一、基本概况

课程名称：农业微生物学（Agricultural Microbiology）

课程代码：231010016

课程类别：专业基础课

学时/学分：48/2.5（其中理论32学时，实验16学时）

需预修课程：生物化学、无机化学、有机化学

适用专业：适用植物保护、种子科学与工程专业、动植物检疫（植物检疫方向）专业的本科教学

课程简介

微生物是生物中形体微小，结构简单，大多为单细胞，少数为多细胞或没有细胞结构的生物，是一类重要而独具特色的生物群体。农业微生物学是在分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异以及微生物的分类、生态等生命活动规律及其在农业、生物工程和环境保护等领域广泛应用的一门学科。在现代生命科学中，农业微生物学与其他学科的交叉渗透日益广泛和深入，又是处于生命科学前沿和中心的独立学科，推动了整个生命科学的发展。农业微生物学不仅与植物学、植物生理学、生物化学等共同构成农业院校植物生产各专业的生物学基础知识，而且与土壤学、农业化学、植物病理学等专业课关系密切。因此，农业微生物学是农业科学中一门重要的专业基础课。农业微生物学的根本任务是在了解掌握微生物生命活动规律的基础上，发掘、利用和改善有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，为农业、经济和社会发展服务。

二、教学目标

学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求：

1.理论、知识目标：使学生掌握微生物的形态结构、营养、生理、代谢、生长方式及规律、遗传变异、生态分布、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性等基本理论和基础知识；了解微生物在农业、环境保护和生命科学和技术发展中的重要应用；掌握微生物菌种的染色观察、分离培养、有害微生物控制等基本微生物学实验技术原理和方法。

2.能力目标：掌握微生物菌种的染色观察、分离培养、有害微生物控制等基本微生物学实验技术原理和方法，为今后有关专业课程的学习及工作实践奠定基础。

3.达成目标：本课程主要与植物保护专业人才培养方案中毕业要求的第3、4和5条相对应，与种子科学与工程专业人才培养方案中毕业要求的第2条相对应，要求学生在学习中以微生物形态为主线，掌握原核微生物和真核微生物的基本结构、功能表达、遗传变异等基本特征，从分子、细胞、个体、群体水平掌握遗传学的基本理论和基本技能，了解遗传学的学科前沿发展动态，关注学科研究中的热点问题，学习中注意综合运用各学科相关知识，理性思维，理顺脉络，联系实际，拓宽思路，以达到培养训练学生分析问题和解决问题能力，增强创新意识，提高综合素质，能为今后在科研、大中专院校及相关企业和农业技术推广等部门从事农业栽培、抗性育种、植物保护、农产品卫生安全检测、生物安全及有害生物风险评估、农药制剂的加工与生产、种子加工与生产、销售、推广与开发、经营与管理等工作打基础。

三、教学内容及教学要求

绪论（讲课2学时；实验0学时）

教学内容：

1.课程介绍（研究内容，对象，特点，学习方法）；

2.微生物的定义、研究对象；

3.现代生物分类系统；

4.微生物的共同特性；

5.微生物学及其任务。

教学要求：

通过本部分的学习，引导同学们走进微生物世界，了解什么是微生物，微生物独特的生物学特性及与人类的关系。明确微生物学作为一门独立学科在生命科学发展中的重要地位和作用，展望未来，激发同学们的学习兴趣。

重点：微生物的定义，微生物的5大特性。

难点：微生物的定义，微生物的研究对象及其在生物分类系统中的地位，现代三原界（域）生物分类系统的提出和划分。

第一章 微生物细胞（讲课3学时；实验2学时）

教学内容：

1.细菌细胞的一般结构和功能：细胞壁，细胞质膜，细胞质和核质；

2.细菌细胞的特殊构造：芽孢，菌毛，性菌毛，鞭毛，荚膜；

3.真核细胞的基本结构：细胞壁，细胞质膜，细胞质和细胞核；

4.原核细胞和真核细胞的比较。

教学要求：

1.掌握细菌细胞壁的基本结构和化学成分，革兰氏染色法的定义和原理，革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁结构和成分的特点及区别；

2.了解细菌细胞膜、细胞质、内含物、核区的结构成分和功能；

3.熟悉细菌特殊结构（芽孢，菌毛，性菌毛，鞭毛，荚膜）的结构成分与功能；

4.掌握真核细胞与原核细胞结构的不同点。

本章重点、难点：

重点：革兰氏染色原理，真核细胞与原核细胞结构的异同。

难点：细胞壁的基本骨架、G⁺细菌细胞壁特点、G^-细菌细胞壁特点。

第二章 原核微生物（讲课4学时；实验4学时）

教学内容：

1.细菌：细菌的定义、形态和大小，细菌的繁殖和群体形态，细菌的分类和鉴定；

2.放线菌：放线菌的定义、个体形态，放线菌的繁殖和群体形态，放线菌的代表类群；

3.蓝细菌：蓝细菌的定义、形态特征，蓝细菌细胞结构特征，蓝细菌的代表类群；

4.古细菌：古细菌的定义、结构特征，古细菌的代表类群；

5.其他原核微生物：支原体、衣原体、立克次氏体的定义、形态特征、繁殖方式等生物特性。

教学要求：

1.掌握细菌的定义、大小、基本形态、繁殖方式和培养特征；

2.掌握蓝细菌的定义、大小、基本形态、繁殖方式以及与绿色植物、其它光合细菌的异同点；

3.掌握放线菌的定义、大小、基本形态、繁殖方式和培养特征；

4.理解三体（支原体、衣原体、立克次氏体）的定义、大小、基本形态；

5.了解古细菌的定义，与真细菌的异同、古细菌代表属种。

本章重点、难点：

重点：细菌大小、基本形态、繁殖方式。

难点：蓝细菌形态特征、菌落特征、放线菌形态特征、菌落特征。

第三章 真核微生物（讲课4学时；实验2学时）

教学内容：

1.真菌的概念及与人类的关系；

2.真菌的一般形态：霉菌个体形态及大小，菌丝的类型，酵母状细胞形态及大小，真菌菌落特征；

3.真菌的繁殖：无性繁殖：分裂繁殖、出芽繁殖、无性孢子（节孢子、游动孢子、厚垣孢子、孢囊孢子、分生孢子）；有性繁殖：卵孢子、接合孢子（同宗配合、异宗配合）、子囊孢子、担孢子（锁状联合）；

4.真菌的类别和代表种类：鞭毛菌、接合菌、子囊菌、担子菌、半知菌亚门；

5.藻类的定义、形态、大小、繁殖方式、代表种类；原生动物的一般特征、代表种类。

教学要求：

1.理解真菌的定义、类群及与人类的关系；

2.掌握霉菌个体形态及大小、菌丝的特异化；

3.掌握真菌的繁殖方式、有性和无性孢子的种类及形成过程，真菌菌落的形态特征；

4.了解真菌的分类系统及主要代表类群。

本章重点、难点：

重点：真菌个体形态及大小、真菌菌落特征、真菌的繁殖和孢子类型。

难点：真菌的繁殖。

第四章 非细胞微生物（讲课3学时；实验0学时）

教学内容：

1.病毒的发现史；

2.病毒的定义及基本特征；

3.病毒的形态、大小、化学组成及结构；

4.噬菌体的定义、形态及化学组成；

5.毒性噬菌体定义，毒性噬菌体侵染过程；

6.温和噬菌体定义，溶源细胞的特点；

7.病毒的类别及特点：植物病毒，昆虫病毒；

8.亚病毒：类病毒、朊病毒、卫星病毒、卫星核酸。

教学要求：

1.掌握病毒的定义和一般属性，包括形态、大小、结构、化学组成、类群；

2.掌握噬菌体形态和结构以及噬菌体的类型；

3.掌握毒性噬菌体定义和侵染过程；

4.了解温和噬菌体的定义及溶源细胞的特点；

5.掌握亚病毒的定义及种类(类病毒、朊病毒、卫星病毒、卫星核酸)。

本章重点、难点：

重点：病毒的定义、形态和特征、毒性噬菌体侵染过程。

难点：病毒的结构、病毒的类群、亚病毒的类别。

第五章 微生物的营养和代谢（讲课4学时；实验2学时）

教学内容：

1.微生物的营养物质及其功能；

2.微生物摄取营养的方式及营养类型；

3.培养基的配置原则、类型及应用；

4.微生物的能量代谢；

5.微生物的合成代谢；

6.微生物的次生代谢；

教学要求：

1.理解微生物所需的6种营养要素及其功能；

2.理解微生物摄取营养的方式，能够区分不同营养摄取方式的异同；

3.掌握培养基的类型及功能；

4.了解微生物能量代谢、合成代谢的特点；

5.了解微生物次生代谢及其产物。

本章重点、难点：

重点：微生物的营养类型和培养基，微生物的能量代谢。

难点：微生物吸收营养的方式，无氧呼吸，发酵作用。

第六章 微生物的生长和环境条件（讲课4学时；实验4学时）

教学内容：

1.纯培养的定义及获得纯培养的方法：稀释平皿分离法、平皿划线分离法、单细胞挑取法、组织分离法、选择性培养基；

2.微生物生长测定的方法：细胞总数的测定：显微镜直接计数、比浊法；活细胞数量的测定：稀释平板计数法、最大概率法、滤膜浓缩法；细胞物质的测定：生物量、细胞干重法、菌体内重要组成测定法、代谢活性法；

3.细菌群体生长-细菌生长曲线：细菌生长曲线的绘制方法，生长曲线的四个时期细菌细胞的特点，生长曲线对实际生产的指导意义；

4.环境条件（温度、水分及其可给性、pH、氧气、光和辐射、化学药剂）对微生物生长和繁殖的影响及其应用。

教学要求：

1.掌握微生物纯培养物分离方法及生长测定方法；

2.理解微生物生长规律及各个时期的微生物细胞的特点；

3.了解六大理化因素（温度、水分、pH、氧气、光和辐射、化学药剂）对于微生物生长和代谢的影响，并掌握低温保藏、高温灭菌、干燥保藏、化学杀菌剂、抑菌剂在实际生产中的应用和灭菌、消毒、防腐的概念；

4.了解厌氧菌接触氧气死亡的原因、水的活度定义、紫外线灭菌的应用范围。

本章重点、难点：

重点：细菌生长曲线，环境条件对微生物生长的影响。

难点：生长曲线的四个时期细菌细胞的特点，生长曲线对实际生产的指导意义。

第七章 微生物生态（讲课3学时；实验2学时）

教学内容：

1.土壤中微生物的种类、数量和影响土壤微生物分布与种类的因素；

2.根圈、根圈效应、根土比的定义及根圈微生物对植物的影响；

3.水体及大气中微生物的分布规律；

4.微生物与其他生物间的相互关系（共生、互生、内生、寄生、拮抗、捕食关系）：定义、实例及在农业生产中的应用。

教学要求：

1.掌握土壤中微生物的分布规律及影响土壤中微生物分布的主要影响因素；

2.掌握根圈微生物对植物有益及有害的影响；

3.掌握微生物与其他生物间的相互关系，并能列举实例。

本章重点、难点：

重点：土壤中微生物的分布规律。

难点：微生物与其他生物间的相互关系。

第八章 微生物在自然界物质循环中的作用（讲课3学时；实验0学时）

教学内容：

1.碳素生物循环：碳素生物循环途径，不含氮有机质的分解；

2.氮素生物循环：氮素生物循环图，氨化作用，硝化作用，反硝化作用，固氮作用；

3.磷、硫等元素的循环。

教学要求：

1.了解碳素生物循环及微生物对不含氮有机物质的分解；

2.掌握氮素循环简图；

3.掌握含氮有机物质的氨化过程、氨化作用的条件、氨化作用的意义；

4.掌握硝化作用的定义、过程、影响因素及在农业和生态中的意义；

5.掌握反硝化作用的定义、过程、影响因素及在农业和生态中的意义；

6.了解生物固氮的定义、意义及4种生物固氮方式。

本章重点、难点：

重点：微生物在氮素循环中的作用。

难点：硝化作用及反硝化作用在农业和生态中的意义。

第九章 微生物在农业生产中的应用（讲课2学时；实验0学时）

教学内容：

1.微生物肥料：定义、特点、种类及使用方法；

2.微生物杀虫剂：细菌杀虫剂，真菌杀虫剂，病毒杀虫剂，杀虫抗生素；

3.微生物杀菌剂：细菌杀菌剂，真菌杀菌剂，杀菌抗生素；

4.微生物与农村有机废物处理：堆肥制作的微生物学过程、沼气发酵的微生物学原理。

教学要求：

1.掌握菌肥的定义，性质，种类及应用；

2.了解苏云金芽孢杆菌、白僵菌的杀虫机理；

3.了解微生物农药在现代农业生产中的应用，

4.掌握堆肥制作的微生物学过程、沼气发酵的微生物学原理。

本章重点、难点：

重点：微生物肥料，微生物农药。

难点：苏云金芽孢杆菌杀虫机理。

四、考核方式及成绩评定

本课程的成绩将由平时成绩（考勤、作业及课前提问）、实验成绩（实验技能考核+实验报告）和期末考试成绩三部分组成，其中平时成绩占10%、实验成绩占30%、考试成绩占60%；期末考试采用闭卷笔试。

五、教材及参考书目

教材：《微生物学》（第六版），李阜棣、胡正嘉主编，中国农业出版社，2007年，标准书号：ISBN9787109113046。

《微生物学实验指导》（第二版），李顺鹏主编，中国农业出版社，2015年，标准书号：ISBN9787109194243。

参考书目：

1.《微生物学》，黄秀梨主编，高等教育出版社，1998年，标准书号：ISBN7040065738；

2.《微生物学教程》（第三版），周德庆主编，高等教育出版社，2011年，标准书号：ISBN9787040314045；

3.《微生物学》（第8版），沈萍，陈向东主编，高等教育出版社，2016年，标准书号：ISBN9787040444957；

4.《微生物学实验指导》，黄秀梨主编，高等教育出版社，1999年，标准书号：ISBN 9787040069563；

5.《微生物学实验》（第二版），赵斌，何绍江主编，科学出版社，2014年，标准书号：ISBN 9787030402394。