巧用绿眼虫改良和设计系列探究实验*

沈唯军 时 晨 丁 婷

（江苏省无锡市辅仁高级中学 江苏无锡 214123）

绿眼虫（Euglena gracilis）是淡水中常见的绿色单细胞鞭毛虫。 其最早是由列文虎克在显微镜下发现，并用拉丁语命名为Euglena，意为美丽的（Eu）眼睛（glena）。 绿眼虫不仅胞内具有颗粒状或星状的叶绿体，且胞端还具有鞭毛和红色眼点。这些特征使得它既能像植物一样进行光合作用，也能像动物一样做趋光性的螺旋运动。 绿眼虫的双重特征虽然产生了分类学上的困扰（有科学家把它划分为植物界裸藻门裸藻纲，也有人将其划归为动物界原生动物门鞭毛纲）［1－2］，但也为高中生物学教学提供了绝佳的材料。通过向生物公司购买或者直接在有机质丰富的水沟中分离获取，笔者可以很容易地获取绿眼虫，并借此与学生共同开发一系列生态学、细胞学和种群学的探究实验。

1 探究绿眼虫的培养基配制与营养方式

1.1 实验原理 绿眼虫既能在光下合成叶绿素进行光合自养，也会在无光时叶绿素消失、眼点退化、以有机物（乙醇，乙酸，碳水化合物和氨基酸为碳源）为食进行异养［3］。

1.2 实验方法

1）配制自养培养基。 购买常规的植物MS 培养基，根据说明书用蒸馏水定容，并进一步稀释10 倍。

2）配制异养培养基。 以稀释的MS 培养基为基础，向其中添加0.5 g/L 蔗糖作为碳源。

3）参照王美琪, 王伟君和高小彦［4］的方法，向灭菌后的自养、异养培养基中接种绿眼虫原液（1 mL/L），并将培养瓶分别放在光照（在白炽灯或者窗下）和黑暗中培养2 周。

1.3 实验结果与讨论 如图1 所示，在光照条件下，绿眼虫培养基会呈现绿色，且异养培养基的颜色更深。 在黑暗条件下，培养基都近无色状态，但只有异养培养基在显微镜下能找到绿眼虫，学生交流和探讨后得出如下结论：光照下，绿眼虫能合成叶绿素进行光合作用所以呈现绿色，并且绿眼虫在异养培养基中还能吸收营养，所以繁殖得更快颜色更深。在黑暗条件下，绿眼虫无法合成叶绿素所以无色，且它只有在异养培养基中才能获取碳源进行繁殖。

2 探究水质监测的途径

2.1 实验原理 绿眼虫对环境变化比较敏感，其运动活力可以作为监测水质的生物学指标。 每年夏季太湖都会因蓝藻爆发而面临严重的水质污染，通过检测不同时期水体中绿眼虫的活性可以反映太湖的水质情况。

2.2 实验方法 分别在7月15日、7月30日、8月15日、8月30日于太湖取水样3 次，参照Ermiza［5］的方法，在显微镜下使用血细胞计数板和秒表，计算水体中绿眼虫在30 s 内运动经过的小格数，求出平均值和标准差以此反映运动活性。 同时使用透明度计测定水体的透明度值，以此反映水体中悬浮颗粒物的浓度。

2.3 实验结果与讨论 绿眼虫等浮游生物是水体中较敏感的指示生物，也是水域生态系统中重要的一环，其密度、生物量和活动能力都能反映水质的好坏［6］。 如图2，夏季7—8月随着温度和蓝藻密度的增加，水体的透明度值不断下降而绿眼虫在30 s 内运动经过的小格数不断下降。 这表明水质中的悬浮颗粒物浓度与绿眼虫的运动能力之间表现出明显的负相关关系，学生经过讨论认为可能是蓝藻产生的微囊藻毒素等不利因素不断积累，直接影响了绿眼虫的活力，而利用绿眼虫是进行水质监测的有效途径。

3 探究绿眼虫种群的增长曲线

3.1 实验原理 绿眼虫进行无性繁殖。在接种初期，由于培养基中营养充足，绿眼虫可以快速繁殖，种群数量呈“J”型曲线增长，但是随着培养基中营养物质的消耗和种群数量的增加，种群增长速率不断下降，最终呈现“S”型曲线增长。

3.2 实验方法

1）为了让绿眼虫快速繁殖，学生向灭菌后的异养培养基中接种绿眼虫原液（1 mL/L），并在光照条件下持续培养5 周。

2）由于生活的绿眼虫有一定的运动能力，所以计数前需要预先用福尔马林溶液杀死并固定绿眼虫。 因此，在轻微摇匀绿眼虫的培养液后，从中吸取0.9 mL 与0.1 mL 质量分数为3.7%福尔马林溶液混匀制成杀死的绿眼虫悬液（如果需要还可以适当稀释样品以便于计数）。

3）每周取样一次，利用血细胞计数板计算绿眼虫的种群密度。

4）实验重复3 次，计算平均值和标准差，利用Excel 软件作图呈现最终的结果。

3.3 实验结果与讨论 与酵母菌相似，绿眼虫种群数目的增长也基本符合“S”曲线的特征（如图3），学生通过观察曲线可以得出种群增长速率会先上升再下降。

4 教学总结

本文开发的绿眼虫探究实验不仅可以在简单的单细胞培养体系中进行、费用较低，而且能够很好地契合新课标的教学要求。 学生亲自参与实验设计、实施和汇报的整个科学探究过程，并学会配制培养基和使用血细胞计数板计数的基本技能。与直接分配教材的学习任务相比，学生在此探究实验中投入感更强，可以更加有效地生成有关于营养方式、水质监测、种群增长等的基础概念。