《微生物生态学》教学大纲

一、基本信息  

课程名称		微生物生态学				课程编号	ECOL4114
英文名称		Microbial Ecology				课程类型	本专业推荐选修课
总学时	36	理论学时		36	实验学时	0	实践学时	0
学分	2	预修课程	基础微生物学			适用对象	生态学
课程简介 （200字左右）		微生物生态学是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。本课程的目的在于开发和利用自然界中的微生物及其代谢产物、基因资源，并对其进行保护；了解自然环境中微生物群落对环境变化的影响，环境条件的变化对自然界微生物生长代谢的影响，以及微生物在自然界中所起的作用，并利用它们为人类服务，为提高生产效率，保护人们健康和生态平衡，发挥微生物的最佳作用。

二、教学目标及任务  

本课程是生态学专业的一门重要的专业推荐选修课程。通过本课程的学习，学生应熟练掌握微生物生态学中常见术语的名称和意义，掌握微生物生态学的基础知识，了解微生物在不同环境中的分布及生活和活动的规律、微生物的代谢功能和在自然界物质循环和转化中的作用、微生物和环境污染的关系及环境修复中的机制、以及微生物生态学研究的最新研究进展；并能利用所学的知识为后续课程的学习提供基础。

三、学时分配   

教学课时分配

章节	章节内容	讲课	实验	实践	合计
绪论	微生物生态学的定义、发展与研究方向	4			4
第一章	微生物生态学基本原理	4			4
第二章	自然环境中的微生物	4			4
第三章	极端环境下的微生物	4			4
第四章	微生物与生物地球化学循环	4			4
第五章	微生物在环保中的作用	4			4
第六章	微生物分子生态学	6			6
第七章	微生物生态学研究的基本方法	6			6
合计		36			36

四、教学内容及教学要求 

绪论

第一节 微生物生态学的定义及研究范围

1.       生态学的定义

2.       微生物生态学的定义

3.       微生物生态学的研究范围

习题要点：狭义与广义的微生物生态学研究范围

第二节 微生物生态学的发展简史

1.       萌芽时期

2.       诞生时起

3.       成长时期

习题要点：微生物生态学的起源与发展历程

第三节 微生物生态学的研究方向和意义

1.       微生物生态学的研究方向

2.       研究微生物生态学的意义

习题要点：微生物生态学主要研究内容与发展趋势

本章重点、难点：微生物生态学的主要研究内容与意义

本章教学要求：掌握微生物生态学的具体定义；了解微生物生态学的发展历程；了解微生物生态学的主要研究内容与方向

第一章 微生物生态学基本原理

第一节 环境与生态系统

1.       环境的概念

2.       什么是生态系统

3.       生态系统的组成和结构

4.       生态系统的功能

习题要点：生态系统的基本概念；生态系统的组成与功能之间的关系

第二节 生态位与生态对策

1.       生态位的定义

2.       生态对策及其决定因素

3.       微生物生态对策的类型

习题要点：生态位的基本概念、微生物三种生态对策之间的联系与差别

第三节 种群与种间关系

1.       种群

2.       种间关系

习题要点：种群的基本概念与种间关系分类

第四节 群落生态

1.       生物群落

2.       群落的结构

3.       群落演替

4.       群落的发展与稳定

5.       物种多样性与群落稳定性

习题要点：不同种群间的关系影响对群落结构的变化、发展与稳定性

本章重点、难点：微生物生态系统的组成、微生物三种生态对策的比较

本章教学要求：掌握生态位、微生物种群、群落、物种多样性指标的基本概念，了解微生物三种生态对策在自然生态系统中的体现

第二章 自然环境中的微生物

第一节 土壤中的微生物

1.       土壤是适合微生物生长的环境

2.       土壤环境中的微生物

3.       土壤微生物的数量与分布

习题要点：土壤中的微生物类群及分布规律

第二节 森林中的微生物

1.       微生物与森林植物的共生

2.       微生物与森林凋落物的分解

3.       森林中的寄生微生物

习题要点：微生物与森林植物形成共识体主要包含菌根与根瘤；森林凋落物分解的主要微生物类群；森林中的寄生微生物的大致种类

第三节 水体中的微生物

1.       水体微生物的来源

2.       淡水环境中的微生物

3.       海洋环境中的微生物

4.       海洋微生物群落分布

习题要点：海洋环境中细菌的主要类群以及海洋微生物群落垂直分布特点

第四节 空气中的微生物

1.       空气中的微生物来源

2.       空气中微生物的数量和分布

习题要点：空气中微生物的主要类群及检测方法；阐述空气不是微生物生存的有利环境的原因。

本章重点、难点：不同生境条件下微生物分布的特点；共生固氮的微生物类群与特点

本章教学要求：了解不同自然环境下，微生物分布的特点与种类；掌握微生物共生固氮，掌握菌根的概念与分类，了解共生固氮作用。

第三章 极端环境下的微生物

第一节 高温环境中的微生物

1.       嗜热微生物的分类

2.       嗜热微生物的耐热机制

3.       嗜热微生物的应用

习题要点：嗜热微生物的种类与耐热机制；了解高温DNA聚合酶的来源与应用

第二节 低温环境下的微生物

1.       嗜冷微生物的分布

2.       嗜冷微生物的嗜冷机理

3.       嗜冷微生物的应用

习题要点：嗜冷微生物的种类与嗜冷机理；了解细胞膜的低温环境下的改变；嗜冷微生物在高寒地区污水处理系统中的应用

第三节 高盐环境下的微生物

1.       嗜盐微生物的类型

2.       嗜盐微生物的分布

3.       嗜盐微生物抗盐机理

4.       盐微生物的应用

习题要点：嗜盐微生物抗盐机理；嗜盐微生物在环境修复中的潜在应用价值

第四节 碱性环境下的微生物

1.       嗜碱微生物的种类与分布

2.       嗜碱微生物的耐碱机制

3.       嗜碱微生物的应用

习题要点：嗜碱微生物的种类；嗜碱微生物在工业上的应用

第五节 酸性环境下的微生物

1.       嗜酸微生物的种类与分布

2.       嗜酸微生物的抗酸机理

3.       嗜酸微生物的应用

习题要点：嗜酸微生物的抗酸机理；嗜酸微生物在环保中的重要作用

第六节 高压环境下的微生物

1.       深海环境中微生物的种类与分布

2.       嗜压微生物的耐压机制

3.       嗜压微生物的应用

习题要点：海洋中存在大量的嗜压微生物；嗜压微生物是较为新兴的研究方向

第七节 抗辐射微生物

1.       辐射微生物

2.       抗辐射微生物抵抗辐射的机理

3.       抗辐射微生物的应用

习题要点：抗辐射微生物种类与抵抗辐射的机理；抗辐射微生物具有潜在的表皮细胞修复功能

本章重点、难点：在不同的极端环境下生存的微生物的种类以及应对极端环境的策略

本章教学要求：掌握在不同极端环境下微生物的大致种类特点与应对极端环境的机制；了解极端微生物在工业上的应用价值

第四章 微生物与生物地球化学循环

第一节 碳循环

1.       无机碳的有机化—二氧化碳的固定

2.       有机碳的矿化—二氧化碳的再生

习题要点：微生物中二氧化碳的固定的途径；不同微生物对有机碳的转化方式与机制

第二节 氮循环

1.       氨化作用

2.       固氮作用

3.       硝化作用

4.       反硝化作用

习题要点：参与氮循环的微生物的种类；微生物在氮循环途径中的具体作用

第三节 硫素循环

1.       有机态硫的分解

2.       无机硫的同化

3.       硫化作用

4.       反硫化作用

   习题要点：参与硫循环的微生物的种类；硫化、反硫化作用的具体方式

第四节 磷循环

1.       有机磷的矿化过程

2.       难溶性无机磷的可溶化作用

习题要点：微生物矿化有机磷的方式；微生物聚磷作用

本章重点、难点：微生物参与C、N、P、S地球化学循环的方式与具体机制

本章教学要求：掌握微生物参与N循环的具体过程，了解微生物通过参与N循环对农业生产产生影响

第五章 微生物在环保中的作用

第一节 微生物修复技术

1.       微生物修复技术的分类

2.       微生物修复技术的影响因素

习题要点：微生物修复技术的具体分类；影响微生物修复的因素有哪些

第二节 微生物与化学污染物间的相互关系

1.       污染物的种类以及对环境的危害

2.       环境污染物对微生物的作用

3.       微生物对化学污染物的转化和降解

习题要点：应对与不同的污染物，微生物修复技术的具体应用

第三节 微生物在废水处理中的作用

1.       废水微生物处理的净化原理

2.       废水微生物处理的研究方法

3.       微生物在废水处理中的具体应用

习题要点：废水微生物处理的具体方法的优缺点

本章重点、难点：微生物修复环境污染的原理与修复方法

本章教学要求：掌握微生物对常见化学污染物的转化方式；掌握废水处理过程中不同微生物处理方法的优缺点；了解污染物对微生物的毒性作用

第六章 微生物分子生态学

第一节 微生物分子生态学理论基础

1.       微生物与外界因子之间的环境和遗传分子生态效应

2.       微生物与细胞间的信息交流

3.       分子生态病毒学

4.       微生物在环境生物修复中的分子生态学

习题要点：分子生物学技术应用于微生物生态学领域，从微观角度解释宏观现象背后的分子机制

第二节 微生物对环境的适应与调整

1.       环境条件和微生物相互作用的分子基础

2.       极端环境微生物适应性的机制

3.       微生物响应环境新奇信号的分子生态学

4.       微生物质粒分子生态效应

5.       微生物适应环境的遗传分子生态效应

习题要点：微生物对不用环境刺激产生响应的分子机制

第三节 微生物在环境生物修复中的分子生态学

1.       微生物对污染环境修复作用简介

2.       分子水平研究生物修复多样性

3.       生物修复的微生物分子生态学原理

习题要点：重组微生物在环境修复中的应用；分子水平解释微生物在不同环境中的群落结构变化

本章重点、难点：微生物对不同环境刺激产生响应的分子机制

本章教学要求：了解传统微生物生态学当中存在的盲区、了解分子生物学在微生物生态学当中的具体应用

第七章  微生物生态学研究的基本方法

第一节 微生物生态学研究的的传统方法

1.       直接测定

2.       培养方法

3.       代谢活力的测定

4.       数学方法

习题要点：微生物生态学研究的传统方法如何操作；传统方法有和局限性

第二节 微生物生态学的分子生物学研究方法

1.       核酸探针杂交技术

2.       PCR特异性扩增技术

3.       rRNA基因同源性分析方法

4.       变性梯度凝胶电泳技术与温度梯度凝胶电泳技术

习题要点：分子生物学研究方法如何弥补传统研究法的不足

本章重点、难点：分子生物学研究方法在微生物生态学中的应用

本章教学要求：掌握微生物生态学研究的的传统方法、了解微生物生态学的分子生物学研究方法

五、考核方式及要求  

课堂出勤率、课堂表现及课后作业完成情况占总成绩的40%；期末考试采用闭卷考试方法，侧重考核学生利用所学知识综合分析和解决实际问题的能力，考试成绩占总成绩的60%；总成绩由平时成绩和考试成绩加成得出。

六、推荐教材及教学参考书 

教  材：《微生物生态学》，宋福强编著，化学工业出版社，2008年，标准书号：ISBN 978-7-122-03309-3。

参考书：《现代微生物生态学》，池振明编著，科学出版社，2010年，标准书号：ISBN 978-7-03-026558-6。

《环境生物学》，李顺鹏主编，中国农业出版社，2002年，标准书号：ISBN 7-109-07652-0

 

 

大纲修订人： 武俊

大纲审定人：

修订日期：2015年5月3日