不同细菌培养液对尾草履虫种群增长的影响①

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(郑州师范学院生命科学学院，河南 郑州 450044)

0 引 言

草履虫( Paramecium ) 是实验生物学的重要材料，具有分布广、个体大、易培养、繁殖快等特点，广泛应用于生物学各个领域的研究[1]，许多实验都需要饲养草履虫来进行，如何在最短的时间内得到大量、性状稳定的草履虫是大家普遍关心的问题，同时一些新的研究内容也对草履虫的生理和形态提出了严格的要求[2,3]。用于培养草履虫的培养液有稻草培养液、酵母培养液、小麦培养液、蛋黄培养液、牛奶培养液等，其中稻草培养液相较于其他几种培养液能较长时间维持草履虫生长环境的稳定，特别是pH值的稳定[7,8]。本实验通过向稻草培养液中加入大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌及金黄色葡萄球菌四种广泛存在于自然界的细菌喂饲尾草履虫(Paramecium Caudatum)，探讨了不同细菌对尾草履虫种群增长的影响。

1 材料与方法

1.1 尾草履虫的采集与纯化

野外环境中采集的水样静置2h，通过滤纸漏斗过滤，将滤纸置于新鲜稻草培养液中培养5-7d，待达到一定数量后解剖镜下用微吸管吸取草履虫置于分装有100 mL新鲜培养液的三角瓶中25 °C培养5d，连续1-2 次纯培养后于显微镜低倍镜下随机10次镜检[8,9]，若无其他原生生物的检出即可留种备用，否则需重复上述纯化操作。

1.2 培养液的配置

1.2.1 稻草培养液

每1000 mL水加10 g稻草煮沸15 min, 冷却过滤后定容到1000 mL，分装到250 mL三角瓶，每瓶100 mL，1×105Pa灭菌20min，冷却备用。

1.2.2 菌液的配置

分别接种大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌和金黄色葡萄球菌到营养琼脂平板(90 mm)，37 °C培养24 h，每个平板注入无菌水10mL，充分洗脱培养基上的4种细菌，制成菌悬液备用。

1.3 接种与培养

向上述1.2.1中三角瓶内分别接种草履虫50个，每组5瓶，每组1号瓶注入1 mL无菌水，2-5号瓶分别注入1 mL大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌和金黄色葡萄球菌菌悬液，混匀，重复5组。瓶口覆盖无菌纱布4层包扎，日光灯照射，25℃条件下培养。

1.4 计 数

每天定时取样计数。每瓶随机取样5次，每次0.1 mL，于凹玻片中，滴入卢戈氏碘液杀死草履虫并染色，解剖镜下计数，5组重复样品取平均值，计算1 mL培养液中草履虫的密度(ind/mL)。

1.5 数据处理

通过测得数据计算尾草履虫的种群增长速率。

尾草履虫的种群增长速率计算公式：Y= ( lnNt-lnN0) .t-1， 其中N0为尾草履虫的起始种群密度，Nt为t(d) 时尾草履虫的种群密度，t为培养持续时间(d)[10]。

2 结果与分析

2.1 不同细菌培养液对尾草履虫种群密度的影响分析

喂饲不同细菌尾草履虫种群密度如表1所示，相较于对照组，喂饲大肠杆菌可以获得最大种群密度的草履虫，其较大的种群密度维持时间最长；蜡样芽胞杆菌最高种群密度仅次于大肠杆菌，但其数量只有大肠杆菌的1/2；枯草芽孢杆菌达到最高种群密度次于蜡样芽胞杆菌；金黄色葡萄球菌对草履虫的生长抑制最为明显，最高种群密度最小，与对照组差别不大，但数量后期波动较大，密度下降也最快。

表1 不同细菌培养液中草履虫种群密度的影响

接种草履虫后第1d检测到草履虫的为大肠杆菌培养液，第2d起各培养液中均可以检测到不同数量的草履虫，第3d草履虫种群密度最大的为蜡样芽胞杆菌(509 ind/mL)，枯草芽孢杆菌次之(216 ind/mL)，金黄色葡萄球菌(144 ind/mL)紧随其后，大肠杆菌(86 ind/mL)与对照组(83 ind/mL)差别不明显，第4d开始不同培养液中草履虫的种群密度均增长较快，且出现分化。

大肠杆菌培养液中草履虫的种群密度第5d开始一直领先于其他三种菌，并于第6 d达到峰值(2834 ind/mL)，第7 d种群密度下降较快，但仍高于其他菌种，第8d开始密度缓慢下降，随培养时间的增加，草履虫个体活动并未明显减缓，形态仍较其他培养液大，直至第11 d时镜检发现少量草履虫开始形成包囊，碘液染色开始变淡。

枯草芽胞杆菌培养液中草履虫其种群密度于第5d达到1236 ind/mL后缓慢下降，第9 d时草履虫体型细长，活动缓慢，碘液处理染色淡，少量草履虫开始形成包囊。 蜡样芽胞杆菌培养液中草履虫其种群密度于第5d达到1334 ind/mL后进入缓慢下降，第8 d时草履虫体型细长，活动缓慢，碘液处理染色较淡，少量草履虫开始形成包囊。

金黄色葡萄球菌培养液中草履虫的种群密度在培养前期与对照组无太大差别，但后期种群密度下降较为明显，在所有组中，其草履虫的活跃度最差，被染色能力最差，第8 d已经形成大量包囊，而对照组第8d仅少量草履虫开始形成包囊。

2.2 不同细菌培养液对尾草履虫种群增长速率的影响分析

表2所示，培养第1d，仅大肠杆菌培养液中出现草履虫的增长；第2-5d，对照组的增长速率均低于其他培养液，暗示在添加细菌有利于维持草履虫的稳定增长，特别是蜡样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌培养液对草履虫前期增长速率的影响最大；第6-10d，大肠杆菌培养液中草履虫的整体增长速率高于对照组和其他培养液；第5d开始金黄色葡萄球菌培养液中草履虫的增长速率低于对照组和其他三种培养液，暗示金黄色葡萄球菌在草履虫生长后期可能具有抑制作用。

表2 不同细菌培养液中草履虫种群增长速率的影响

2.3 不同细菌培养液对尾草履虫接合生殖的影响

不同的细菌培养液对草履虫的增殖方式有一定的影响，表3所示，在首次检测到接合生殖开始每2 h进行1次镜检，每天取最高数量的接合生殖个数进行计数，结果显示枯草芽孢杆菌培养液最有利于草履虫接合生殖的发生，其次是蜡样芽孢杆菌培养液，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养液也检出一定数量的接合生殖，均较对照组检出率高。

表3 不同细菌培养液中草履虫接合生殖的影响

3 结 语

实验结果显示：不同细菌对草履虫种群密度的增长及繁殖方式均影响，其中大肠杆菌对种群密度的增长及维持高密度的种群数量效果最为明显，且草履虫长时间内均能保持活跃状态，形体变异少；而蜡样芽孢杆菌则有利于草履虫早期种群密度的建立；在进入快速增殖时期后枯草芽孢杆菌与对照组没有明显的差别，但对照组维持稳定的种群密度要长，这可能与对照组稻草培养液中芽孢的萌发有关；金黄色葡萄球菌在草履虫培养后期对草履虫的增殖有一定的抑制作用，不排除其代谢产物的积累对草履虫生长产生影响。

实验处理中发现碘液处理活跃程度不同的草履虫其染色颜色深浅不同，草履虫越活跃，染色越深，反之越浅，推测这可能与其体内代谢产物有一定的关系。

接种到新鲜培养液中的草履虫其早期的增殖方式以分裂生殖为主，过低的种群密度会降低草履虫相互接触的几率，因此在培养初期几乎检测不到草履虫的接合生殖。随着群密度的增高，接合生殖出现的几率越高，但过高的种群密度并不一定能增加分裂生殖出现的数量(表1、3)。实验结果表明，相较于其他3种细菌，枯草芽孢杆菌似乎更能刺激草履虫接合生殖的发生，但具体原因还有待于进一步的研究。