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当前，许多科学家都同意“21世纪将是生物学世纪”的见解，在生物学世界中，应用微生物学将起着特别重要的作用。如果说生命科学还是一个“朝阳科学”，应用微生物学只能认为是一门“晨曦科学”；如果说应用微生物学是座“富矿”的话，则目前它还是一个刚剥去一层表土的“富矿”。这是因为在微生物学中存在着物种、遗传、代谢和生态类型的高度多样性。微生物的多样性构成了微生物资源的丰富性，而微生物资源的丰富性决定了对应用微生物的研究、开发和利用的长期性。
应用微生物资源开发利用涉及农业、轻工业、环境保护、矿冶、医药等，是与国民经济相关的行业，由于开发的目的不同，开发利用的战略和策略会有很大差别，开发利用程序通常由总体设计、目的菌寻找、产物效果试验、专利申请、菌种改良及发酵和提取工艺研究、报批、生产、市场等相关联的过程组成。
应用微生物开发利用的核心是总体设计，总体设计首先依据现有市场的需要，同时也要分析潜在市场、竞争对手（包括自己的市场开拓能力），同时也要依据开发策略、工作基础及条件、合作力量、投资风险情况等。微生物资源开发利用最好采取产、学、研相结合，寻找技术条件、科研能力互补及诚信度高的合作伙伴，研究成果转化，采取营销一体化的模式。
人们加强传染性疾病和感染性疾病的病原学研究，为及时诊治疾病提供病原学依据；为深入开展病原学微生物的生物学特性及致病机制的研究，为开发新药提供理论基础；为研制开发免疫原性好、副作用小的新型疫苗；以及研制特异、灵敏、简便、快速的微生物学诊断方法及技术。
微生物在环境治理上的发展前景主要集中在微生物除氮脱硫技术；微生物除臭、特殊废水处理、微生物制浆和微生物漂白技术；重金属污染治理；污染土壤的微生物修复。
微生物杀虫剂的主要研究热点是鉴别和选择有效的天敌，即挖掘新种类或新品系的微生物，构建可稳定供应且价格合理的微生物杀虫剂的批量生产系统；对生产技术进行改进：开发储藏和运输技术，设计在田间供应微生物杀虫剂的方法。
在食品行业中，应用微生物主要发展有：食品微生物快速检测技术；功能性微生物的分离、筛选及利用；食用菌的生产、功能成分的提取。
目前微生物制氢方面主要研究方向有：
①进一步揭示氢气产生的机制和条件，有助于在代谢途径方面切断旁路代谢，解除代谢阻碍，使总体代谢向产氢方向进行。
②在基因工程方面增加菌体内氢酶基因的拷贝数，构建高效产氢工程酶。
③在酶工程方面分离纯化得到高纯、高效的氢酶，在体外构建产氢代谢途径。
④在环境工程方面提高工业废物的处理效率，降低环境治理成本。
总之，应用微生物在解决21世纪粮食增产、能源供应、资源开发、环境保护、人类健康等方面的危机能力是其他学科不可替代的，只有微生物学相关技术才能代替太阳能的可再生资源，生产碳水化合物转变为现代社会所需要的化工原料和能源。这种能源结构和资源结构的转变直接关系到我国经济的可持续发展、社会稳定和国家安全。