微生物与人类健康的关系
微生物有很多种，其中一些是腐败的，即引起食物气味和组织结构的不良变化。当然，有些微生物是有益的。它们可以用来生产奶酪、面包、泡菜、啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须用显微镜放大才能看到。比如中等大小的细菌，1000就只有一个句号那么大。想象一滴牛奶，每毫升腐烂的牛奶中大约有5000万个细菌，或者说每夸脱牛奶中细菌总数大约是50亿个。也就是一滴牛奶可以含有50亿个细菌。
微生物会致病，会引起食物、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。正是弗莱明首次从抑制其他细菌生长的青霉菌中发现青霉素，这是医学领域划时代的发现。后来从放线菌的代谢产物中筛选出大量抗生素。抗生素的使用在第二次世界大战中拯救了无数的生命。一些微生物被广泛用于工业发酵生产乙醇、食品和各种酶制剂。一些微生物可以降解塑料，处理废水和废气等。，并具有巨大的可再生资源潜力，被称为环境微生物；还有一些微生物可以在高温、低温、高盐、高碱、高辐射等极端环境下生存，还有一些微生物依然存在。看似发现了很多微生物，但实际上由于培养方法等技术手段的限制，人类今天发现的微生物只占自然界现存微生物的一小部分。
微生物之间的相互作用机制也相当神秘。比如健康人的肠道内存在大量的细菌，称为正常菌群，包括上百种细菌。在肠道环境中，这些细菌相互依存，互惠互利。食物、有毒物质甚至药物的分解和吸收，菌群在这些过程中的作用，以及细菌之间的相互作用机制，都还是未知的。一旦菌群失衡，就会引起腹泻。
随着医学研究进入分子水平，人们对基因、遗传物质等专业术语越来越熟悉。公认遗传信息决定了生物体的生命特征，包括外部形态和生命活动，而生物体的基因组就是这些遗传信息的载体。因此，弄清生物体基因组所携带的遗传信息，将对揭示生命的起源和奥秘有很大帮助。从分子水平上研究微生物病原体的变异、毒力和致病性是对传统微生物学的一次革命。
以人类基因组计划为代表的生物基因组研究已成为整个生命科学研究的前沿，微生物基因组研究是其中的一个重要分支。世界权威杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因，并在此基础上开发疫苗和新型抗病毒、抗菌、抗真菌药物，将有效控制新旧传染病的流行，促进医疗卫生事业的快速发展和壮大！
在分子水平上研究微生物的基因组，为探索微生物个体和群体间相互作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物(尤其是细菌)资源，美国启动了微生物基因组研究计划(MGP)65438-0994。通过研究完整的基因组信息，不仅可以加深对微生物致病机理、重要代谢和调控机制的认识，还可以开发一系列与我们生活密切相关的基因工程产品，包括接种用疫苗、治疗用新药、诊断试剂以及应用于工农业生产的各种酶制剂。通过基因工程方法的改造，促进新菌株的构建和传统菌株的改造，全面推进微生物工业时代。
工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多个行业。通过微生物发酵生产抗生素、丁醇、维生素C和制备一些风味食品；一些特殊的微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油和采矿，甚至直接用作洗衣粉的添加剂。此外，一些微生物代谢产物可作为天然微生物农药广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌基因组的研究，发现了一系列与生产抗生素和重要工业用酶相关的基因。乳酸菌作为一种重要的微生态调节剂，参与食品发酵过程。对乳酸菌进行基因组学研究将有助于找到关键的功能基因，进而改造该菌株，使其更适合工业化生产过程。我国维生素C两步发酵工艺中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究，将在基因组测序的前提下，发现与维生素C生产相关的重要代谢功能基因，通过基因工程改造实现新工程菌株的构建，简化生产步骤，降低生产成本，进而大幅提高经济效益。工业微生物的基因组研究不断发现与重要代谢过程和代谢产物相关的新的特殊酶基因和功能基因，并将其应用于生产和传统产业和工艺的改造，推动了现代生物技术的快速发展。
了解农业微生物基因组研究的致病机理并开发新的控制疾病的对策
据统计，全世界每年因病害造成的农作物减产可高达20%，其中以植物细菌性病害最为严重。除了培育基因抗性品种和加强园艺管理，似乎没有更好的病害控制策略。因此，积极开展一些植物病原微生物的基因组研究，了解其致病机理，开发新的防治病害的对策显得十分迫切。
经济作物柑橘的病原是世界上第一个公布全序列的植物病原微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，如我国正在研究的胡萝卜欧文氏菌、植物病原假单胞菌和黄单胞菌。最近，植物中固氮根瘤菌的完整序列刚刚被确定。借鉴从人类病原微生物的基因组信息中筛选治疗药物的成熟方案，可以尝试性地应用于植物病原。尤其是柑橘的病原菌，需要昆虫媒介来完成其生活史，只有通过基因研究找到毒力相关因子和抗性靶标，才能制定出更有效的防治策略。固氮菌所有遗传信息的分析对于开发利用其关键固氮基因，提高作物产量和品质也具有重要意义。
环保微生物基因组研究发现降解不同污染物的关键基因。
在全面推进经济发展的同时，滥用资源、破坏环境的现象越来越严重。面对全球环境的一再恶化，倡导环保已成为全世界人民的一致呼声。生物除污在环境污染治理中具有巨大潜力，微生物参与治理是生物除污的主流。微生物可以降解塑料、甲苯等有机物；还可以处理工业废水、含硫废气、土壤改良中的磷酸盐。微生物可以分解纤维素等物质，促进资源的循环利用。在了解特殊代谢过程遗传背景的前提下，可以选择性地利用这些微生物的基因组研究，如寻找降解不同污染物的关键基因，将其组合在某一菌株中，构建高效的基因工程菌株，可以同时降解不同的环境污染物，极大地发挥其改善环境、消除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法，研究微生物在特殊条件下的表达谱，以期找到降解有机物的关键基因，并设定开发利用的目标。
极端环境下微生物基因组的研究对于理解生命的本质具有巨大的潜力。
能在极端环境下生长的微生物称为嗜极微生物，也称为嗜极微生物。极端微生物对极端环境有很强的适应性。极端微生物基因组的研究有助于在分子水平上研究微生物在极端条件下的适应性，加深对生命本质的认识。
有一种极端微生物可以在数千倍的辐射强度下存活，而人类会在一个剂量强度下死亡。细菌的染色体在接受数百万次雷达射线后被砸成了数百个碎片，但在一天内就可以恢复。研究其DNA修复机制对辐射污染地区环境生物治理的发展具有重要意义。开发利用极端微生物的极端特性，可以突破当前生物技术领域的一些局限，建立新的技术手段，使环境、能源、农业、卫生、轻化工等领域的生物技术能力发生革命性的变化。来自极端微生物的极端酶可以在极端环境下发挥作用，这将大大拓展酶的应用空间，是建立高效低成本生物技术加工的基础，如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等。极端微生物的研究和应用将是获得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发和环境修复方面的应用潜力巨大。