用微量培养法改进尾草履虫种群逻辑斯谛增长实验＊

仲 倩

(济南大学,山东 济南 250022)

0 引言

尾草履虫(Paramecium caudatum)取材培养方便,繁殖迅速,体型大,易于观察,是常用的实验动物。在动物学与生态学教学中,“种群在有限环境中的逻辑斯谛增长”实验普遍选取尾草履虫作为实验材料,一般采用锥形瓶培养法[1-3],因为培养液容量大,尾草履虫种群密度的测定需要先后多次取样,误差难以避免,还影响尾草履虫种群正常增长,造成种群增长状况与逻辑斯谛方程拟合不良,实验效果不尽人意。为此,用微量培养法对尾草履虫种群逻辑斯谛增长实验进行了改进,消除了以上缺陷,实验效果明显提高,现作简要介绍如下。

1 材料与方法

实验材料:草履虫、牛奶、纯净水。

实验仪器:量筒(200mL)、移液管(1mL)、玻璃棒、可调移液器(5-50μL)、烧杯(250m L)、培养皿(直径90mm)、凹玻片、毛细吸管、解剖镜、恒温箱。

实验步骤和方法:

种源采集:从野外河沟或公园池塘内,用250m L烧杯取水样,带回实验室。置于解剖镜下观察,可从中发现尾草履虫。

培养液配制:采用简单成熟的牛奶培养液[4],将牛奶和纯净水以1:200的比例调配,用量筒量取200m L纯净水移入250m L烧杯,再用移液管移入1m L牛奶,用玻璃棒搅拌均匀,以培养皿覆盖烧杯口,放入20℃恒温箱中备用。

提纯与扩增:向培养皿中倒入适量培养液,在解剖镜下用毛细吸管从野外采集水样中依次分离吸取尾草履虫共20个,移入培养皿中,培养皿加盖放入20℃恒温箱中培养7天,进行尾草履虫的提纯、扩增与适应性驯化。

种群增长实验:用可调移液器向凹玻片凹孔中加入培养液50μL,在解剖镜下用毛细吸管从培养皿中吸取1个草履虫移入凹孔中,再用一片凹玻片倒扣在接种后的凹玻片上,放入20℃恒温箱中培养。在第三天和第五天分别用可调移液器移取10μL培养液,添加到凹玻片凹孔中,以补充水分蒸发和养分消耗。

观察计数:在解剖镜下逐一点数凹玻片凹孔中草履虫数目,每隔24小时计数一次,每次每样点数3遍,取平均值。连续计数6天。

2 实验结果:

尾草履虫种群逐日增长数量统计结果见表1。

表1 尾草履虫种群实际增长情况及逻辑斯谛增长拟合结果

逻辑斯谛方程微分式为:dN/dt=rN(1-N/K),积分式为:N t=K/(1+ea-rt)

利用SPSS13软件进行逻辑斯谛回归分析,得到如下结果:a=7.023,r=2.158,K=153.154,即N t= 153.154/(1+e7.023-2.158t),拟合优度系数R2=0.999。尾草履虫数量增长逻辑斯谛拟合结果见表1。种群数量变化及逻辑斯谛拟合曲线见图1。

图1 尾草履虫微量培养数量变动情况

3 讨论

利用微量培养法可以逐一清点尾草履虫数目,避免了取样误差,提高了实验数据精度,没有外来取样干扰,尾草履虫种群增长更加稳定。逻辑斯谛方程三个参数的传统估计方法是先用三点法估算出 K,再用一元线性回归求出a和r。但三点法欠精密,三个等距点取法不同得出 K值不同,影响拟合效果,利用SPSS统计分析软件可以解决。虽然实验改进效果明显,但培养后期尾草履虫数量多,运动频繁,为精确起见需计数三次取平均值,计数方式及精度仍需改进。

[1]黄诗笺.动物生物学实验指导[M].2版.北京:高等教育出版社,2006.

[2]娄安如,牛翠娟.基础生态学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2005.

[3]杨持.生态学实验与实习[M].北京:高等教育出版社,2003.

[4]涂斌,易艳琼,李盟,等.草履虫常年培养[J].生物学通报,2005,40(4):56-57.