神奇線蟲顯水質
——以線蟲運動能力為指標監測廣州河涌水質

■廣州市南武中學 黃嘉藝 王偲睿

蟲

近年來，廣州市加大了河涌治理力度，地表水環境質量標準的基本項目檢測值均有所提高。該標準以總磷、氨氮和化學需氧量為生化檢測值，但這些只能通過水體的化學物質含量反映水環境是否適合生物生存，不能直觀地反映和監測水環境是否利于生物優質生存。

因此，我們嘗試用線蟲的運動能力對廣州本地多個河涌水質情況進行監測。通過觀察不同河涌水中，線蟲的頭部擺動頻率和身體彎曲頻率，發現各河涌水的數據比較與政府水質報告結果相符，希望線蟲的運動能力指標能作為河涌水質報告的一個補充性評價。

一、水質監測

1.河涌水樣來源

取珠江（濱江段）、海珠湖、曉港湖、東濠涌、荔枝灣湖、海珠涌以及海珠區居民用水（工業大道路段）水樣為實驗組，已滅菌的雙蒸水作為對照組。

2.培養大腸桿菌與線蟲

實驗用的線蟲、大腸桿菌OP50（營養缺陷型，為尿嘧啶滲透突變型）均由北京中科院生物物理研究所提供，由廣州市南武中學-斯坦福大學聯動生物實驗室保存。

（1）培養大腸桿菌作為線蟲食物

配制培養液（Na2PO4·7H2O、KH2PO4、NaCl、NH4Cl、MgSO4、20% 葡萄糖溶液、CaCl2、雙蒸水），加入大腸桿菌菌落后搖晃培養，獲取足量菌落。

（2）培養線蟲

配制NGM固體培養基（NaCl、蛋白胨、瓊脂，K2HPO4/KH2PO4緩沖液、MgSO4、CaCl2、膽固醇），加入河涌水后接種大腸桿菌，培養24h后加入線蟲。

實體鏡下的線蟲

3.觀察線蟲的運動能力

利用線蟲的頭部擺動頻率和身體彎曲頻率兩個指標綜合評價線蟲的運動能力。線蟲在含河涌水的NGM培養基上自由運動約5min后，以線蟲頭部擺向一側為一次頭部擺動，記錄1min內線蟲頭部的擺動次數，作為頭部擺動頻率的指標。以線蟲相對于身體長軸方向上的一個波長的移動為一次彎曲，記錄1min內線蟲身體的彎曲次數，作為身體彎曲頻率的指標。

每次實驗隨機挑選3條線蟲，重復3次，取平均值。每次觀察時間間隔均為12h、24h、48h、72h、96h、120h、144h、168h。觀察后進行數據處理與統計。

二、監測結果

1. 以48h內線蟲的運動能力作為河涌水質監測指標

我國河涌水質的監測一般是“即取即檢”，實驗室檢測大約需要2天。因此，我們采用在河涌水中培養48h后線蟲的運動能力作為評價河涌水質指標，結果如表1所示。

與對照組相比，48h內荔枝灣湖與東濠涌的線蟲運動能力最優，海珠湖次之，珠江（濱江段）、曉港湖、海珠涌和海珠區居民用水最差。這個排序結果與政府部門的河涌水質監測分級排序如出一轍。

2.以線蟲運動能力變化作為長期監測水質指標

表1 48h內以線蟲在被監測水樣內的運動情況與政府水質報告的比較

我們采用在河涌水中培養72h至168h后線蟲的運動能力作為監測河涌水質指標，結果如表2所示。與對照組無菌雙蒸水相比，只有海珠區居民用水培養的線蟲運動能力與之最接近，荔枝灣湖和東濠涌水中的線蟲運動能力下降比例較小，珠江（濱江段）、曉港湖、海珠湖和海珠涌的線蟲運動能力下降比例較大。根據該結果，我們認為，可以借助長時間觀察線蟲運動能力的變化監測水質的變化。

三、建議

綜上所述，河涌水質能影響線蟲的運動行為。以線蟲運動能力作為水質評價指標，與政府相關部門出具的檢測報告結論一致，能直觀、有效、快速地評價廣州河涌地域不同站位表層水樣的水質綜合質量。

另外，通過長時間對線蟲運動能力的監測長期監控河涌水質，發現異常后能提醒相關部門及時對河涌進行整治。

表2 72～168h內線蟲在被監測河涌水樣中的運動情況