微生物在农业中的应用课件.ppt
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- 微生物 农业 中的 应用 课件
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1、第九章第九章 微生物在农业中的应用微生物在农业中的应用一、微生物在畜禽水产养殖业中的应一、微生物在畜禽水产养殖业中的应用用二、微生物在植物保护中的应用二、微生物在植物保护中的应用三、微生物在肥料中的应用三、微生物在肥料中的应用一、微生物在畜禽水产养殖业中的应用一、微生物在畜禽水产养殖业中的应用1、微生态制剂 定义:1974年首先被美国学者REParker称之为Probiotics,目前国内把这个词又译为促生素、益生素、生 菌素、促菌生、活菌制剂、微生态制剂等。1989年,Fuller重新定义为“一种可以通过改善肠道菌群平衡而对动物施加有利影响的活微生物饲料添加剂”。(不太准确:除整肠以外,还会
2、有促生长作用)作用机理作用机理 l保持动物肠道内微生态平衡保持动物肠道内微生态平衡l补充营养成分补充营养成分l防止有害物质的产生防止有害物质的产生 l提高机体免疫功能提高机体免疫功能 功能上:调整和治疗因肠道微生态失调症、促生长功能上:调整和治疗因肠道微生态失调症、促生长生产工艺生产工艺l固体发酵:生料发酵(以麸皮、粕类为主)和熟料发酵固体发酵:生料发酵(以麸皮、粕类为主)和熟料发酵(麸皮、淀粉、蛋白胨、酵母膏)(麸皮、淀粉、蛋白胨、酵母膏)生料发酵:菌量少(约生料发酵:菌量少(约5-305-30亿亿/克),杂菌多克),杂菌多熟料发酵:菌量高(可高达熟料发酵:菌量高(可高达300-400300
3、-400亿亿/克),杂菌少克),杂菌少l液体发酵:斜面液体发酵:斜面摇瓶摇瓶 种子罐种子罐发酵罐发酵罐离心浓缩离心浓缩喷雾干燥(或吸附干燥、或低温干燥、或冷冻干燥)喷雾干燥(或吸附干燥、或低温干燥、或冷冻干燥)l液体发酵产品稳定性、外观、流动性要好于固体发酵产液体发酵产品稳定性、外观、流动性要好于固体发酵产品,但在实际应用时因为去除代谢物而效果差于固体发品,但在实际应用时因为去除代谢物而效果差于固体发酵产品。酵产品。市售产品市售产品l芽孢杆菌类:芽孢杆菌类:枯草枯草、地衣、地衣、纳豆、蜡样纳豆、蜡样l乳酸菌类:乳酸菌类:嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌 、乳酸链球菌乳酸链球菌 、干酪、干酪乳杆菌乳杆菌 、
4、粪链球菌粪链球菌 、植物乳酸菌、植物乳酸菌、双歧杆菌双歧杆菌l酵母类:啤酒酵母、假丝酵母酵母类:啤酒酵母、假丝酵母l曲霉类:黑曲霉、曲霉类:黑曲霉、米曲霉米曲霉 新型微生态制剂新型微生态制剂l乳酸芽孢杆菌乳酸芽孢杆菌l酪酸菌酪酸菌微生态制剂状况及发展趋势微生态制剂状况及发展趋势l目前,微生态制剂在国内销售量约为目前,微生态制剂在国内销售量约为3 3万吨万吨(不连水质净化剂,以(不连水质净化剂,以200200亿亿/克计。来自广东克计。来自广东海大集团),主要为枯草、地衣及其复合菌剂;海大集团),主要为枯草、地衣及其复合菌剂;l目前研发主要针对仔猪腹泻、具有整肠作用的目前研发主要针对仔猪腹泻、具有
5、整肠作用的新型微生态制剂开发;新型微生态制剂开发;l剂型研究。剂型研究。2 2、微生物酶制剂、微生物酶制剂l种类种类:淀粉酶淀粉酶非淀粉酶:非淀粉酶:木聚糖酶木聚糖酶(小麦、米糠日粮)、(小麦、米糠日粮)、-葡聚糖酶(大麦日粮)葡聚糖酶(大麦日粮)、甘露聚糖酶甘露聚糖酶(豆粕(豆粕日粮)、纤维素酶(秸秆类)、杂粕酶(日粮)、纤维素酶(秸秆类)、杂粕酶(-半乳糖苷酶半乳糖苷酶 )其它:其它:植酸酶植酸酶(替代磷源)、(替代磷源)、蛋白酶蛋白酶、脂肪酶脂肪酶、果胶酶果胶酶等等作用:作用:l促进营养物的消化吸收,消除营养不良和减少腹泻的促进营养物的消化吸收,消除营养不良和减少腹泻的发生。发生。主要是
6、对于早期幼小畜禽来讲主要是其内源酶分主要是对于早期幼小畜禽来讲主要是其内源酶分泌不足。一般在常规日粮饲料中添加以淀粉酶、蛋白泌不足。一般在常规日粮饲料中添加以淀粉酶、蛋白酶为主的复合酶。酶为主的复合酶。l消除饲料原料中的抗营养因子及降解难于消化的成分。消除饲料原料中的抗营养因子及降解难于消化的成分。饲料中的抗营养因子是植酸盐和非淀粉多糖,包饲料中的抗营养因子是植酸盐和非淀粉多糖,包括括-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、纤维素、果胶,而消葡聚糖、阿拉伯木聚糖、纤维素、果胶,而消除这些抗营养因子的酶制剂就是:植酸酶、除这些抗营养因子的酶制剂就是:植酸酶、-葡聚葡聚糖酶、木聚糖酶、果胶酶、糖酶、木聚糖酶、果胶
7、酶、-半乳糖苷酶。半乳糖苷酶。生产生产l固体发酵:麸皮、粕类和一些无机盐为培养基,菌种固体发酵:麸皮、粕类和一些无机盐为培养基,菌种一般为木霉类。一般为木霉类。l液体发酵:斜面液体发酵:斜面摇瓶摇瓶 种子罐种子罐发酵罐发酵罐超滤浓超滤浓缩缩喷雾干燥(或吸附干燥、或低温干燥、或冷冻干喷雾干燥(或吸附干燥、或低温干燥、或冷冻干燥)燥)目前,国内菌种一般采用基因工程菌巴斯德毕赤目前,国内菌种一般采用基因工程菌巴斯德毕赤酵母来表达(如植酸酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、脂酵母来表达(如植酸酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶、脂肪酶);纤维素酶采用农杆菌介导技术的里氏木霉;肪酶);纤维素酶采用农杆菌介导技术的里氏木霉;
8、木聚糖酶也有通过农杆菌介导技术的长枝木霉来分泌木聚糖酶也有通过农杆菌介导技术的长枝木霉来分泌的。的。固体发酵:酶活较液体发酵低,但酶系较多;固体发酵:酶活较液体发酵低,但酶系较多;液体发酵:酶活高,但酶系单一。液体发酵:酶活高,但酶系单一。饲用酶的应用模式饲用酶的应用模式 l畜禽等的喂养方式是以粉料或颗粒的方式来喂畜禽等的喂养方式是以粉料或颗粒的方式来喂养的。当使用粉料时,酶可以直接先加到预混养的。当使用粉料时,酶可以直接先加到预混料,混合好,均匀混合进去。料,混合好,均匀混合进去。l水产料要高温制粒,为了避免饲料制粒的活性水产料要高温制粒,为了避免饲料制粒的活性损失,可采用稳定化技术(物理包
9、埋、化学修损失,可采用稳定化技术(物理包埋、化学修饰饰 、点突变)和制粒后喷酶技术、点突变)和制粒后喷酶技术 (采用液体(采用液体酶通过喷雾系统,将酶均匀地涂布到还保持余酶通过喷雾系统,将酶均匀地涂布到还保持余热的颗粒饲料表面,利用余热加水分蒸发。均热的颗粒饲料表面,利用余热加水分蒸发。均匀性要注意)匀性要注意)饲用酶制剂研发趋势饲用酶制剂研发趋势l提高生物发酵效价,大幅度提高酶活性。提高生物发酵效价,大幅度提高酶活性。l集多种酶有同一微生物生产。集多种酶有同一微生物生产。l研制能耐高温的酶。研制能耐高温的酶。l酶的应用方面,研究酶与日粮成分的相互作用,以确酶的应用方面,研究酶与日粮成分的相互
10、作用,以确定所需酶的种类;同时研究酶在肠道内的作用方式,定所需酶的种类;同时研究酶在肠道内的作用方式,和不同日粮状况下酶的最佳组成,以及加酶后哪些氨和不同日粮状况下酶的最佳组成,以及加酶后哪些氨基酸和微量元素或矿物质可以不加或少加。所有这些基酸和微量元素或矿物质可以不加或少加。所有这些将带来较高的经济效益。将带来较高的经济效益。3、其它、其它l兽药(如吉他霉素、多粘菌素、杆菌肽锌、兽药(如吉他霉素、多粘菌素、杆菌肽锌、新型抗菌肽和溶菌酶)、疫苗(灭活疫苗、新型抗菌肽和溶菌酶)、疫苗(灭活疫苗、抗体疫苗)抗体疫苗)l发酵饲料:发酵豆粕、发酵秸秆发酵饲料:发酵豆粕、发酵秸秆l发酵床技术(应用技术非
11、常关键)发酵床技术(应用技术非常关键)l水质调节剂:水质调节剂:EMEM、光合细菌、硝化细菌、净、光合细菌、硝化细菌、净水剂(应用技术非常关键)水剂(应用技术非常关键)二、二、微生物在植物保护中的应用阿维菌素阿维菌素(avermectin)是杀线虫和节肢动物是杀线虫和节肢动物(特特别是螨类别是螨类)的抗生素。它能增加虫体内的的抗生素。它能增加虫体内的-氨基氨基丁酸,后者对神经有抑制作用。丁酸,后者对神经有抑制作用。Streptomyces avermitilis球孢白僵菌球孢白僵菌(Beauveria bassianaBeauveria bassiana)的菌的菌丝长出金龟甲尸体表面丝长出金龟
12、甲尸体表面球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕球孢白僵菌杀死松毛虫、蝗虫和家蚕松毛虫松毛虫僵蚕(家蚕幼虫感染白僵菌而致死的干燥带菌虫体)棉铃虫幼虫的环节处被核型多角体病毒感染.80%的昆虫病毒都是农林业中常见的鳞翅目害虫的病原体,因此是害虫生物防治的巨大资源库。微生物农药的特点微生物农药的特点l研发的选择余地大,开发利用途径多研发的选择余地大,开发利用途径多l无公害、无残留,安全环保无公害、无残留,安全环保l特异性强,不杀伤害虫天敌及有益生物,维持特异性强,不杀伤害虫天敌及有益生物,维持生态平衡生态平衡l不易产生抗药性不易产生抗药性l环境相容性好环境相容性好l生产工艺简单生产工艺简单 见效慢、稳定
13、性差、易受环境影响见效慢、稳定性差、易受环境影响l微生物杀虫剂微生物杀虫剂l微生物杀菌剂微生物杀菌剂l微生物除草剂微生物除草剂l微生物植物生长调节剂微生物植物生长调节剂微生物农药的种类微生物农药的种类微生物杀虫剂微生物杀虫剂 细菌杀虫剂(细菌杀虫剂(bacterial insecticide)(主要为芽孢杆菌)(主要为芽孢杆菌)l是利用对某些昆虫有致病或致死作用的杀虫细菌,及是利用对某些昆虫有致病或致死作用的杀虫细菌,及其所含有的活性成分制成,用于防治和杀死目标害虫其所含有的活性成分制成,用于防治和杀死目标害虫的生物杀虫制剂的生物杀虫制剂 。作用机制是胃毒作用,通过肠细。作用机制是胃毒作用,通
14、过肠细胞吸收,进入体腔和血液,使之得败血症导致全身中胞吸收,进入体腔和血液,使之得败血症导致全身中毒死亡毒死亡l全世界约有全世界约有3030多个国家多个国家100100多家公司生产细菌杀虫剂,多家公司生产细菌杀虫剂,品种可达品种可达150150多个,并已逐渐应用于蔬菜、林业、园多个,并已逐渐应用于蔬菜、林业、园艺、卫生害虫等领域的害虫防治中。艺、卫生害虫等领域的害虫防治中。研究最多的是鳞研究最多的是鳞翅目的昆虫。翅目的昆虫。苏云金杆菌(苏云金杆菌(BtBt)l伴孢晶体是苏云金芽孢杆菌赖以杀虫的主要毒素,又称-内毒素。其次还有-外毒素,对伴孢晶体毒素敏感的昆虫种类主要有鳞翅目、双翅目和鞘翅目的部
15、分昆虫的幼虫。l用途最广、开发时间最长、产量最大、应用最成功l占生物防治剂总量的95以上,已有60多个国家登记了120多个品种l美国用以防治蔬菜害虫和玉米害虫的面积分别占总面积的80和50,销售额从80年代末的4000万美元上升到90年代的5亿多美元。l我国于我国于19591959年引进年引进BtBt杀虫剂,杀虫剂,19651965年在武汉年在武汉建成国内第一家建成国内第一家BtBt杀虫剂生产企业杀虫剂生产企业l我国目前已登记的我国目前已登记的BtBt杀虫剂粉剂有杀虫剂粉剂有l6l6种,液种,液剂剂 l 2l 2 种,生 产 厂 家 达种,生 产 厂 家 达 7 67 6 家,年 产 量 达家
16、,年 产 量 达2.02.010108 8kg-3.0kg-3.010108 8kgkgl由我国构建的高效杀虫重组苏云金杆菌,已由我国构建的高效杀虫重组苏云金杆菌,已于于20002000年底通过了安全评价,并获准进行商年底通过了安全评价,并获准进行商品化生产品化生产l世界上已记载的杀虫真菌约有世界上已记载的杀虫真菌约有100100属,属,800800多种。各国应用研究最多的是白僵菌,其多种。各国应用研究最多的是白僵菌,其次是绿僵茵。此外,还有赤僵菌、虫生藻次是绿僵茵。此外,还有赤僵菌、虫生藻菌等。菌等。微生物杀虫剂微生物杀虫剂 真菌杀虫剂真菌杀虫剂1 1)白僵菌)白僵菌(Beaurevria
17、bassiana)研制较早,普及面积大、应用最广。美国研制较早,普及面积大、应用最广。美国已经产业化的两种白僵菌制剂,即:已经产业化的两种白僵菌制剂,即:B.bassiano Strain TBlB.bassiano Strain TBl,Bb147Bb147和和CHACHA,以及,以及B.B.brongniarbrongniar。菌株。菌株Bb-147Bb-147是从被感染的是从被感染的玉米螟玉米螟幼虫体上分离得到,其生产工艺由幼虫体上分离得到,其生产工艺由INRAINRA研制而研制而成。菌株成。菌株TBITBI由美国的一家研究中心从墨西哥由美国的一家研究中心从墨西哥棉铃虫棉铃虫体内获得体内
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