趙 巖,張玉平,賈少波,張俊景
(聊城大學生命科學學院,山東 聊城 252059)
跳蟲(springtails)又稱彈尾蟲、粘管蟲等,是彈尾綱(Class Collembola)動物的通稱。相關研究表明,跳蟲是土壤生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)勢節(jié)肢動物類群,不僅在參與物質循環(huán)、降低環(huán)境中重金屬和有機污染物毒性等方面有重要作用,而且具有生態(tài)環(huán)境指示作用。此外,少數(shù)種類的跳蟲對農作物及真菌存在危害[1]。因此,跳蟲的實驗室培養(yǎng),對于深入了解不同種類跳蟲的形態(tài)特征、生長發(fā)育、行為特征及其與環(huán)境之間的交互作用關系等十分重要。跳蟲的體型微小,體長一般在1~3 mm之間,極少數(shù)大型種類也不過10 mm長,許多關于跳蟲生物學的研究需要在顯微鏡下進行活體觀察。因此,選擇合適的培養(yǎng)瓶和培養(yǎng)基是進行實驗室培養(yǎng)的關鍵。目前,關于跳蟲培養(yǎng)研究的報道較少[2-3],如何選擇用于活體培養(yǎng)的合適的培養(yǎng)瓶和培養(yǎng)基更是鮮有介紹。本文根據(jù)作者實驗室跳蟲培養(yǎng)和研究的經驗,對跳蟲培養(yǎng)瓶和培養(yǎng)基的選用及制作方法進行了介紹,供同行以及跳蟲學愛好者參考。
一定的生活空間,是跳蟲完成運動、取食、生長、蛻皮、排泄、生殖等正常生理活動的保證。理想的培養(yǎng)瓶,既需要為跳蟲提供足夠的生長和活動空間,又要方便研究者的飼養(yǎng)和觀察,還要適合標準化培養(yǎng),以利于施加不同影響因子的對照研究。我們根據(jù)日常的實驗室跳蟲培養(yǎng)經驗,總結了幾種適用的培養(yǎng)瓶及改造方法,介紹如下。
由玻璃制成的培養(yǎng)皿,每一套由一個底和一個蓋組成,是實驗室常見的實驗器皿,它開口寬闊,透明的玻璃材質有利于對跳蟲的宏觀觀察,可以選擇不同型號的培養(yǎng)皿進行一些跳蟲的培養(yǎng),特別適用于培養(yǎng)球角蟲兆類(Hypogastruroidea)、棘蟲兆類(Onychiuroidea)以及愈腹蟲兆目(Symphypleona)的一部分活動能力較弱的跳蟲,也適合于對蟲卵的發(fā)育進行培養(yǎng)和觀察。應該注意的是,由于培養(yǎng)皿邊緣較低,活動能力強的跳蟲(如長角蟲兆類)容易跳出培養(yǎng)皿或者沿培養(yǎng)皿的壁爬出,因此這些跳蟲需要選擇深口器皿來培養(yǎng)。
指形管或稱小試管,規(guī)格在50 mm×5 mm至100 mm×10 mm不等,體積小、瓶口高、攜帶方便,用保鮮膜或者紗布扎口,即可進行培養(yǎng)。指形管是跳蟲臨時培養(yǎng)的好工具,不僅便于野外采集后的臨時攜帶和存放,而且有助于實驗室內觀察,可以用肉眼觀察或采用體式顯微鏡觀察。若在型號小一些的指形管中培養(yǎng)跳蟲,還可以用透視顯微鏡觀察。由于指形管體積小,一般僅可用作少量跳蟲的短期飼養(yǎng)。
跳蟲大批量的標準化培養(yǎng),需要有相對穩(wěn)定的培養(yǎng)環(huán)境,并且應該適于多種人為干擾因子變換下的培養(yǎng)。由于早期對跳蟲的研究不多,實驗室常用儀器中沒有十分合適跳蟲標準化批量培養(yǎng)的器具,需要在現(xiàn)有基礎上進行改造。實驗室常用器皿中,燒杯的空間相對較大,而且取材方便,是制作培養(yǎng)瓶的合適材料。但其瓶口不易封閉,跳蟲容易逃脫,且燒杯的高度也不利于在體視顯微鏡下對跳蟲的活體進行觀察,故需要根據(jù)實驗要求對燒杯進行改造。
選擇500 mL或者1 000 mL的燒杯,沿橫截面用玻璃切割刀截斷,留下的燒杯高度以100 mm左右為宜(一般跳蟲不會跳過這個高度),將截面用砂紙打磨光滑,以便于用保鮮膜和橡皮筋封口。加入培養(yǎng)基后,放入目標跳蟲物種,用昆蟲針在保鮮膜扎孔以保持空氣的流通,即可進行培養(yǎng)。此培養(yǎng)瓶特別于培養(yǎng)活動能力較強的跳蟲,如長角蟲兆類,亦可作為通用培養(yǎng)瓶。制作方法見圖1。
圖1 燒杯改造為跳蟲培養(yǎng)瓶的過程
跳蟲的培養(yǎng)器皿,除了使用實驗室玻璃器皿進行專門設計制作之外,還可根據(jù)跳蟲的種類、生活習性和節(jié)約的原則,就地取材設計制作。常見的塑料瓶、玻璃罐、“幸運星”玻璃瓶等都可以用作跳蟲的培養(yǎng)器皿??梢赃x取適當大小的玻璃瓶作為培養(yǎng)瓶,以省去改造的步驟。紙杯和桶裝方便面的紙碗,改造方便,也適合制作成跳蟲的培養(yǎng)瓶,但由于在潮濕環(huán)境中紙質易變形,故不適于跳蟲的長期培養(yǎng)。
培養(yǎng)基是室內培養(yǎng)跳蟲生活的基質,為跳蟲提供了生活所必需的底質物質資源、水分及蔭蔽所。除了使用傳統(tǒng)的“石膏粉-活性炭培養(yǎng)基”之外,在實際工作中,根據(jù)研究的目的,也可使用不同類型的培養(yǎng)基。
這種培養(yǎng)基由Goto于上世紀60年代提出[4],配置方法為按9∶1的比例稱取石膏粉和活性炭,加蒸餾水攪拌成糊狀,均勻地倒入或用小湯匙盛入培養(yǎng)容器中,自然陰干即可。實際飼養(yǎng)時根據(jù)培養(yǎng)的跳蟲種類及實驗要求調節(jié)濕度。這種培養(yǎng)基制成后為灰色,質地均勻、保水性好,適合多種跳蟲的培養(yǎng),尤其適合培養(yǎng)“標準蟲”白符蟲兆(Folsomia candida)等淺色或白色跳蟲,是經常使用的培養(yǎng)基之一。但這種培養(yǎng)基在培養(yǎng)灰色(如,大多數(shù)跳蟲)或其它深色跳蟲(如,紫蟲兆Ceratophysella duplicispinosa)時不易觀察。
用跳蟲采集地點的土壤制作培養(yǎng)基,可以最大限度還原跳蟲在野外的生存環(huán)境,有利于提高培養(yǎng)的成活率,使跳蟲保持與野外相似的生活力,還可使跳蟲盡快適應實驗室的飼養(yǎng),是培養(yǎng)跳蟲的一個重要途徑。
2.2.1 非消毒性原地土壤培養(yǎng)基 制作培養(yǎng)基的過程如下,將采集地點的土壤用40目或60目篩子過濾,將過濾后的細土平鋪在培養(yǎng)瓶內,厚度約10 mm,然后在體試顯微鏡下去除土壤中的其他節(jié)肢動物,以防止其它動物對跳蟲的干擾,加入適量純凈水以保持培養(yǎng)基濕度,即可進行跳蟲培養(yǎng)。
由于采集于野外的土壤中成分復雜,雜質較多,故這種培養(yǎng)基也存在一些缺點。比如土壤中的螨蟲、蜘蛛等會取食跳蟲的卵,對跳蟲的生長繁殖影響較大,需要及時清除。經過一段時間的培養(yǎng),土壤培養(yǎng)基中容易長出菌落,會提高跳蟲的死亡率,在日常觀察中應及時清理。此外,由于野外土壤中的成分不同,其吸水性和保水性并不穩(wěn)定,需要及時觀察并調整培養(yǎng)基的濕度。
2.2.2 消毒性原地土壤培養(yǎng)基 為了消除非消毒性原地土壤培養(yǎng)基中其他生物干擾的問題,采用烘箱烘干原地土壤的方式制作培養(yǎng)基,方法類似于土壤水分測定中的土壤烘干法。將采集地點的土壤用40目或60目篩子過濾,將過濾后的細土平鋪在干凈的玻璃板表面,然后放在帶蓋鋁盒中,在105±5℃的烘箱中進行烘干,冷卻后即可使用。鋪設于培養(yǎng)瓶中的烘干土壤厚度一般為5~10 mm,這種培養(yǎng)基特別適用于原產地跳蟲的單物種培養(yǎng)。
吸水紙和脫脂棉具有良好的吸水性和保濕性,也是制作培養(yǎng)基的合適材料。首先將脫脂棉均勻平鋪在培養(yǎng)瓶底部,厚度約1 cm。加入適量的純凈水,將脫脂棉壓緊并貼附在瓶底。剪取與培養(yǎng)瓶大小相適應的吸水紙平鋪在脫脂棉上,吸水紙應略大于培養(yǎng)瓶內壁,防止培養(yǎng)瓶邊緣產生大的縫隙。此培養(yǎng)基制作比較簡便,而且以白色作為培養(yǎng)基的底色有利于對大多數(shù)跳蟲種類的觀察。但應該注意的問題是,長時間的培養(yǎng),吸水紙容易老化變形,因此該方法僅適于跳蟲的短期培養(yǎng)。
由于跳蟲的種類多樣,生活環(huán)境也不盡相同,生活習性也存在差異。根據(jù)跳蟲的不同生活習性對培養(yǎng)基進行改造,更有利于跳蟲的培養(yǎng)。
長角蟲兆類一般生活在落葉層中,它們彈器發(fā)達,活動能力強,喜歡攀附生活,在培養(yǎng)瓶中容易沿瓶壁向上爬,進而逃脫。根據(jù)此生活習性,可以模擬長角跳野外的生長環(huán)境,在培養(yǎng)基表面放幾片落葉,使其聚集在葉片上活動,不但改善了跳蟲的生長環(huán)境,也方便了管理。
紫蟲兆、棘蟲兆、等節(jié)蟲兆(Isotomoidea)中的小型種類,主要生活在土壤層中,攀爬能力相對較弱,它們喜歡聚集在培養(yǎng)基的縫隙中,不利于人們觀察。在制作培養(yǎng)基的過程中,應避免出現(xiàn)裂縫。同時,可在培養(yǎng)基上放入幾片蓋玻片,跳蟲會相對集中在蓋玻片下,這樣既解決了此類跳蟲善于鉆縫的問題,也不會影響對它們的觀察研究。
有些跳蟲,如許多長角蟲兆類,對生存環(huán)境要求較高,不僅需要較大的培養(yǎng)空間,而且需要與原產地相似的生態(tài)環(huán)境因子。為了模擬野外的環(huán)境,可在石膏粉-活性炭培養(yǎng)基的基礎上,加入一層采集地點的土壤,使培養(yǎng)瓶更接近跳蟲在野外的生長環(huán)境,同時也保證了培養(yǎng)基良好的吸水、保水性。此方法特別適合于遠距離采集的活體跳蟲的培養(yǎng)。
[1]陳建秀,麻智春,嚴海娟,等.跳蟲在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的作用[J].生物多樣性,2007,15(2):154-161.
[2]Michael L,Draney Culturing Sinella curviseta Brook 1882(Collembola:Entomobryidae)[EB/OL].http://www.geocities.com/~fransjanssens/publicat/culture.htm.13 September 2000.
[3]楊永麗.土壤跳蟲的飼養(yǎng)[J].生物學教學,2008,33(4):54-55.
[4]Goto H E,Simple techniques for the rearing of Collembola and a not on the use of a fungistatic substance in the cultures[J].Entomol.Mon.Mag.1960.96:138-140.