神奇線蟲顯水質(zhì)
——以線蟲運動能力為指標(biāo)監(jiān)測廣州河涌水質(zhì)

■廣州市南武中學(xué) 黃嘉藝 王偲睿

蟲

近年來，廣州市加大了河涌治理力度，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的基本項目檢測值均有所提高。該標(biāo)準(zhǔn)以總磷、氨氮和化學(xué)需氧量為生化檢測值，但這些只能通過水體的化學(xué)物質(zhì)含量反映水環(huán)境是否適合生物生存，不能直觀地反映和監(jiān)測水環(huán)境是否利于生物優(yōu)質(zhì)生存。

因此，我們嘗試用線蟲的運動能力對廣州本地多個河涌水質(zhì)情況進(jìn)行監(jiān)測。通過觀察不同河涌水中，線蟲的頭部擺動頻率和身體彎曲頻率，發(fā)現(xiàn)各河涌水的數(shù)據(jù)比較與政府水質(zhì)報告結(jié)果相符，希望線蟲的運動能力指標(biāo)能作為河涌水質(zhì)報告的一個補充性評價。

一、水質(zhì)監(jiān)測

1.河涌水樣來源

取珠江（濱江段）、海珠湖、曉港湖、東濠涌、荔枝灣湖、海珠涌以及海珠區(qū)居民用水（工業(yè)大道路段）水樣為實驗組，已滅菌的雙蒸水作為對照組。

2.培養(yǎng)大腸桿菌與線蟲

實驗用的線蟲、大腸桿菌OP50（營養(yǎng)缺陷型，為尿嘧啶滲透突變型）均由北京中科院生物物理研究所提供，由廣州市南武中學(xué)-斯坦福大學(xué)聯(lián)動生物實驗室保存。

（1）培養(yǎng)大腸桿菌作為線蟲食物

配制培養(yǎng)液（Na2PO4·7H2O、KH2PO4、NaCl、NH4Cl、MgSO4、20% 葡萄糖溶液、CaCl2、雙蒸水），加入大腸桿菌菌落后搖晃培養(yǎng)，獲取足量菌落。

（2）培養(yǎng)線蟲

配制NGM固體培養(yǎng)基（NaCl、蛋白胨、瓊脂，K2HPO4/KH2PO4緩沖液、MgSO4、CaCl2、膽固醇），加入河涌水后接種大腸桿菌，培養(yǎng)24h后加入線蟲。

實體鏡下的線蟲

3.觀察線蟲的運動能力

利用線蟲的頭部擺動頻率和身體彎曲頻率兩個指標(biāo)綜合評價線蟲的運動能力。線蟲在含河涌水的NGM培養(yǎng)基上自由運動約5min后，以線蟲頭部擺向一側(cè)為一次頭部擺動，記錄1min內(nèi)線蟲頭部的擺動次數(shù)，作為頭部擺動頻率的指標(biāo)。以線蟲相對于身體長軸方向上的一個波長的移動為一次彎曲，記錄1min內(nèi)線蟲身體的彎曲次數(shù)，作為身體彎曲頻率的指標(biāo)。

每次實驗隨機挑選3條線蟲，重復(fù)3次，取平均值。每次觀察時間間隔均為12h、24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h。觀察后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計。

二、監(jiān)測結(jié)果

1. 以48h內(nèi)線蟲的運動能力作為河涌水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)

我國河涌水質(zhì)的監(jiān)測一般是“即取即檢”，實驗室檢測大約需要2天。因此，我們采用在河涌水中培養(yǎng)48h后線蟲的運動能力作為評價河涌水質(zhì)指標(biāo)，結(jié)果如表1所示。

與對照組相比，48h內(nèi)荔枝灣湖與東濠涌的線蟲運動能力最優(yōu)，海珠湖次之，珠江（濱江段）、曉港湖、海珠涌和海珠區(qū)居民用水最差。這個排序結(jié)果與政府部門的河涌水質(zhì)監(jiān)測分級排序如出一轍。

2.以線蟲運動能力變化作為長期監(jiān)測水質(zhì)指標(biāo)

表1 48h內(nèi)以線蟲在被監(jiān)測水樣內(nèi)的運動情況與政府水質(zhì)報告的比較

我們采用在河涌水中培養(yǎng)72h至168h后線蟲的運動能力作為監(jiān)測河涌水質(zhì)指標(biāo)，結(jié)果如表2所示。與對照組無菌雙蒸水相比，只有海珠區(qū)居民用水培養(yǎng)的線蟲運動能力與之最接近，荔枝灣湖和東濠涌水中的線蟲運動能力下降比例較小，珠江（濱江段）、曉港湖、海珠湖和海珠涌的線蟲運動能力下降比例較大。根據(jù)該結(jié)果，我們認(rèn)為，可以借助長時間觀察線蟲運動能力的變化監(jiān)測水質(zhì)的變化。

三、建議

綜上所述，河涌水質(zhì)能影響線蟲的運動行為。以線蟲運動能力作為水質(zhì)評價指標(biāo)，與政府相關(guān)部門出具的檢測報告結(jié)論一致，能直觀、有效、快速地評價廣州河涌地域不同站位表層水樣的水質(zhì)綜合質(zhì)量。

另外，通過長時間對線蟲運動能力的監(jiān)測長期監(jiān)控河涌水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)異常后能提醒相關(guān)部門及時對河涌進(jìn)行整治。

表2 72～168h內(nèi)線蟲在被監(jiān)測河涌水樣中的運動情況