环境微生物实验教程

随着环境微生物资源的不断开发利用以及生态环境保护需求的日益增加，环境微生物实验技术得到迅速发展和广泛应用，为人们认识环境和改造环境提供了重要的技术手段和研究方法。环境微生物实验技术具有很强的实践操作性，技术要求较高，在掌握基本实验原理的基础上必须动手操作，且只有操作规范才能获得满意的结果。微生物的实验技术手段随着科技的进步发展较为迅速，现代微生物学实验方法与技术的发展更是日新月异。现阶段，关于微生物学实验以及现代微生物学实验技术方面的教材更新较快，但这些教材往往更侧重于生物学，缺乏与环境问题的联系，不能很好地帮助环境领域学生理解和掌握不同技术在实践中的应用情况。另一方面，国内外也有关于环境微生物学实验方法与技术方面的教材，但这些教材往往更侧重于基础微生物学实验技术，实验方法较为传统；且对现代微生物学实验技术描述较少或教材中描述的技术方法已经过时，不能满足新时代的需求。鉴于这两方面的原因，亟需针对环境领域的具体问题，结合最新的现代微生物实验方法，编写适用于现阶段的环境微生物实验技术教材。 本书重点帮助学生从整体上理清不同操作技术的内在联系，培养学生具备环境微生物实验所需要的基本实验素养和技术。在此基础上，理解环境微生物实验技术与生态环境质量、环境污染物生物处理等实践应用的紧密联系，从而更好地将环境微生物实验技术运用于实践中。

陈倩：北京大学环境科学与工程学院教授，长期从事环境微生物学方面的研究，在功能性微生物筛选培殖、废水生物脱氮技术研发以及河流生态系统碳氮微生物转化机制方面取得了一系列科研成果，主持和参与了国家自然科学基金、省部级重点项目10余项，发表SCI论文30余篇，相关成果获得了国家技术发明二等奖、日内瓦国家发明展金奖以及深圳市科技进步二等奖等奖项。 刘思彤：北京大学“百人计划”研究员，德国洪堡学者，国家自然科学基金委优秀青年基金获得者，教育部长江学者奖励计划青年学者，环境科学学会青年科学家奖获得者。主要研究方向为节能低碳生物水处理技术、生物功能基因代谢网络、生物载体材料、自然界氮循环与氮污染控制，在Environmental Science & Technology, Water Research等行业顶级期刊发表SCI论文近100篇，SCI引用3000余次，2014年获日内瓦国际发明展金奖和特别奖。主讲本科生“环境微生物学实验”课程。近年来借助宏组学技术阐释了微生物之间的互养关系，揭示了共生菌在废水处理中的重要性。

环境微生物实验室安全须知 / 1 第一部分? 基础微生物实验方法与技术 / 5 第一章? 培养基的配制及灭菌消毒 / 7 实验 1-1 培养基的种类与常规配制程序 / 8 实验 1-2 实验室常用培养基的配制程序 / 20 实验 1-3 培养基及器皿的消毒和灭菌程序 / 27 第二章? 无菌操作、接种技术和培养方法 / 35 实验 2-1 无菌环境的创建及无菌操作技术 / 36 实验 2-2 微生物接种技术 / 46 实验 2-3 微生物培养方法 / 58 第三章? 微生物的分离纯化与鉴定技术 / 65 实验 3-1 环境中异养微生物的分离与纯化 / 67 实验 3-2 环境中自养微生物的分离与纯化 / 76 实验 3-3 环境中功能菌的筛选、分离与纯化 / 82 第四章? 微生物形态观察、大小与数量测定 / 87 实验 4-1 微生物形态的观察 / 88 实验 4-2 微生物大小测定 / 100 实验 4-3 微生物数量测定 / 107 第五章? 微生物生长因子的测定 / 113 实验 5-1 微生物生长曲线的测定 / 114 实验 5-2 环境因子对微生物生长的影响 / 119 实验 5-3 营养盐对微生物生长的影响 / 125 第六章? 微生物菌种保藏及分子鉴定技术 / 131 实验 6-1 微生物菌种保藏技术 / 132 实验 6-2 微生物的分子鉴定方法 / 143 第二部分? 现代微生物实验方法与技术 / 149 第七章? 环境微生物遗传物质提取、PCR 扩增与电泳分析 / 151 实验 7-1 环境微生物宏基因组总 DNA 提取和浓度测定 / 152 实验 7-2 环境微生物宏转录组总 RNA 提取和浓度测定 / 159 实验 7-3 琼脂糖凝胶电泳分析技术 / 164 实验 7-4 环境微生物宏蛋白组总蛋白质的提取和浓度测定 / 169 实验 7-5 SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析技术 / 175 实验 7-6 聚合酶链式反应（PCR）技术 / 182 第八章? 基于荧光的环境微生物分析技术 / 189 实验 8-1 荧光原位杂交（FISH）技术 / 190 实验 8-2 荧光定量 PCR 技术 / 197 第九章? 基于高通量测序的环境微生物分析技术 / 205 实验 9-1 宏基因组测序技术 / 206 实验 9-2 宏转录组测序技术 / 212 实验 9-3 宏蛋白质组测序技术 / 217 第十章? 基于生物信息学的环境微生物群落与功能分析技术 / 223 实验 10-1 Linux 系统操作基础 / 224 实验 10-2 16S rRNA 细菌多样性分析方法 / 231 实验 10-3 基于宏基因组的环境微生物群落功能分析 / 242 实验 10-4 基于宏转录组的环境微生物群落功能和表达量分析 / 257 实验 10-5 基于宏蛋白质组的环境微生物群落功能和表达量分析 / 271 第三部分? 环境微生物及其应用 / 283 第十一章? 微生物与环境监测 / 285 实验 11-1 水体中细菌总数测定 / 286 实验 11-2 水体中粪大肠菌群的测定 / 292 实验 11-3 土壤中微生物呼吸的测定 / 297 实验 11-4 公共场所空气中微生物数量的测定 / 303 第十二章? 微生物与污水处理 / 307 实验 12-1 序批式活性污泥法（SBR）处理生活污水 / 308 实验 12-2 曝气生物滤池处理生活污水 / 316 参考文献 / 322