巧用綠眼蟲改良和設計系列探究實驗*

沈唯軍 時 晨 丁 婷

（江蘇省無錫市輔仁高級中學 江蘇無錫 214123）

綠眼蟲（Euglena gracilis）是淡水中常見的綠色單細胞鞭毛蟲。 其最早是由列文虎克在顯微鏡下發現，并用拉丁語命名為Euglena，意為美麗的（Eu）眼睛（glena）。 綠眼蟲不僅胞內具有顆粒狀或星狀的葉綠體，且胞端還具有鞭毛和紅色眼點。這些特征使得它既能像植物一樣進行光合作用，也能像動物一樣做趨光性的螺旋運動。 綠眼蟲的雙重特征雖然產生了分類學上的困擾（有科學家把它劃分為植物界裸藻門裸藻綱，也有人將其劃歸為動物界原生動物門鞭毛綱）［1－2］，但也為高中生物學教學提供了絕佳的材料。通過向生物公司購買或者直接在有機質豐富的水溝中分離獲取，筆者可以很容易地獲取綠眼蟲，并借此與學生共同開發一系列生態學、細胞學和種群學的探究實驗。

1 探究綠眼蟲的培養基配制與營養方式

1.1 實驗原理 綠眼蟲既能在光下合成葉綠素進行光合自養，也會在無光時葉綠素消失、眼點退化、以有機物（乙醇，乙酸，碳水化合物和氨基酸為碳源）為食進行異養［3］。

1.2 實驗方法

1）配制自養培養基。 購買常規的植物MS 培養基，根據說明書用蒸餾水定容，并進一步稀釋10 倍。

2）配制異養培養基。 以稀釋的MS 培養基為基礎，向其中添加0.5 g/L 蔗糖作為碳源。

3）參照王美琪, 王偉君和高小彥［4］的方法，向滅菌后的自養、異養培養基中接種綠眼蟲原液（1 mL/L），并將培養瓶分別放在光照（在白熾燈或者窗下）和黑暗中培養2 周。

1.3 實驗結果與討論 如圖1 所示，在光照條件下，綠眼蟲培養基會呈現綠色，且異養培養基的顏色更深。 在黑暗條件下，培養基都近無色狀態，但只有異養培養基在顯微鏡下能找到綠眼蟲，學生交流和探討后得出如下結論：光照下，綠眼蟲能合成葉綠素進行光合作用所以呈現綠色，并且綠眼蟲在異養培養基中還能吸收營養，所以繁殖得更快顏色更深。在黑暗條件下，綠眼蟲無法合成葉綠素所以無色，且它只有在異養培養基中才能獲取碳源進行繁殖。

2 探究水質監測的途徑

2.1 實驗原理 綠眼蟲對環境變化比較敏感，其運動活力可以作為監測水質的生物學指標。 每年夏季太湖都會因藍藻爆發而面臨嚴重的水質污染，通過檢測不同時期水體中綠眼蟲的活性可以反映太湖的水質情況。

2.2 實驗方法 分別在7月15日、7月30日、8月15日、8月30日于太湖取水樣3 次，參照Ermiza［5］的方法，在顯微鏡下使用血細胞計數板和秒表，計算水體中綠眼蟲在30 s 內運動經過的小格數，求出平均值和標準差以此反映運動活性。 同時使用透明度計測定水體的透明度值，以此反映水體中懸浮顆粒物的濃度。

2.3 實驗結果與討論 綠眼蟲等浮游生物是水體中較敏感的指示生物，也是水域生態系統中重要的一環，其密度、生物量和活動能力都能反映水質的好壞［6］。 如圖2，夏季7—8月隨著溫度和藍藻密度的增加，水體的透明度值不斷下降而綠眼蟲在30 s 內運動經過的小格數不斷下降。 這表明水質中的懸浮顆粒物濃度與綠眼蟲的運動能力之間表現出明顯的負相關關系，學生經過討論認為可能是藍藻產生的微囊藻毒素等不利因素不斷積累，直接影響了綠眼蟲的活力，而利用綠眼蟲是進行水質監測的有效途徑。

3 探究綠眼蟲種群的增長曲線

3.1 實驗原理 綠眼蟲進行無性繁殖。在接種初期，由于培養基中營養充足，綠眼蟲可以快速繁殖，種群數量呈“J”型曲線增長，但是隨著培養基中營養物質的消耗和種群數量的增加，種群增長速率不斷下降，最終呈現“S”型曲線增長。

3.2 實驗方法

1）為了讓綠眼蟲快速繁殖，學生向滅菌后的異養培養基中接種綠眼蟲原液（1 mL/L），并在光照條件下持續培養5 周。

2）由于生活的綠眼蟲有一定的運動能力，所以計數前需要預先用福爾馬林溶液殺死并固定綠眼蟲。 因此，在輕微搖勻綠眼蟲的培養液后，從中吸取0.9 mL 與0.1 mL 質量分數為3.7%福爾馬林溶液混勻制成殺死的綠眼蟲懸液（如果需要還可以適當稀釋樣品以便于計數）。

3）每周取樣一次，利用血細胞計數板計算綠眼蟲的種群密度。

4）實驗重復3 次，計算平均值和標準差，利用Excel 軟件作圖呈現最終的結果。

3.3 實驗結果與討論 與酵母菌相似，綠眼蟲種群數目的增長也基本符合“S”曲線的特征（如圖3），學生通過觀察曲線可以得出種群增長速率會先上升再下降。

4 教學總結

本文開發的綠眼蟲探究實驗不僅可以在簡單的單細胞培養體系中進行、費用較低，而且能夠很好地契合新課標的教學要求。 學生親自參與實驗設計、實施和匯報的整個科學探究過程，并學會配制培養基和使用血細胞計數板計數的基本技能。與直接分配教材的學習任務相比，學生在此探究實驗中投入感更強，可以更加有效地生成有關于營養方式、水質監測、種群增長等的基礎概念。