环境生物学实验 38页

环境生物学实验\n环境生物螺旋藻、颤藻的形态结构、生物学特性及其应用\n一、实验目的：通过显微镜玻片观察与绘图，结合课堂讲解和资料查询，对螺旋藻等藻类的形态结构特征、分类、生物学习性、在环境科学中的应用等进行深入的了解。二、指导老师：王旭、邝春兰三、实验时间：20周四、实验地点：环境生物学实验室五、实验人员：\n六、实验内容（一）概述螺旋藻是生长在热带地区碱水湖中的一种原始微生物，属于蓝藻门,颤藻科。它在这个星球上已生存了35亿多年，是地球是最早出现的自养光合生物。1940年，法国药物学家克莱（Creach）博士到非洲深险,来到中非乍得湖畔，发现湖面上漂着一种绿色植物，当地土著佳尼姆人用最传统的方式从湖面捞取它们，直接拌以辣椒及香料作酱食用，或置于沙滩上晒成干品食用。这种绿色漂浮物就是一种螺旋形状的藻类--螺旋藻（Spirulina）。在地理位置上，螺旋藻主要分布在南北纬35度的亚洲、非洲和南北美洲的碱性水体中，螺旋藻的品种很多，其中得到广泛重视和研究的只有两种：钝顶螺旋藻（S.Platensis）、极大螺旋藻（S.Maxim）。这两个种分别原产于中非的乍得湖和中美洲的墨西哥，并已被国内外应用于工厂化生产。\n从1962年起,法国国立研究院的G·克雷曼博士进一步对螺旋藻的成分、生态、培养方法、食用安全性、保健功效进行了十余年的专题研究，并在1973年于美国麻省理工学院召开的第二届国际微生物蛋白质会议及1974年联合国粮农组织会议将他的研究结果公开发表,从而受到全世界的关注。螺旋藻被现代营养学家称之为“人类营养的微型宝库”，被联合国粮食与农业组织（FAO）誉之为“二十一世纪最理想和最完美的食品”.\n螺旋藻比其他任何食物含有更丰富、更均衡的优质蛋白质及多种维生素、矿物质、叶绿素、r-亚麻酸等不饱和脂肪酸和β-胡萝卜素等。它所含有的人体不能合成的8种必需氨基酸，与联合国“FAO”标准几乎一致。1克螺旋藻粉所含的营养相当于1000克各种蔬菜营养的总和。它集十余种维生素于一身，且含量非常丰富。真是天然食品的奇迹。由于钝顶螺旋藻其细胞壁结构的特殊性，它容易被人体吸收消化，消化率达90%，堪称最佳天然绿色保健食品。因此世界各国已广泛的将其应用于食品中。\n（二）营养成分墨西哥政府规定：该国的儿童食品内必须含5%的螺旋藻；凡参加奥运会运动员的食物中需含20%--40%的螺旋藻。日本保健协会公布：螺旋藻是38种保健食品之一。美国将螺旋藻作为高级营养食品亦用作减肥食物。德国将螺旋藻制成特殊食品，供运动员、妇幼、老人食用。法国、以色列、印度、泰国、我国台湾等国家和地区都将螺旋藻制成各种食品，因此，国际上对其需求量已日渐增加。\n螺旋藻的十大桂冠：联合国粮农组织（FAO）推荐：“21世纪最理想的食品”联合国教科文组织推荐：“明天最理想、最完美的食品”国际微生物蛋白质会议认定：“未来的超级营养食品”联合国世界粮食会议公认：“超级营养食品”联合国世界粮食协会称誉：“21世纪最理想的营养源”世界卫生组织（WHO）确定：“人类21世纪最佳保健品”美国粮食及药物管理局（FDA）确认：“最佳蛋白质来源”日本健康食品协会指定：“优质健康食品”中国国家教委推荐：“中小学生午餐食品”中国国家卫生部认定：“新资源营养食品\n（三）分类地位螺旋藻(Spirulina)是一种多细胞的丝状微藻(Microalga)，系蓝藻门(Cyanophyta)，段殖藻目(Hormogonales)，颤藻科(Oscilatoriaceae)，螺旋藻属(SpirulinaTurp.)。目前已知这个属在全世界有36个种，有4个种分布在海洋中。\n（四）形态结构螺旋藻藻体为单列不分枝的多细胞丝体，呈螺旋状弯曲。细胞壁多为果胶质和粘性多糖，含纤维素较少。细胞内具有多数颗粒状假空泡，藻体有上浮习性。正常生活的藻体颜色为蓝绿色。螺旋藻的细胞结构很简单，属原核生物，个体呈丝状，一般其丝状体呈螺旋状，这是螺旋藻属的一个特征。藻丝长50~500lxm，直径约为1~12p,m。丝状体一般没有覆盖粘性鞘。现在国内外工厂化生产的螺旋藻主要有两个种：钝顶螺旋藻(s．platensis)和极大螺旋藻(s．maxi—nu)。螺旋藻的形态因环境因素的不同而有变化。\n螺旋藻丝由多个柱状细胞联成（油镜下，×330）\n（五）繁殖方式以细胞分裂为基础，进行藻丝断裂和藻殖段形成是螺旋藻的主要繁殖方式。在培养过程中，螺旋藻藻丝中经常会出现双凹形“死”细胞，两个凹面体之间的一段藻丝叫藻殖段。藻殖段通常由2个至多个细胞组成，形成后不久就能从产生的丝体中运动出来，很快长成新的藻丝。螺旋藻繁殖能力极强，在理想条件下，每10小时即能成倍增长。\n（六）生态条件1.温度。螺旋藻是一种嗜热性藻类，能适应的温度范围为9-42℃，最适温度为28-32℃。2.光照。适温条件下生长的适宜光照强度为10000-30000米烛光。培养初期，对光照的适应能力较差，过强光照易引起藻体脱色。螺旋藻具有极强的光能转换效率，理想条件下高达18％，是其它普通植物的3倍多。3.酸碱度。螺旋适于在碱性水体中生长，能适应的PH值范围为8.5-11，最适PH值为8.5-9.5。4.盐度。能适应淡水至26‰的盐度范围，而10‰为培养的适宜盐度。\n\n七、作业（一）通过显微镜观测，绘制螺旋藻和颤藻的显微结构图，并说明其形态结构特征。（二）说明螺旋藻的分类地位。（三）说明螺旋藻在环境生物学中的应用。\n实验二、环境生物小球藻、轮藻的镜检、生物学特性及其应用\n一、实验目的：通过显微镜玻片观察与绘图，结合课堂讲解和资料查询，对小球藻等藻类的形态结构特征、分类、生物学习性、在环境科学中的应用等进行深入的了解。二、指导老师：王旭、邝春兰三、实验时间：20周四、实验地点：环境生物学实验室五、实验人员：\n六、实验内容（一）概述绿藻门，卵孢藻科。藻体单细胞，球形或椭圆形，直径仅数微米。无鞭毛，浮游生活。叶绿体杯形，或为弯的板片状。造粉核有或无，因种而异。繁殖时，原生质体分裂数次，生成2、4、8或16个不动孢子；因孢子的形态与母细胞相似，故称“似亲孢子”。种类较多。多生长于淡水中，少数生于海洋中；另有一些生活在动物细胞内或水螅等低等动物的内腔内。性喜温暖，繁殖迅速，可大量培养。富含脂肪、蛋白质、碳水化合物、矿物盐类和各种维生素，可作高蛋白质食物，是宇航中的理想食粮。又可利用小球藻光合作用时释放氧、吸收二氧化碳，解决宇航中氧的供应。因它繁殖快，又易于控制，为良好的研究材料。\n（二）分类地位小球藻在分类上属于绿藻门，绿藻纲，绿球藻目，卵孢藻科，小球藻属。常见的有蛋白核小球藻，其他有眼点小球藻，卵形小球藻，盐生小球藻和海生小球藻等。\n（三）形态结构小球藻细胞球形或广椭圆形。细胞内具有杯状（蛋白核小球藻）或呈边缘生板状（卵形小球藻）的色素体。蛋白核小球藻的杯状色素体中含有一个球形的蛋白核。细胞中央有一个细胞核。细胞的大小依种类而有所不同，蛋白核小球藻直径一般为3—5微米，在人工培养的情况下，条件优良，小球藻会变小一点。\n（五）繁殖方式以似亲孢子的方式行无性生殖，首先在细胞内部进行原生质分裂，把原生质分裂为2、4、8……个孢子，然后这些孢子破母细胞而出，每个孢子长成一个新个体。\n（六）生态条件1.盐度：不同种类的小球藻可以生活在自然的海水和淡水中，淡水种类较多，海水种对盐度的适应性很强，在河口，港湾，半咸水中都可以生存，也能移植到淡水中。2.温度：一般的小球藻在10—36度温度范围内都能比较迅速地繁殖生长，最适宜的温度在25度左右。3.光照：在适温下生长的最适应的光照强度在10000勒克斯左右。4.酸碱度：适宜的酸碱度为PH6—8左右。宜春高新技术专利产品开发中心编著。\n（七）在环境生物学中的应用小球藻在含有有机质（特别是氮肥多）的水体中生长很繁茂。小球藻中含有一种最重要的成分：小球藻促进生产因子（CGF），它具有诱发干扰素，激发人体防御、免疫组织中的巨噬细胞、T细胞和B细胞的作用，又能促进对以二恶英为代表污染环境的有害物质的解毒、排泄作用。早在1962年，小球藻就被列入了中国药典，日前获准列入中华预防医学会健康金桥重点工程计划。\n七、作业（一）通过显微镜观测，绘制小球藻和轮藻的显微结构图，说明其形态结构特征。（二）说明小球藻的生物学特性。（三）说明小球藻在环境生物学中的应用。\n附录：轮藻属藻类植物的一门。藻体构造比较复杂,有类似根、茎、叶的分化,长约10～15 cm,外形很像金鱼藻。“茎的顶端有大型顶细胞,经分裂分化为藻体的各个部分。“茎的下面有分叉的假根,借此固着水底泥沙土中“茎节上轮生侧“枝,“枝上具单细胞的“叶和两性生殖器官。\n轮藻有性生殖是卵式生殖。卵囊生于“叶腋中,通常呈卵形,外有5个螺旋状缠绕的管细胞,在顶端形成5个冠细胞初为绿色,成熟时深褐色。精子囊生于卵囊下面,呈球形,外有8个盾形细胞,初为绿色,成熟时橘红色。合子萌发经过原丝体时期。除卵配生殖外,还可营营养繁殖,但是不产生无性孢子。分布在水流缓慢含钙质的池沼等水域中,常茂密成丛。过去列为轮藻纲,现已独立为一门。常见属是轮藻(Chara)。由于古轮藻化石在地层中的演替较清楚,因此在石油勘探中,对含油地层的划分和对比有一定作用。\n水稻种子在不同浓度铅溶液中萌发率的变化\n1目的与意义用不同浓度醋酸铅溶液培养水稻种子，研究铅对水稻种子萌发的影响，了解和掌握以水稻代表的发芽势和发芽率进行的毒性实验的具体方法及毒物对水稻发芽势与发芽率的影响；通过水稻种子发芽毒性试验，了解铅对水稻种子的毒性效应，监测水体污染程度以及评价水体的使用价值，为早期预报重金属对植物的毒害，为环境监测中评价重金属污染程度提供理论依据。\n2材料与方法（1）材料和器材水稻种子；分析纯醋酸铅；蒸馏水；培养皿；滤纸；尺子；恒温光照培养皿，温度设定为25℃。（2）方法在一定温度、湿度和光照条件下，用滤纸做发芽床，分别在第3天和第7天测定发芽势和发芽率。\n3实验步骤（1）挑选籽粒饱满、大小一致的水稻种子300粒，随机分成6组，每组50粒。取6只培养皿，铺上2层滤纸，分别编号为1、2、3、4、5、6。（2）用蒸馏水将醋酸铅溶液逐级稀释为40ml/l、80ml/l、100ml/l、200ml/l、400ml/l，稀释过程中pH值的变化可不作考虑，获得5种不同浓度的污染液。（3）向1、2、3、4、5号培养皿加入5ml的不同浓度醋酸铅污染液（浸湿滤纸即可），6号培养皿加入等体积的蒸馏水作为对照。作3次重复。（4）在每只培养皿的滤纸上，均匀放置50粒水稻种子。\n（5）将6只培养皿置于25℃、相对湿度75%、光照条件下的恒温培养箱中培养；每天各实验组、对照组补充适量蒸馏水，以保持滤纸的湿润。（6）发芽势与发芽率的计算，分别与第3天和第7天测定记录水稻种子发芽情况，将感染霉菌的种子要及时除去。发芽势（%）=规定天数内已发芽的种子粒数/供作发芽的种子总粒数×100发芽率(%)=全部发芽的种子粒数/供作发芽的种子总粒数×100%（7）种子发芽后应具备的特征：水稻在正常发育的幼根中，其主根长度不短于种子长度，幼芽长度不短于种子长度的1/2者，为具有发芽能力的种子，以此标准进行观察、计数\n4结论与讨论（1）结果报告：种子名称，来源，每种浓度处理的种子数，培养条件，污染物的每种浓度处理组和对照组的发芽率和发芽势的平均值。（2）本实验结果说明了什么？是否还需要进一步做实验证实？（3）影响水稻发芽的主要因素是什么？试从植物种子发芽生理角度做分析。\n水稻种子在不同浓度铅溶液中萌发率的变化\n1目的与意义用不同浓度醋酸铅溶液培养水稻种子，研究铅对水稻种子萌发的影响，了解和掌握以水稻代表的发芽势和发芽率进行的毒性实验的具体方法及毒物对水稻发芽势与发芽率的影响；通过水稻种子发芽毒性试验，了解铅对水稻种子的毒性效应，监测水体污染程度以及评价水体的使用价值，为早期预报重金属对植物的毒害，为环境监测中评价重金属污染程度提供理论依据。\n2材料与方法（1）材料和器材水稻种子；分析纯醋酸铅；蒸馏水；培养皿；滤纸；尺子；恒温光照培养皿，温度设定为25℃。（2）方法在一定温度、湿度和光照条件下，用滤纸做发芽床，分别在第3天和第7天测定发芽势和发芽率。\n3实验步骤（1）挑选籽粒饱满、大小一致的水稻种子300粒，随机分成6组，每组50粒。取6只培养皿，铺上2层滤纸，分别编号为1、2、3、4、5、6。（2）用蒸馏水将醋酸铅溶液逐级稀释为40ml/l、80ml/l、100ml/l、200ml/l、400ml/l，稀释过程中pH值的变化可不作考虑，获得5种不同浓度的污染液。（3）向1、2、3、4、5号培养皿加入5ml的不同浓度醋酸铅污染液（浸湿滤纸即可），6号培养皿加入等体积的蒸馏水作为对照。作3次重复。（4）在每只培养皿的滤纸上，均匀放置50粒水稻种子。\n（5）将6只培养皿置于25℃、相对湿度75%、光照条件下的恒温培养箱中培养；每天各实验组、对照组补充适量蒸馏水，以保持滤纸的湿润。（6）发芽势与发芽率的计算，分别与第3天和第7天测定记录水稻种子发芽情况，将感染霉菌的种子要及时除去。发芽势（%）=规定天数内已发芽的种子粒数/供作发芽的种子总粒数×100发芽率(%)=全部发芽的种子粒数/供作发芽的种子总粒数×100%（7）种子发芽后应具备的特征：水稻在正常发育的幼根中，其主根长度不短于种子长度，幼芽长度不短于种子长度的1/2者，为具有发芽能力的种子，以此标准进行观察、计数\n4结论与讨论（1）结果报告：种子名称，来源，每种浓度处理的种子数，培养条件，污染物的每种浓度处理组和对照组的发芽率和发芽势的平均值。（2）本实验结果说明了什么？是否还需要进一步做实验证实？（3）影响水稻发芽的主要因素是什么？试从植物种子发芽生理角度做分析。