不同細(xì)菌培養(yǎng)液對(duì)尾草履蟲(chóng)種群增長(zhǎng)的影響①

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(鄭州師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450044)

0 引 言

草履蟲(chóng)( Paramecium ) 是實(shí)驗(yàn)生物學(xué)的重要材料，具有分布廣、個(gè)體大、易培養(yǎng)、繁殖快等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生物學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究[1]，許多實(shí)驗(yàn)都需要飼養(yǎng)草履蟲(chóng)來(lái)進(jìn)行，如何在最短的時(shí)間內(nèi)得到大量、性狀穩(wěn)定的草履蟲(chóng)是大家普遍關(guān)心的問(wèn)題，同時(shí)一些新的研究?jī)?nèi)容也對(duì)草履蟲(chóng)的生理和形態(tài)提出了嚴(yán)格的要求[2,3]。用于培養(yǎng)草履蟲(chóng)的培養(yǎng)液有稻草培養(yǎng)液、酵母培養(yǎng)液、小麥培養(yǎng)液、蛋黃培養(yǎng)液、牛奶培養(yǎng)液等，其中稻草培養(yǎng)液相較于其他幾種培養(yǎng)液能較長(zhǎng)時(shí)間維持草履蟲(chóng)生長(zhǎng)環(huán)境的穩(wěn)定，特別是pH值的穩(wěn)定[7,8]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)向稻草培養(yǎng)液中加入大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽胞桿菌及金黃色葡萄球菌四種廣泛存在于自然界的細(xì)菌喂飼尾草履蟲(chóng)(Paramecium Caudatum)，探討了不同細(xì)菌對(duì)尾草履蟲(chóng)種群增長(zhǎng)的影響。

1 材料與方法

1.1 尾草履蟲(chóng)的采集與純化

野外環(huán)境中采集的水樣靜置2h，通過(guò)濾紙漏斗過(guò)濾，將濾紙置于新鮮稻草培養(yǎng)液中培養(yǎng)5-7d，待達(dá)到一定數(shù)量后解剖鏡下用微吸管吸取草履蟲(chóng)置于分裝有100 mL新鮮培養(yǎng)液的三角瓶中25 °C培養(yǎng)5d，連續(xù)1-2 次純培養(yǎng)后于顯微鏡低倍鏡下隨機(jī)10次鏡檢[8,9]，若無(wú)其他原生生物的檢出即可留種備用，否則需重復(fù)上述純化操作。

1.2 培養(yǎng)液的配置

1.2.1 稻草培養(yǎng)液

每1000 mL水加10 g稻草煮沸15 min, 冷卻過(guò)濾后定容到1000 mL，分裝到250 mL三角瓶，每瓶100 mL，1×105Pa滅菌20min，冷卻備用。

1.2.2 菌液的配置

分別接種大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽胞桿菌和金黃色葡萄球菌到營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板(90 mm)，37 °C培養(yǎng)24 h，每個(gè)平板注入無(wú)菌水10mL，充分洗脫培養(yǎng)基上的4種細(xì)菌，制成菌懸液備用。

1.3 接種與培養(yǎng)

向上述1.2.1中三角瓶?jī)?nèi)分別接種草履蟲(chóng)50個(gè)，每組5瓶，每組1號(hào)瓶注入1 mL無(wú)菌水，2-5號(hào)瓶分別注入1 mL大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟樣芽胞桿菌和金黃色葡萄球菌菌懸液，混勻，重復(fù)5組。瓶口覆蓋無(wú)菌紗布4層包扎，日光燈照射，25℃條件下培養(yǎng)。

1.4 計(jì) 數(shù)

每天定時(shí)取樣計(jì)數(shù)。每瓶隨機(jī)取樣5次，每次0.1 mL，于凹玻片中，滴入盧戈氏碘液殺死草履蟲(chóng)并染色，解剖鏡下計(jì)數(shù)，5組重復(fù)樣品取平均值，計(jì)算1 mL培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)的密度(ind/mL)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)測(cè)得數(shù)據(jù)計(jì)算尾草履蟲(chóng)的種群增長(zhǎng)速率。

尾草履蟲(chóng)的種群增長(zhǎng)速率計(jì)算公式：Y= ( lnNt-lnN0) .t-1， 其中N0為尾草履蟲(chóng)的起始種群密度，Nt為t(d) 時(shí)尾草履蟲(chóng)的種群密度，t為培養(yǎng)持續(xù)時(shí)間(d)[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同細(xì)菌培養(yǎng)液對(duì)尾草履蟲(chóng)種群密度的影響分析

喂飼不同細(xì)菌尾草履蟲(chóng)種群密度如表1所示，相較于對(duì)照組，喂飼大腸桿菌可以獲得最大種群密度的草履蟲(chóng)，其較大的種群密度維持時(shí)間最長(zhǎng)；蠟樣芽胞桿菌最高種群密度僅次于大腸桿菌，但其數(shù)量只有大腸桿菌的1/2；枯草芽孢桿菌達(dá)到最高種群密度次于蠟樣芽胞桿菌；金黃色葡萄球菌對(duì)草履蟲(chóng)的生長(zhǎng)抑制最為明顯，最高種群密度最小，與對(duì)照組差別不大，但數(shù)量后期波動(dòng)較大，密度下降也最快。

表1 不同細(xì)菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)種群密度的影響

接種草履蟲(chóng)后第1d檢測(cè)到草履蟲(chóng)的為大腸桿菌培養(yǎng)液，第2d起各培養(yǎng)液中均可以檢測(cè)到不同數(shù)量的草履蟲(chóng)，第3d草履蟲(chóng)種群密度最大的為蠟樣芽胞桿菌(509 ind/mL)，枯草芽孢桿菌次之(216 ind/mL)，金黃色葡萄球菌(144 ind/mL)緊隨其后，大腸桿菌(86 ind/mL)與對(duì)照組(83 ind/mL)差別不明顯，第4d開(kāi)始不同培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)的種群密度均增長(zhǎng)較快，且出現(xiàn)分化。

大腸桿菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)的種群密度第5d開(kāi)始一直領(lǐng)先于其他三種菌，并于第6 d達(dá)到峰值(2834 ind/mL)，第7 d種群密度下降較快，但仍高于其他菌種，第8d開(kāi)始密度緩慢下降，隨培養(yǎng)時(shí)間的增加，草履蟲(chóng)個(gè)體活動(dòng)并未明顯減緩，形態(tài)仍較其他培養(yǎng)液大，直至第11 d時(shí)鏡檢發(fā)現(xiàn)少量草履蟲(chóng)開(kāi)始形成包囊，碘液染色開(kāi)始變淡。

枯草芽胞桿菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)其種群密度于第5d達(dá)到1236 ind/mL后緩慢下降，第9 d時(shí)草履蟲(chóng)體型細(xì)長(zhǎng)，活動(dòng)緩慢，碘液處理染色淡，少量草履蟲(chóng)開(kāi)始形成包囊。 蠟樣芽胞桿菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)其種群密度于第5d達(dá)到1334 ind/mL后進(jìn)入緩慢下降，第8 d時(shí)草履蟲(chóng)體型細(xì)長(zhǎng)，活動(dòng)緩慢，碘液處理染色較淡，少量草履蟲(chóng)開(kāi)始形成包囊。

金黃色葡萄球菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)的種群密度在培養(yǎng)前期與對(duì)照組無(wú)太大差別，但后期種群密度下降較為明顯，在所有組中，其草履蟲(chóng)的活躍度最差，被染色能力最差，第8 d已經(jīng)形成大量包囊，而對(duì)照組第8d僅少量草履蟲(chóng)開(kāi)始形成包囊。

2.2 不同細(xì)菌培養(yǎng)液對(duì)尾草履蟲(chóng)種群增長(zhǎng)速率的影響分析

表2所示，培養(yǎng)第1d，僅大腸桿菌培養(yǎng)液中出現(xiàn)草履蟲(chóng)的增長(zhǎng)；第2-5d，對(duì)照組的增長(zhǎng)速率均低于其他培養(yǎng)液，暗示在添加細(xì)菌有利于維持草履蟲(chóng)的穩(wěn)定增長(zhǎng)，特別是蠟樣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌培養(yǎng)液對(duì)草履蟲(chóng)前期增長(zhǎng)速率的影響最大；第6-10d，大腸桿菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)的整體增長(zhǎng)速率高于對(duì)照組和其他培養(yǎng)液；第5d開(kāi)始金黃色葡萄球菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)的增長(zhǎng)速率低于對(duì)照組和其他三種培養(yǎng)液，暗示金黃色葡萄球菌在草履蟲(chóng)生長(zhǎng)后期可能具有抑制作用。

表2 不同細(xì)菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)種群增長(zhǎng)速率的影響

2.3 不同細(xì)菌培養(yǎng)液對(duì)尾草履蟲(chóng)接合生殖的影響

不同的細(xì)菌培養(yǎng)液對(duì)草履蟲(chóng)的增殖方式有一定的影響，表3所示，在首次檢測(cè)到接合生殖開(kāi)始每2 h進(jìn)行1次鏡檢，每天取最高數(shù)量的接合生殖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，結(jié)果顯示枯草芽孢桿菌培養(yǎng)液最有利于草履蟲(chóng)接合生殖的發(fā)生，其次是蠟樣芽孢桿菌培養(yǎng)液，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌培養(yǎng)液也檢出一定數(shù)量的接合生殖，均較對(duì)照組檢出率高。

表3 不同細(xì)菌培養(yǎng)液中草履蟲(chóng)接合生殖的影響

3 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：不同細(xì)菌對(duì)草履蟲(chóng)種群密度的增長(zhǎng)及繁殖方式均影響，其中大腸桿菌對(duì)種群密度的增長(zhǎng)及維持高密度的種群數(shù)量效果最為明顯，且草履蟲(chóng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)均能保持活躍狀態(tài)，形體變異少；而蠟樣芽孢桿菌則有利于草履蟲(chóng)早期種群密度的建立；在進(jìn)入快速增殖時(shí)期后枯草芽孢桿菌與對(duì)照組沒(méi)有明顯的差別，但對(duì)照組維持穩(wěn)定的種群密度要長(zhǎng)，這可能與對(duì)照組稻草培養(yǎng)液中芽孢的萌發(fā)有關(guān)；金黃色葡萄球菌在草履蟲(chóng)培養(yǎng)后期對(duì)草履蟲(chóng)的增殖有一定的抑制作用，不排除其代謝產(chǎn)物的積累對(duì)草履蟲(chóng)生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。

實(shí)驗(yàn)處理中發(fā)現(xiàn)碘液處理活躍程度不同的草履蟲(chóng)其染色顏色深淺不同，草履蟲(chóng)越活躍，染色越深，反之越淺，推測(cè)這可能與其體內(nèi)代謝產(chǎn)物有一定的關(guān)系。

接種到新鮮培養(yǎng)液中的草履蟲(chóng)其早期的增殖方式以分裂生殖為主，過(guò)低的種群密度會(huì)降低草履蟲(chóng)相互接觸的幾率，因此在培養(yǎng)初期幾乎檢測(cè)不到草履蟲(chóng)的接合生殖。隨著群密度的增高，接合生殖出現(xiàn)的幾率越高，但過(guò)高的種群密度并不一定能增加分裂生殖出現(xiàn)的數(shù)量(表1、3)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相較于其他3種細(xì)菌，枯草芽孢桿菌似乎更能刺激草履蟲(chóng)接合生殖的發(fā)生，但具體原因還有待于進(jìn)一步的研究。