《藻类和原生动物》幻灯片课件.ppt

1、第五节第五节 藻类和原生动物藻类和原生动物 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展鉴别，藻 类 具 有 叶 绿 体，营 养 方 式 为 光 能 自 养photoautotrophic；原生动物那么依靠吞噬营养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泼。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尽管藻类和原生动物没有真正的系

2、统发育关系和进化关系，但一些研究者还是将它们称为系和进化关系，但一些研究者还是将它们称为原生生物原生生物protists或或protoctists。而另一些。而另一些研究者提出的分类系统中，虽然对某些定义和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，仍保存了原生动物界界限作了很大的修改，仍保存了原生动物界Protozoa，而藻类那么分属于几个不同的，而藻类那么分属于几个不同的界：植物界界：植物界Plantae、Chromista和原生动和原生动物界物界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photoauto

3、trophic 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，也普遍存在藻类和原生动物，地衣那么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安康状况。另一方面，需要特别关注的是

4、，当藻类密度到达一定值时，足以形成外表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华，严重影响到水体的质量，尤其是饮用水供给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、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水处理工艺中，原生动物是微型藻

5、和细菌的最主要的消费者。它们也是有机物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洋原生动物形成的赤潮red tides，伴，伴随着产生环境毒理生物学问题。随着产生环境毒理生物学问题。要对上述问题进展深入的研究，必须对有关的藻类和原生动物进展准确的鉴定，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展根底研究、应用研究和开发利用的根底。一、一、别离方法别离方法Isolation Methods 富集富集enrichment：将一个野外样品：将一个野外样品field sample接

6、种到一个等体积或更大体接种到一个等体积或更大体积的适宜培养基中，然后在适宜的条件下进积的适宜培养基中，然后在适宜的条件下进展培养。这样通过在不同培养基中，进展一展培养。这样通过在不同培养基中，进展一系列不同的平行接种，就可将不同的生物选系列不同的平行接种，就可将不同的生物选择出来。择出来。1固氮蓝细菌nitrogen-fixing cyanobacteria的富集：将样品接种于适宜的缺乏氮源的无机盐培养基mineral medium中，如BG11中不加NaNO3see Table2，就可以选择出固氮蓝细菌nitrogen-fixing cyanobacteria；2食细菌原生动物bacteri

7、vorous 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别离。稀释dilution：从某种原生生物占优势的样品中别离该生物，稀释法是最有效的。用适宜的培养基对样品进展系列稀释，然后在适宜的条件下进展培养。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，选择原生生物的个体单元

8、，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展培养。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别离。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别离。通常，进展一次操作，并不一定能获得一个单一的纯培养物，可以对已别离的细胞进展洗涤和二次转移，屡次反复，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和琼脂孔穴通道别离技术相结合进展别离。2其他物理方法：选择性过滤selective filtration、硅酮油平板法silicone oil plating、

9、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 和某些鞭毛藻的别离。二、二、保藏方法保藏方法Maintenance Mehtods 1.藻类藻类(algae)培养基和保藏方式的选择取决于藻类别离物培养基和保藏方式的选择取决于藻类别离物(isolates)的营养需求和当地的可利用的原料资的营养需求和当地的可利用的原料资源。源。1培养基培养基Media BG11blue-green algalcyanobacterial mediumTable2：为别离和培养蓝细

10、菌：为别离和培养蓝细菌而设计的培养基，也适合于多种真核微型藻而设计的培养基，也适合于多种真核微型藻eukaryotic microalgae的培养。的培养。JMJaworkis mediumTable3: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。假设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。GUIGuilliards 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,需要进展定期的传代培养.一般

11、按0.5-10%的接种量,将接种物无菌转移(aseptic transfer)到无菌培养基(sterile medium).3)保藏条件保藏条件(Maintenance conditions)最适温度最适温度optimal temperature：绝大多数：绝大多数藻类的菌株可藻类的菌株可 以在以在15-20下保藏；对于一些别离自极端下保藏；对于一些别离自极端环境环境extreme environments的菌株，应尽的菌株，应尽可能地采用与其环境一致的温度进展保藏；此可能地采用与其环境一致的温度进展保藏；此外，特别要注意保藏温度不能超过藻类的最高外，特别要注意保藏温度不能超过藻类的最高温度温

12、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进展照射；来自北向窗子的自然光也是非常适宜的。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.原生动物原生动物(Protozoa)1培养基培养基culture media 分 为 四 种 主 要 类 型：植 物 浸 汁分 为 四 种 主 要 类 型：植 物 浸 汁plant infusions、土壤浸出物培养基、土壤浸出

13、物培养基soil extract-based media、无机盐溶、无机盐溶液液inorganic salt solutions、专一性专一性培养基培养基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ciliates。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，否那么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

14、浸出物培养基soil extract-based media：取1份风干、过筛、pH7.0的土壤，参加到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藏液。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。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

15、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保藏条件保藏条件 需要考虑的保藏条件：温度、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。种物的种龄、大小和密度。