绪 论


　　生物学是研究生命的科学，也就是研究生命现象的本质、探讨生物发生 发展规律的一门科学。当代生物学发展非常迅速，而且在其发展过程中同其 他自然学科和社会学科不断相互渗透，同各种生产生活领域的联系日益密 切。这种相互渗透和密切联系，更加速了生物学的发展进程。这就有助于早 日解决当代人类面临的肿瘤、环境污染、人口膨胀，粮食不足等重大问题。
　　面对生物学的发展形势，培养生物科技人才是一项十分重要的任务。生 物科技人才的培养应该从小开始。培养途径除了中小学的生物课和自然课的 课堂教学以外，还应该在校内外广泛开展生物科技活动。
一、开展生物科技活动的意义
（一）完善学生的知识结构 学生在校期间所掌握的生物学知识，应该由概念、规律、具体生物种类
及联系实际等方面的内容组成。这种知识结构单靠课堂教学无法实现，必须 开展生物科技活动，才能达到完善的程度。
　　在生物课和自然课的课堂教学中，学生所学到的生物学知识，大多是概 念性、规律性的内容。而学生参加生物科技活动时，则能获得许多动植物的 具体知识，如识别各种动植物种类，掌握动植物的生长发育过程，认识生物 与其环境条件的相互关系，了解动植物的各种生活习性等等。这些知识都是 学生应该具备而在课堂教学中无法学到的。另外，在开展生物科技活动时， 由于接触生产实际，又能使学生获得许多农林方面的知识。这些知识能使学 生对所学的生物学知识加深理解。
不仅如此，学生在参加生物科技活动中，经常与化学、物理、数学、地
理等学科发生联系。这种联系必然使学生所学的各种知识融会贯通。 完善的生物学知识及各种知识的融会贯通，是一个生物科技人才幼苗在
知识方面应具备的条件。
（二）培养和提高学生的能力 能力通常指完成一定活动的本领，它主要包括观察能力、操作能力和思
维能力。生物科技活动非常有利于这三种基本能力的培养与提高。
　　在各种生物科技活动中，需要学生用眼观察、动手操作，并对观察和操 作的结果进行分析和归纳。这种活动方式能使学生逐渐形成敏锐的观察能 力、准确的操作能力和敏捷的思维能力，而这些能力正是一个生物科技人才 幼苗不可缺少的基本素养和气质。
（三）进行思想教育 各种生物之间、生物与环境之间以及生物体自身的各部分之间，存在着
各种各样的联系。表现在各种生物之间既相斗又互助，生物与环境之间既矛 盾又统一，生物体内各器官之间既排斥又依存。这些会使学生在参加生物科 技活动过程中，逐渐形成“事物间互相统一又互相矛盾”的辩证唯物主义思 想。
　　我国的生物种类繁多，而且拥有许多珍稀动物和植物。在生物科技活动 中，学生要对各种动植物进行种类识别、生态考察、习性观察、资源调查利 用以及栽培饲养等活动。这些活动会使学生深深感到祖国地大物博，动植物 资源异常丰富，从而激发他们爱国主义的思想感情。
辩证唯物主义和爱国主义思想，是一个生物科技人才幼苗应该具有的思

想和感情。 二、生物科技活动的特点
（一）内容丰富多彩 生物界类群繁多，情况复杂，生物学的内容也随之多种多样。如果从生
物的类群来划分，生物学可以分为植物学、动物学、微生物学和人类学等分 科。从生命特点来划分，可以分为形态学、分类学、生理学、生态学、胚胎 学、遗传学、生物化学、进化论等分科。从生物的结构水平来划分，可以分 为分子生物学、细胞学、组织学、器官生物学、个体生物学，群体生物学、 生态系统生物学等分科。
　　生物学的如此众多的分科，以及它们和社会生产生活领域广泛的联系， 就使得生物科技活动的内容丰富多彩，联系实际密切。3
　　内容丰富的生物科技活动，在活动类型上也是多种多样，有实验操作型， 野外考察型，栽培饲养型，环境观测型，参观访问型以及身边生物科学等。 这些不同的活动类型，使得城市、农村各种不同年龄段的少年儿童都能参加 活动。因此，生物科技活动是各类少儿科技活动中的重要组成部分。
（二）受生物的生活特点所制约 生物科技活动所研究的对象是活的动植物。各种动植物都生活在一定的
环境中，要求一定的生活条件，具有一定的生长发育时期和规律，并用一定
的方式进行繁殖，从而表现出本种特有的生活特点。开展生物科技活动，就 必然受到这种生活特点的制约。正因为如此，在开展生物科技活动时，必须 事先了解所研究的生物种类的各种生活特点，例如生活环境的类型，具体生 活的场所，需要哪些生活条件，生长发育特点，生长发育时期以及繁殖方式 等。只有这样，才能知道在什么季节、到什么环境去取材和观察，什么时间、 什么条件下进行播种和孵化，否则，一旦错过时间，往往需要再过一年才能 开展活动。
（三）活动时间长
　　生物的生长发育往往是在一段较长时间里进行的，所以许多生物科技活 动需要比较长的时间才能完成。例如植物资源调查、植物群落考察、无土栽 培、组织培养、植物杂交、动物饲养等活动，都需要较长的活动时间，有的 甚至一年以上。生物科技活动的这一特点，要求教师在组织人力、安排时间 及活动步骤方法等方面，要计划周密，并要使学生坚持始终。
（四）有大量野外活动
　　生物科技活动有许多内容如动植物标本采集、资源调查、群落考察、习 性观察等都是在野外进行的。另外，有些活动内容如淡水藻类培养、低等动 物培养、金鱼饲养、青蛙个体发育观察等，虽然在实验室内进行，但都有一 段野外活动的时间，用于采集藻种、打捞鱼虫、采集蛙卵等活动。生物科技 活动的这一特点，要求教师在开展野外活动时，必须进行预查，对野外活动 地点的动物植物分布、各种自然条件、交通安全等情况有全面了解，以提高 活动质量和保证安全。
三、开展生物科技活动的步骤和方法
（一）组织活动小组 开展生物科技活动，应成立人员固定的活动小组。小组人数不宜过多，
最好不要超过 10 人。小组成员应该对生物学有浓厚兴趣，生物学基础知识比 较扎实，并具有一定的观察能力和操作能力。

（二）选择活动题目 活动小组应该有固定的活动题目。选择题目时应考虑以下三个因素：一
是学校设备条件；二是教师辅导能力；三是学生知识、能力及兴趣爱好。活 动题目选定后，不要轻易改变。
（三）制定活动方案 活动方案应包括目的、内容、所需用具用品、活动步骤方法以及注意事
项等。如果是实验操作型活动，还需要设计实验方案，并且要有重复实验。
（四）开展活动 各项科技活动内容，应在教师指导下由学生独立完成。教师既不要放任
自流，也不要包办代替。 在开展活动中，教师不仅要注意增长学生的知识和能力，还要进行思想
教育。思想教育内容主要应为辩证唯物主义、爱国主义及保护生物资源，但 还应注意进行实事求是、大胆创新、严谨细致、爱护设备的精神和作风的培 养。
　　活动中应及时进行记录。记录手段除文字记载外，还可进行照相、录音 和录相，以积累充分的原始资料。
（五）总结 总结可采用三种方式：
1.举办成果展览会。将小组制作的动植物标本等成果在校内进行展览，
这既可使小组成员得到提高，又能对组外学生起到推广普及作用。
　　2.召开活动成果汇报会。在一定范围内召开会议，将小组活动成果进行 汇报，也是一个很好的总结方式。
3.写小论文。组织学生根据活动过程和结果写小论文。小论文的内容应包
括前言、材料方法、结果分析、讨论及摘要等内容，并要做到论据充分，论点 明确。


生物科技活动教材

第一章 实验操作


　　实验操作型科技活动具有以下三个特点：一是活动场地主要在实验室 内；二是需要各种仪器设备和用具用品，像温箱、冰箱、干燥箱、离心机、 分析天平、各种玻璃器皿、各种化学药剂等：三是动手操作。
　　根据本类型活动的上述特点，在开展活动时，应注意以下三个问题：第 一，要建立生物科技活动实验室，并配备必要的仪器用品。对仪器用品中构 造简单的种类，可指导学生自己动手制作。这不仅能够节省开支，更重要的 是可以培养学生的动手能力。第二，要使学生严格按照规则进行操作，训练 学生的正确操作方法，养成严谨细致的科学态度。第三，要求学生在活动中 作好记录。在本类型活动中，原始记录十分重要，它不仅是本次活动分析问 题和作出结论的依据，也能为下一次同项活动提供宝贵资料。
第一节 植物组织培养


　　组织培养是指在离体条件下，把植物的一小部分组织或器官，如一个茎 尖、一小块叶或一小段茎，接种于培养基上，使它们重新形成完整植株的一 种方法。这种方法的依据是植物 7 体的任何一个细胞都具有“全能性”。所 谓细胞的全能性，是指植物体上任何一个器官中已分化成熟的细胞，都具有 生成完整植物体的遗传本领，把它们在离体条件下进行培养，就能生成一个 完整的植株。
组织培养在培育农作物新品种、快速繁育优良植株系、获得无病毒植物
等方面，具有重要作用，已开始成为一项全新的生产技术。 一、组织培养所需的用具用品


　　接种箱（图 1—1）、培养箱、手提式高压灭菌锅、冰箱、粗天平、分析 天平（精确度为 0.1 毫克）、三角瓶（25～50 毫升）或试管（直径 16 毫米）、 烧杯（250、500、1000 毫升）、移液管（0.2、0.5、1.0 毫升）、量筒（50、
100、500 毫升）、漏斗（直径 4～5 厘米）、培养皿（直径 8～10 厘米）、
细口瓶、镊子、剪子、手术刀、酒精灯、配制培养基所需的各种化学试剂、 灭菌剂等。8 二、组织培养的方法和步骤
（一）配制培养
　　基培养基是组织培养中植物材料赖以生存和生长的基地。进行组织培 养，首先必须配制培养基。培养基的配制包括确定配方、制备母液、具体操 作和灭菌保存等四个步骤。
　　1.确定配方。培养基的配方很多。少年儿童进行组织培养，所用植物材 料多为一般种类，可采用 MS 培养基。
MS 培养基的配方如下（单位：毫克/升）
硝酸铵（NH4NO3） 1650
硝酸钾（KNO3） 1900
磷酸二氢钾（KH2PO4） 170
硫酸镁（MgSO4·7H2O） 370
氯化钙（CaCl2·2H2O） 440
铁盐：5.57 克的硫酸亚铁（FeSO4·7H20）和 7.45 克乙二胺四乙酸二钠

（Na2-EDTA）溶于 1 升水中的溶液



5 毫升/升

硫酸锰（MnSO4·4H2O） 22.3
硫酸锌（ZnSO4·7H2O） 8.6
硼酸（H3BO3） 6.2
碘化钾（KI） 0.83 钼酸钠（NaMoO4·2H2O） 0.25 硫酸铜（CuSO4·5H2O） 0.025 氯化钴（CoCl2·6H2O） 0.025 甘氨酸 2 盐酸硫胺素 0.4 盐酸吡哆素 0.5
菸酸 0.5 肌—肌醇 100
蔗糖 30000 琼脂 10000
pH 5.8
　　MS 培养基配方中不包括激素。培养基中激秦加入的种类和数量，在组织 培养的不同阶段，常不相同。
2.制备母液。配制培养基，虽然可按配方所列成分和用量直接制成，但
这样做，每次配制培养基都要对几十种化学药品进行称量，十分费力。正确 的做法是把培养基中的各种成分，按原量 10 倍、100 倍或 1000 倍称量，配 成浓缩液，这种浓缩液叫母液。这样，每次配制培养基时，取其总量的 1/10、
1/100 或 1/1000，加以稀释，即成培养液。现将培养基中各类物质制备母液
的方法说明如下：
　　（1）大量元素母液大量元素母液是指硝酸铵、硝酸钾、磷酸二氢钾、硫 酸镁和氯化钙等用量较大的几种化合物的母液。制备时，以其 10 倍的用量， 分别称出并进行溶解，以后按顺序混在一起，最后加蒸馏水，使其总量达到
1 升，即成大量元素母液。
　　（2）微量元素母液微量元素母液是指硫酸锰、硫酸锌、硼酸、碘化钾、 钼酸钠、硫酸铜、氯化钴等用量微小的化合物的母液。因为用量少，为称量 方便和精确起见，应配成 100 倍或 101000 倍的母液。配制时，把每种化合物 的用量加大 100 倍或 1000 倍，逐次溶解并混在一起，即成微量元素母液。
（3）铁盐母液单独配制，可按 MS 配方中的规定进行配制。
　　（4）有机物质母液主要指氨基酸和维生素类物质。它们都是分别称量、 分别配成所需要的浓度（0.1～10 毫克/毫升），是只含一种成分的母液。
　　（5）植物激素母液常用的植物激素有生长素、细胞分裂素和赤霉素三 种。植物激素的使用浓度很低，一般为 0.01～10 毫克/升。可按用量的 100 倍或 1000 倍配制母液，制备时要单个称量，分别配成。
　　以上各种母液，都要放入冰箱中保存，以免变质、长霉。至于蔗糖、琼 脂等，可按配方中要求随称随用。
3.配制培养基的具体操作方法。
（1）根据配方要求，用量筒或移液管从每种母液中分别取出所需要的用

量，放入同一烧杯中，并用粗天平称取蔗糖、琼脂放在一边备用。
　　（2）称好的琼脂加蒸馏水 300～400 毫升，加热并不断搅拌，直至煮沸 溶解呈透明状，再停止加热。
　　（3）将（1）中所取的各种物质（包括蔗糖），加入煮好的琼脂中，再 加水至 1000 毫升，搅拌均匀，配成培养基。
　　（4）用 1N 的氢氧化钠或盐酸，滴入（3）中的培养基里，每次只滴几滴， 滴后搅拌均匀，并用 pH 试纸测 pH 值，直到将培养基的 pH 值调到 5.8。
　　（5）把配好的培养基用漏斗分装到锥形瓶（或试管）中，并用棉塞塞紧 瓶口，瓶壁写上号码。瓶中培养基的量约为容器容量的 1/4 或 1/5。
　　4.培养基的灭菌与保存。为防止培养基被菌类污染，培养基须放入高压 灭菌锅中灭菌 20 分钟。灭菌后的培养基放在 10℃下保存备用。
（二）选择培养材料
　　1.材料选择的依据。虽然所有的植物细胞都具有全能性，但同一植株上 不同部位的组织器官，其全能性的表现能力各有不同。一般来说，处于生长 状态比较幼嫩的组织器官，或扦插容易成活的组织器官，全能性的表现能力 较强，容易培养。所以应该选择这样的组织器官作为培养材料，如幼根、幼 茎、幼叶、幼花、幼果和茎尖等。
2.材料的大小。培养材料的大小，没有严格限制，但太小不易产生愈伤
组织，太大又会使培养瓶难以容纳，一般应在 0.5 厘米左右。
　　3.材料的灭菌。材料选择好以后，接种前应进行表面灭菌。常用的灭菌 剂有安替福民（次氯酸钠溶液）和氯化汞。前者的浓度应为 6％～10％，后 者浓度为 0.1％～0.5％。
（三）接种
　　接种是指将灭过菌的材料，在无菌的情况下切成小块放入培养基的过 程。接种在接种箱内进行，程序如下：
1.在接种箱中摆好接种时所需要的酒精灯、70％的酒精棉球、镊子、手
术刀、火柴、培养基等。
2.接种箱内用紫外线灯灭菌 20 分钟。
　　3.放入已灭菌的接种材料（用培养皿盛取），同时，操作人员用酒精棉 球擦手，并对接种工具用酒精灯火焰烧灼。
4.用手术刀把材料切割成若干片段，迅速接种入培养基中。接种时，锥
形瓶口（或试管口）应斜向火焰，在酒精灯火焰附近操作。
　　5.材料接种后，将锥形瓶口（或试管口）在酒精灯火焰上转动烧一遍， 盖好瓶盖，注明材料名称及接种日期。
（四）培养 被接种在培养基上的离体培养材料的片段，叫外植体。外植体连同培养
基应放入培养箱内进行培养。培养箱可用钢材作框，镶以玻璃，体积可与接 种箱相同。
1.培养条件。外植体在生长分化中要求较高的温度和较强的光照。
　　（1）温度培养箱的温度应保持在 25℃～28℃。为了保持温度恒定，可 采用电炉连接继电器和一根可控温度计的方法来调节。
（2）光照培养箱中的光照，可以安装日光灯来解决。光照强度应为
2000～3000 勒克斯，光照时间每天约为 10～12 小时。
2.在培养过程中外植体的分化。在培养过程中，外植体逐渐发生分化。

由于外植体所属植物种类和器官组织类型不同，又由于培养基中植物激素等 因素的影响，使外植体沿着不同途径进行分化。其分化途径一般有以下三种：
　　（1）侧芽增殖把茎尖或侧芽作为培养材料培养，在培养基中加入细胞分 裂素（有时也同时加入少量生长素），外植体就会不断分化生长，形成侧芽 芽丛。如果反复对芽丛切割和转移到新的培养基中继代培养，就可在短期内 得到大量的侧芽。在这个途径中，最常用的细胞分裂素是 6—苄基嘌呤，其 浓度为 0.5～2 毫克/升。如果同时加入生长素，则常用萘乙酸（0.05～0.5 毫克/升）。为了促进侧芽生长，也常加入赤霉酸（0.5～2 毫克/升）。目前 已有近百种植物，可以通过这种途径形成大量侧芽，如苹果、葡萄、月季等。
　　（2）诱导不定芽的形成这种途径有两种不同表现：一种是由外植体先形 成愈伤组织，再由愈伤组织分化成不定芽，如菊花花瓣和叶片的培养；另一 种是直接从外植体产生芽原基，再进而发育成不定芽，如竹节秋海棠的叶片 培养。不定芽的形成，与培养基中激素的配比与用量有密切关系，培养时， 要参考资料或通过实验才能决定。
　　（3）胚状体的形成在组织培养中，由外植体或愈伤组织产生的类似胚的 一种结构，叫胚状体。胚状体具有胚芽和胚根。在诱导胚状体形成时，一般 使用胚、分生组织或生殖器官作为外植体。其培养基中，大多加入 2，4—D。 目前已有 150 多种植物可以产生胚状体，如胡萝卜、芹菜等。
（五）试管苗的生根
　　在锥形瓶或试管内培养基中的外植体，通过培养与分化，形成幼苗。这 种幼苗叫试管苗。经“侧芽增殖”和“诱导不定芽形成”两种途径所生长成 的试管苗，一般只长苗而不生根。因此，要更换一次培养基诱导生根。诱导 生根的培养基中，通常加入萘乙酸，浓度为 0.1～10 毫升/升。
在更换培养基后，要把盛装试管苗的瓶口打开，上盖 1～2 层纱布，便于
通气。并适当加强光照以增强试管苗的自养能力。大约经过 10 天左右，会生 出根来。
（六）移栽
　　当试管苗的根原基形成突起或形成几毫米长的短根时，把苗从锥形瓶或 试管中取出，洗去所附着的培养基，栽入含有营养液的蛭石、炉渣或草炭等 人工基质中继续培养。移栽后，应保持高湿度，避免阳光直射和过大的温度 波动。经过一段逐步锻炼的过程，再定植到土壤中。至此，组织培养工作全 部完成。整个过程约需 2～3 个月。
三、注意事项
（一）做好灭菌工作 灭菌是组织培养能否成功的关键因素。凡用具用品、培养基，植物材料
以及移栽用的人工基质等，都需进行灭菌，以避免发生细菌和真菌污染。
（二）注意使用植物激素的种类与用量 在外植体和试管苗的生长分化过程中，必须使用植物激素进行调节。不
同种类的植物激素或同一激素的不同浓度，对外植体和试管苗的生长分化具 有不同的调节作用。因此，在使用植物激素时，种类和用量必须严格遵照培 养基配方的规定，不可随便变更。
（三）做好记录 组织培养的记录内容主要有培养基的配制、植物材料的选择、接种时间、
外植体生长分化情况、试管苗生根时间、移栽时间、培养过程中发生的问题

及处理方法等。


思考题



1.什么是组织培养？简要说明组织培养的步骤和方法。
2.进行组织培养时应注意哪些事项。

第二节 植物水培


　　植物水培，就是不要土壤、完全用营养液栽种植物。和土壤栽培相比， 它具有不受土地限制、产量高、品质好、节省水肥、病虫害少以及劳动强度 小等优点。因此，现在很多国家在花卉、蔬菜和苗木等方面，广泛应用水培 法进行生产。
　　水培法是一项技术性根强的植物栽培方法。少年儿童参加这项活动，不 仅可以掌握水培技术，还可以锻炼他们的实验操作技能，是一项很有意义的 活动。
一、用具用品
（一）水培装置
　　1000 毫升广口瓶、橡皮塞、通气管、气泵（或二连球）、铝箔或黑色纸 片等。
（二）配制营养液所需的用具用品
分析天平、烧杯、量筒、移液管、漏斗、细口瓶、pH 试纸等。
（三）配制营养液所需的化学药品 含有氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、氯、硼、锰、锌、铜、钼等元素的
各种盐类和酸类。
（四）育苗用具用品
　　塑料方盘（30×20× 8 厘米）、人工基质、对基质消毒的器具和消毒剂 等。
二、活动开展的步骤方法
（一）配制营养液
　　1.营养液是水培的核心。在水培过程中，植物所需的营养元素和水分， 主要靠吸收营养液得到。因此，营养液的配制必须适合植物生长发育的需要。 配制营养液时，最好选用所栽培植物的专用配方。现把 11 种常见蔬菜、花卉 的营养液配方列举如下（表 1—1）。
2.营养液配制方法。
　　（1）配制营养液时，为了配制方便，一般都是先配制浓液（母液），使 用时再进行稀释。浓液与稀释液的配比为 1：100。
　　（2）对容易与其他化合物起化合作用的盐类，在配制浓液时，不宜混在 一起。特别是硝酸钙，与硫酸钾或磷酸盐混在一起时容易形成硫酸钙、磷酸 钙沉淀；但在稀液中，则不易产生沉淀。因此配制浓液时，需要准备两个容 器，一个盛放硝酸钙溶液，另一个盛放其他盐类的混合液。
　　（3）植物根系在 pH5.5～pH6.5 的弱酸性范围内生长最好。因此，营养 液的 pH 值应该调节在这个范围以内。在配制营养液时，要准备浓度为 10％ 的硝酸或磷酸，单独盛放，用以调节营养液的 pH 值。营养液的 pH 值可用 pH 试纸测定。
　　
　　（4）营养液中的含氮、磷、钾、硫、钙、镁等元素的各种盐类，应尽量 使用粗制的化学药品或商品肥料。这样不仅可以降低费用，而且也节省微量 元素的使用。因为粗制化学药品和商品肥料的杂质中，含有各种微量元素， 这些微量元素的含量，完全能满足植物生长发育的需要。因此，如果含大量 元素的各种盐类是使用粗制化学药品或商品肥料时，配方中含氯、铁、硼、 锰、锌、铜、钼等微量元素的盐类和酸类药品都可省掉。
（5）配制营养液可使用洁净的井水、泉水和自来水。但各地水质有硬水
与软水之分。硬水和软水一般以水中钙的含量多少来划分。凡含钙 90～
100ppm 以上的叫做硬水，不足 90ppm 的叫做软水。软水中除钙含量少以外， 镁及其他盐类的含量也少。因此，软水地区的营养液中，应该增加硝酸钙的 用量，使钙的浓度达到 120ppm 以上；同时，软水中碳酸盐的浓度也低，酸的 用量也应相应减少。
（二）育苗
　　1.准备育苗容器及人工基质。育苗容器可采用底部有孔的塑料方盘，使 用前须刷洗干净。育苗所用的人工基质的种类很多，使用时可根据情况就地 取材，一般多选用蛭石、草炭、岩棉等材料，也可选用锯末、稻壳、炉渣等。 人工基质既可几种混合，也可单独使用。例如 2 份草炭与 1 份蛭石混合、1 份锯末与 1 份炉渣混合等。
基质选好后，须进行筛选、清洗和灭菌。基质的灭菌可用普通铝锅进行
间歇蒸汽消毒，也可用 2％市售福尔马林进行药剂灭菌。
　　间歇灭菌的方法是用 100℃、30 分钟杀死基质中的杂菌营养体，然后把 含有芽孢和孢子的基质在温箱或室温下放置 24 小时，使芽孢和孢子萌发成营 养体，然后再以 100℃处理半小时，再放置 24 小时。如此连续灭菌 3 次，即 可达到完全灭菌的目的；药剂灭菌的方法是用喷壶盛取福尔马林，均匀喷湿 基质，然后覆盖塑料薄膜，风干两周后即可使用。
2.播种。种子播种前，先进行浸种、催芽，然后将发芽种子播入塑料方
盘的基质中。播种后浇透清水，并用塑料薄膜覆盖基质。


　　幼苗钻出基质后，撤掉塑料薄膜，用营养液和清水交替灌溉。营养液的 浓度应是定植后所使的营养液浓度的一半或更低。
（三）定植
　　1.组装水培器。按照图 1—2 所示，将广口瓶、橡皮塞、通气管、气泵（或 二连球）等物件组装成简易水培器。橡皮塞的中央应钻一大一小两个孔，小 孔放置进入营养液的通气管，大孔放置栽培的植物。广口瓶外应包以铝箔或 黑纸，以阻止光线进入瓶内。
　　2.将幼苗定植在水培器上。当幼苗长到一定叶片数时，进行移苗定植。 移苗时间随植物种类而不同，如番茄幼苗长到 7 片叶时进行移苗，而黄瓜移 苗时间则是长到 4～5 片叶的时候。
　　定植前，在水培器中盛放营养液，瓶中营养液盛得不能太满，上端应留 出一段容纳空气的空间。然后在待定植的幼苗茎的周围垫以棉花，安置在橡 皮塞的大孔中，棉花应松紧适度，既要使幼苗定植稳固，又要留出将来植株 茎秆长粗的余地。
（四）日常管理
1.补充营养液和水分。营养液应每周补充一次，其余时间补充水分，每

隔 2～3 周更新一次营养液。在补充营养液时，应同时用 pH 试纸测定营养液
的 pH 值，并及时用酸调整。
　　2.补充氧气。每天应定时用气泵或二连球向营养液补充氧气，以保证植 株根系正常生长。一天中补充氧气的次数和时间长短，视气温和植株大小而 定。
日常管理中的防止病虫、整枝、搭架等工作，与一般土壤栽培基本相同。 三、注意事项
（一）关于育苗工作 水培法所用的幼苗，必须用人工基质进行培育，不能在天然土壤上进行，
更不能临时从田间取苗。之所以这样作，一是人工基质可以保证幼苗不感染 病虫，二是只有这样，才能使学生全面掌握水培的方法。
（二）及时记载 在活动过程中，应对水培的步骤方法、日常管理、植物生长发育状况等
及时进行记载，以便于活动结束时进行总结。
思考题

1.什么叫水培法？这种新型植物栽培方法有哪些优点？
2.为什么说营养液是水培法的核心？应如何配制营养液？
　　3.根据小型水培的需要，自己设计一套与本文所述装置不同的简易水培 器。
4.说明水培的步骤和方法。
第三节 细菌培养和观察


　　细菌属于微生物。在各类微生物中，细菌的分布最广、数量最大、与人 类关系最密切。全世界已知细菌共有 2000 种，它们的身体都由一个细胞组 成，平均体长 2～3 微米、宽 0.5 微米，十分微小。细菌有球状、杆状和螺旋 状三种基本形态，分别被称为球菌、杆菌、螺旋菌。
细菌一般进行分裂繁殖，分裂结果形成两个大小相同的子细胞。在最适
宜条件下，20～30 分钟就能分裂一次，并可继续分裂若干次。细菌在固体培 养基上分裂繁殖时，许多细胞堆集在一起，形成肉眼可见的群体，称为菌落。 不同种类细菌的菌落形态互不相同。
有些种类的细菌生长到某个阶段，菌体失去水分浓缩成芽孢。芽孢的壁
很厚，渗透性很弱，含水少，能抵抗不良环境，可生存十几年，遇到适宜的 环境条件，再萌发成为一个新菌体。
　　培养和观察细菌，是一项比较复杂的科技活动，它需要准备各种用具用 品、配制培养基、灭菌、接种等工作，然后才能进行细菌的培养和观察。
一、本项活动的用具用品
（一）仪器设备 接种箱（规格见本章第一节）、恒温箱、冰箱、天平、高压蒸汽灭菌锅、
显微镜（附油镜头）、接种针等。
（二）玻璃器皿 培养皿、试管、锥形瓶、量筒、量杯、移液管、烧杯、漏斗等。
（三）培养基原料 牛肉膏（或鲜牛肉）、蛋白胨、食盐、琼脂等。

（四）其他用品 酒精灯、镊子、滤纸、纱布、普通棉花、载玻片、结晶紫染色液（或番
红染色液）、pH 试纸等。 二、本项活动开展的步骤方法
（一）配制培养基 培养基是微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质，不同类群的微生
物要求不同成分的培养基。
1.常用细菌培养基配方。
（1）营养肉汤培养基
牛肉膏 3 克 蛋白胨 1 克 食盐 5 克
水 1000 毫升
pH 7.1～7.2
　　（2）营养琼脂培养基在上述营养肉汤培养基的配方中，增添琼脂 20 克， 即为营养琼脂培养基。
（3）肉汁蛋白胨液体培养基
牛肉 500 克 蛋白胨 10 克 食盐 5 克
水 1000 毫升
　　pH 7.1～7.2 如在本配方中加入 20 克琼脂，即成肉汁蛋白胨固体培养基。
2.培养基配制过程。
　　（1）配制溶液从上述几种培养基配方中任选一种，按 照配方向容器内加 入所需水量的一部分，称取各种原料，依次加入使其溶解，最后补足所需水 分。对牛肉膏和蛋白胨，需加热溶解；对新鲜牛肉，需去掉脂肪、筋腱，绞 碎，加水浸泡，在 15℃下放置 12 小时或 50℃下放置半小时，用纱布过滤后， 与蛋白胨一起加热。待全部溶解后补足因加热所蒸发的水分。
配制固体培养基时，先把上述已配好的液体培养基煮沸，再加入称好
的琼脂，继续加热至完全融化。
（2）调节 pH 值用 pH 试纸测试培养基的 pH 值，如不符合需要，可用 10
％盐酸或氢氧化钠进行调节。
（3）过滤 用纱布或滤纸趁热对培养基进行过滤。
（4）分装 如果要制作斜面培养基，须将培养基分装于试管中。一只 15
×150 毫米的试管，装入的培养基约 3～4 毫升；如果要制作平板培养基或液 体培养基，就把培养基分装于锥形瓶内，每只锥形瓶只装入其容积一半的培 养基。分装时，不要让培养基粘附在管口、瓶口处，以免浸湿棉塞引起杂菌 污染。
　　（5）加棉塞培养基分装后，要用棉塞堵住管口或瓶口。棉塞应采用普通、 新鲜、干燥的棉花，不要用脱脂棉，因为脱脂棉易吸水而使棉塞无法使用。 棉塞的制作方法是将棉花铺展成适当厚度，揪取掌心大小一块，铺在左手的 拇指与食指圈成的圆孔中，用右手食指插入棉花中间，同时左手食指与拇指 稍稍紧握，就会形成长棒状的棉塞。棉塞做好后，应迅速塞入管口或瓶口中，
　　
塞入的深度为棉塞的 2/3。棉塞要松紧适度，既要紧贴内壁而不留缝隙，以 防空气中微生物侵入，又要不过紧，使之能起到过滤空气的作用。理想的松 紧程度以手提棉塞时瓶、管不落为合适。
塞好棉塞的锥形瓶和试管，应盖以厚纸，用绳捆好，准备灭菌。


（二）灭菌 灭菌是细菌培养能否成功的关键一步，培养基、各种培养用具用品、操
作人员的双手都应进行灭菌。
　　1.培养基和玻璃器皿的灭菌。已分装好的培养基和已清洗干净的玻璃器 皿，应进行高压蒸汽灭菌。高压蒸汽灭菌的容器是高压蒸汽灭菌锅。灭菌时， 锅内注水，利用煤气、电等热源，使锅内蒸汽压力上升到 2 个大气压、蒸汽 温度上升到 121.6℃。在此压力和温度下，经过 15～30 分钟，就能把培养基 内和玻璃器皿上的所有微生物包括芽孢全部杀死。
　　使用高压蒸汽灭菌锅，必须严格按照操作规程进行操作，以免发生意外 事故。少年儿童培养细菌时，如采用高压蒸汽灭菌锅灭菌，必须由教师带领 进行，而且教师必须始终留在现场。如果没有高压蒸汽灭菌锅，可用家用高 压锅代替。但家用高压锅没有压力表和温度计装置，无法准确掌握灭菌效果。 因此，使用时应先进行灭菌时间的试验。方法是将需灭菌的物品放入锅内， 加热出汽后，盖好汽阀，继续加热 30～40 分钟，冷却后取出，把其中的培养 基放置一天，观察是否有杂菌生长，如有，则再延长加热时间，直至不再出 现杂菌污染为止。使用家用高压锅灭菌，同样须由教师自始至终在现场带领 学生操作。
培养基和玻璃器皿的灭菌，也可以用普通的锅进行间歇灭菌。
　　2.接种箱的灭菌。接种箱是对菌种进行接种的场所，必须保持无菌坏境。 接种箱内应安装紫外线灯，在使用接种箱接种前，进行紫外线灭菌。灭菌时 间一般为 10～15 分钟。为了检验紫外线灭菌效果，可以在接种箱内放置一份 已灭菌的平板培养基，把盛放平板培养基的培养皿盖打开 5～10 分钟，然后 放入温箱中培养，如有杂菌丛生，则需延长照射时间，如只有一两个菌落， 则可认为灭菌效果良好。
3.其他物品灭菌。接种时所用的酒精灯、火柴、镊子、移液管、烧杯等
物品，在擦洗干净后，放入接种箱，与接种箱一起进行紫外线灭菌。
　　4.固体培养基灭菌后的进一步制作。固体培养基灭菌后，通常要进一步 制作成斜面培养基和平板培养基。这种制作须趁培养基灭菌后尚未凝固时抓 紧时间进行。
　　（1）制作斜面培养基在实验台上放一支厚约 1 厘米的长木条，将刚刚灭 过菌含有培养基的试管头部枕在木条上，使管内培养基自然倾斜，凝固后即 成斜面培养基。
　　（2）制作平板培养基将刚刚灭过菌、盛有培养基的锥形瓶和空培养皿放 在实验台上，在酒精灯的火焰旁拔下锥形瓶棉塞，随即打开培养皿盖，迅速 将培养基倒入培养皿中，每皿约倒入 10 毫升，以铺满皿底为度。然后放置
15 分钟，待培养基凝固后，再 5 个培养皿一叠，倒置于温箱中。24 小时后检 查，如培养基上未长杂菌，即可用来培养细菌。
（三）接种 开展细菌培养观察所需要的菌种，可从科研部门、生产单位得到。菌种

得到后，应进行接种。接种方法很多，少年儿童接种细菌，可以采用以下两 种方法：
　　1.从一个斜面培养基接种到另一个斜面培养基。这种方法称为斜面接种 法。主要用于保存菌种，传宗接代。其具体操作方法如下：
　　酒精灯点燃，左手拿住装有菌种和斜面培养基的两只试管，并将中指插 入两试管之间，试管的位置要平行，管口齐平。右手持接种针，将针头和可 能进入试管的针柄部分在火焰上烧红灭菌。
　　将两试管的管口靠近火焰，用右手小指与掌间拔掉两只试管上的棉塞， 迅速将试管口在火焰上烧灼约 3 秒钟，进行管口灭菌。接着将接种针伸入菌 种试管内，先将针头接触培养基上无菌种的部位，使其冷却，然后轻轻取出 少许菌体。
　　在火焰旁迅速将带有菌体的接种针伸进另一试管，在培养基上轻轻划 线，对菌体进行接种。划线应从试管底部开始，划较密的平行线，一直划到 顶部。
接种完毕，烧灼试管口，在火焰旁塞好棉塞。
　　2.从斜面培养基接种到平板培养基。这种方法主要用于观察菌落和菌体 的形态。操作方法如下：
盛有固体培养基的培养皿底部朝上，用一只手的拇指和无名指将皿底固
定成倾斜状态，在火焰旁稍微打开。同时，用同一只手的中指和食指夹住菌 种试管，在火焰旁把试管棉塞取下，试管口在火焰上烧灼 3 秒钟。
将烧过的接种针伸入试管，取出菌种，迅速送入培养皿内，在平板培养
基上作多次平行划线，进行接种。 接种后，将培养皿盖好，其底部仍然朝上。
（四）培养
　　接种后的斜面培养基和平板培养基，应放入温箱中进行培养。温箱温度 应保持 28～30℃，每天进行检查，约经 5～7 天，被接种的培养基上就会长 出菌落。如果长出的菌落确系被接菌种，又无杂菌污染，说明接种已经成功。 经过培养，平面培养基上充分生长的菌种，可用于菌落和菌体观察；斜
面培养基上充分生长的菌种，可放在冰箱内 4℃温度下保存，并每隔一个月
进行一次接种。
（五）观察
　　1.菌落观察。观察平板培养基上的细菌菌落，观察内容有大小、形状、 表面、质地和颜色等方面。其中，形状指圆形或不规则形等：表面指凸起或 平展、有无光泽、是否光滑等；质地指粘、脆情况。对于菌落的大小，应量 取其直径；对于菌落质地，可用接种针挑取，试验其粘、脆情况。
　　2.菌体形态观察。细菌的菌体微小，而且大多无色透明，为了在显微镜 下看清其形态，必须进行染色。细菌染色可用单染色法，其步骤方法如下： 涂片：取一干净的载玻片，在其中央部位滴上一滴无菌水。然后，用无 菌操作方法，从斜面培养基上取出少许菌种，放入上述无菌水滴中，涂成均
匀的菌液。
　　固定：将涂有菌液的载玻片在酒精灯火焰上迅速通过 2～3 次，使菌液干 燥，将菌体固定在载玻片上，使其不易脱落。
　　染色：将结晶紫染色液（或番红染色液）滴加在干燥的涂片上，滴加量 以染色液刚能覆盖涂片部分为适宜，染色时间约 1 分钟。
　　
冲洗：用自来水缓缓冲去染色液，直至流水变清为止。 干燥：将染色后的载玻片在微火上烘干。 染色以后，在显微镜油镜头下观察细菌菌体形态。观察内容主要有菌体
形状和菌体排列方式。 三、开展本项活动应注意的事项
（一）培养细菌的种类 接种和培养的菌种应选择对人体无害的种类，以免引起疾病感染，即使
接种、培养非病源菌，也应教育学生在接种、培养和观察过程中，双手不能 接触和沾染菌体，每次操作结束后都须洗手消毒，接种针用过后要在火焰上 烧灼灭菌，盛放菌种的试管、培养皿在活动结束后应清洗干净，不需要的菌 体应妥善处理，不能随便丢弃。
（二）灭菌操作要一丝不苟 灭菌是本项活动成败的关键，在本项活动中，制作培养基、接种、培养、
观察等方面，都须进行灭菌工作。要教育学生对灭菌工作要一丝不苟，以免 因一时疏忽而功亏一篑。
（三）作好记载工作 本项活动的全部过程都应进行记载。其中，对于接种方法、培养过程和
观察结果应详细记载，以便为活动总结提供原始资料。
思考题

1.常用的细菌培养基有哪些配方？如何进行配制？
　　2.开展细菌培养、观察活动时为什么要特别重视灭菌工作？应该从哪些 方面进行灭菌？
3.说明斜面接种法的操作方法和注意事项。
4.为了观察细菌的菌体形态，如何进行染色？
5.开展细菌培养、观察活动时，应注意哪些问题？
第四节 衣藻培养与观察


　　衣藻（Chlamydomonas）属绿藻植物门。植物体为单细胞，多呈卵形。细 胞外表具细胞壁，细胞内具有细胞质和细胞核。在细胞质中具有一枚怀状的 叶绿体。叶绿体的底部有一造粉核，前端有一个红色眼点，眼点的感光性很 强。从叶绿体的开口处前端细胞质中，向体外伸出两条等长的鞭毛，衣藻靠 鞭毛的摆动在水中运动。鞭毛基部有两个伸缩泡（图 1—3）。
　　衣藻是淡水浮游藻类中的常见种类，容易采集和培养，而且身体结构简 单，也很容易观察，因此适于少年儿童开展活动。通过本项活动，可以使少 儿了解绿藻植物的一般特征，并培养他们的操作能力。
一、准备用具用品 广口瓶、吸管、培养缸、培养皿、普通载玻片、凹载玻片、盖玻片、显
微镜、培养液所需的各种化学试剂（可用有关肥料代替）、碘—碘化钾溶液、 白菜汁液等。


二、采集藻种 衣藻常生活在有机物丰富的池塘、水沟或临时积水中，往往以纯群的状
态存在。此外，金鱼缸中也常有它们的分布。

（一）到池塘、水沟中采集衣藻 春秋温暖季节，当池塘、水沟中衣藻大量繁殖时，常使水成草绿色，可
以用广口瓶盛取这种草绿色的池水，带回实验室，放在窗前向阳处。由于衣 藻有向光游动的特性，又由于水表层内含氧最多，所以经过一段时间，在广 口瓶向阳面的内壁和水表面的交界处，会出现一条绿线，这条绿线是水中衣 藻密度最大的地方。用吸管从绿线处吸取一滴水，置于显微镜下观察，可以 在视野中见到一个个绿色椭圆形的细胞，活泼地在水中游动，这就是衣藻。
（二）到临时积水坑中采集衣藻 在夏天雨季，可以到临时积水坑中采集衣藻。衣藻在积水坑中常以纯群
状态存在。可用吸管吸取，用广口瓶盛放，带回实验室，按（一）中所说的 方法，使衣藻在广口瓶向阳面的内壁和水表面的交界处形成绿线，然后吸取 绿线处的水，用显微镜检查采集是否成功。
　　（三）到金鱼缸中采集衣藻如果少年宫和学校附近，没有池塘、水沟和 临时积水坑，则可到金鱼养殖缸中，从向阳面的水表面吸取，带回实验室， 也按（一）中所说的方法，使衣藻在瓶内密集，然后用显微镜检查采集是否 成功。
三、培养
（一）配制培养液 衣藻培养液有无机培养液和有机培养液两类。
1.无机培养液。常用的无机培养液有以下三种配方：
配方一：
硝酸铵 16.5 克 硝酸钾 19.0 克 磷酸二氢钾 17.0 克 硫酸镁 3.7 克 氯化钙 4.4 克 土壤浸出液（煮沸消毒） 10 毫升
水 990 毫升
本配方为母液，使用时须稀释 10 倍。 配方二：
硝酸钾 28.3 克
硫酸铵 4.6 克 磷酸二氢钾 4.0 克 硫酸镁 1.85 克 土壤浸出液（煮沸消毒） 10 毫升
　　水 990 毫升 本配方为母液，使用时须稀释 10 倍。
配方三：
尿素 1.3 克 磷酸二氢钾 0.33 克 硫酸镁 1.0 克 碳酸氢钠 1.0 克 氯化钾 0.3 克 硫酸亚铁（1％水溶液） 2 毫升

氯化钙 0.3 克 土壤浸出液（煮沸消毒） 5 毫升
　　水 1000 毫升 本配方为母液，使用时须稀释 10 倍。
　　2.有机培养液。将新鲜白菜叶切碎，榨取汁液，加 9 倍水稀释，煮沸消 毒，即成有机培养液。
（二）培养方法 如果要在三五天内观察衣藻，可用有机培养液培养。方法是用吸管从盛
有衣藻的广口瓶内的绿线处吸取藻种，接种于培养液中，然后将培养液置于 向阳处培养。培养温度应保持在 15℃～25℃。为了使培养液中有充足的氧 气，应每隔几小时用玻璃棒搅动培养液一次。两天以后，培养液就会明显转 绿，四天以后，衣藻繁殖量就会达到最高峰。这时，一滴培养液中含有大量 藻体，是观察衣藻的最好时间。
　　用有机培养液培养衣藻，虽然繁殖速度很快，但四五天以后会产生沉淀， 衣藻数量迅速下降。因此，当观察结束以后，如果准备继续培养，可将衣藻 接种到无机培养液中。无机培养液可以一个月更换一次。在下次观察的前三 四天，如果无机培养液的衣藻密度不大，可以再吸出衣藻，接种于有机培养 液中，三四天以后又会获得大量衣藻。
四、观察
（一）观察衣藻外形、游动和内部结构
　　1.观察外形和游动。用低倍显微镜进行观察。先观察衣藻的身体形状、 前端和后端，然后观察衣藻的游动现象。
2.观察内部结构。为了看清衣藻的内部结构，可以用碘—碘化钾溶液进
行染色，用高倍显微镜进行观察。在视野中，能清楚地看到衣藻细胞的细胞 壁、细胞质、细胞核、杯状叶绿体及淀粉核等结构。其中，细胞核被染成黄 色、淀粉核被染成蓝紫色，如果叶绿体内有分散分布的淀粉粒，也会被染成 蓝紫色。将视野光线稍加调暗，还可以看到鞭毛。
（二）观察衣藻繁殖
　　衣藻繁殖有无性生殖和有性生殖两种，对这两种繁殖方式，少年儿童都 可以进行观察。
1.观察无性生殖。衣藻经常进行无性生殖。当进行无性生殖时，藻体沉
到水底，失去鞭毛，原生质体进行分裂，分成 2、4、8、16 块，各长出鞭毛， 成为游动孢子，母细胞成为游动孢子囊。以后游动孢子生出新壁，母细胞壁 破裂或胶化，游动孢子被释放出来，长成新个体。
　　观察无性生殖时，应该从培养缸的底部吸取培养液，制作临时活体装片 进行观察，会看到大量孢子囊和游动孢子（图 1—4）。


　　2.观察有性生殖。衣藻遇到不良环境时，便进行有性生殖。当进行有性 生殖时，藻体的原生质体经过分裂，形成 32～64 个小细胞，叫配子。配子在 形态上与游动孢子无大差别，只是比游动孢子小。配子成熟后，从母细胞中 被释放出来，游动不久，即成对结合，形成染色体双倍、具四条鞭毛、能游 动的合子。合子游动数小时后变圆，形成厚壁合子，壁上常有刺突。合子进 行休眠，待环境适宜时，进行减数分裂，产生 4 个游动孢子，破合子壁而出， 各形成一个新个体。
　　
　　观察有性生殖时，应进行悬滴培养。悬滴培养是人为制造对衣藻生长不 良的环境条件，促使它进行有性生殖。方法是将一滴含有衣藻的水，滴在盖 玻片上，将盖坡片小心反转，使水滴向下成一悬滴，放在凹载玻片的凹窝上。 然后将这一装置放入培养皿中，培养皿加盖，放在有光处培养。按照这一方 法进行培养，几小时以后，可在显微镜下找到配子和正在结合的合子（图 1
—5）。

思考题


　　1.为什么在培养衣藻的过程中，常将有机培养液和无机培养液交替使 用？
2.在显微镜下观察衣藻活体内部结构时，如何限制衣藻的运动速度？
　　3.在不使用凹载玻片的前提下，开动脑筋，设计一套使衣藻进行有性生 殖的装置。
第五节 草履虫培养和观察


　　如果你用显微镜去观察池塘中的一滴水，就会发现在这小小的一滴水 中，竟然生活着许许多多肉眼看不见的小动物。其中，还可以找到形似倒置 草鞋的草履虫（Paramoecium）。


　　草履虫是一种单细胞的原生动物，身体有前、后、背、腹之分，体表密 布纤毛，靠着纤毛颤动，身体进退自如，行动十分敏捷。体表有一条口沟， 自前方背侧斜向身体中部腹侧。口沟后端连胞口，胞口下连胞咽。口沟、胞 口和胞咽是食物进入体内的通道。草履虫体内充满细胞质，细胞质中有一大 一小两个细胞核。在身体前后两端的细胞质中，各有一个伸缩泡，伸缩泡周 围有呈放射状排列的收集管。另外，细胞质中分布着许多食物泡（图 1—6）。 草履虫在自然界中数量很多，身体比一般原生动物大，又容易采集和培
养，是少年儿童观察、了解原生动物的好材料。
一、准备用具用品 广口瓶、大烧杯、吸管、显微镜、培养皿、载玻片、盖玻片、脱脂棉、
0.01％中性红水溶液、新鲜稻草等。
二、采集地点和方法 草履虫生活在池塘、沟渠和稻田水中，它们大多积聚在水中有机物丰富、
光线充足的地方。当水温在 14℃～22℃时，繁殖最旺盛，数目最多。草履虫 的这些生活习性，都是我们确定采集地点和方法的根据。
（一）到池塘、沟渠采集草履虫 池塘和沟渠是草履虫的主要生活场所。在气候温暖的季节，到水质没有
污染的池塘、沟渠岸边，选择枯枝落叶多的地方，用系绳的广口瓶采集池水。 为了更有把握，应该在不同池塘或同一池塘的不同地点，多采几瓶。采集后， 广口瓶要放进少许水草，瓶口也不要加盖，以免草履虫因缺氧窒息死亡。
　　回到实验室后，要把盛有池水的广口瓶放在温暖、明亮、光线又不直射 的地方，让其中的原生动物迅速繁殖。三五天以后，对着光线用肉眼观察， 如果看到水中有许多刚刚能看到的白色小点在不停地游动，它们很可能就是 草履虫。这时，可以用吸管吸取一滴带有小白点的水，放在载玻片上，在显
　　
微镜下进行检查，在视野中会看到各种各样的微小动物。如果发现有像倒置 草鞋一样的小动物，做着螺旋运动，那就是草履虫，采集就成功了。
（二）到稻田采集草履虫 在稻田灌水期间，寻找田中的旧稻草茬，用广口瓶在稻草茬附近取水，
并放进几根旧稻草。这样的水中往往会有许多草履虫。返回实验室后，放在 温暖明亮、阳光不直射的地方，三五天后，用显微镜检查是否有草履虫存在。
（三）从新鲜稻草上采集草履虫 草履虫遇到干旱或寒冷环境时，身体外围能分泌一种蛋白质的膜，不吃
不动，进入休眠状态，叫作包囊。当稻田水抽干时，很多草履虫形成了包囊， 附着在稻草近根部的几节茎上。因此，可以取新鲜稻草，选择近根部的几节， 剪成 4～6 厘米长的小段，放入广口瓶中，注入清水，然后放在温暖、明亮、 光线又不直射的地方。一周以后，用显微镜检查是否有草履虫存在。在放置 期间，广口瓶的瓶口要用纱布包好，以防蚊子向水中产卵。
三、配制培养液 草履虫以细菌为食，为了培养它，必须配制含有大量细菌的培养液。培
养液通常用稻草配制，其配制方法如下： 取新鲜洁净的稻草，去掉上端和基部几节，将中部稻草茎剪成 3～4 厘米
长的小段，按 1 克稻草放 100 毫升清水的比例，将稻草小殷和清水放入大烧
怀中，加热煮沸 10～15 分钟，当液体呈现黄褐色时停止加热。用 pH 试纸测 定其 pH 值。如果液体呈酸性，可以加 1％碳酸氢钠直到液体呈弱碱性为止。 这样的液体，由于加热煮沸，只留下了细菌芽孢，其他生物都被杀死，为将 来培养草履虫创造了良好条件。为防止空气中其他原生动物的包囊落入和蚊 子产卵，烧杯口要用双层纱布包严。然后将烧杯放在温暖、明亮的地方，进 行细菌繁殖。
经过三四天，稻草液中的枯草杆菌等细菌芽孢开始萌发，并依靠稻草液
中的丰富养料迅速繁殖，液体逐渐混浊，等到大量细菌在液体表面形成一层 灰白色薄膜时，稻草培养液便制成了。
如果想加速细菌的繁殖，可以在稻草液中添加麦粒或奶粉。每 1000 毫升
稻草液加入煮沸 10 分钟的麦粒 30 余粒，或把 1 克奶粉加 10 毫升清水煮沸， 冷却后，以 1 份乳液、10 份稻草液的比例，将乳液倒入稻草液中。这样的稻 草液，会使细菌的繁殖速度加快，更有利于草履虫的繁殖。
稻草培养液取材容易，是培养草履虫最常用的一种培养液，如果找不到
稻草，可用牛、羊爱吃的其他干草代替。 四、接种
　　接种是指将采集来的草履虫转移到培养液中的过程。接种草履虫，必须 提纯，否则会把其他小动物一同移进培养液。这不但会影响草履虫的纯度， 而且往往还会混入草履虫的天敌——水轮虫，使培养液中的草履虫数量急剧 下降。
　　接种时，先把含有草履虫的水液吸到表面皿里，再将表面皿放到低倍显 微镜或解剖镜下检查，发现有草履虫后，用直径约 0.2 毫米的微吸管把表面 皿中的草履虫逐个吸出，接种到培养液中进行繁殖。也可以取一片载玻片， 在其长径的右侧滴一两滴事先煮好的牛肉汁，再在左侧滴上几滴含有草履虫 的水液，然后将载玻片放在显微镜下或解剖镜下，边观察边操作，用干净的 解剖针将牛肉汁引向水液，让二者沟通。由于趋化性，原生动物会向牛肉汁
　　
移动，草履虫体形大，行动迅速，经常“捷足先登”，首先穿过“桥梁”进 入牛肉汁中。当观察到已经有几个草履虫进入了牛肉汁后，要迅速将左侧水 滴擦去，再将右侧有牛肉汁的部分浸入培养液中片刻，让草履虫游进培养液。
五、培养
　　（一）把接种有草履虫的培养液，放在温暖、明亮处进行培养（阳光不 要直射），培养液的容器口要用纱布包严。大约一周后，就会有大量草履虫 出现。
　　（二）如果是长期培养，就要定期更新培养液，须每隔 3 天左右更新一 次。每次倒掉一半老培养液，加入等量新鲜培养液。这样，培养液就会保持 相对稳定的 pH 值和营养成分，也会及时去掉草履虫的排泄产物，从而为草履 虫提供适宜的生长繁殖条件。
六、观察
（一）观察草履虫的形态、运动和结构
　　1.观察形态和运动。取一洁净的载玻片，在中央部位滴上 1～2 滴含有草 履虫的培养液，盖好盖玻片，制成草履虫的临时活体装片。然后放在低倍显 微镜下，调暗光圈，观察草履虫的形状、身体前端后端的区别、纤毛及运动 方式，并进行记载。
2.观察身体结构。重新制作草履虫的临时活体装片。为了便于观察结构，
装片中放置若干条彼此散开的棉纤维，以限制虫体的运动。把上述装片置于 低倍显微镜下，观察草履虫的口沟、大核、食物泡、伸缩泡及收集管等结构 的特点，并绘制草履虫身体结构图。
（二）观察草履虫的分裂繁殖
　　草履虫繁殖的主要方式是横分裂。一次横分裂可使草履虫由一个繁殖为 两个。
草履虫的横分裂可用单体培养法进行观察。其方法是用普通吸管从培养
液中吸出液滴，置于载玻片上，当看到有草履虫时，另取一根微吸管，吸出
1～2 个身体胀大了的草履虫，移到另一片清洁的载玻片上，加上几滴培养 液。为了防止液滴蒸发，可将载玻片放入直径 9 厘米以上的培养皿中。事先 在培养皿的底层铺上潮湿的薄棉花或滤纸，在棉花或滤纸上横放两根短玻璃 棒，用来承载单体培养的载玻片，然后盖好培养皿。这样就做成了一个全湿 环境，能使载玻片上的液滴保持二三天不干。
上述装置放在温暖地方进行培养，在春秋两季，可放在室内有阳光的窗
口旁，夏季要放在比较荫凉的地方。每隔 1～2 小时用显微镜观察一次，观察 草履虫体形变化和虫体的数目。并要记载草履虫分裂繁殖的过程和速度。
（三）观察草履虫对食物的消化 食物在草履虫体内以食物泡的形式存在着，食物泡按照定路线进行移
动，并在移动过程中逐渐被消化。其消化过程可用中性红进行显示。 为了观察食物泡的消化过程，也需要制作草履虫活体临时装片，装片中
须滴加一滴 0.01％的中性红溶液，静置 10 分钟，使中性红充分与食物泡中 的消化液发生反应（中性红遇酸性消化液呈红色，遇碱性消化液呈黄色）。 上述临时装片置于显微镜下，从以下三个方面观察食物泡，并分析现象产生 的原因：
1.食物泡在虫体中移动的路线和起止点。
2.食物泡在虫体中移动过程中颜色的变化。

3.食物泡在移动过程中体积的变化。
思考题

1.如何采集草履虫？试从采集地点和采集方法等方面进行说明。
2.如何在室内培养草履虫？
3.如何观察草履虫的形态、结构和运动方式？
4.草履虫为什么总是旋转前进？
第六节 果蝇杂交实验
　　果蝇（Drosophila melanogaster）属昆虫纲、双翅目（图 1—7），其 野生个体经常出现于果园和水果摊上，尤其是成熟过度开始发酵的水果，常 常招来很多果蝇。果蝇与家蝇（Musca domestica vicina）是不同的种。 由于果蝇的生活史短，繁殖率高，突变性状多，饲养简便，所以在遗传学研 究中一直被广泛用作实验材料。



一、实验准备
（一）准备用具用品
　　恒温箱、双筒解剖镜、250 毫升广口瓶（若干个），白瓷板、解剖针、 毛笔、镊子、乙醚、棉花、纱布等。
（二）配制饲料
　　果蝇并不以水果为食，而是取食水果上滋生的酵母菌，因此，在实验室 饲养果蝇，凡是能发酵的基质，都可作为果蝇的饲料。
1.饲料配方。饲养果蝇常用的饲料配方如下：
玉米粉 10 克 红糖（或白糖） 10 克 琼脂 1.5 克 丙酸（起防止发霉的作用） 1 毫升
水 75 毫升
酵母菌 适量
　　2.配制方法。将琼脂放入一定量的水中煮沸溶化，加入红糖，溶解后倒 入玉米粉，不断搅拌，成稀粥状时补足因加热而蒸发的水分，即成。
3.分装。用已消毒的 250 毫升广口瓶做饲养瓶，用纱布包裹的棉花球做
瓶塞，趁热将饲料倒入饲养瓶内，每瓶约装 2 厘米高。当瓶内饲料冷却后， 滴入少许酵母菌液，并插入若干已消毒的吸水纸条，作为将来幼虫化蛹时的 干燥场所。
（三）准备果蝇 进行果蝇杂交实验，不能到腐烂水果上收集野生果蝇，因为野生果蝇经
过天然杂交，都不是纯系，不能用做杂交实验材料，必须到科研部门、大专 院校等单位，获取纯的野生型和一二种常见的突变型，用做杂交亲本。
二、饲养 为了进行杂交实验，必须养好果蝇。饲养果蝇主要应注意控制温度和定
期更换饲料。
（一）控制温度 果蝇的生活周期长短与温度关系密切，30℃以上温度能使果蝇不育和死

亡，低温则使它的生活周期延长，生活力减低。果蝇饲养的最适温度为 20～
25℃。温度对果蝇发育过程的影响情况见表 1—2。
表 1—2 温度对果蝇发育过程的影响


温度
　　　天数 发育过程
10 ℃
15 ℃
20 ℃
25 ℃ 卵→幼虫 8 5 幼虫→成虫 57 18 6.3 4.2

从表 1—2 可以看出，在 25℃时，从卵到成虫约 10 天。另外，在 25℃时，
成虫约成活 13 天。为了使果蝇生活在适宜的温度下，应该在恒温箱中进行饲 养，如无恒温箱，盛夏季节应注意降温。
（二）定期更换饲料
　　果蝇的饲料应 2～4 周更换一次（依温度而定）。更换的方法是将果蝇从 旧饲养瓶转移到新饲养瓶。为了顺利转移，应该对果蝇进行麻醉。麻醉须在 麻醉瓶里进行。
麻醉瓶由自己制作，制作时，选取一个与饲养瓶大小形状完全相同的广
口瓶，在其瓶盖内侧凹窝处，塞一团脱脂棉，使用时，向脱脂棉滴加 3～4 滴乙醚，盖好瓶塞，做成麻醉瓶。
转移时，将盛有果蝇的饲养瓶和麻醉瓶的瓶盖取下，使麻醉瓶在上方，
饲养瓶在下方，两个瓶口对接在一起。然后，用黑纸套遮住饲养瓶，利用趋 光性，使果蝇自动飞入麻醉瓶内。当达到一定数量后，迅速盖好两个瓶盖。 大约经过半分钟，麻醉瓶内的果蝇就会全部进入轻度麻醉状态。
果蝇被麻醉以后，及时打开瓶盖，将果蝇倒在白瓷板上。同时，取来已
装好新鲜饲料的饲养瓶，横放在白瓷板旁，用解剖针将果蝇轻轻挑入饲养瓶， 放入只数根据自己需要而定。等到饲养瓶内果蝇清醒后，再将瓶竖起，以免 果蝇被粘在饲料上。多余的果蝇应及时放入盛有酒精的死蝇盛留器内。
（三）观察果蝇生活史及成虫形态
　　对初次进行果蝇杂交的少年儿童来说，应结合饲养，观察果蝇生活史及 成虫形态。
1.观察生活史。果蝇为完全变态昆虫，其生活史经历卵、幼虫、蛹及成
虫四个时期。果蝇的卵约长 0.5 毫米，椭圆形，背面前端伸出一对触丝，靠 触丝附着在饲料表面或瓶壁上。幼虫孵化后，经过两次蜕皮，达到第三龄期。 然后老熟幼虫从饲料中爬出，附在吸水纸或瓶壁上化蛹。蛹呈梭形，开始时 淡黄色，以后颜色逐渐加深，当呈现深褐色时，便羽化为成虫。刚羽化的成 虫，身体细长，翅还没有展开，半透明，呈乳白色。不久，身体变得粗短， 呈椭圆形，体色逐渐变深。
　　2.观察雌雄成虫的形态区别。果蝇雌雄成虫的形态区别很明显，其主要 区别见表 1—3。
三、杂交实验 对少年儿童来说，果蝇是验证和加深理解遗传基本规律的好材料。开展
果蝇杂交实验，可以选用纯系的野生型和各种不同的突变型果蝇，进行一对 性状或者两对性状的杂交实表 1—3 果蝇雌雄成虫主要形态区别


区别项目
性别 体型 腹部末端 腹部背面
的条纹数 腹部腹面的
腹片数① 性梳有无② 雌成虫 大 稍尖 5 条 6 个 无 雄成虫 小 钝圆 3 条 4 个 有

①腹片：指腹面的体节。较宽，成片状。
　　②性梳，指第一对足跗节基部的黑色鬃毛。验，来验证分离规律和自由 组合规律等遗传规律。其实验步骤如下：
（一）确定杂交组合 根据杂交目的来确定杂交组合。为了验证分离规律，可以选取具有一对
相对性状的果蝇，如残翅雌蝇和长翅野生型雄蝇，或黑身雌蝇和灰身野生型 雄蝇等。为了验证自由组合规律，就要选取具有非同一连锁群的两对相对性 状的果蝇，如灰身长翅雌蝇和檀黑身残翅雄蝇等。
（二）选取雌雄亲本进行杂交 按照已确定的杂交组合，在每一饲养瓶内，同时放入雌蝇和雄蝇各 3～5
只。瓶外贴好标签，写明杂交组合和放入日期。第二天检查亲本成活情况， 如有死亡，应及时补充。
用来杂交的雌蝇，必须是“处女蝇”。这是因为雌蝇生殖器官有受精囊，
可以保存交配所得到的大量精子，能使交配以后所产生的卵受精。杂交时， 如果雌蝇不是处女蝇，其体内已储有另一类型雄蝇的精子，会严重影响实验 结果，导致整个实验失败。获得处女蝇的方法是将饲养瓶内已经羽化的果蝇 全部移出，然后让瓶内的蛹继续羽化。雌蝇羽化后在 12 小时以内不会进行交 配，在全部移出已经羽化的果蝇之后，12 小时以内所羽他的雌蝇都是处女 蝇，可从这些雌蝇中选取雌性亲本。
7—8 天以后，饲养瓶内的雌雄亲本，已经杂交产卵完毕，须及时用麻醉
瓶将全部亲本从饲养瓶中移出。
（三）检查子一代的有关性状 子一代成虫开始羽化后，每隔两三天检查一次。检查时，利用麻醉瓶将
饲养瓶内已经羽化的全部成虫取出，根据杂交目的，逐个进行性状检查，并
及时记录。共须检查 3～4 次，大约需要检查 100～200 只成虫。 检查后的成虫，除留作亲本之外，其余全部放入死蝇盛留器。
（四）选取子一代果蝇进行交配繁殖
　　选取 3～5 对子一代雌蝇和雄蝇，移入新的饲养瓶内进行交配繁殖。由于 子一代的雌、雄蝇都是同一杂交组合的后代，因此这时雌蝇不一定要用处女 蝇。
7～8 天后，移出全部亲本果蝇。
（五）检查子二代的有关性状 子二代成虫羽化后，要进行检查和记录。对于分离规律的验证杂交，每
隔一天检查一次，连续检查 3～4 次，大约需检查 100～200 只。对于自由组 合规律的验证杂交，每隔两天检查一次，大约需要检查 200～300 只。
（六）对实验结果进行总结 分别对子一代和子二代的表现型进行统计，并将统计结果与理论值进行
比较。如果两者数值相近，说明杂交实验已经成功。否则，就应该寻找原因。

思考题

1.为什么进行果蝇杂交实验时，不能到腐烂水果上收集果蝇作为亲本？
2.为什么饲养果蝇应在恒温箱中进行？
　　3.果蝇生活史的四个时期在形态上各有什么特点？如何从形态上对雌雄 成虫进行区分？
　　4.在杂交实验中，为什么杂交组合中的雌蝇必须是“处女蝇”，而子一 代果蝇进行交配繁殖时，其雌蝇亲本却又可以不用处女蝇？
第七节 青蛙个体发育观察


　　蛙属于两栖类的蛙科，全世界共有 500 余种，是两栖类中最大的一科， 我国常见种类有黑斑蛙、金线蛙、泽蛙和东北林蛙（哈士蟆）等，习惯上把 它们统称为青蛙。青蛙捕食各种农业害虫。一只青蛙每年可以消灭害虫 1 万 多只，是著名的有益动物。近年来，由于人们大量捕捉，再加以很多地区水 域面积缩小和水质污染，使我国青蛙数量日益减少。因此，组织少年儿童观 察青蛙的个体发育过程，对了解和保护青蛙，有着重要作用。
　　青蛙的个体发育，包括卵、蝌抖、幼蛙、成蛙等阶段。开展本项活动， 必须到野外采集蛙卵，带回实验室饲养，进行全面观察。
一、观察的用具用品
　　采集桶、长柄勺、培养缸、放大镜、解剖镜（显微镜）、培养皿、载玻 片、记录本、笔等。
二、采集蛙卵
　　（一）青蛙产卵的时间青蛙大多在春夏季进行繁殖。例如，京津地区的 黑斑蛙，多在 4 月下旬进行产卵，而金线蛙则在 6～7 月份。同一种类的蛙， 在不同地区产卵时间也不一致。因此，为了知道某种蛙在本地的产卵时间， 需要进行顽查。
青蛙产卵前，雌雄蛙在池塘、水沟或稻田中先行“抱对”，以后才开始
产卵。在雌蛙向水中产卵的同时，雄蛙就将精液排入水中进行体外受精。卵 在水中粘连成堆，每堆约数百粒至千余粒，浮于水面。这和蟾赊很不相同， 后者的卵粘连成条状。
（二）采集方法
　　青蛙一般在早晨 6 时左右产卵受精。卵受精以后两小时就开始分裂，进 入二细胞期，以后每隔 1～1.5 小时分裂一次。因此，采集蛙卵要在早上 6 时以前到达现场，而且要采当天产的新卵。新卵与旧卵容易区别，新卵清新 透亮，黑白分明，而旧卵则常常蒙上一层黄色尘土。
　　找到新鲜卵块后，先从卵块附近舀取一些带有水草的水，放进采集桶里， 然后用勺轻轻取出卵块，放入桶中。放入时，要把勺平放水中，待卵块在水 中浮起后，再将勺从卵块旁边移出水面。注意取卵时不要猛碰卵块，向桶中 移放时，不要倾倒，以免损伤蛙卵。
　　蛙卵采到后，应迅速返回实验室。如果采集点离学校较远，在返回途中， 每隔 1 小时，取出少量卵块，用 10％福尔马林固定，这样才不会漏掉最初发 育阶段的标本。
三、 培养 蛙的个体发育，包括胚的发言和胚后发育两个阶段。胚的发育是指从受