1、第一页，共三十八页。一、课题背景一、课题背景1 1、尿素的利用、尿素的利用 尿素尿素是一种重要的是一种重要的农业氮肥。农业氮肥。尿素尿素不能直接不能直接被被农作物农作物吸收。吸收。土壤中的细菌将尿素土壤中的细菌将尿素分解成氨分解成氨之后才能之后才能被植物利用。被植物利用。2 2、细菌利用尿素的原因、细菌利用尿素的原因土壤中的细菌分解尿素是因为它们能合成土壤中的细菌分解尿素是因为它们能合成脲酶脲酶CO(NHCO(NH2 2)2 2脲酶脲酶+CO+CO2 2NHNH3 3+H2O第二页，共三十八页。3 3、常见的分解尿素的微生物、常见的分解尿素的微生物 芽孢杆菌、小球菌、假单胞杆菌、克氏杆菌、芽孢
2、杆菌、小球菌、假单胞杆菌、克氏杆菌、棒状杆菌、梭状芽孢杆菌，某些真菌和放线菌也棒状杆菌、梭状芽孢杆菌，某些真菌和放线菌也能分解尿素。能分解尿素。4 4、课题目的、课题目的从土壤中别离出能够分解尿素的细菌从土壤中别离出能够分解尿素的细菌统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌一一.研究思路研究思路.筛选菌株筛选菌株.统计菌落数目统计菌落数目.设置对照设置对照第三页，共三十八页。1 1、实例：、实例：启示：寻找目的菌种时要根据它对生存环境的要求，启示：寻找目的菌种时要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。到相应的环境中去寻找。问：问：如果请你寻找这种
3、耐高温的酶，你会去哪里如果请你寻找这种耐高温的酶，你会去哪里寻找？寻找？DNA DNA多聚酶链式反响多聚酶链式反响PCRPCR是一种在体外将少是一种在体外将少量量DNADNA大量复制的技术，此项技术要求使用耐高温的大量复制的技术，此项技术要求使用耐高温的DNADNA聚合酶聚合酶930C930C。.筛选菌株筛选菌株第四页，共三十八页。问：问：为什么为什么TaqTaq细菌能从热泉中被筛选出来？细菌能从热泉中被筛选出来？水生耐热细菌水生耐热细菌TaqTaq：美国科学家布鲁克于：美国科学家布鲁克于19661966年在美年在美国黄石国家公园的一个热泉中发现，并别离出耐高温的国黄石国家公园的一个热泉中发现
4、，并别离出耐高温的TaqDNATaqDNA聚合酶。聚合酶。第五页，共三十八页。原因：因为热泉温度原因：因为热泉温度7070800C800C，高温淘汰了绝，高温淘汰了绝大多数微生物不耐热，只有大多数微生物不耐热，只有TaqTaq细菌被筛选出细菌被筛选出来。来。【研究思路】【研究思路】一筛选菌株一筛选菌株原理：原理：人为提供有利于目的菌株生长的条人为提供有利于目的菌株生长的条件包括营养、温度、件包括营养、温度、PHPH等，同等，同时抑制或阻止其他微生物生长。时抑制或阻止其他微生物生长。有选择作用第六页，共三十八页。要别离一种微生物，必须根据该微生物的要别离一种微生物，必须根据该微生物的特点，包括营
5、养、生理、生长条件等；配置适特点，包括营养、生理、生长条件等；配置适宜的培养基宜的培养基方法：方法：抑制大多数微生物生长抑制大多数微生物生长 造成有利于该菌生长的环境，造成有利于该菌生长的环境，结果：培养一定时间后，该菌数量上升，再通过结果：培养一定时间后，该菌数量上升，再通过稀释涂布平板法等方法对它进行纯化培养别离。稀释涂布平板法等方法对它进行纯化培养别离。2、实验室中微生物的筛选原理：、实验室中微生物的筛选原理：第七页，共三十八页。15.0g15.0g琼脂琼脂1.0g1.0g尿素尿素10.0g10.0g葡萄糖葡萄糖0.2g0.2gMgSOMgSO447H7H2 2OO2.1g2.1gNaH
6、NaH2 2POPO4 41.4g1.4gKHKH2 2POPO4 43 3、土壤中分解尿素的细菌的别离与计数所需培养、土壤中分解尿素的细菌的别离与计数所需培养基：基：从物理性质看此培养基属于哪类？从功能上从物理性质看此培养基属于哪类？从功能上属于属于哪类培养基？哪类培养基？固体培养基固体培养基在此培养基中哪些作为碳源、氮源？在此培养基中哪些作为碳源、氮源？碳源：碳源：葡萄糖、尿素葡萄糖、尿素 氮源：氮源：尿素尿素选择培养基选择培养基第八页，共三十八页。培养基的培养基的氮源为尿素氮源为尿素，只有能只有能合成脲酶合成脲酶的微生物才的微生物才能利用尿素作为氮源而生存能利用尿素作为氮源而生存。缺乏缺
7、乏脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能生长发育繁殖，而受到抑制，所以用此培养而不能生长发育繁殖，而受到抑制，所以用此培养基就能够选择出分解尿素的微生物。基就能够选择出分解尿素的微生物。4 4、该培养基如何将分解尿素的细菌选择出来？、该培养基如何将分解尿素的细菌选择出来？选择培养基：选择培养基：在微生物学中，将允许特定种在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。生长的培养基。第九页，共三十八页。别离尿素细菌别离尿素细菌用以判断选择性培养基是用以判断选择性培养基是否具
8、有选择性否具有选择性对设计实验的训练对设计实验的训练第十页，共三十八页。对照组对照组牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基 实验组实验组以尿素为氮源的培养基以尿素为氮源的培养基第十一页，共三十八页。【统计菌落数目】【统计菌落数目】常用方法：常用方法：稀释涂布平板法稀释涂布平板法、显微镜直接、显微镜直接计数法，计数法，还可以用过滤膜法还可以用过滤膜法1 1、稀释涂布平板法也叫活菌计数法、稀释涂布平板法也叫活菌计数法1 1原理：当样品的稀释度足够高时，培养原理：当样品的稀释度足够高时，培养基外表生长的一个菌落，来源于样品稀释液中基外表生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落
9、数，就能的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。推测出样品中大约含有多少活菌。1 1个菌个菌落落=1=1个活菌个活菌 第十二页，共三十八页。稀释涂布平板法。稀释涂布平板法。2 2操作方法：稀释涂布平板操作方法：稀释涂布平板 统计菌落数。统计菌落数。3 3统计原那么统计原那么 、选、选 30300 30300 个菌落的平板统计。个菌落的平板统计。、每个稀释度取、每个稀释度取3 3个平板取其平均值。个平板取其平均值。4 4统计结果：统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，统计结果：统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，因此统计结果一般用菌落数来表示。因此统计结果一般用菌落数
10、来表示。第十三页，共三十八页。没有设置重复组，因此结果不没有设置重复组，因此结果不具说服力。具说服力。1 1个平板的计数结果与另个平板的计数结果与另2 2个个相差太远，说明在操作过程相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误。中可能出现了错误。不能简单地将不能简单地将3 3个平板的计数值用来求平均值。个平板的计数值用来求平均值。在设计实验时，一定要涂布至少在设计实验时，一定要涂布至少3 3个平板，作为重复组，才能个平板，作为重复组，才能增强实验的说服力与准确性增强实验的说服力与准确性。在分析实验结果时，一定要考虑。在分析实验结果时，一定要考虑所设置的重复组的结果是否一致，结果不一致，意味着操作有
11、误，需所设置的重复组的结果是否一致，结果不一致，意味着操作有误，需要重新实验。要重新实验。统计菌落数目统计菌落数目 P22第十四页，共三十八页。本卷须知本卷须知为了保证结果准确，一般选择菌落数为了保证结果准确，一般选择菌落数在在3030030300的平板上进行计数。的平板上进行计数。为使结果接近真实值可将同一稀释度加为使结果接近真实值可将同一稀释度加到三个或三个以上的平皿中，经涂布，培到三个或三个以上的平皿中，经涂布，培养计算出菌落平均数。养计算出菌落平均数。统计的菌落往往比活菌的实际数目低。统计的菌落往往比活菌的实际数目低。涂布平板法所选择的稀释度很重要，涂布平板法所选择的稀释度很重要，一般
12、以三个稀释度中的第二个稀释度所一般以三个稀释度中的第二个稀释度所出现的平均菌落数在出现的平均菌落数在5050个左右为最好。个左右为最好。第十五页，共三十八页。三设置对照三设置对照 在做本课题的实验时，在做本课题的实验时，A A 同学从对应同学从对应10106 6倍稀释的培养基中筛选出大倍稀释的培养基中筛选出大约约150150个菌落。但是，其他同学在同样的稀释度下只选择出大约个菌落。但是，其他同学在同样的稀释度下只选择出大约5050个菌落。个菌落。其他同学认为其他同学认为A A同学的结果有问题。他们分析可能是同学的结果有问题。他们分析可能是A A同学的培养基被同学的培养基被杂菌污染了，或者培养基
13、中混入了其他含氮物质，因而导致不能分解尿素的细杂菌污染了，或者培养基中混入了其他含氮物质，因而导致不能分解尿素的细菌也能在该培养基上生长。菌也能在该培养基上生长。但是，但是，A A同学确信自己的实验操作准确无误，与其他同学的结果之所以不相同学确信自己的实验操作准确无误，与其他同学的结果之所以不相同，是因为自己所选用的土壤样品不同。但是，同，是因为自己所选用的土壤样品不同。但是，A A同学在设计实验的时候并没同学在设计实验的时候并没有设置对照，因而此时也拿了不出令人信服的证据。有设置对照，因而此时也拿了不出令人信服的证据。你能通过设置对照，帮助你能通过设置对照，帮助A A同学学排除上述两个可能影
14、响实验结果的同学学排除上述两个可能影响实验结果的因素吗？因素吗？第十六页，共三十八页。设置对照的主要目的设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。实验结果的影响，提高实验结果的可信度。.设置对照：设置对照：设置对照的方法：设置对照的方法：空白对照：不给对照组任何处理因素。空白对照：不给对照组任何处理因素。条件对照：给对照组施以局部实验因素，但不是所要研究的条件对照：给对照组施以局部实验因素，但不是所要研究的 处理因素。处理因素。自身对照：对照组和实验组都在同一研究对象上进行。自身对照：对照组和实验组都在同一研究对象上进行。相互对
15、照：不单设对照组，而是几个实验组相互对照。相互对照：不单设对照组，而是几个实验组相互对照。A A同学的结果与其他同学不同，可能的解释有两种。同学的结果与其他同学不同，可能的解释有两种。一是由于土样不同一是由于土样不同；二是由于培养基污染或操作失误二是由于培养基污染或操作失误。第十七页，共三十八页。小结：通过这个事例可以看出，实验结果要有说服力，小结：通过这个事例可以看出，实验结果要有说服力，对照的设置是必不可少的。对照的设置是必不可少的。方案一：方案一：由其他同学用与由其他同学用与A同学相同土样进行实验同学相同土样进行实验 方案二：方案二：将将A同学配制的培养基在不加土样的情况下同学配制的培养
16、基在不加土样的情况下进行培养，作为空白对照，以证明培养基是否受到污染。进行培养，作为空白对照，以证明培养基是否受到污染。结果预测：如果结果与结果预测：如果结果与A同学一致，那么证明同学一致，那么证明A无误；如无误；如果结果不同，那么证明果结果不同，那么证明A同学存在操作失误或培养基的配同学存在操作失误或培养基的配制有问题。制有问题。第十八页，共三十八页。二二.实验的具体操作实验的具体操作 .土壤取样土壤取样 从肥沃、湿润的土壤中取样。先铲去表层土从肥沃、湿润的土壤中取样。先铲去表层土3cm3cm左左右，再取样，将样品装入事先准备好的信封中。右，再取样，将样品装入事先准备好的信封中。取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌。要灭菌。.制备培养基：制备培养基：制备以尿素为唯一氮源的制备以尿素为唯一氮源的选择培养基选择培养基。第十九页，共三十八页。应在火焰旁称取土壤应在火焰旁称取土壤10g10g。在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁进行在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁进行别离不同的微生物采用不同的稀释度别离不同的微生物采用不同
