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        哈密瓜內(nèi)生菌分離實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于中職生物學(xué)教學(xué)的嘗試*

        2019-06-15 01:33:38令利軍鄭生岳史苗霞馮娟娟焦正龍李子彬
        生物學(xué)通報(bào) 2019年2期
        關(guān)鍵詞:哈密瓜內(nèi)生懸液

        令利軍 張 璽 鄭生岳 史苗霞 馮娟娟 焦正龍 李子彬

        (1 西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 甘肅蘭州 730070 2 甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)技術(shù)系 甘肅蘭州 730020)

        0 引言

        植物內(nèi)生菌(Endophyte)通常是指存在于高等植物組織和器官內(nèi)的真菌、細(xì)菌及酵母菌。其在植物體內(nèi)具有相對(duì)穩(wěn)定的生存空間, 可以在植物體內(nèi)獨(dú)立的繁殖和傳遞。 近年來(lái)研究結(jié)果表明內(nèi)生菌在植物體內(nèi)具有生物防治的生態(tài)位, 具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、抗病蟲害、加強(qiáng)宿主的抗逆境等功能?;谝陨涎芯炕A(chǔ), 植物內(nèi)生菌作為當(dāng)前生物防治資源的優(yōu)良材料, 已經(jīng)逐漸成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn), 從植物中分離出的內(nèi)生菌是獲得天然產(chǎn)物及開發(fā)新藥物的潛在資源[2-3]。

        哈密瓜(Cucumis melo var. saccharinus)隸屬于葫蘆科,又稱雪瓜、貢瓜等,是一類優(yōu)良的甜瓜品種[5]。 為了解哈密瓜內(nèi)生菌的生物多樣性,并對(duì)其內(nèi)生菌進(jìn)行分離鑒定, 從而進(jìn)一步研究?jī)?nèi)生菌與宿主的關(guān)系及為內(nèi)生菌的開發(fā)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[4]。

        1 哈密瓜內(nèi)生菌分離與純化的實(shí)驗(yàn)流程及教學(xué)活動(dòng)組織

        1.1 哈密瓜內(nèi)生菌分離與純化的實(shí)驗(yàn)流程 樣品的制備→表面消毒→內(nèi)生分離、 純化→形態(tài)觀察→分析結(jié)果→種屬確定[1]。

        1.2 教學(xué)活動(dòng)組織 中職教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用技能型人才, 實(shí)踐能力是最為重要的環(huán)節(jié)之一。實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生技能的培養(yǎng)有著深遠(yuǎn)意義,通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué), 學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐不斷加深理論知識(shí),并將掌握的理論知識(shí)升華為操作技能。此次教學(xué)設(shè)計(jì)可將班級(jí)學(xué)生按小組形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每小組6~8 人,組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制[10-11]。 由這6~8 人共同查閱文獻(xiàn),確定實(shí)驗(yàn)方案,其中2 名學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料和儀器;1 名學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)的記錄工作;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每一步驟均由2 名學(xué)生輪流合作完成。 實(shí)驗(yàn)全程由教師參與指導(dǎo)。

        2 哈密瓜內(nèi)生菌分離與純化教學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟

        2.1 材料與試劑 冷藏條件下的哈密瓜(4℃);NA、PDA 和YPD 培養(yǎng)基[4]。

        2.2 儀器與設(shè)備 電子天平(HTP-312);生化培養(yǎng) 箱(Blue Pard);超 凈 工 作 臺(tái)(BSC-1300ΙΙA2);電 熱 鼓 風(fēng) 干 燥 箱 (GZX-9030MBE); 柜 型 冰 柜(FCD-196SE);壓力蒸汽滅菌鍋(DSX-280B);超聲波清洗器(KQ5200B)。

        2.3 方法

        1)樣品的采集與制備。選取生長(zhǎng)狀況良好,表面無(wú)機(jī)械損傷,成熟的瓜作為樣品,并放置4℃冷藏。

        2)表面消毒。 第1 步,取樣。 在超凈工作臺(tái)里分別在哈密瓜的不同部位(皮層,淺層,深層)取1 cm2的組織塊若干,將組織塊消毒處理。 用無(wú)菌水沖洗3 遍,第3 遍的無(wú)菌水涂布于培養(yǎng)基,作為消毒對(duì)照。

        第2 步,制備菌懸液。在超凈工作臺(tái)里用滅過(guò)菌的研缽將組織塊搗碎、研磨。 按需加入無(wú)菌水,按比例分別制備稀釋倍數(shù)為10-3、10-4、10-5的菌懸 液 備 用[6]。

        第3 步,涂布。在超凈工作臺(tái)里將備用菌懸液分別在NA、PDA 和YPD 培養(yǎng)基進(jìn)行涂布, 淺層、皮層和深層的菌懸液各涂布于3 種培養(yǎng)基, 進(jìn)行編號(hào)。 NA 培養(yǎng)基在37℃下培養(yǎng)1~2 d,PDA 和YPD 培養(yǎng)基在28℃下培養(yǎng)3~5 d。

        第4 步,記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并觀察菌落形態(tài)特征。

        第5 步,參考《酵母菌特征與鑒定手冊(cè)》、《常見細(xì)菌系統(tǒng)鑒定手冊(cè)》和《真菌鑒定手冊(cè)》,根據(jù)菌落的形態(tài)特征,生長(zhǎng)速度,邊緣形態(tài),顏色和大小,是否透明等方面,進(jìn)行確定。

        3)樣品的分離。 待培養(yǎng)基中長(zhǎng)出肉眼可見的菌落時(shí),根據(jù)菌落的顏色差異及形態(tài)特征,挑取不同的菌落接于新的培養(yǎng)基上,進(jìn)行編號(hào),NA 培養(yǎng)基在37℃下培養(yǎng)1~2 d,PDA 培養(yǎng)基和YPD 培養(yǎng)基在28℃下培養(yǎng)3~5 d, 觀察菌落的生長(zhǎng)速度和形態(tài)特征,記錄觀察結(jié)果。

        4)樣品的純化。 根據(jù)菌落形態(tài)特征選取合適的培養(yǎng)基,重復(fù)劃線操作,直至純化為單菌落,并進(jìn)行編號(hào),NA 培養(yǎng)基在37℃下培養(yǎng)1~2 d,PDA培養(yǎng)基和YPD 培養(yǎng)基在28℃下培養(yǎng)3~5 d,觀察菌落形態(tài)特征,記錄觀察結(jié)果。

        5)菌種的保藏。采用甘油保存法:將要保存的菌種接種于LB 液體培養(yǎng)基,培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,即肉眼能看見培養(yǎng)體系內(nèi)渾濁即可。 將甘油稀釋至濃度為30%。 在無(wú)菌條件下將菌液與30%濃度甘油1∶1 等體積混合于離心管中, 甘油的最終濃度為15%。 可于-80℃冰箱內(nèi)保存2 年。

        3 結(jié)果與分析

        內(nèi)生菌分離的結(jié)果:實(shí)驗(yàn)中均利用菌懸液涂布法,對(duì)哈密瓜的皮層、淺層、深層的內(nèi)生菌進(jìn)行分離,分別在皮層分離出菌落形態(tài)不同的4 株,在淺層分離出菌落形態(tài)不同的2 株,在深層分離出菌落形態(tài)不同的2 株。 分離出的8 株內(nèi)生菌中,細(xì)菌有6 株,占總菌數(shù)的75%;酵母有2 株,占總菌數(shù)的25%(表1、圖1,圖1 見封四)。

        表1 哈密瓜內(nèi)生菌菌落形態(tài)特征

        4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

        整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后由教師組織學(xué)生按小組討論, 再由組長(zhǎng)將討論結(jié)果整合后向全班學(xué)生做匯報(bào)。 討論主要圍繞以下2 個(gè)方面進(jìn)行:第一,圍繞實(shí)驗(yàn)所獲得的菌種, 引導(dǎo)學(xué)生討論植物中存在哪幾類內(nèi)生菌, 這些內(nèi)生菌與植物宿主的關(guān)系及這些內(nèi)生菌有哪些應(yīng)用價(jià)值;第二,實(shí)驗(yàn)結(jié)果不佳的小組, 由小組成員共同分析討論是哪個(gè)環(huán)節(jié)出了問題,如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案,最后由教師總結(jié)評(píng)價(jià)并給出標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)方案以供學(xué)生參考。

        哈密瓜內(nèi)生菌的分離過(guò)程中, 要對(duì)哈密瓜的表面和組織塊滅菌,并做好實(shí)驗(yàn)對(duì)照,即用第3 遍沖洗消毒后組織塊無(wú)菌水進(jìn)行涂布。 在滅菌時(shí)不但要將表面的細(xì)菌殺死, 還要確保不能傷到內(nèi)部的細(xì)菌,整個(gè)實(shí)驗(yàn)在無(wú)菌的條件下進(jìn)行。

        本實(shí)驗(yàn)表明,哈密瓜皮層、淺層和深層組織中均存在內(nèi)生菌,且內(nèi)生菌具有一定的多樣性。內(nèi)生菌由于與宿主植物長(zhǎng)期共處, 進(jìn)而形成了一種復(fù)雜、特殊的關(guān)系,它們有的是互利共生關(guān)系,而有的是無(wú)害或微害寄生關(guān)系,2 種關(guān)系可隨多種因素變化而相互轉(zhuǎn)化[12]。 內(nèi)生菌在生物制藥方面具有較大的應(yīng)用前景, 利用內(nèi)生菌生產(chǎn)生防菌劑代替化學(xué)農(nóng)藥等[13]。

        5 學(xué)生收獲

        5.1 專業(yè)素養(yǎng)方面 學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),對(duì)內(nèi)生菌的相關(guān)知識(shí)產(chǎn)生了濃厚的興趣, 初步掌握了內(nèi)生菌分離與純化的操作步驟及關(guān)鍵環(huán)節(jié)和注意事項(xiàng),能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論, 能找出實(shí)驗(yàn)失敗的原因及解決問題的方法[8]。

        學(xué)生對(duì)使用滅菌鍋、 超凈工作臺(tái)等實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備操作嫻熟, 掌握了如何制備培養(yǎng)基和菌懸液方法,提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察,數(shù)據(jù)分析處理等專業(yè)素養(yǎng)。

        5.2 情感態(tài)度價(jià)值觀方面 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù);能通過(guò)各種媒體資源收集所需信息; 能獨(dú)立制定工作計(jì)劃并實(shí)施; 能獨(dú)立進(jìn)行調(diào)查、對(duì)比、分析;具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新能力及持之以恒的精神等[7]。

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