《藻类和原生动物》PPT课件.ppt

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1、第五节 藻类和原生动物,最初,藻类和原生动物分别被看作是低等植物和低等动物。主要依据它们的营养方式进行鉴别,藻类具有叶绿体,营养方式为光能自养(photoautotrophic);原生动物则依靠吞噬营养(phagotrophic)或渗透营养(osmotrophic)。然而,藻类和原生动物之间的区别从来就没有完全弄清楚。过于20多年中,对于单细胞真核生物(algae、protozoa、lower fungi)的进化和系统学研究异常活跃。在这一时期,许多分类学的界限被打破,建立了新的系统发育关系。,尽管藻类和原生动物没有真正的系统发育关系和进化关系,但一些研究者还是将它们称为原生生物(protis

2、ts)或protoctists。而另一些研究者提出的分类系统中,虽然对某些定义和界限作了很大的修改,仍保留了原生动物界(Protozoa),而藻类则分属于几个不同的界:植物界(Plantae)、Chromista和原生动物界(Protozoa)。,尽管如此,“藻类”和“原生动物”在功能和生态学意义上仍然是非常有用的,分别定义为光能自养原生生物(photoautotrophic protists)和异养原生生物(heterotrophic protists)。此外,还要介绍另一群原核生物蓝细菌(cyanobacteria)培养问题。藻类和原生动物都是水生生物。尽管在陆生环境中(如土壤),也普遍存

3、在藻类和原生动物,地衣则是藻类和真菌的共生体,但是必须有充足的水分,它们才能活动。,藻类和原生动物在水生环境中的生态学重要性正日益被人们所认识。如在许多水生环境中,藻类是主要的初级生产者(primary producer),在海洋水体中,占总生物量和初级生产力的80%。藻类还是水体质量的重要指示生物(bioinducer),用于评估和监测水体系统的健康状况。,另一方面,需要特别关注的是,当藻类密度达到一定值时,足以形成表面浮膜或引起饮用水变味。水华(藻华)(algal bloom),尤其是微囊藻属(Microcystis)、颤藻属(Oscillatora)以及其他属的一些产毒素的蓝细菌形成的水

4、华,严重影响到水体的质量,尤其是饮用水供应部门所要面对的一个严重问题。,原生动物在海洋食物链中是初级生产者的主要消费者;同时又是浮游生物(plankters)的重要食物资源。在沙土、沉积物、有机物污染的水体以及好氧废水处理工艺中,原生动物是微型藻和细菌的最主要的消费者。它们也是有机物污染和废水质量的指示生物。此外,海洋原生动物形成的赤潮(red tides),伴随着产生环境毒理生物学问题。,要对上述问题进行深入的研究,必须对有关的藻类和原生动物进行准确的鉴定,而鉴定工作常常取决于在实验室中培养这些生物的能力。获得藻类和原生动物的纯培养是对其进行基础研究、应用研究和开发利用的基础。,一、分离方法

5、(Isolation Methods)富集(enrichment):将一个野外样品(field sample)接种到一个等体积或更大体积的合适培养基中,然后在适宜的条件下进行培养。这样通过在不同培养基中,进行一系列不同的平行接种,就可将不同的生物选择出来。,1)固氮蓝细菌(nitrogen-fixing cyanobacteria)的富集:将样品接种于合适的缺乏氮源的无机盐培养基(mineral medium)中,如BG11中不加NaNO3(see Table2),就可以选择出固氮蓝细菌(nitrogen-fixing cyanobacteria);2)食细菌原生动物(bacterivorou

6、s protozoa)的富集:添加蒸煮的大麦、小麦、大米等谷粒,促进细菌的生长,为原生动物提供食物。3)富集并不能保证获得单一原生生物的培养物,但可以增加目标生物的细胞数量,有助于对其进一步的分离。,稀释(dilution):从某种原生生物占优势的样品中分离该生物,稀释法是最有效的。用合适的培养基对样品进行系列稀释,然后在适宜的条件下进行培养。在最大稀释度的培养液中生长的生物很可能就是单一原生生物。但稀释法并不能保证获得的培养物是纯系的(clonal),更不可能获得一个纯菌株(axenic strain)。,物理方法(physical mathods):1)显微操作法:在解剖显微镜下,选择原生

7、生物的个体单元,用薄壁毛细移液管转移到一个无菌的培养基中,在适宜环境条件下进行培养。这种方法适合于多种原生生物,特别是那些体积大、移动慢的原生生物的分离。然而这种方法需要技巧和耐心,而且不适于体积微小的原生生物的分离。,通常,进行一次操作,并不一定能获得一个单一的纯培养物,可以对已分离的细胞进行洗涤和二次转移,多次反复,就能成功地获得纯培养(axenic culture)。,对于一些体积小、能移动的原生生物,可以利用显微操作器(micromanipulator)和琼脂孔穴通道分离技术相结合进行分离。2)其他物理方法:选择性过滤(selective filtration)、硅酮油平板法(sili

8、cone oil plating)、密度梯度离心(density gradient centrifugation)和流式细胞计量术(flow cytometry)。,琼脂平板法(agar plating):主要用于藻类、阿米巴(变形虫)和某些鞭毛藻的分离。,二、保藏方法(Maintenance Mehtods)1.藻类(algae)培养基和保藏方式的选择取决于藻类分离物(isolates)的营养需求和当地的可利用的原料资源。1)培养基(Media)BG11(blue-green algalcyanobacterial medium)(Table2):为分离和培养蓝细菌而设计的培养基,也适合于多

9、种真核微型藻(eukaryotic microalgae)的培养。,JM(Jaworkis medium)(Table3):适合于多种淡水和陆生真核藻类的培养。如果在该培养基中添加57g/L NaSiO3.9H2O,也可用于硅藻(diatoms)的保藏。若在该培养基中添加一定量的有机物(醋酸钠和复杂氮源),就可用于培养混合营养型和光能异养型藻类。,GUI(Guilliards f/2 medium):用于培养多种海水微型藻.2)定期传代(periodic subculturing)在保藏过程中,需要进行定期的传代培养.一般按0.5-10%的接种量,将接种物无菌转移(aseptic transf

10、er)到无菌培养基(sterile medium).,3)保藏条件(Maintenance conditions)最适温度(optimal temperature):绝大多数藻类的菌株可 以在15-20下保藏;对于一些分离自极端环境(extreme environments)的菌株,应尽可能地采用与其环境一致的温度进行保藏;此外,特别要注意保藏温度不能超过藻类的最高温度(temperature maximum)。,光照(light):最好采用控温光照培养箱(illuminated incubators);用冷白荧光管,按照16h-8h的明-暗方式(light-dark regime)进行照射;

11、来自北向窗子的自然光也是非常合适的。对光照水平也有一定的要求,大多数藻类的光照水平为50mol光子/m2s左右;而蓝细菌的光照水平为25mol光子/m2s。,2.原生动物(Protozoa)1)培养基(culture media)分为四种主要类型:植物浸汁(plant infusions)、土壤浸出物培养基(soil extract-based media)、无机盐溶液(inorganic salt solutions)、专一性培养基(specific media)(Table5)。,植物浸汁(plant infusions):植物浸汁用于培养食细菌鞭毛虫(flagellates)和纤毛虫(c

12、iliates)。常用的植物材料有:大米、小麦或大麦粒、干草(hay)、莴苣(lettuce)、谷物叶子。用蒸馏水或无机盐溶液,按0.1-0.25%(wt/vol)的含量配制。特别要注意,植物材料的量不能过多,否则会促进细菌的过渡生长,而抑制原生动物。对于一些海生原生动物,植物浸汁可用天然或人工海水配制。,土壤浸出物培养基(soil extract-based media):取1份风干、过筛、pH7.0的土壤,加入到2份蒸馏水中,15lb/in2灭菌1h,然后放置一周,制备成土壤浸出物储备液。使用时,根据需要用蒸馏水或无机盐溶液稀释到3-10%(vol/vol),并添加一定量的谷粒或碳酸钙。,

13、无机盐溶液(inorganic salt solutions):无机盐溶液是一个离子平衡培养基,其离子组成适合于多种原生动物的生长。但是,由于其缺乏有机营养,因此,必须添加一些可食生物或供可食生物生长的有机碳源。无机盐溶液分为天然和人工合成的两种类型,天然的无机盐溶液有淡水、海水、矿泉水等,通过过滤,即可使用;人工合成的无机盐溶液有Prescotts 和Jamess solutions.,专一性培养基(specific media):为特定目的而设计的培养基,其最终目的是获得原生动物的纯培养。目前,已经获得了许多原生动物的纯培养,如鞭毛虫Astasia、Euglena、Chilomonas,纤毛虫Tetrahymana、Paramecium。所用的培养基为限定培养基或半限定培养基。它们都含有相对较高浓度的可溶性有机碳源,以便使原生动物能够通过渗透方式获取营养物质;除酵母粉(yeast extract)外,通常都是动物材料加工而成的,如肝粉(powered liver)、眎蛋白胨(proteose peptone)、牛肉膏(beef extract)等。最常用的是眎蛋白胨酵母分培养基(PPYE)。,2)保藏条件 需要考虑的保藏条件:温度、pH、氧浓度、食物类型和浓度、培养基的类型和浓度、培养容器类型和容量以及接种物的种龄、大小和密度。,

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