在《显微基础丨微生物观察方法》的文章中,我已经介绍了简单的采集和保存方案,但那种方案仅限于观察和初步鉴定,如果想培养的话,因为采集微生物的数量稀少从而效果不理想。
所以这篇文章的主要内容就是提供一套方案,可以进行采集、鉴定、培养的一整套玩法。
首先说一嘴,我自己都还没试过呢哈哈,目前这篇文章就停留在理论层面,还需要各位同学一起尝试。
本文的主要参考书:
- 沈韫芬; 中国原生动物学会 (1999): 《原生动物学》. 北京: 科学出版社.
- 傅华龙; 陈昭麟; 谢琳; 罗通; 兰利琼 (1993): 《藻类学教程》. 成都: 四川大学出版社.
- 厦门水产学院水生物教研组 (1980): 《淡水习见藻类》. 北京: 农业出版社.
- The World of Protozoa, Rotifera, Nematoda and Oligochaeta, National Institute for Environmental Studies, Japan
一、微生物的采集
微生物的适应性极强,在自然界中的分布极其广泛,只要水多,必然会有成群结队的微生物,比如淡水、咸水、温泉、冰雪、甚至植物的浆液,动物或人类的血液、淋巴液和体液等。
1.1 一些常规知识
a. 受污染的或者其他具有腐臭味的水体,很可能存在着相当特别的微生物群体。但并不推荐爱好者们取材,水体脏臭说明可能有一些极端环境的致病菌大量繁殖,咱们爱好者就别难为自己了。
b. 含有大量硫化氢、颜色发黑并发出臭鸡蛋气味的水体,毒性太大,没啥微生物,但也可以采集到一些特殊的耐污、耐毒种类。同样不推荐。
c. 大部分比较大个的微生物都需要水体各成分稳定,尤其是各气体成分不能失衡。所以在保存和培养过程中要注意饵料食物和水的比例问题。
d. 自然水体中,因为各种微生物的习性不同,所以会在不同的水质、深度和基底材料处聚集,所以应先了解和探索目标微生物的生态习性,再设法找对应的生境进行采集。
e. 常用的采集容器是500~1000mL的广口有盖瓶子。塑料的比较方便。采集时装上半瓶水样并加上少量的基质材料和藻类碎屑。
f. 温度是一个关键性的限制因素。大的好看的微生物生活的最适宜温度一般是18~22℃,可以根据当地日平均温和月平均温来拟定采样规划。
g. 有些微生物是和其他动植物共生在一起的,采集这种微生物就需要去蹭蹭钓友、鱼友、龟友、虫友、花友等爱好者的活动。
h. 无论在什么地方,一个水体长期不受化学物质或有机物质的污染,它里面的微生物一定很丰富。
1.2 采集微生物的常见地点
一般在野外采集微生物,可以着眼于以下几点:
- 流速缓慢、水较浅,两边和底部长有青苔或藻类的小溪流。
- 水质较清,长有水生植物的池塘和小河。
- 长有水藻的田间积水沟渠。
- 寺庙、公园内的长有水生植物的水池。
- 海岸边潮间带退潮留下的临时积水坑洼或潮洞,特别是长有海生藻类的地方。
- 积水的树洞。森林、山沟、蔬菜地里腐殖质较丰富的土壤、腐烂枝叶、苔藓植物中。
- 楼房楼顶的积水处。
不难看出,采集微生物的常见地点都离不开藻类。
因为藻类是生态系统中的生产者,没有稳定的生产者,就难以供养其繁荣的微生物社区。
1.3 采集微生物的方法
这里不介绍专业的、生态监测用途的方法,所以本方法不涉及定量的部分。仅限爱好者使用。
1.3.1 需要的物品:
- 手机:用来记录采样地点和当地生境。
- 采样容器:带盖的瓶子或大离心管。
- 粗标签笔:用来给瓶子编号。
- 如果要采集特殊的目标微生物,团絮状丝藻需要剪刀,比较大型的快速运动的微生物需要25号的网,阴湿处和土壤样品则需要新油纸。
1.3.2 采集的步骤如下:
①先在取样地点拍照,尽量将水域周围的环境、水的颜色、水中藻类都拍清楚,作为采样地点的记录和留念。这种实地宏观的记录和显微镜下微观的记录同样重要,一定要重视这一步。
②然后用手机建立一页备忘录,将取样的(a)具体地点名称,(b)地图软件的位置截图,和(c)上一步拍的生境照片放进去。
③取出采样的容器,使用粗标签笔进行编号,然后记到上一步的备忘录中。
④先装半瓶清水,不要装满,留1/2到1/4的空气以保证运输过程中不会憋死微生物。
⑤再装一些水样中的石头和藻类、在底部尽量营造原始生境。不要取泥沙(但也不用刻意清洗带泥沙的石头,因为那可能不是泥沙。它可能是某些藻类形成的絮状物),在坐车回程的途中难免摇晃,水体浑浊对一些微生物不利。
⑥采集目标微生物,如果是
(a)团絮状丝藻,则需要将尽量保持藻体完整,不要用力撕扯。尽量取完整的一团,如果附着在石头或植物上,尽量把石头一起放入容器,植物可以切出附着的一段一起放入容器。
(b)底栖型藻类,则多取些附着的石头,取完以后,需要及时保温,这种水底的生物对温度更敏感。
(c)比较大型的快速运动的微生物,则需要用小网眼的网(25号)进行捞取,多捞几次能显著提高这种大型微生物的密度。带回途中需要保证瓶内留有足够空气,如果运输时间较长,则需要投入几个麦粒(1~2粒/250mL)来保证食物供应。
(d)阴湿处的样品,如阴湿的墙角砖块,树荫下湿润的残枝落叶或苔藓植物。这种东西需要用新油纸(不透水,干净,透气)包一块,带回室内后用池塘水浸泡一段时间后即可观察到微生物。这类样品需要尽快处理,时间长了就彻底干了。
(e)土壤样品。如肥沃、富含腐殖质和团粒结构好的土壤。取材之前要去除比较干燥的表层,挖取一些湿润的土壤,用新油纸(不透水,干净,透气)包好带回,室内处理方法同上一段。
(f)鱼类寄生原生动物。见《原生动物学》P513。
⑦运输带回。这一步需要严格控制温度,并保证瓶内至少留有1/4的空气。尽量少摇晃。
二、微生物的培养
微生物培养的方法可以分为两种:第一种方法不分离微生物,所有微生物连着采回来的水一起培养,叫做混合培养法。第二种方法是挑取同种的微生物,进行纯培养。
2.1 需要的物品
除了常规配件之外,需要的特殊物品有
①麦粒。就是小麦粒,作为微生物的食物。注意这个不是小麦种子,用来种植的小麦种子是有种衣的,会杀死微生物。 ②微吸管,这里我提供一种制作简易塑料微吸管的方案,由寰宇微渺首创。(视频10:32处介绍了制作的方法) ③凹玻片,用来盛放水滴。 ④潮湿房:在干净的保鲜盒内,薄薄铺上一层脱脂棉花,加蒸馏水使棉花吸足水分,但不是浸泡在水里,再在棉花层放置两段大小适中的玻璃棒作为凹玻片的搁架,盖好保鲜盒盖子,这就是一个潮湿房。
注:现在有现成的盒子可以买,在购物平台搜索”湿盒 组化“关键词,就可以查到这种东西:

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作者已经亲测,确实非常好用,里面如上述放上棉花和水就行,而且很便宜,建议大家都买一个玩。
⑤小碟子。用来继续培养用的小碟子,大小控制在可以放入潮湿房。
2.2 混合培养法
尽量模拟野外的生存环境,通过添加一定的食物来维持食物链关系。
这种方法其实就是野采,然后开了一个鱼缸,只不过我们养的不是鱼虾,而是微生物。
因为容器内食物比野外丰盛,所以短时间内会使得一些物种繁盛起来,之后的时间里,容器内会进行演替,不同的时间段,占优势的物种也会不同。
最终会导致水质越来越差,所以这种培养一般只能维持7~10天左右。
具体方法:
①采样完毕拿回室内后,如果要培养:
(a)藻类:无需添加食物。用双层纱布蒙住瓶口,通风的同时防止蚊虫进入产卵。根据目标藻类的习性,严格控制温度的同时,补充合适的光照,
(b)除藻类以外的微生物:将4~5粒小麦切成两半,放入瓶子内作为食物,然后再用双层纱布蒙住瓶口,通风的同时防止蚊虫进入产卵。
这一步的实质是:创造一个食物比较丰盛的环境,从而让不同微生物之间激烈竞争,这种竞争的过程造成优势种的在时间上的更替,(不同的微生物,会在不同的时间段内繁盛起来。)
②培养的过程中也可以添加其他东西来筛选微生物,比如加一些酸性物质来筛选耐酸微生物。
这一步的实质是:水质变化会对生态系统造成影响,从而影响微生物的演替。
③开始培养以后,就需要每天早、晚两次取水在显微镜下观察,监视容器内的优势物种是什么?如果发现感兴趣的物种比较多,就需要在当时取一些水放到另一个容器中,继续培养。经过几次转移以后,培养物的纯度会提高许多。
这一步的实质是:在每一次物种的演替中,都在目标微生物比较繁盛的时间取样,从而一步一步提高目标微生物的纯度。
对混合培养法的评价:
混合培养法是纯培养的前置步骤,非常简便和省力。而且这种方法培养出来的微生物不是近亲繁殖的结果,所以不“娇气”,其中的微生物种群适应新环境能力较强,为以后的纯种培养奠定了基础。
2.3 纯培养
就是在一份培养液中只培养一种微生物。
具体步骤:
①用容器中的微生物制作不盖盖玻片的湿片,多做几个湿片,然后观察决定要取哪个物种。
②取一个新的凹玻片,上面滴加2~3滴培养液。
③用微细管从容器中吸出单个或多个目标物种,将其置于凹玻片内,然后将凹玻片放入潮湿房(见2.1)中,每天早晚两次在显微镜下观察凹玻片内的培养情况。如果培养液合适,藻类和原生动物一般是1天分裂1次,如果培养液不够可以继续滴加,约一周时间可以培养几十上百个,此时凹玻片的一个凹槽也已经快满了。
④然后准备一个小碟子,放入和凹玻片同样的培养液。然后将凹玻片内的微生物用吸管全部转移到碟子中,最后将小碟子放入潮湿房中继续培养。
⑤几天后小碟子也快满了,这时就可以粗放一些了,分批移入更大的容器培养即可。
对纯培养的评价:
纯培养是每一个爱好者的目标,但这个过程必须有足够的细心和耐心,培养只能逐步扩大规模,切忌揠苗助长。刚开始,在仅有单个或几个目标微生物的情况下,加入或添加培养液的量要严格控制,虫少尽量少加,虫多多加。另外,由于微生物对水质变化极为敏感,所以用于培养的用具一定要保证无毒且不会改变培养液水质。
三、纯培养的培养液配方参考
这里只提供我收集到的比较容易制作的配方。
需要注意的是,培养藻类主要是靠足够的CO2、无机矿物质和阳光,让藻类自己繁殖。而培养其他微生物则是喂食合适的饵料,而饵料一般是就培养基中生长的细菌。也就是说,培养除藻类外其他微生物的培养基首先应该是培养饵料的培养基。
如果没有特殊说明,下面说的水就是瓶装娃哈哈矿泉水。
3.1 藻类培养基
3.1.1 Pringsheim的土壤-水培养基
步骤:
①在没有施肥和打杀虫剂的肥沃土壤,富含腐殖质的地方采集40g土壤样品,然后添加到一个500mL的带盖子的耐热玻璃罐中。
②加水到玻璃罐的3/4处。
③加入0.125g碳酸钙。(如果培养水绵,请省略此步骤)
④盖紧盖子,连续3天,每天蒸玻璃罐1小时(可以稍微松一下盖子放气,但不能使空气进入其中污染培养基)。
⑤完成后冷却使用即可。
注意事项:
①如果培养裸藻,在蒸前添加1/4个豌豆子叶。
②如果培养硅藻,每L培养液添加10-30mg九水硅酸钠。
③大多数藻类在中等光线下生长旺盛,比如朝北的窗户。
④温度请保持在18-27℃。
⑤每两周补充一次新鲜的培养液。根据需要转移培养,避免过度拥挤。
3.2 原生动物培养基
培养原生动物的培养基首先应该是培养饵料的培养基。
3.2.1 麦粒浸出液
麦粒——用于草履虫:60~70粒 用于钟形虫:20粒 用于腹毛类纤毛虫:40粒
水:1000mL
步骤:煮麦粒,沸腾2~3分钟(时间不要太长,破坏麦粒的同时,要保留细菌芽孢),冷却后放置几天即可(繁殖细菌作为微生物的饵料)。这种麦粒水养殖的细菌可以作为下面培养基的菌种。
3.2.2 BLEY培养基(大麦叶和蛋黄培养基)
步骤:
①配制BL溶液:将3g大麦叶加入1000mL水中,边搅拌边加热,煮沸10分钟后取上清液。
②配制EY溶液:将9g煮鸡蛋的蛋黄碎末加入1000mL水中,边搅拌边加热,煮沸10分钟后取上清液。
③将两溶液1:1混合,再加入混合液体积两倍的水(混合液 : 水=1:2)。
(④分装前可以先用稀盐酸或稀氢氧化钠将pH调节到6.8。)
⑤分装到带盖玻璃瓶中,盖紧盖子,连续3天,每天蒸1小时灭菌(可以稍微松一下盖子放气,但不能使空气进入其中污染培养基)。
注意事项:
这种彻底(巴氏)灭菌的培养基,需要接种饵料菌种。可以用3.2.1麦粒浸出液作为菌种。
3.2.3 LE培养基(生菜叶和蛋黄培养基)
步骤:
**(1)**配制L溶液:
①将新鲜生菜内部的浅绿色叶子撕下来备用,注意挑选无划痕无破损没变质的新鲜叶片。
②烤盘上面放一层锡纸,将生菜叶放到上面,烤箱90℃烘烤16~18小时,成功时叶片呈棕黑色。
③将3g干燥叶片放入1000mL水中加热,边搅拌边沸腾30min,取上清液备用。
**(2)**配制E溶液:在1L水中加入3g煮鸡蛋的碎蛋黄,边搅拌边沸腾30min,取上清液备用。
**(3)**将两溶液1:1混合,无需稀释,冷却备用。
**(4)**分装前可以先用稀盐酸或稀氢氧化钠将溶液pH调节到6.8。
**(5)**分装到带盖玻璃瓶中,盖紧盖子,连续3天,每天蒸1小时灭菌(可以稍微松一下盖子放气,但不能使空气进入其中污染培养基)。
注意事项:
这种彻底(巴氏)灭菌的培养基,需要接种饵料菌种。可以用3.2.1麦粒浸出液作为菌种。
3.2.4 稻草浸出液
干稻草(去叶,切成2cm长的小段):5~10g
水:1000mL
步骤:煮稻草,沸腾5~10分钟,注意补加蒸发掉的水分,冷却后放置几天即可(繁殖细菌作为微生物的饵料)。这种稻草水养殖的细菌可以作为其他培养基的菌种。
3.2.5 米粒浸出液
米粒(糙米更好):10g
水:1000mL
**步骤:**煮米粒,沸腾510分钟,注意补加蒸发掉的水分,冷却后备用(繁殖细菌作为微生物的饵料)。使用时用水稀释110倍。在培养原生动物的过程中,每隔几星期加入少许米粒。
3.2.6 豌豆浸出液
豌豆:5g
水:1000mL
**步骤:**煮豌豆,沸腾5~10分钟,注意补加蒸发掉的水分,冷却后备用(繁殖细菌作为微生物的饵料)。使用时用水适当稀释。在培养原生动物的过程中,每隔几星期加入少许豌豆。