的范围上还是有着一定的限制，一般情况下它比较适合使用在小范围的微生物多样性鉴别中。
微生物培养法在实际的应用中需要首先通过人工的方式对培养基进行适当的处理，虽然不同的微生物在生长环境和自身的特性上都存在着较为明显的差异，所以研究的结果会和实验室当中不受任何外界因素影响条件下得出的结果存在着一定的差异，此外，自然界当中，很多种微生物都是没有办法通过人工培养的方式得到的，所以在研究的过程中也会造成生物多样性的流失，这样就使得实验室中所得出的结论不是非常的准确，存在着一定的片面性。
2 化学方法
磷脂脂肪酸是生物细胞膜中一个非常重要的成分，而不同的微生物能够通过生活反应形成不同种类的磷脂脂肪酸，这样就可以对不同的微生物进行鉴别和检验，但是在这一过程中尤其需要注意的一点就是不同类型的磷脂脂肪酸或者是不同生物体上的磷脂脂肪酸有可能会出现完全相同的研究和实验结果，所以还需要采用其他的辅助方式对其进行进一步的检验。
3 生理方法的鉴定系统
BIOLOG微孔平板阀是国外的研究机构在1991年建立起来的一套专门研究土壤微生物多样性的一种方法，这种方法通常就是按照生物对单一碳源不同的反应而实现对不同种类的微生物进行区分的目的，该鉴定系统当中主要有95反应孔的微孔平板和鉴定的软件组成的，反应孔当中还设置了碳源底物和对应的指示剂，而当接种样品溶液的时候，其中的一些营养物质就会被吸收和利用，从而使得孔中的反应物呈现出不同的颜色和状态，因为不同的微生物对95糖的反应和接受程度具备一定的差异按照反应孔当中颜色的转变和吸光度的变化就形成了不同的形式，这样也就使得不同微生物逐渐被判断出来。经过该系统软件的处理和判断，和标准菌种的数据进行详细的对比之后，这种菌的种类也就被准确的判断了出来，这种方法实际上已经进入到了微生物食品微生物多样性的研究当中，但是这种方法在应用的过程中也存在着一定的局限，所以也无法很好的独立使用，其主要的不足有：由于真菌、放线菌的代谢反应不能分解氯化物.此方法只能检测微生物群落细菌中快速生长的那部分微生物信息主要为革兰氏阴性菌：另外由于培养环境的改变可能引起微生物对碳源底物实际利用能力的改变而造成一定的误差目前所具有的标准菌种的数据库还不完善。有些种类还不能被准确进行鉴定即使存在以上不足。但由于其不需经过培养分离繁琐的步骤.仍被用于微生物多样性的研究。
4 分子生物学方法
分子生物学技术在微生物多样性研究上的应用主要可以归纳总结为2个方面：一方面是在PCR技术应用前提下所衍生出的一些研究方法.这些方法可以把少部分的DNA进行大量的增加.通过对基因排列顺序的对比和分析来对微生物的多样性进行研究另一方面是在应用分子杂交技术的前提下使用分子标记的方法。
4.1 建立在PCR技术的方法
PCR是1985年由MULUS发明的一种聚合酶链式反应技术.主要特点是短时间内在实验室条件下人为控制并特异扩增目的基因或DN段，以便于对已知DN断进行分析。PCR技术的发明和不断完善.不仅为分子生物学的发展作出了巨大的贡献.而且在微生物生态学的发展和分析技术的建立提供了有利工具。
4.2 基于分子杂交技术的分子标记法
分子杂交技术是基于核酸分子碱基互补配对的原理.用特异性探针与待测样品的DNA或ETNA形成杂交分子的过程用于微生物多样性研究常用的探针主要有RNA基因探针、抗性探针和编码代谢酶基因探针等。特别是近年来发展起来的荧光原位杂交技术是研究环境中不可培养微生物群落多样性最为常用和有效的手段荧光原位杂交技术是根据已知微生物不同分类级别上种群特异的DNA序列，以荧光标记的特异寡聚核酸片段作为探针与环境基因组中DNA分子杂交，检测该特异微生物种群的存在与丰度。操作步骤是将微生物样品固定在载玻片上，用荧光染料标记的基因探针杂交，将未杂交的荧光探针洗去后用普通荧光显微镜进行观察和摄像采用这一技术可以同时对不同类群的细菌在细胞水平上进行原位的定性定量分析和空间位置标示。该方法的特点是可以进行样品的原位杂交，且特意性和灵敏度高，克服了PCR扩增的偏好性，对生态系统样品中的种群结构的测度准确性高发酵食品中微生物多样性研究方法在传统技术的基础上有了很大的发展.主要发展出了4种研究方法四种方法在不同的方面有不同的优缺点，只有根据不同的特点选择不同的研究方法，才能更好地保证研究的准确性，从而促进发酵食品中微生物多样性研究。
结束语
发酵食品越来越多的走入到人们的生活当中，发酵食品中的生物多样性是影响其口感的一个非常重要的因素，而在实际的研究工作中，有很多的研究方法，不同的研究方法尤其自身的优势和使用范围，所以一定要根据实际的需要选择适当的方式，只有这样，才能更加充分的保证发酵食品微生物多样性研究更加的成熟。
参考文献
篇2
关键词：铁皮石斛；多糖；微生物发酵；抗氧化活性
中图分类号：S567.23+9 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）10-1934-03
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.10.033
Study on the Extraction and Antioxidant Activity of Dendrobium candidum Polysaccharides Obtained by Microbial Fermentation
AN Quan1，XU Dan-ni2，LI Guang-min2，WANG Lian-chun2，LI Meng2，SU Ning3，WANG Chang-tao2
（1. Yunnan Baiyao Group Co.， Ltd.， Kunming 650504，China； 2. Beijing Industry and Commerce University Faculty of Science/Beijing Municipal Key Laboratory of Plant Resources Research and Development， Beijing 100048，China； 3. Cosmetics Technology Center of China Inspection and Quarantine Institution， Beijing 100176，China）
Abstract： Using microbial fermentation method to extract polysaccharides from Dendrobium candidum，solid-liquid ratio and fermentation pH were selected as single factors for polysaccharides extraction，and to evaluate the antioxidant activity of polysaccharides in vitro. The optimum conditions obtained by two factors and three levels orthogonal method of Dendrobium candidum polysaccharides extraction were as follows：the solid-liquid ratio was 1∶90，the pH value was 5，the polysaccharides extraction ratio in this condition was 42.86%；experiments were operated on scavenging the hydroxyl radical，DPPH radical and superoxide anion radical of the polysaccharides extract by microbial fermentation， results showed that crude Dendrobium candidum polysaccharides had certain antioxidant activity and the antioxidant activity showed dose-effect relationship at selected concentrations.
Key words： Dendrobium candidum； polysaccharides； microbial fermentation； antioxidant activity
石斛是中传统名贵药材，有较好的药用价值。铁皮石斛为其中之极品，为兰科石斛属附生草本植物类[1]。铁皮石斛中含有的主要活性成分为石斛多糖、石斛碱、氨基酸、芪类及其衍生物以及多种挥发性成分，多糖是其最主要的有效成分，具有增强免疫、抗疲劳、抗氧化、降血压、降血糖、抗肿瘤等作用[2-4]，在化妆品原料开发中具有很好的应用前景[5]。石斛多糖是铁皮石斛中最重要的有效成分。提取铁皮石斛多糖有酶提法、酸提法、碱提法、水提法、超声提取等方法[6-8]。本试验采用微生物发酵法研究铁皮石斛多糖的最佳提取条件。
1 材料与方法
1.1 材料试剂
铁皮石斛，浙江义乌鲜禾有限公司；乳酸菌，北京川秀科技有限公司；氢氧化钠、盐酸、苯酚、浓硫酸、过氧化氢、硫酸亚铁、水杨酸、DPPH、无水乙醇、抗坏血酸、弱碱性（Tris-HCL）缓冲液、邻苯三酚、D-无水葡萄糖标准品均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器设备
DHG-9030A电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；TB-214分析天平，北京富海科技有限公司；RJ-TDL-5A低速台式大容量离心机；LDZX-50FBS立式压力蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂；PHS-3CpH计；UVmini-1240紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限公司；YT-CJ-IND超净工作台，北京亚泰科技仪器技术公司。
1.3 铁皮石斛多糖提取与测定
1）材料预处理。将铁皮石斛样品洗净、晾干，切成1～2 cm长的细段，于60 ℃的烘箱中烘干至恒重。粉碎，过40目分子筛，备用。
2）葡萄糖标准曲线的绘制。准确称取无水葡萄糖0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g加水溶解，于10 mL容量瓶中定容，吸取1 mL各浓度葡萄糖溶液，加入1 mL 5%苯酚溶液，摇匀，加入5 mL浓硫酸，摇匀。5 min后封管，置沸水浴中1 h，取出，冷却至室温，用去离子水代替待测液做空白对照，于490 nm下测其吸光度，以浓度为纵坐标，吸光度为横坐标，绘制标准曲线。
3）生物D化法提取铁皮石斛多糖工艺流程。准确称取一定量的铁皮石斛于锥形瓶中，置于高温灭菌锅中灭菌25 min，于超净台内按照1∶100用量添加乳酸菌，培养箱中培养6 h，灭菌，待其冷却至室温，进行汁渣分离，弃沉淀，得多糖粗提液。从上述粗提液中，取2 mL于离心管中，加入10 mL无水乙醇。冷藏静置1 h，离心10 min，弃上清液。沉淀以80%乙醇溶液洗涤2次，弃上清液，加水溶解，定容至50 mL，得铁皮石斛多糖溶液。
4）铁皮石斛多糖含量的测定（苯酚-硫酸法）。吸取待测液2 mL，另取2 mL去离子水做空白对照，于具塞试管中分别依次添加1.0 mL 5%苯酚溶液，混匀后加入5.0 mL浓硫酸，再次混匀，5 min后封管沸水浴1 h。取出后冷却至室温，在490 nm处测吸光度。
1.4 铁皮石斛多糖抗氧化性的测定
1）对羟自由基清除作用的测定（水杨酸法）。在25 mL比色管中加入2 mmol/L FeSO4 3 mL、 1 mmol/L H2O2 3 mL，摇匀；其中H2O2最后加入并启动整个反应。接着加入6 mmol/L水杨酸3 mL，摇匀；于37 ℃水浴加热15 min后取出，测其吸光度（A0）；然后分别加入一定浓度的待测液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL；再分别加入蒸馏水0.8、0.6、0.4、0.2、0.0 mL，摇匀，继续水浴加热15 min，取出测其吸光度（AX）。为消除后加的共1.0 mL待测液和蒸馏水所造成的体系吸光度的降低，方法同上，恒温15 min后测其吸光度（A00），加入1 mL蒸馏水，摇匀后再测一次吸光度（AXX），即A降低=A00-AXX。
羟自由基清除率=[（A0-AX-A降低）/A0]×100%
2）对DPPH自由基清除作用的测定（DPPH法）。取等体积的待测液与2×10-4 mol/L的DPPH溶液混匀（A1）；取等体积的无水乙醇（待测物溶剂）与2×10-4 mol/L的DPPH溶液混匀（A2）；取等体积的无水乙醇与待测液混匀（A3）；反应30 min后，在517 nm下测A1、A2、A3管吸光度。
DPPH自由基清除率=[（A2+A3）-A1]/A2×100%
2 结果与分析
2.1 葡萄糖标准曲线的绘制
采用紫外-分光光度法测葡萄糖标准品不同浓度下的吸光度，由葡萄糖吸光度标准曲线（图1），得回归方程y=0.100 2x-0.005，相关系数为0.999 5，表明0.2～1.0 mg/mL葡萄糖浓度与吸光度呈良好线性关系。
2.2 生物转化法中单因素对铁皮石斛多糖提取率的影响
2.2.1 料液比对多糖提取率的影响 选用乳酸菌为发酵菌种，调节pH至5.6，设置料液比为1∶60、1∶70、1∶80、1∶90、1∶100（g/mL，下同）共5个梯度，3个平行组。由图2可知，随着料液比中石斛样品的增加，多糖提取率上升。故取料液比1∶80、1∶90、1∶100做后续正交试验。
2.2.2 pH对多糖提取率的影响 以乳酸菌为发酵菌种，料液比为1∶100，设置pH为3、4、5、6、7共5个梯度，3个平行组。由图3可知，pH为3时多糖提取液出现明显沉淀物，影响试验结果，故作为误差点舍去。随着pH的增加，多糖提取率上升。故取pH为5、6、7作为后续探究试验的条件。
2.2.3 探究生物转化法提取铁皮石斛多糖最佳工艺条件 以微生物发酵铁皮石斛单因素试验结果为依据，以料液比（A）、pH（B）为考察因素，以铁皮石斛多糖提取率为考察指标，根据正交试验设计（表1）进行L9（32）试验，按照表1中的因素设计并进行正交试验，结果见表2、表3。
由表2、表3可知，通过比较极差大小R值可以看出对铁皮石斛多糖提取率的影响因素A>B，即料液比对提取率影响大于pH。各因素最佳提取工艺为A2B1，即料液比为1∶90、pH为5，此条件下多糖得率为42.86%。
2.3 铁皮石斛抗氧化性结果分析
2.3.1 对羟自由基的清除作用 由图4可知，铁皮石斛多糖对羟自由基具有清除作用，且随浓度的增加，清除率趋近向直线式增长，表现出一定的抗氧化性功效。
2.3.2 对DPPH自由基的清除作用 由图5可知，微生物发酵法制备的铁皮石斛多糖对DPPH自由基的清除作用明显，且清除率随浓度的增加而增强，具有较好的抗氧化能力。
3 结论
本试验通过探究微生物发酵法提取铁皮石斛多糖最佳工艺条件并研究铁皮石斛生物粗多糖抗氧化活性得出结论，在料液比为1∶90，pH为5时，生物转化法提取铁皮石斛多糖最高提取率为42.86%；铁皮石斛多糖表现出一定的抗氧化活性，对羟自由基和DPPH自由基均有一定的清除作用。
参考文献：
[1] 李 娟，李顺祥，黄 丹，等.铁皮石斛资源、化学成分及药理作用研究进展[J].科技导报，2011，29（18）：74-79.
[2] 刘静平，朱先红，贾景明.正交试验优选铁皮石斛类原球茎多糖的提取纯化工艺[J].中国药房，2011，22（15）：1378-1380.
[3] 包英华.铁皮石斛种质资源的鉴定与评价研究[D].广州：广州中医药大学，2014.
[4] 吕圭源，颜美秋，陈素红，等.铁皮石斛功效相关药理作用研究进展[J].中国中医药杂志，2013，38（4）：489-493.
[5] 陈 默，孙 懿，赵 亚，等.铁皮石斛提取物保湿性能研究[J].上海中医药大学学报，2015，29（6）：70-73.
[6] 黄晓君，聂少平，王玉婷，等.铁皮石斛多糖提取工艺优化及其成分分析[J].食品科学，2013，34（22）：21-26.
篇3
根际土壤中存在大量的宏观生物和微生物,如细菌、真菌、原生动物和藻类生物等,细菌是该群体中数量最多的一类微生物。微生物和植物在根际环境中形成的复杂网络式关系会直接和间接地影响植物生长;反过来,植物通过分泌有机物,构建起一个有选择性的环境条件,以利于对其生长有益的细菌,导致根际细菌多样性偏低[4,5]。植物根际促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)在根际微生物群体中研究最为热门,也是对农业生产最具有应用价值的一类微生物。由于PGPR数量众多,且在根际定殖时具有竞争力,加之其作用机制的多样性,因此能在很大程度上影响植物生长。然而,人们在使用PGPR或相关制剂时,普遍发现大田应用效果远不及盆栽或温室条件下的效果理想,主要原因是PGPR对“陌生”环境的不适应。根际微生物是野外环境中的主要“陌生”因素,因此,了解与某些基本生态过程,如复杂性、自然选择、种间关系(共生、寄生、共栖和竞争)、演替或扰动效应有密切关系的根际微生物群落结构和多样性,可以帮助人们更好地理解根际生态系统,并为PGPR的筛选和高效利用提供理论依据。基于此,本文主要从根际微生物群落多样性、PGPR生态和遗传多样性以及PGPR的筛选策略等3个方面进行综述。
1 根际微生物群落多样性
微生物多样性包括物种、遗传与变异以及功能多样性[6]。在根际系统中,细菌群落的功能多样性是基于其遗传变异以及和其他原核、真核生物(如植物)的互作关系。直至现在,根际微生物多样性与根际微生物功能之间的关系仍不十分清楚。根际微生物多样性信息的缺乏,其原因一是其种类繁多,二是绝大多数微生物的不可培养性。
1.1 根际微生物群落结构的研究方法
研究微生物群落结构,就必须了解各类群微生物群体的种类及数量。传统技术是通过从根际土壤中提取、分离微生物,实验室条件下对其进行形态学、生化和遗传学检验。由于细菌往往和土壤基质以及其他细胞紧密附着,因此在细菌提取中常用到分散剂,即用物理或化学方法将细胞和基质区分开,之后才能对分离细菌生物量进行测定。
微生物生物量的测定常用方法有:显微镜下直接计数(如吖啶橙染料染色)[7]、微生物呼吸量测定(如基质诱导呼吸量,Substrate induced respiration,SIR)[8]、ATP含量测定[9]、最大或然法(Most probable number,MPN)计数[10],使用脂类生物标志物[11]以及氯仿土壤熏蒸法[12]等。但是,土壤中可培养微生物比例毕竟极低。有研究者曾估算这一比例只有不足1.0%(0.2%~0.8%)[13]。正因为如此,基于平板培养法研究土壤微生物多样性存在重大缺陷,免培养技术顺应而生。所涉及的技术包括磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid analysis,PLFA)分析法[14-16]、DNA/RNA杂交[17]、聚合酶链反应(Polymerase chain reaction,PCR)、核糖体RNA测序[18]、(G+C)含量[19]、温度梯度凝胶电泳(Temperature gradient gel electrophoresis, TGGE)和变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)、限制片段长度多态性(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)[20,21]、DNA微阵列(DNA microarray)[22]技术(又称“DNA阵列”或“DNA芯片”)、克隆文库分析等方法。过去20多年间,人们利用这些技术手段揭示了很多有关土壤微生物群落的信息[23]。这些方法各有优缺点,正确选择合适的方法进行研究,有助于更准确地了解根际土壤微生物群落结构特征。
1.2 根际微生物活性和功能多样性的研究方法及根际PGPR活性
研究根际微生物活性的经典方法,是将细菌进行培养、分离并作理化试验。另一个方法是利用细菌在不同培养基上的生长速率来表征该菌在环境中的生理特性、养分利用特点和自适应策略[24]。
目前,人们广泛采用某一关键酶活性的测定来表征某类群微生物的多样性和代谢活性。此外,Biolog体系也是应用较为广泛的方法之一[16,25]。另外,通过克隆构建大片段DNA文库(如BAC library),有助于更准确地揭示土壤中可培养和不可培养微生物,以及土壤微生物生态系统的相关信息[22]。未来土壤微生物群落结构的研究无疑会大量运用DNA微阵列技术[22],因为该技术可以利用其高特异性特点,将不同活性微生物区分开,并有助于解释同一菌株在不同环境土壤样本中的生态位的异同。当然,基因转录、蛋白质组学等技术也是未来微生物学研究中不可或缺的辅助手段[22,26]。
根际微生物多样性反映了微生物群落的代谢活跃程度。在土壤中接种PGPR,只要能存活,无论是否改变微生物群落结构,都会在一定程度上影响群落的代谢活性[15]。因此,接种PGPR是否能在土壤中存活并竞争是一个十分关键的问题,受物理的(质地、温度和湿度等)、化学的(pH、养分的可利用性、有机质含量等)以及和根际其他微生物之间的互作关系等因素的影响。其中,PGPR与根际土着微生物的互作关系是一个十分重要的影响因子,因为接种PGPR需要在根际形成新的生态位,并在根际定殖,且能竞争足够的养分。总之,接种PGPR后,要能以有限的群体发挥应有的生物效应。
目前,人们可借助多种技术研究根际土壤微生物活性,比如前面介绍过的同位素(3H、14C)标记DNA的胸腺嘧啶核苷或蛋白质的亮氨酸组分,来估算群落代谢活性和生长状况[7,27]。此外,还可以用SIR技术定量测定根际微生物活性[8]。
2 PGPR生态及遗传多样性
近些年来,由于人们愈加深刻地认识到根际生态系统的重要性,加之PGPR作用机制研究的不断深入[28],越来越多的PGPR被筛选出来并加以鉴定。从结果看,很多属都有PGPR的分布。下面以目前PGPR相对集中的几个属来阐述其生态特征和多样性。
2.1 固氮PGPR(Diazotrophic PGPR)
自生固氮菌大概是首个被发现具有促生作用的根际微生物。自20世纪70年代,固氮螺菌属(Azospirillum sp.)的菌株就已被分离出并应用于实践[29]。其他还有能起促生作用且能自生固氮的属种主要有固氮弓菌属(Azoarcus,Azonexus,Azospira)[30]、布克氏菌属(Burkholderia sp.)、重氮营养葡糖酸醋杆菌(GluconaCETobacter diazotrophicus)、草螺菌属(Herbaspirillum sp.)、固氮菌属(Azotobacter sp.)和多黏类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)等[31]。上述这些细菌可以从许多种类植物,包括水稻、甘蔗、玉米、高粱以及其他谷物,甚至菠萝、咖啡豆的根际分离到。
最近,固氮弓菌因其遗传和代谢多样性而逐步引起研究者的关注。该属细菌能生长在以羧酸类或乙醇为碳源的培养基上,而且最适生长温度在37~42 ℃。
2.2 杆菌(Bacillus)
土壤中的G+杆菌有95%属于芽孢杆菌属(Bacillus sp.),其余5%属于节杆菌(Arthrobacter)和弗兰克氏菌(Frankia)[32]。许多杆菌能在逆境下形成芽孢以增强生存能力,一些杆菌如枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)还具有固氮能力[33]。杆菌类的PGPR具备多种促生能力[14,34,35]。
2.3 假单胞菌(Pseudomonas)
在植物根际土壤G-细菌中,假单胞菌是数量最多的一类,该属中的PGPR也因为促生能力广泛而被人们所熟知[14,36,37]。假单胞菌属细菌生态多样性丰富,国内外已经从许多植物根际土壤中分离出大量该属的细菌。假单胞菌细菌往往代谢功能多样,可以产生抗生素、嗜铁素或氰类化合物等多种代谢物[38]。这些代谢物通过抑制其他有害微生物以及帮助植物吸收土壤养分,从而影响根际生态环境。
2.4 根瘤菌(Rhizobia)
这里提及的根瘤菌是指能在非豆科植物根际进行非特异性定殖,并释放促生调控因子,如嗜铁素、氰类化合物或进行溶磷等作用,提高土壤养分的可利用性[39]。已有报道指出,在作物和一些非豆科植物轮作后,其根际微生物数量会大幅增加[40],这对随后的作物生长十分有益[41]。
3 PGPR筛选策略
篇4
生物多样性指的是地球上生物圈中所有的生物，即动物、植物、微生物，以及它们所拥有的基因和生存环境。它包含三个层次：遗传多样性，物种多样性，生态系统多样性。
简单地说，生物多样性表现的是千千万万的生物种类。在地球上的热带雨林中上生活着全世界半数以上的物种，因此，那里的生物多样性最为丰富。生物多样性具有很高的价值，它不仅可以为工业提供原料，如胶、油脂、芳香油、纤维等，还可以为人类提供特殊的基因，如耐寒抗病基因，使培植动植物新品种成为可能。许多野生动植物还是珍贵的药材，为治疗疑难病症提供了可能。由于环境的污染与破坏，比如森林砍伐、植被破坏、滥捕乱猎、滥采乱伐等，目前世界上的生物物种正在以每天几十种的速度消失，这是地球资源的重大损失。因为物种一旦消失，就永不再生。消失的物种不仅会使人类失去一种自然资源，还会通过食物链引起其他物种的消失。因此，我们在呼吁保护生物多样性的同时，最主要的是为之付诸行动。
遗传多样性是指存在于生物个体、单个物种及物种之间的基因多样性。
物种多样性是指动植物及微生物丰富的种类。据估计，地球上现存800万～1000万个物种。我国是生物物种特别丰富的国家，占世界第八位，在全球生物多样性保护行动中举足轻重。如我国广东、海南、广西、福建、四川、云南等热带、亚热带省区，都蕴藏着丰富的生物资源，对生物多样性的开发和利用有着巨大的经济和科学价值。
篇5
【摘要】16S rRNA分析的实验技术为微生物生态学的研究提供了新的研究方法，因此越来越多的学者利用16S rRNA进行各种实验的研究并取得了骄人的成绩。本文对16S rRNA基因的获得做一简单介绍，重点介绍16S rRNA基因的应用。16S rRNA在细菌菌种鉴定、环境保护、疾病诊断等方面都取得了很好的研究进展，不久的将来16S rRNA基因将会为人类做出更大的贡献。
【关键词】16S rRNA；菌种鉴定；疾病诊断；环境保护
前 言
随着遗传学、分子生物学、细胞生物学等学科的迅速发展，越来越多的新方法和新技术被应用于分子水平研究领域。在这样的背景下，16S rRNA基因的研究无论在广度和深度上都取得了显著的成就，16S rRNA基因技术的应用在微生物多样性、微生物种群分析、重要基因的发现、以及遗传物质在微生物之间或微生物与非生物环境之间相互关系等方面均做出了巨大的贡献，并开辟了微生物生态学研究新的领域。关于16S rRNA基因方面的综合性论述尚未见报道，本文将为该领域的进一步研究提供必要的综合信息。
1 16S rRNA基因的简介:细菌rRNA按沉降系数分为3种，分别为5S、16S和23S rRNA。其中位于原核细胞核糖体小亚基上的16S rRNA长约1540bp，结构和碱基排列复杂度适中，较易于进行序列测定和分析比较。16S rDNA是细菌染色体上编码16S rRNA相对应的DNA序列，存在于所有细菌染色体基因中，它的内部结构由保守区及可变区两部分组成，因此可用PCR扩增其相应的rDN断，来快速、灵敏地检测样品中是否存在某些细菌或致病菌，或进行细菌多样性分析。
2 16S rRNA基因在细菌菌种鉴定中的应用:1977年C.Woese通过对各种生物的rRNA进行分析，认为16S rRNA基因及其类似的rRNA基因序列作为生物系统发育指标最为合适，提出了可将自然界的生命分为细菌、古菌和真核生物三域（domain），揭示了各生物之间的系统发育关系，使微生物学进入到成熟时期，因此许多研究采用测16S rRNA基因部分序列的方法进行多样性分析。Funke等测定从人体分离到的棒杆菌依赖补体细胞毒性Ⅰ组及其类似棒杆菌的16S rRNA序列，通过对这些序列的比较发现这两个棒杆菌组都属于放线菌属，再结合其它的分子实验结果及以前的生化试验结果，提出其为放线菌一个新种，即钮氏放线菌。Gaydos等通过对肺炎衣原体的1554bp 16S rRNA序列与鹦鹉热衣原体及砂眼衣原体的16S rRNA序列进行同源性比较并绘制了系统进化树，发现肺炎衣原体与后二者的同源性分别为96%和94%，证实了以前根据其它方法研究所得出的结论，同时说明从遗传进化角度来看，肺炎衣原体与鹦鹉热衣原体的进化关系比与砂眼衣原体的关系更近。
随着大部分细菌的16S rRNA序列的获得以及核酸扩增16S rRNA序列测定自动化分析系统的问世，必将引起细菌分类的一次重大变革，它可以使人们进一步了解细菌的进化关系，从而产生以16S rRNA序列分析为主体的所有细菌的系统发育树。
3 16S rRNA基因在疾病的诊断方面的应用:目前，几乎所有病原菌的16S rRNA基因测序均已完成，因此被选为细菌病原体PCR扩增部分或全部序列的目标。16S rRNA序列分析为基础的细菌检测法在目前识别异常细菌引起的疾病上扮演着重要的角色。Relman等利用16S rRNA 序列中的保守区段设计了寡核苷酸引物，用来扩增杆菌性血管瘤病人的靶DNA序列。他们还发现现在具有一定病症的病人的组织污染物中已发现有细菌形成，但并没有培养出致病菌。近几年，人欧利希氏病、肠原性脂肪代谢障和少菌性骨髓炎的致病因子也是通过PCR扩增 16S rRNA 进行序列分析发现的；同样，疏螺旋体的不同区域分离物根据此法也已被鉴定。
由于细菌种间16S rRNA基因序列间隔区在长度、序列上具有相对多变性，所以利用保守区的基因作为引物，对间隔区进行克隆和分析，就能为病原微生物的各菌株、种、属的鉴定、分型提供依据。该检测技术目前已被成功的运用到了病原菌的种、属以及家族种类的鉴定中。
4 16S rRNA基因在环境的保护中的应用:16S rRNA序列分析随着微生物核糖体数据库日益完善已应用于海洋、湖泊、土壤、大气等环境微生物多样性分析。不少学者利用16S rRNA基因序列分析技术研究了多种环境的微生物多样性，并得到了一些有意义的结果。如Glovanoni等研究了Sargasso海洋中浮游细菌的遗传多样性，因此提高了海洋微生物中致病菌的检测速度，对于提高海产品质量，维护人类身体健康有重要的实际意义；Tanner等发现不同污染物对细菌群落多样性有显著的作用；Oureas等发现农业土壤微生物群落显著生理活性差异及其多样性；Nuble等发现氧化光能利用菌群落16S rRNA基因的丰度与其形态型显著相关。吴春笃教授等对镇江城市污水中微生物的16S rRNA进行检测，发现污水中细菌16S rRNA基因主要来自变形细菌(proteobacte-ria)的各亚族，占总检序列的86.3%，还有脱铁杆菌门(Deferribacteres)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等类群，该发现为制定治理城市污水生物性污染的措施提供了科学依据。随着各种学科的不断发展和学科间的交叉应用16S rRNA基因将会在环境保护中发挥更大的作用。
参考文献
［1］ 刘文强，贾玉萍，赵宏坤. 16S rRNA在细菌分类鉴定研究中的应用［J］. 动物医学进展，2006，27（11）：15-18.
［2］ 王凤兰，王晓东. 分子微生物生态学技术在中国油田开发中的应用［J］. 应用与环境生物学报，2007，13（4）：597-600.
篇6
关键词：土地整理 生态保护 生物多样性 农地整理
土地整理是指根据社会经济发展的需要,采取一定的手段,对土地利用方式、土地利用结构和土地利用关系进行重新规划与调整,以提高土地利用率,实现土地集约利用目标的一种措施。当前,土地整理过多地关注耕地数量的增加,而对由此引起的生态问题重视不够。不适当的整理方式和技术,使土壤性状发生变化,农田生态系统的稳定性下降,最终使生物量减少,甚至造成整个生态系统破坏。因此,探讨土地整理对生物多样性的影响,重视土地整理生态设计,以减少对生物链的不良影响,保持生物多样性,尤为迫切与重要。
一、土地整理的生物多样性影响分析
对农业区域生物多样性的保护,不能像保护自然生态系统那样通过建立生态自然保护区来实现,农业区域是人类进行生产、生活的地方,因此要保护该区域的生物多样性,不能以牺牲该地区人们的生产、生活为代价,而是应该通过工程措施,对生物多样性从物种多样性、遗传多样性等层次上进行利用与保护。
1.土地整理单项工程的影响
土地整理的目的之一是增加耕地、提高土地利用率。因此,原有未利用地上的原生、次生自然生态系统将被单一的农作物替代,景观多样性将降低,某些生物的生存空间遭到破坏,不仅导致植物、动物的物种多样性的降低,还有可能导致病虫害发生的频率和强度的增加。在土地平整工程中,机械对土壤的扰动,使得土壤环境发生了剧烈的变化,破坏了土壤中的微生物生境,从而导致土壤微生物大量死亡;混凝土渠道的修建对水生生物的影响也较为显著,渠道直且光滑,提高了水的利用率,但却导致渠道中水生生物的死亡。为了营造水生生物生存的环境,通过排水沟设计为水生生物提供避难所。土地整理中排水沟通常不加衬砌,而且在田块的较低部位,由于地下水的渗漏,即使在最干旱的晒田期也能涵蓄一定的水量来保证水生生物的存活;田块间的田埂、道路两侧的农田防护林则可以成为一些动植物的栖息地,对病虫害发生的减少、农田生态系统的生物多样性的维持有着积极的作用。
2.土地整理布局的影响
农地的整理多为实现一定的社会和经济效益,因此在整理布局中,很多只考虑经济性以及耐用性,而忽视了生态的考量,这极不利于农业的可持续发展。为了节省农地整理的资金投入,在修建排水渠道时,对沟渠进行裁弯取直是一种普遍的现象,此外一些地区在田间大量铺设混凝土路面和沟渠,并误认为这是一种高品位的设计,这种混凝土钢筋结构的沟渠,特别是沟渠采用“三面光”的设计,这不仅增加了投资,而且减少了绿地面积和生物栖息的场所,影响了土地生态环境。
生物生存环境的恶化直接减慢了农田物种的扩散,生物的栖息地被混凝土钢筋结构的沟渠隔开,物种的扩散受到影响,导致群体趋向不稳定,造成生物多样性的下降。在土地整理的空间结构上,土地整理中“路成框”的指导思想势必引起项目区的景观破碎,导致植被斑块间的自然连通度降低,进而影响到生物多样性的发展。但是,沟渠和农田防护林的建设在某种程度上减轻了这种威胁。沟渠遍布在整个项目区,而且在沟渠与路相交处有涵管、桥等水工建筑保证沟渠的贯通,这就为一些动物的迁移、植物孢粉的运移提供了可能。农田防护林在项目区也基本贯通,是动植物迁徙的重要廊道。土地整理中防护林的建设提倡选用本地物种,这对保护生物多样性也有着积极的响。
二、土地整理生态化设计
生态保护型整理模式多种多样,有从农地整理结构设计、道路设计和河沟渠设计3个方面构建了保育形模式;有从生态模式、仿自然模式和等级模式3个生态型农地整理模式;有从国内外土地整理研究和实践的新成果中,
提出的我国景观生态保护型土地整理设计模式中构想等等。其中可以起到保护生物多样性的方式如下:
(1)田间路不宜使用混凝土结构,尽量采用土石铺路,混凝土结构不具透气性,导致花草树木无法生长,一些小型动物和微生物无法栖息,从而减少了生物的多样性,破坏了该地方的生态平衡。
( 2) 渠道边坡不宜过陡,尽量设计为缓坡。渠道边坡是许多生物生长和栖息的地方,边坡太陡,渠道水位变化过快,很容易对边坡一带的动植物带来冲击,增加了两边生物的存活难度,因此在修建渠道时应该尽量延长渠道边坡的长度,以增加和稳定两岸动植物的生存空间,在条件允许的情况下,可以修建复式断面的渠道。
(3) 笔直无弯道渠道虽然最具经济效益,但就保持生物多样型来说,凹凸多变的渠道无疑是最佳的,笔直无弯道渠道水流湍急,不利周围生物的栖息和藏匿,多变渠道的渠道则可以阻挡、改变水流,稳定水温,同时渠道凹凸处也是许多生物理想的栖息地。
( 4) 渠道周围规划植栽。渠道周边缺植栽,造成日光直接照射,使日夜温度差很大,对生态的发展亦有不良影响。植栽可提供阴影,缓和水温的变化,制造野生动植物栖息的有利环境。
( 5) 保留一定的沟塘和低洼地区。沟塘和低洼地的生产力虽然不高,但却是野生动植物良好的栖息生长之所,它可净化环境,减少旱涝。
三、结语
土地整理应实现经济效益、社会效益和生态效益的统一与和谐,随着人类对生态保护意识的增强,保持、改善生态环境和追求社会、经济的发展,对人类是同等重要的。
参考文献:
[1]沈德中.污染环境的生物修复[M].北京:化学工业出版社,2002.
[2]袁志文,何晶晶.固定化微生物法处理含甲硫醇恶臭气体[J].上海环境科学,2008.
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人类与微生物和平共处的方法：
1、加强研究，充分开发微生物资源；
2、科学利用，使有益的微生物为人类所用；
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1生物多样性保护及其在城市生态系统中的价值
在人口剧增、过度开发、环境污染等因素的巨大压力之下，天然生物资源趋于减少，使生物多样性面临极大威胁。这种生物多样性的丧失是全方位的，包括了从遗传基因到生态系统乃至景观的各个层次。生物多样性具有经济、生态、科学研究、美学等多方面的重要价值。就城市生态系统而言，生物多样性是城市工农业经济持续稳定发展的物质基础和人类物质生活的主要来源，还具有极其重要的环境资源价值，如调节气候、保持水平、降低噪音、降解污染物、美化环境等，同时，在人类生存中必不可少的娱乐、美学、社会文化、科学教育、精神及历史等方面都具有不可低估的作用。生物多样性以其积极向上的勃勃生机陶冶了人们的情操，丰富了人们的精神和文化生活。因此，它对于人们心理、道德和思想上的起点潜移默化的激励作用也是难以估量的。
2城市生态系统及其生物多样性现状
城市生态环境是特定地域内的人口资源环境(包括生物的、物理的、社会的、经济的、政治的、文化的)通过各种相生相克的关系建起来的人类聚居地或社会、经济、自然的复合体。城市是人类生存的重要场所，又是人类发展的重要基地，城市生态系统有其特有的生物多样性特征，即城市的生物区系组成(包括微生物、植物、动物)。伴随着城市化进程，虽然人们竭力保持原有的物种，并有意识地进行绿化和园林建设，增加了一些人工景观单元，甚至无意识地带入了一些伴人生物，使城市中某些生物种类及其遗传品系有所增加，但总起来看，城市中生物多样性是不令人满意的，主要是由于经济的发展，尤其是人类自目的开发建设，使自然生物种类减少，而伴随着生物种类相应增加，破坏了城市的生物区系组成。
3角军决问题的出路和途径
由于城市生态环境具有一定的特性，在人工生态环境系统中不具备自然生态系统中的全面的、综合的系统，同时不具备自然生态系统中自我保护与修复功能，因此，人工生态系统相对比较脆弱一些。另一方面，其具有经济化发较好、资金储存量大、以及人类所需物质基础丰富，存在大量人类所需生产生活所需物品。其中，其物质的补充及丰富以及资源的积累需要根据自然生态系统的资源流动来实现的，人类只是利用其资源却忽略其环境的保护，将废弃物品修道自然环境中，生产造成大气污染、水污染等现象也给自然生态系统带来严重的危害。这种现象的存在不仅威肋、自然生态环境，还使打破了人类与自然的共同生存，使矛盾日益增大，不利于生态环境的保护。因此，必须进行生物多样性的研究，从而探讨其对于生态环境以及人类社会的重要作用，研究出具有科学依据的解决措施进行生物多样性的保护，维护国家基本利益。
3.1将城市生态系统置于生物圈的范畴
城市生态系统是以城市居民为主体，以地域空间和各种设施为环境，通过人类活动，在自然生态系统基础上改造和营建的人工生态系统。从归属看，城市生态系统属于陆地生态系统的人工生态系统，而陆地生态系统与淡水生态系统、海洋生态系统等一起构成生物圈，所以城市生态系统不是孤立存在的，它是生物圈的一个有机组成部分，其建设和发展，不能只考虑自身，而必须从生物圈的范围来衡量。城市居民与任何一种微生物、植物、动物物种一样，都是自然界的一员，共同生活于生物圈，所以，人类不应凌驾于自然界之上，而应与之协调相处，遵循自然规律，以维持生物圈的良性运转。
3.2搞好城市生态园林建设
城市园林是一类以人工生态为主体的景观，以市区公园、广场绿地、庭院绿地、道路绿化带、森林公园、苗圃等。一个完善的、生态稳定的园林景观应是其结构与功能的高度统一、和谐的景观，其外部形式应符合美学规律，而其内部结构和整体功能，更应符合生态学原则和生物学特征，如群落的分层、镶嵌、生态平衡、生物与环境相互适应等。由于生态园林强调是人工园林和自然生物群落的有机结合，因而在城市生物多样性的保护与发展方面具有许多有利条件。如园林的空间异质性、园林类型的多样化及大园林规划等都为城市生物多样性的保护、丰富所发展奠定了优越的基础。在美国，城市园林还积极参与了野生动、植物的保护，体现出二多一少的特色，即树木花草多，野生鸟兽多，建筑少。在国内，许多城市的园林建设正逐步走向生态化、自然化。
3.3加强城市中生物多样性保护的基础研究 应对城市生物多样性进行调查，编目，并结合地理、植被、管理等建立城市多样性信息系统(包括数据库，图形库、专家系统库),同时建立监测网点进行长期监测。从而为生物多样性的合理利用和管理提供依据。
3.4提高全民素质，强化保护意识
篇9
科学家们一直在研究我们的基因与健康之间的关系。而现在，有一个新兴的科学研究领域，研究的是肠道内的细菌与所有困扰着我们的疾病的关系。
细菌，还有病毒和真菌都是微生物，而我们的体内有很多微生物。你的身体中每有一个细胞就有约10个微生物细胞。身体中到处都有微生物：你的皮肤上，你的嘴里、鼻子里，你的生殖器、尿道和肠道中。
这些微生物一起，形成了你身体殊的微生物群体，叫做微生物组，一部分微生物组的微生物来自于你母亲体内的微生物，还有一部分则取决于你的生活习惯。由于人体内的微生物非常多，毫无疑问，微生物会对你的健康造成一定的影响。但是直到最近，科学家们了解到的信息还十分有限。
肠道中的微生物最多，所以大多数科学研究都是有关肠道微生物的。研究者们通过研究粪便样本中细菌的DNA，想要了解这些微生物是否会导致特定的疾病，而我们又能做些什么来改变这种状况。
你的微生物组很有可能与你能够想到的所有的疾病都有关系：糖尿病、癌症、自闭症。而细菌对肠道的影响是非常大的。
肠道细菌是什么？
寄居在你肠道中的细菌能够帮助你消化食物。在消化的过程中，这些细菌还能合成人体必需的维生素，给免疫系统发送信号，以及合成帮助大脑运转的小分子。
如果没有肠道细菌的话，我们什么都做不了。肠道细菌是人体中至关重要的一部分，对我们的健康也是非常重要的。
正在进行的实验研究显示，患有某种疾病的人的肠道内的细菌群与身体健康的人相比，有很大差别。研究者们正在努力研究健康人肠道细菌的种类都有哪些，还有哪些肠道细菌能导致人们患有特定的疾病，或者是导致患特定疾病的风险高。
一些证据表明，健康的微生物组并不是存在或者是缺少某一种细菌，而是在于细菌的多样性。
如果你的肠道内有很多种细菌的话，就能消化分解不同的食物，产生很多不同的分子，这些分子能够促进你的免疫系统成熟，还能产生大脑正常运转所需要的分子。肠道微生物多样性高是非常有好处的。
肠道不宁，全身都是病
有关微生物组的研究还是初步的，不能证实某种特定的细菌是否会引起疾病，或者是某种疾病是否会滋养特定种类的细菌――或者疾病和细菌之间还有别的关系。现在来看，科学家们仅能证实一个人体内的细菌组成和特定疾病之间是存在相关性的。不论是否发现了这两者间的因果关系，研究肠道细菌都是一种能够让医生更早、更精确地诊断特定疾病的方法。
已有研究显示了结肠癌、克罗恩病、溃疡性结肠炎、糖尿病、肥胖与肠道细菌有关。虽然这些疾病看起来好像和肠道或者是新陈代谢更有关系，但是肠道细菌与全身的疾病都是有关的。
近期的研究显示，特定的细菌能够加强免疫系统，而有些种类的细菌可能会刺激类风湿性关节炎这种自身免疫疾病的发展。
很多皮肤病、肺部疾病、关节病还有其他组织中的疾病，都可能是由感染引起的。肠道菌群失衡会导致炎症更加严重，这样会刺激病情的发展。
一项近期的研究显示，没有接受过治疗的类风湿性关节炎患者的肠道中，特定的炎性细菌更多，而一种有益的细菌的数量要比健康人少。类风湿性关节炎是一种炎性的自身性免疫疾病。
研究者还发现了肠道细菌和焦虑、抑郁、强迫症、注意力不足过动症（ADD）、自闭症和阿兹海默症之间的联系。有的人认为，这些疾病与肠道菌群之间有关是因为，肠道菌群制造能够到达大脑并影响大脑工作的小分子（即代谢产物）的能力。
如何驾驭肠道微生物？
随着我们发现的与肠道微生物有关的疾病种类的增加，最关键的问题就是：你能改变肠道内细菌的种类吗？能治疗或者除掉某种将你置于危险之中的细菌吗？
如果你做一个长期的饮食调整――比如说从高脂高糖的饮食，调整为低脂高纤维的饮食――那么重塑微生物组，使之更加健康是有可能的。健康的微生物组能改善你的免疫系统功能，降低炎症反应，身体也更加健康。不只是健康的饮食，饮食多样化也是形成健康的、多样性高的微生物组的关键。
另外，一项近期的研究说明，锻炼也能够使微生物组更加多样化，该研究显示了运动员与非运动员相比，肠道微生物更加多样化。
篇10
关键词：生态农业；病虫害；“3S”技术
在农业发展历史中，农业先后经历了刀耕火种、传统农业、工业化农业以及现在正在积极探索的生态农业，无论哪种农业形式，其在世界各地的起源、发展皆与生态环境息息相关。尤其是随着现代化的进程，为减少病虫害干扰、提高农业生产产量与质量以解决温饱问题而大量不合理的使用农药、化肥等有毒有害的化学污染物质，使这些污染物在农业生态系统中不断积累并超过其自身的自净能力，破坏了农业生态系统原有的结构和功能，而导致生态安全与粮食安全受损。而生态农业可以缓解农业环境继续恶化。农作物病虫害会对农业生产造成巨大的损失，且在全球气候变化的大背景下，农田生态系统受到病虫害胁迫的概率将显著增加[1]。因此保护农业生态环境，不再使用化肥农药等，从而积极发展生态农业，提出与之相对应的防治病虫害的方法与技术势在必行。
1利用“3S”技术监测病虫害
“3S”技术分别是指是遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）。
1.1遥感技术
随着技术的迅速发展，遥感技术已经能快速地为农业、林业、地质、环境监测等领域提供数据。将高光谱遥感应用于农业中，其数据能准确地反映田间作物的生物化学参数（含水量、叶绿素含量、蛋白质等）以及生物物理参数（生物量、叶面积指数LAI等）的光谱信息。病虫害对农作物生长造成的影响主要有两种表现形式，即农作物外部形态的变化和内部生理变化。外部形态变化包括有落叶、卷叶，叶片幼芽被吞噬，枝条枯萎，导致冠层形状发生变化；内部生理变化则表现于叶绿素组织遭受破坏，光合作用，养分水分吸收、运输、转化等机能衰退[2]。当农作物受病虫害危害后，会发生病虫害的光谱响应（可见光区域的反射率上升，在近红外区反射率下降），从而为农作物病虫害的遥感监测提供支持。
1.2地理信息系统技术
目前，地理信息系统技术已应用于农业资源信息管理、农业生态环境监测、农用土地适宜性评价、农作物估产和监测及农业病虫害监测与管理等领域。GIS的数据管理包括空间数据库和属性库管理，在监测病虫害时可充分利用其数据库的优势，将地形图、水系分布图、交通图等普通地图以及在其基础上按照一定的用途制成用于反应自然要素的专题地图（如土壤类型图、气象图等）作为空间数据库，把病虫害种类与习性、发生数量、发生地点、危害程度与特征以及相关气象资料建成属性数据库，通过地图叠置操作与空间分析生成用于指导农业病害虫监测与管理的预警系统。从而对病虫害的发生及未来发展趋势进行预测，并预报不正常状况时空范围和危害程度，按需要适时地给出变化和恶化的各种警戒信息及相应的综合性对策[3]。
1.3全球定位系统技术
由空间卫星、地面控制系统和用户设备组成的全球定位系统，可以在短时间内将危害较大的病虫害区域定位，为农业管理人员提供精确的空间坐标以找到灾害发生点的准确位置并及时做好相关措施，从而避免病虫害的大面积爆发，因而越来越多的用于农业病虫害的监测与调查。此外，将GPS与RS、GIS相结合构建用于病虫害发生动态与分布的实时监测系统已成为农业病虫害监测与管理的重要课题之一。
2利用生物技术防治病虫害
2.1种植抗性品种
农业生态系统中各作物品种间生物特性不同使得不同品种抗病虫害的能力存在差异，并在长期的进化过程中形成了独特的防御机制来达到抗病虫害能力。选用对害虫具有抗性的作物进行种植，不但可以发挥作物自身对病虫害的调控作用，而且控制效果持久。随着分子生物学的发展，越来越多的分子技术应用在抗性育种，改变了杂交育种、诱变育种等方法在实际操作中育种速度慢的缺点，这也为种植抗性品种提供了更多的方便。
2.2保护与利用天敌
在农田生态系统中，由于生物之间存在竞争、捕食、寄生等关系致使有害生物存在着许多捕食性或寄生性天敌、病原微生物。所以保护天敌并加以利用这些自然因素对害虫实施控制是一种有效的措施。通过优化田间微生态环境，利用边缘效应在田间保留交错带和缓冲带，为天敌生存和繁衍的创造良好条件以及保证天敌安全越冬，可以达到保护的目的。稻田养鸭、鱼、蟹等农业模式就是利用天敌的原理，以达到防治稻飞虱、夜蝉、螟虫等害虫的目的。用于防治有害生物的病原微生物主要有真菌、细菌、病毒等，例如用白僵菌防治棉铃虫等，用苏云金杆菌防治菜青虫、茶尺例蠖等，以核多角体病毒（NPV）防治小菜蛾等。
2.3使用生物药剂
随着科技的发展与社会的进步，利用生物及其代谢产物研发生物药剂成为一种新途径而进入了蓬勃发展的时期，这些生物药剂包括：植物源农药、微生物源农药、昆虫激素。其中，植物源农药研究较多，从楝科、柏科、卫矛科等植物分离的高效活性均有杀虫作用，例如楝科植物苦楝分离出的川楝素可有效防治菜青虫、柑桔螨等。昆虫激素是由昆虫内分泌腺分泌到体外或由体液输送至全身各处的化学物质，按其作用方式分为两大类，即昆虫内激素、昆虫外激素。昆虫内激素调控昆虫的生长发育，分为脑激素、保幼激素、蜕皮激素等；昆虫外激素又称为昆虫信息素是昆虫进行信息交流的媒介，包括了集结外激素、追踪外激素、告警信息素、疏散信息素及性外激素等。由于昆虫激素具有易降解、专一性强、不污染环境等特点已越来越受重视并广泛用于防治农业害虫。昆虫内激素防治害虫的主要作用机理是破坏昆虫体内的激素平衡，导致昆虫的生长发育、变态及生殖等过程受阻而使害虫畸形或死亡。昆虫外激素在实际应用中无需考虑其是否可以穿透昆虫包被在身体外侧的角质膜，因而使用较广，例如性外激素。
2.4利用农业生物多样性原理
农业生物多样性以遗传、物种、生态系统和景观4个层次的多样性为基础，以人类可持续发展而形成的人与自然和谐共处的生物多样性系统为目的，是全球生物多样性的重要组成部分，对防治有害生物、维持农业系统的生态平衡与安全、保障全球粮食安全具有重要作用。利用农业生物多样性持续控制有害生物已成为研究热点。农业生物多样性控制有害生物的基础原理包括，群体异质效应、稀释效应、微生态效应、诱导抗性效应、物理阻隔效应、生理学效应和化感效应等7个方面[4]；其方法为模拟自然生态系统，在生产农田中创建种内遗传多样性、种间物种多样性、生态系统多样性和景观多样性，以实现时间多样化和空间多样化的生物多样性种植。时间多样化种植是指利用轮作换茬的作用，防止作物连作生长时生长迟缓、病虫害严重、作物产品数量与质量下降。而空间上多样化种植是指利用生物之间互利共生原理，进行简混套作（即间作、混作和套种）的种植模式。
3利用物理技术控制病虫害
3.1物理诱杀技术
物理诱杀技术是指利用害虫对各种物理因子（光、电、色、温度等）的趋避性，创造一种对害虫有害的方法或将其从原有生境驱赶，以达到防治害虫或病害的目的。昆虫对不同光的波长、光照强度等条件十分敏感，往往会做出不同的趋光反应。例如应用佳多频振式杀虫灯，可以有效杀死天蚕蛾、红腹灯蛾、粘虫、豆荚螟、烟青虫、蛱蝶等。
3.2改善栽培措施
通过合理灌溉、合理翻耕、合理施肥等措施，改善土壤的水分、热量、气、肥等条件，从而调节土壤结构与孔隙，利于植物根系对养分的吸收、转化以及土壤微生物与根系的相互作用，使农作物的长势达到最佳状态，进而提高农作物对有害生物的抗性。
参考文献
[1]张竞成,袁琳,等.作物病虫害遥感监测研究进展[J].农业工程学报,2012,28(20):1-11.
[2]陈鹏程,等.高光谱遥感监测农作物病虫害研究进展[J].中国农学通报,2006,22(3):388-391.
[3]丰江凡,等.基于GIS的太湖蓝藻预警系统研究[J].环境科学与技术,2006,29(09):60-61.
