土壤中分解尿素的细菌的计数公式的思考
关键词【教材缺陷 误差分析 细菌计数 m 倍稀释法】
在人民教育出版社出版的《生物》（选修一）中，讲解了计数土壤中菌落数
的相关实验。右图为实验中样品的稀释和稀释液的取样培养流程示意图。
在教材中，实验采用的结论为每克土壤中的菌株数M v
c
?=
，其中“c ”代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，“v ”代表稀释平板时所用稀释液的体积（mL ），M 代表稀释倍数。
教材中将10g 土样分散于90mL 无菌水中，近似认为形成100mL 菌液，细菌均匀地分布在这100mL 溶液中，假论细菌总数为N ，则在锥形瓶中1mL 菌液含有
的细菌数为
100
N
，从锥形瓶中取出1mL 菌液加入到9mL 无菌水中，则在“210”试管中，在理想条件下，1mL 菌液含细菌数为
10
1
100?N ；…以此类推，在“n 10”试管中，1mL 菌液中细菌数为：
1110101100101101101100+-=?=????n n N N N Λ，即为上述公式中的“v c
”
（每mL 稀
释液中的细菌数）。按照公式计算每克土壤中的细菌数（在稀释浓度足够高的情况下，平板上的一个菌落由一个活细菌生长繁殖成）为：
1
101010n
n c N N M v +??==，计算结果与实际情况完全吻合，在忽略诸如移液管上残留细菌，细菌死亡等因素时，没有丝毫误差。然而，在这种理想条件下，10g 土壤的体积为10cm 3，分散于90mL 无菌水相当于10mL 液体，即把土壤的密度当成1g ·cm -3；假设现在我们把土壤实际的密度代入计算，那又会怎么样呢？
同上，设10g 土壤中细菌总数为N ，土壤中菌落分布均为的条件下，每克土壤中细菌数为
10
N
；土壤的密度为土ρ（最后计算时取2.75g ·cm -3，摘至百度）。 在锥形瓶中，菌液总体积为（90+
土
ρ10
）mL （未考虑溶解对土壤体积的影响，
在教材中也忽略了这一因素，现推算的方法与教材中的方法唯一自变量是土壤的密度是可以忽略，符合生物学实验中的单一变量原则）。1mL 菌液中含细菌
)
19(10109010
90+=
+=
+
土土土土土
ρρρρρN
N N 在“210”式中，1mL 菌液含细菌
)
19(100101
)19(10+=?+土土土土ρρρρN N
在“n 10” 式中，1mL 菌液含细菌
)
19(10101
101101)19(10+=????+土土
土土ρρρρn N N Λ 按照教材中的计算公式可得实验结果：每克土壤中细菌数为
1010(91)91n
n N c M N v ρρρρ???==++土土土土，而实际每克土壤中含细菌数10N ，那么误差会怎样？
以
每
克
样
品
中
细
菌
数
结
论
误
差
为
10
11个
-n
11
(
)9110
(1)1
1010(91)91
10
N
N N N ρρρρωρρ?-+--=
=
=++土土土土土土（土ρ=2.75g ·cm -3）时。则
%7103
7
1≈=
ω 以细菌总数作为计数结论：按照教材方法10g 土样的细菌总数为
1
N q ρρ?+土
土；
实际为N ，那么误差210(
1)917
7%103
N
N ρρω-+=
=≈土
土 10371=
ω，103
72=ω是必然还是偶然？ 假设有xg 土壤按照教材所讲的“10倍稀释法”，设细菌数为N O ，同理可推知，在n 10试管中，1mL 菌液含菌
1
1
(91)10O n N x ρρ-??+土土，每克土壤中细菌数为
010(91)
N x ρρ?+土
土，
类似的算得103
710371192
'1==-+=
‘
土土，ωρρω 由1ω，2ω，‘
，2'1ωω可得出结论，误差只与实验材料的密度有关。同时1ω，2ω，‘
，2'1ωω符合均匀整体中部分与整体在某些量上全等性质，故实验结论无论是采
用每克样品中细菌数作结还是以细菌总数作结都是等效的。
教材在没有任何说明的情况下，在土ρ=2.75g ·cm -3时计算存在约为7%的误差，若土壤密度取其他值，也必然存在误差。现假设01=ω，或02=ω可得
0)
19(101
=+-土土ρρ，当且仅当3/1cm g =ρ时上式成立，即将泥土当作水处理，实际
上是不可能的，教材中应给予误差提示：如“实际误差与土样的密度有关”并且还会引起同学探究的兴趣。
若实验材料不是土壤，那会“10倍稀释法”的误差又将走向何方？设实验材料的密度为土ρ，运用函数的思想，用x ρ代替土ρ，可得10倍稀释法的误差1
91
''+-=
x x ρρω，求
其异函数2
''')19(10)(+=
x f ρω可知'''()f ω大于0，原函数为单
调递增函数，误差将随着实验材料密度的增加而增大，其函数图象如右：
综上所述“10倍稀释法”实验计数作结时，建议采用以下公式： 每克样品中含有的细菌数=182
()(1)9191
x x x x c M c v M v ρρρρ??-+÷??-
=++ （x ρ为实验材料密度）
对于其他的倍数稀释法称之为“m 倍稀释法”可进行下列推演：
样品密度为x ρ，样品质量为x g ，样品中总细菌数为N ，可推知，在“m n
”试管中1mL 菌液含细菌数：
1
1
(1)n x
N x m
m x ρ-?-+
同样可算得每克样品中含有的细菌数=
[(1)1]
(1)x x x
m N
mN x x m m x ρρρ?=
-+-+
计算误差'''
1(1)1
x x m ρωρ-=
-+，代入m=10，
'''''1
91
x x ρωωρ-==+，
可知计算推理正确，则对于“m 倍稀释法”可采用以下公式做最后的数据处理：
N(每克样品)=(2)2
(1)1
x x m c M v m ρρ??-+-+（M 为每克样中为稀释倍数，m 为每一次稀释倍数）
由本实验推知，在生物类似的稀释计数方法，甚至在其他领域，将样品的密
0 1 2 3 4
x /g ·cm -3
'''%ω
度当作溶剂处理，也必将出现类似以上的误差。
在这次推导中，我们认识到了部分与整体某些性质的相等性，也意识到了怀疑、思考、严肃的推算的重要性，这真是一次不错的旅程，收获颇丰。
土壤微生物的分离鉴定及数量测定 （一）培养基的制备 Ⅰ测定微生物总量培养基： 1. 细菌培养基（牛肉膏蛋白胨琼脂培养基） 牛肉膏Beefextract 5.0g 蛋白胨Peptone 10.0g NaCI 5.0g 蒸馏水H20 1000m1 琼脂15～20g PH 7.2~7.4 制备步骤： ⑴在100 mL小烧杯中称取牛肉膏5.0g，蛋白胨10.0g，加50 mL蒸馏水，置电炉搅拌加热至牛肉膏，蛋白胨完全溶解. ⑵向小铝锅中加入500 mL蒸馏水，将溶解的牛肉膏，蛋白胨倒入铝锅中并用自来水洗2～3次.加入 5.0gNaC1，在电炉上边加热边搅拌. ⑶加入洗净的琼脂条，继续搅拌，加热至琼脂完全熔化，补足水量至1000 mL. ⑷用NaOH或HC1调至pH7.0. 用酸度计或用玻棒沾少许液体用精密pH试纸测定其pH值，并用10％NaOH 调至所需pH值，必要时用滤纸或脱脂棉过滤。一般比要求的pH高出0.2，因为高压蒸汽灭菌后，pH常降低。 ⑸根据不同需要，可将配好的培养基分装入配有棉塞的试管或三角瓶内。注意分装时避免培养基挂在瓶口或管口上引起杂菌污染。如液体培养基，应装试管高度的1/4左右；固体培养基装试管高度的1/5左右；装入三角瓶的量以三角瓶容量的一半为限。，塞好棉塞，装入小铁丝筐，然后用旧报纸将棉塞部分包好. 标签表明培养基的名称、配制日期等。 ⑹高压蒸汽灭菌，用0.1Mpa（15lb/in2）121℃灭菌（15-20）30min. 2. 放线菌培养基（改良高氏1号琼脂培养基） 可溶性淀粉20g KNO3 1g K2HPO40.5g MgSO4? 7H2O 0.5g NaCl 0.5g原0.05g FeSO4? 7H2O 0.01g pH 7.2-7.4 制备步骤： （1）计算根据配方计算各种药品所需要的量，然后再分别称量。 （2）称量准确称量各种成分。 （3）溶化配制时，先用少量冷水将淀粉调成糊状，倒入少许沸水中，在火上加热，边搅拌边依次逐一溶化其他成分，溶化后，补足水分到1000ml，调PH（可不调）。 （4）分装、包扎、灭菌。
土壤中分解尿素细菌的分离与计数 课题背景 尿素是一种重要的农业肥。但是，尿素 (能，不能)直接被农作物吸收。尿素只有被分解成之后，才能被植物吸收利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成。 分解尿素方程式：。 一、研究思路 (一)筛选菌株 1.实验室中微生物的筛选应用的原理：人为提供有利于生长的 条件（包括等），同时抑制或阻止其他微生物生长。 2.实例：PCR技术利用的耐高温的是从生活在热泉中的细菌中提取的,之所以能从热泉中筛选出该菌是因为。 3.选择培养基：在微生物学中，将允许种类的微生物生长， 同时和其他种类微生物生长的培养基，称做选择培养基。 (二)统计菌落数目 1.测定微生物数量的常用方法有和。 2.稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的原理 当样品的足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个。通过统计平板上的数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。为保证结果准确，一般选择菌落数在的平板进行计数。每克样品中的菌株数= 。 3.统计的菌落数往往比活菌实际数目低。这是因为当两个或多个细胞在 一起时，平板上观察到的只是一个。因此，统计结果一般用数而不是数来表示。 (三)设置对照 设置对照的目的是排除实验组中对实验结果的影响，提高实验结果的。 二、实验设计 关于土壤中某样品细菌的分离与计数实验操作步骤如下： 1．土壤取样： 土壤中的微生物绝大多数分布在距地表约 cm的土壤层。土壤取样时一
般铲去土3cm左右。再取样，将样品装入事先准备好的信封中。2．制备培养基： 准备牛肉膏蛋白胨培养基和。 将菌液稀释相同的倍数，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显 （多于，少于）选择培养基上的数目，因此，牛肉膏蛋白胨培养基可以作为（对照组，实验组），用来判断选择培养基是否起到了选择作用。 3．微生物的培养与观察 将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，此时将10g土样相当于稀释倍；吸取上清液 mL，转移至盛有 ml的无菌水大试管中，吹吸三次，充分混匀，这时将土样相当于稀释倍；依次等比稀释至107稀释度，并按照由103～107稀释度的顺序分别吸取 mL进行平板涂布操作。每个稀释度下需要3个选择培养基、1个牛肉膏蛋白胨培养基，将涂布好的培养皿放在30℃温度下培养，及时观察和记录。 三、操作提示 无菌操作 做这个实验前，复习学习过的无菌操作。此外，还须注意以下几点。 1.取土样用的和盛土样的信封在使用前都需要灭菌。 2.应在旁称取土壤。 3.在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在旁操作。 四、课题延伸 初步鉴定细菌原理： 在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的酶将尿素分解成了。 会使培养基的增强，pH 。 初步鉴定细菌方法： 以为唯一氮源的培养基中加入，培养某种细菌后， 如果升高，指示剂。
高二生物土壤中分解尿素的细菌的分离与 计数知识点梳理 1.培养基一般都含有、、、四类营养物质，另外还需要满足微生物生长对、以及的要求。 2.培养基的分类：按照物理性质可以分为、、;按照化学性质分为和;按照用途分为和。 3.尿素可以为农作物提供肥，但是只有被分解成之后，才能被植物吸收利用。 4.以土壤中能分解尿素的细菌为研究对象，要达到的两个主要目的是： ⑴; ⑵。 (一)筛选菌株 1.原理: 人为提供有利于生长的条件(包括等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。 2.方法：选择培养基 (1)定义：在微生物学中，将允许的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。 (2)配制的的依据：
①在培养基中加入某种化学物质可以做到这一点，加入可以分离出酵母菌和霉菌。加入高浓度的食盐可得到。这里的加入是在培养的培养成分的基础上加入的。 ②培养基中的营养成分的改变也可达到分离微生物 的目的。如培养基中缺乏源时，可以分离固氮微生物。 ③当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。 ④改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在环境中培养只能得到耐高温的微生物。 (二)统计菌落数目 (1)测定微生物数量的常用方法有和。 (2)稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的原理 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活细菌。为了保证结果准确，一般设置个平板，选择菌落数在的平板进行计数，并取。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而不是活菌数来表示。 (三)实验设计 实验设计包括，所需、、用具和药品，具体的以及时间安排等的综合考虑和安排。
土壤微生物计数法 土壤是最复杂、最丰富的微生物基因库，所含微生物不仅数量巨大，而且各类繁多，主要包括细菌、真菌和放线菌三大类，是土壤最活跃的成分。土壤微生物数量测定方法可分为三大类：一类是根据在培养基上生长的菌落数来计算土壤微生物的数量，统称为培养计数法，主要有稀释平板法和最大或然计数法；二类是将土壤微生物染色后，在显微镜下观察计数，称为直接镜检法，包括涂片法、琼脂薄片法和膜过滤法等；三类是直接将微生物从土壤中分离和提取出来后再进行测定，主要有离心分离法。 1.1培养计数法 1.1.1概要 在自然条件下，土壤中的大多数微生物处于休眠状态，一旦供给可利用的碳源（如培养基），一些微生物将快速生长繁殖。因此，根据在培养基上所生长的微生物数量，可以估算土壤中微生物的数量。这种土壤微生物数量测定方法称为培养计数法，主要包括稀释平板计数法（简称稀释平板法）和最大或然计数法。 稀释平板计数法的基本原理：土壤微生物经分散处理成为单个细胞后，在特殊的培养基上生长并形成一个菌落，根据形成的菌落数来计算微生物的数量。 最大或然计数法的基本原理：假设被测定的微生物在稀释液中均匀分布，并在试管或平板上全部存活，随着稀释倍数的加大，稀释液中微生物的数量将越来越少，直到将某一稀释度的土壤稀释液接种到培养基上培养后，没有或很少出现微生物菌落。根据没有出现菌落的最低稀释度和出现菌落的最高稀释度，再用最大或然计数法计算出样品中微生物的数量。 1.1.2稀释平板法 一、试剂配制
常用的培养基各类很多（见附录一），可根据需要测定的微生物种类选择培养基。按配方配制培养基后，先在121℃下灭菌15min，冷却至45～50℃使用。凝固后的培养基可加热溶解后使用。 二、仪器设备 广口瓶或三角瓶及配套的橡皮塞，移液管（1ml、10ml，吸口用棉花塞住后用牛皮纸包好灭菌）培养皿（9㎝，用牛皮纸包好后灭菌）和显微镜等。 三、操作步骤 （1）土壤系列稀释液制备 取新鲜土壤（＜2㎜）10.00g，放入经灭菌的装有70ml水的广口瓶中，塞上经灭菌的橡皮塞，在振荡机上振荡10min，此为10-1土壤稀释液。迅速用灭菌的移液管吸取10-1土壤稀释液10ml，放入灭菌的装有90ml水的广口瓶中，塞上橡皮塞，混合均匀，此为10-2土壤稀释液。再如此依次配制10-3、10-4、10-5和10-6系列土壤稀释液。上述操作均在无菌条件下进行，以避免污染。 （2）平板制备和培养 从两个稀释倍数的土壤稀释液中（细菌和放线菌通常用10-5和10-6土壤稀释液，真菌用10-2和10-3稀释液）吸取1.00ml（吸前摇匀），分别放入五套培养皿中（注意每变换一次浓度，须更换一支移液管）；再向培养皿内注入45～50℃的培养基10ml，立即混合均匀，静置凝固后，倒置放于培养箱中培养。细菌和放线菌在28℃下培养7～10d，真菌在25℃下培养3～5d。 （3）镜检计数
课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 理一理 判一判 1.选择培养基只允许特定的微生物生长，而抑制或阻止其他微生物的生长。(√) 2．稀释涂布平板法能分离细菌，也能计数。(√) 3．平板划线法只能纯化细菌，不能计数。(√) 4．从土壤中取样时，土层越浅越好。(×) 5．来自土壤的微生物稀释倍数越大越好。(×) 6．测定不同微生物数量时，接种的土壤悬浮液的稀释度相同。(×) 7．菌落特征是鉴别菌种的重要依据。(√) 8．以尿素为唯一氮源的培养基是选择培养基。(√) 9．可用含酚红指示剂的培养基对筛选出的尿素分解菌作进一步鉴定。(√) 悟一悟 1.可利用分离对象对某种营养物质有“嗜好”的原理，专门在培养基中加入该营养物质，并且使该营养物质成为培养基中某类基本营养物质的唯一供给者，如筛选能分解尿素的细菌，就将尿素作为培养基中的唯一氮源。 2．可利用分离对象对某种抑菌物质的抗性，在混合培养物中加入该抑菌物质，经培养后，其他微生物生长受到抑制，而该分离对象却可大量增殖，在数量上占据优势。 3．显微镜直接计数法本身不能区分细菌的死活，因此一般用来统计总菌数。但是，通过一定的辅助处理，可以实现活菌计数，如在计数前用台盼蓝染液进行染色，可以通过统计无色细胞
的个数来进行活菌数的统计。 4．对照实验中除测试因素(自变量)不同外，其他因素要保证和实验组相同且适宜，并遵循单一变量原则。 5．在培养基制作和保存过程中，都易出现培养基被污染、样品被污染等情况，从而对实验结果造成影响，因此必须要设置空白对照或相互对照。 感悟体会： 练一练 1.[2019·平遥县第二中学高二月考]在做土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验时，甲组实验用以尿素为唯一氮源的培养基，乙组实验的培养基中的氮源除尿素外还含硝酸盐，其他成分都相同，在相同条件下操作，培养观察，则乙组实验属于() A．空白对照B．条件对照 C．相互对照D．标准对照 解析：生物实验中的实验可以分为空白对照，条件对照，自身对照，相互对照等。①空白对照是指不给予对照组任何处理的对照；②条件对照是指虽给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因素；③自身对照是指对照和实验都在同一研究对象上进行。④标准对照是指生物生理、生化的某些项目也都有相应的标准，将观察测定的实验数值与规定的标准值相比较，以确定其正常与否的对照方法。理清题目中的实验的相关条件，分析对照实验的类型。根据以上分析可知，乙组和甲组实验的培养条件不同，形成了条件对照。综上所述，B正确，A、C、D错误。 答案：B 2．[2019·新绛县第二中学高二月考]以下关于分解尿素的细菌的说法，正确的是() A．能分解尿素的原因是能合成分泌蛋白酶
专题2 微生物的培养与应用 课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学设计 金堂县竹篙中学谭善财2013-3-16 一．本节课内容的总体目标 二、教学重点与难点 课题重点：对土样的选取和选择培养基的配制课题难点：对分解尿素的细菌的计数 三、课时： 1h 四、本课题内容标准 1、研究培养基对微生物的选择作用，“研究”属于知识性领域的目标动词，应用水平 2、进行微生物的分离，“进行”属于技能性领域目标动词，独立操作水平 3、测定某种微生物的数量，“测定”属于技能性领域目标动词，独立操作水平。 五、本课题研究思路
六、教学思路： 七、教学流程 八、教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 复习提问 1.微生物最常用的两种接种方法是什么？ 2.什么稀释涂布平板法？其目的是什么？ 学生回忆 为细菌计数原 理、操作做好铺 垫 导入课题 引导学生阅读“课题背景”知识，提出的问题。 学生自主学习 回答问题 创设情景，引入 新课，使学生明 确分解尿素的细 菌的重要性，突出课题的必要性
研究思路 1、筛选 菌株 1、教师让学生阅读课本P21，讲解：DNA 聚合酶作用，发现过程。引导学生得到启示根据它对生存环 境的要求，到相应的环境中去寻找（即自然界筛 选）。 2、实验室中微生物的筛选原理实验室筛选：人为提 供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、p H 等），同时抑制或阻止其他微生物生长。 3、教师展示各种筛选菌株方法的多媒体图片： 黄石公园热泉 海底火山 大肠杆菌显色培养基 实验室筛选SARS 菌株 4、培养基选择分解尿素的微生物的原理：培养基的氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿 1、DNA 聚合酶发现过程，同学们得到什么启示？ 2.学生讨论为什么Taq 细菌能从热泉中筛选出来吗？ 3、学生阅读课本P22侧边栏关于本课题使用的培养基成分相关内容，讨论并回答提供碳源和氮源的分别是什么物质。 4.学生分析讨论，以尿素为唯一 氮源的培养基能否筛选出分解尿素的细菌 3、学生观看教师展示的多媒体图片。 4、学生讨论培养基如何对微生物进行筛选。 引导学生对知识进行迁移学习，培养学生的逻辑迁移思维。 通过观看图片， 使学生由感性认 识过渡到理性认 识。培养学生的学科素养。
新人教版生物选修1课题2《土壤中分解尿素的细菌的 分离与计数》学案 学习目标 研究培养基对微生物的选择作用，进行微生物数量的测定。 学习重点与难点 重点：对土样的选取和选择培养基的配制。 难点：对分解尿素的细菌的计数。 自主探究 1．尿素只有被分解成之后，才能被植物吸收利用。 2．以土壤中能分解尿素的细菌为研究对象，要达到的两个主要目的是： ⑴；⑵。 3．PCR（）是一种在体外将。此项技术的自动化，要求使用耐高温的DNA聚合酶。 思考：怎样找耐高温的酶呢？ 4．实验室中微生物的筛选应用的原理是：人为提供有利于生长的条件（包括等），同时抑制或阻止其他微生物生长。 5．选择培养基是指。 6．常用来统计样品中活菌数目的方法是。即当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的。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。为了保证结果准确，一般选择菌落数在的平板进行计数。另外，也是测定微生物数量的常用方法。 7．比较教材中两位同学的操作方法，哪位同学的结果接近真实值？你认为这两位同学的实验需要改进呢？如需要，如何改进？ 8．一般来说，统计的菌落数往往比活菌的实际数目。这是因为 。因此，统计结果一般用而不是活菌数来表示。 9．设置对照实验的主要目的是，提高实验结果的可信度。 10．对照实验是 。 11．实验设计包括的内容有：、、和，具体的实验步骤以及时间安排等的综合考虑和安排。 12．不同种类的微生物，往往需要不同的培养和培养。在实验过程中，一般每隔24小时统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以 。 13．无菌操作应注意什么问题？ ⑴ ⑵ ⑶ 14．在进行多组实验过程中，应注意做好标记，其目的是。 思考：应标记哪些内容？怎样操作更有利于实验的进行？ 15．对所需的微生物进行初步筛选，只是分离纯化菌种的第一步，要对分离的菌种进行一步的鉴定，还需要借助的方法。 思考：有哪些方法可以对菌种进行鉴定？ 【疑难点拨】
土壤微生物测定 土壤微生物活性表示土壤中整个微生物群落或其中的一些特殊种群状态，可以反映自然或农田生态系统的微小变化。土壤微生物活性的表征量有:微生物量、C/N、土壤呼吸强度和纤维呼吸强度、微生物区系、磷酸酶活性、酶活性等。 测定指标： 1、土壤微生物量(Mierobia lBiomass，MB) 能代表参与调控土壤能量和养分循环以及有机物质转化相对应微生物的数量，一般指土壤中体积小于5Χ103um3的生物总量。它与土壤有机质含量密切相关。 目前，熏蒸法是使用最广泛的一种测定土壤微生物量的方法阎，它是将待测土壤经药剂熏蒸后，土壤中微生物被杀死，被杀死的微生物体被新加人原土样的微生物分解(矿化)而放出CO2，根据释放出的CO2:的量和微生物体矿化率常数Kc可计算出该土样微生物中的碳量。因此碳量的大小就反映了微生物量的大小。 此外，还有平板计(通过显微镜直接计数)、成份分析法、底物诱导呼吸法、熏蒸培养法(测定油污染土壤中的微生物量—碳。受土壤水分状况影响较大，不适用强酸性土壤及刚施用过大量有机肥的土壤等)、熏蒸提取法等，均可用来测定土壤微生物量。 熏蒸提取-容量分析法 操作步骤： （1）土壤前处理和熏蒸 （2）提取 将熏蒸土壤无损地转移到200mL聚乙烯塑料瓶中，加入·L-1 K2SO4（图水比为1:4；w：v），振荡30min（300rev·min-1），用中速定量滤纸过滤于125mL 塑料瓶中。熏蒸开始的同时，另称取等量的3份土壤于200mL聚乙烯塑料瓶中，直接加入·L-1 K2SO4提取；另作3个无土壤空白。提取液应立即分析。 （3）测定 吸取10mL上述土壤提取液于150mL消化管（24mmх295mm）中，准确加入mol·L-1K2Cr2O7—12 mol·L-1H2SO4溶液，加入2~3玻璃珠或瓷片，混匀后置于175±1℃磷酸浴中煮沸10min（放入消化管前，磷酸浴温度应调至179℃，
课题二土壤中分解尿素的细菌的分离与计数尿素是一种重要的农业氮肥，尿素并不能直接被农作物吸收。只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为他们能合成脲酶 尿素最初是从人的尿液中发现的 筛选菌株 （1）实验室中微生物的筛选应用的原理 人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。 （2）选择性培养基 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生长的培养基，称作选择培养基。（3）配制选择培养基的依据 根据选择培养的菌种的生理代谢特点加入某种物质以达到选择的目的。例如，培养基中不加入有机物可以选择培养自养微生物；培养基中不加入氮元素，可以选择培养能固氮的微生物；加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等。 统计菌落数目 （1）测定微生物数量的常用方法有稀释涂布平板法和显微
镜直接计数。 （2）稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的原理当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活细菌。为了保证结果准确，一般设置3～5个平板，选择菌落数在30～300的平板进行计数，并取平均值。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而不是活菌数来表示。采用此方法的注意事项：1.一般选取菌落数在30~300之间的平板进行计数 2.为了防止菌落蔓延，影响计数，可在培养基中加入TTC（在计数琼脂中加入适量的TTC(0.5% TTC 1ML加到100ML琼脂中),细菌菌落长成红颜色,对去除食品本底颗粒物干扰非常有意义）. 3.本法仅限于形成菌落的微生物 设置对照 设置对照的主要目的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。对照实验是指除了被测试的条件以外，其他条件都相同的实验，其作用是比照试验组，排除任何其他可能原因的干扰，证明确实是所测试的条件引起相应的结果。 实验设计
选修一第二章 课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 制作人 张洪芬 审核人 高三生物组 适用范围 高三实验班 使用日期： 1、在分解尿素菌的分离和鉴定中，对先后用到的两种培养基，叙述正确的是（ ） A ．加入酚红指示剂作为选择培养基，再加入唯一碳源作为鉴别培养基 B ．加入唯一氮源作为鉴别培养基，再加入酚红指示剂作为选择培养基 C ．加入唯一氮源作为选择培养基，再加入酚红指示剂作为鉴别培养基 D ．加入酚红指示剂作为选择培养基，再加入唯一碳源作为鉴别培养基 ２、某实验小组欲从被石油污染过的土壤中筛选出能分解石油的细菌，下列操作中错误的是（ ） A ．利用平板划线法可对细菌进行计数 B ．以石油为唯一碳源的培养基可用于筛选 C ．目的菌不能利用无机碳源合成有机物 D ．稀释土壤时需在火焰旁的目的是防杂菌污染 B ．甲培养基适于选择培养毛霉 C ．乙培养基适于选择培养自养型自生固氮菌 D ．乙培养基适于选择培养酵母菌 ４、下图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为1、2、3、4、5五个区域依次进行。下列叙述正确的是（ ） A ．在五个区域中划线前后都要对接种环和培养基进行灭菌 B ．划线操作时打开皿盖，划完立即盖上 C ．接种时不能划破培养基，否则难以达到分离单菌落的目的 D ．第1区和第5区的划线最终要相连接起来，以便比较前后的菌落数 ５、下列是对四种微生物的能源、碳源、氮源、新陈代谢类型的描述，正确的一组是（ ） ６、下列有关微生物的实验室培养相关叙述，正确的是（ ） A ．对实验操作空间、操作者衣着和手，进行灭菌 B ．培养基配制好应先灭菌，然后立即倒平板 C ．接种操作应在酒精灯火焰附近进行 D ．培养细菌时，需将pH 调至酸性 ７、对分解尿素细菌的初步筛选中，加入酚红指示剂的目的是（ ） A ．指示剂变蓝能认定该菌能分解尿素 B ．对菌种进一步鉴定 C ．筛选分解尿素的细菌 D ．培养基中缺乏酚红作营养物质 ８、请分析回答下列有关生物技术实践方面的问题： (1)微生物培养基一般都含有：水和无机盐以及 (2)在微生物接种过程中，试管口需要通过酒精灯火焰1～2次，其目的是 。 (3)分离分解尿素的微生物的实验流程包括：土壤取样、梯度稀释、样品涂布到 培养基上、挑选菌落。 （4）在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，其反应方程式为：___ ______；在果醋制作中，在缺少糖原，氧气充足时，其反应方程式为：___ ______ ９、根据有关微生物的知识，分析回答问题： (1)当水体过于纯净时，硝化细菌会形成休眠体，这种休眠体被称为________。 (2)对于混有硝化细菌、蓝细菌和大肠杆菌的悬浮液，可利用选择培养基进行微生物筛选。筛选硝化细菌的培养基成分包括____________________(供选：葡萄糖、纤维素、牛肉膏、(NH 4)2SO 4、KNO 3、无机盐、琼脂、伊红美蓝染料、H 2O)，制备培养基时，灭菌与调pH 的先后顺序是____________________。 (3)如利用上述培养基筛选大肠杆菌菌落，则应另外添加的成分是__________________，菌落特征为________。 (4)将采自养殖池中的水样1 mL 稀释100倍，然后吸取稀释后的水样1 mL ，接种于上述硝化细菌选择培养基上培养，接种所使用的工具是________。一段时间后观察菌落并计数，实验重复三次结果如图所示。该养殖池每毫升水含有硝化细菌________个。 １０、下面的甲图表示酵母菌、硝化细菌和乳酸菌在半固体培养基中的生长情况，乙图表示这三种菌的增殖速度与氧气浓度之间的关系，请据图回答：
农田土壤中微生物的检测01 农田土壤中微生物的检测及探究；摘要：土壤微生物是土壤的重要组成部分，其群落结构；土壤的质量，是土壤生态系统稳定性的重要指示因子；Microbiologyinthesoilisa；关键词：农田土壤微生物检测展望；土壤微生物是生态系统的重要组成部分,其数量和种类；材料和方法1）材料；1.1仪器和其他用品三角烧瓶培养皿，吸管试管涂布；1.2培养基牛肉膏蛋白胨培养基农田土壤中微生物的检测及探究 摘要：土壤微生物是土壤的重要组成部分，其群落结构多样性及变化在一定程度上反映了 土壤的质量，是土壤生态系统稳定性的重要指示因子。通过对农田土壤中微生物的检测，了解农田中微生物的多样性，并从生态功能方面阐述了土壤微生物多样性的作用，并探讨其发展前景。 Microbiology in the soil is a important part of the soil . The diversity and chang eable of its community reflect the quality of the soil to some extend .It is the import ant factor of the soil’steady .we can know the diversity of soil by detect the farmlan d’soil .and account the function of the microbiology from the aspect of ecology. Final ly ,we researched the future of microbiology. 关键词：农田土壤微生物检测展望 土壤微生物是生态系统的重要组成部分, 其数量和种类受耕作制度、地理位置、土壤层次、植被、土壤肥力、气候变化及土壤类型等诸多因素的影响, 在土壤环境中起着重要作用。微生物在土壤中的数量、分布与活动情况, 反应了土壤肥力的高低。不同的土地利用方式导致土壤环境不同。农田中含有着许许多多的微生物，千百年来，微生物在默默的为人类服务而不为人知。了解农田土壤中微生物的种类，从而能够更好的为人类做贡献。通过不同的培养基对土壤中的微生物进行测定，从未得
人教版选修一专题2 课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数作业 [基础全练] 1．土壤中的尿素分解菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成( ) A．尿素酶B．脲酶 C．蛋白酶D．肽酶 解析：土壤中的尿素分解菌体内能够产生脲酶，脲酶能够使土壤中的尿素分解为氨。 答案：B 2．用以尿素为唯一氮源加入酚红指示剂的培养基，培养细菌后，指示剂将( ) A．变蓝色B．变红色 C．变黑色D．变棕色 解析：细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，会使培养基的碱性增强，pH升高，加入酚红指示剂将变红。 答案：B 3．在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂的目的是( ) A．筛选出能分解尿素的细菌 B．对分离的菌种做进一步鉴定 C．作细菌的营养成分 D．如指示剂变蓝就能准确地认定该菌能分解尿素 解析：筛选出能分解尿素的细菌用选择培养基即可，不需要加指示剂。加入指示剂的培养基，目的是对分离的菌种做进一步的鉴定。 答案：B 4．用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对照是( ) A．未接种的选择培养基 B．未接种的牛肉膏蛋白胨(全营养)培养基 C．接种了的牛肉膏蛋白胨(全营养)培养基
D．接种了的选择培养基 解析：将菌液稀释相同的倍数，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目，因此可用接种了的牛肉膏蛋白胨培养基作为对照。本实验的变量是培养基种类，其他方面如接种、培养条件等应相同。 答案：C 5．下列关于统计菌落数目的方法的叙述，不正确的是( ) A．采用稀释涂布平板法统计的菌落数目往往少于实际的活菌数 B．当样品的稀释度足够高时，一个活菌会形成一个菌落 C．为了保证结果准确，一般采用密度较大的平板进行计数 D．显微镜直接计数也是测定微生物数量的常用方法 解析：采用稀释涂布平板法获得的菌落有些可能是由两个或多个细菌形成的，所以统计的菌落数目往往少于实际的活菌数，A正确；当样品的稀释度足够高时，一个活菌会形成一个菌落，B正确；为了保证结果准确，一般选取菌落数在30～300的平板进行计数，C错误；除平板计数法外，显微镜直接计数也是测定微生物数量的常用方法，D正确。 答案：C 6．用稀释涂布平板法来统计样品中尿素分解菌的数目，为了提高实验结果的可信度，往往要设置对照实验，对于对照组的要求不包括( ) A．对照组培养基也严格灭菌，且不接种任何微生物 B．倒平板时，培养基的用量与实验组必须完全相同 C．所用培养基成分及pH大小与实验组保持一致 D．对照组和实验组均放在相同且适宜的条件下培养 解析：对照组培养基也要严格灭菌，且不接种任何微生物，作为空白对照，A不符合题意；倒平板时，对照组培养基的用量与实验组不一定要完全相同，B符合题意；培养基成分、pH为无关变量，因此对照组所用培养基的成分及pH大小应与实验组保持一致，C不符合题意；对照组和实验组都要置于相同且适宜的条
第26卷第10期 2006年10月生 态 学 报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol.26,N o.10Oct.,2006 污染土壤微生物群落结构多样性及 功能多样性测定方法 陈承利,廖 敏3 ,曾路生 (污染环境修复与生态健康教育部重点实验室,浙江大学环境与资源学院,杭州 310029)基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”资助项目(2002C B410804);国家自然科学基金资助项目(40201026) 收稿日期:2005206227;修订日期:2006205220 作者简介:陈承利(1982～),男,浙江平阳,硕士,主要从事土壤环境化学与环境生态毒理学研究.E 2mail :clchen1982@1631com 3通讯作者C orresponding author.E -mail :liaom in @https://www.doczj.com/doc/543568459.html, or liaom inzju1@1631com Found ation item :The project was supported by National K ey Basic Research Support F oundation of China (N o.2002C B410804)and National Natural Science F oundation of China (N o.40201026) R eceived d ate :2005206227;Accepted d ate :2006205220 Biography :CHE N Cheng 2Li ,M aster ,mainly engaged in s oil environmental chem istry and ecotoxicology.E 2mail :clchen1982@1631com 摘要:土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量。为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等。回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法。 关键词:污染土壤;微生物多样性;分子生物学;BI O LOG;P LFA ;PCR ;DNA 文章编号:100020933(2006)1023404209 中图分类号:Q143,Q938,S154 文献标识码:A Methods to measure the microbial community structure and functional diversity in polluted soils CHE N Cheng 2Li ,LI AO Min 3,ZE NG Lu 2Sheng (MOE K ey Laboratory ,Environmental Remediation and Ecosystem H ealth ,College o f Environmental and Resources Sciences ,Zhejiang Univer sity ,Hangzhou ,310029,China ).Acta Ecologica Sinica ,2006,26(10):3404～3412. Abstract :S oil m icroorganisms ,such as bacteria and fungi ,play im portant roles in prom oting soil quality and im proving plant health and nutrition ,thus in fluencing terrestrial ecosystems.Increasing anthropogenic activities ,such as spraw ling urbanization ,agricultural development ,pesticides utilization ,and pollutions from all sources ,can potentially affect soil m icrobial community com position and diversity ,leading to deterioration of soil quality and fertility.H owever ,it is yet to be determ ined how these changes in m icrobial diversity can in fluence surface and ground ecosystems.T o that end ,there is an acute need for reliable and accurate methods to study the community structure and tax onomy of soil m icroorganisms.W ithout the development of effective methods for studying the m icrobial diversity ,distribution ,and behavior in polluted soil ,a thorough understanding of m icrobial diversity ,as well as its im pact on soil health ,cannot be achieved. The determ ination of species diversity depends on several factors including the intensity of each species ,the total number of species present ,species evenness ,and the spatial distribution of species.M ethods to measure m icrobial community structure and functional diversity in polluted soils can be classified into tw o groups ,i.e.,biochem ical 2based techniques and m olecular biological 2based techniques.T ypically ,diversity studies include the relative com parisons of communities across a gradient of stress and disturbance.W ith current techniques ,it is difficult to study true diversity due to lack of know ledge on com position and the techniques to determ ine the accuracy of the extraction or detection methods.T raditionally ,the analysis of soil m icrobial
教学准备 1. 教学目标 1、利用选择培养基分离细菌，运用相关技术解决生产生活中有关微生物的计数 2、分析研究思路的形成过程，找出共性和差异性 3、形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯 2. 教学重点/难点 教学重点：对土样的选取和选择培养基的配制 教学难点：对分解尿素的细菌的计数 3. 教学用具 多媒体、板书 4. 标签 教学过程 （一）引入新课 课题背景 1、尿素的利用 尿素是一种重要的氮肥，农作物不能不能直接吸收利用，而是首先通过土壤中的细菌将尿素分解为氨和CO2 。 2、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脲酶 3、课题目的 ①从土壤中分离出能够分解尿素的细菌 ②统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌 （二）研究思路
1、筛选菌株 科学家能从热泉中把耐热细菌筛选出来是因为热泉的高温条件淘汰了绝大多数微生物，这样也适用于实验室中微生物的筛选， 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。 （1）实验室中微生物的筛选原理 原理是人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、PH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。 点评：生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用。所以通过配制选择培养基、控 制培养条件等选择目的微生物。 （2）土壤中分解尿素的细菌的分离与计数所需培养基 〖思考1〗在该培养基配方中，为微生物的生长提供碳源的是葡萄糖，提供氮源的的 是尿素，琼脂的作用是凝固剂。 〖思考2〗该培养基对微生物具有选择作用。如果具有，其选择机制是只有能够以尿 素作为氮源的微生物才能在该培养基上生长。 （3）培养基选择分解尿素的微生物的原理 培养基的氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素作为氮源。缺 乏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 此培养基就能够选择出分解尿素的微生物。 （4）怎样证明此培养基具有选择性呢？ 实验组：以尿素为唯一氮源的培养基—只生长尿素细菌 对照组：牛肉膏蛋白胨培养基—生长多种微生物 2、统计菌落数目 在统计菌落数目时，常用来统计样品中活菌数目的方法是稀释涂布平板法。除此之外，显微镜直接计数也是测定微生物数量的常用方法。 【补充】显微镜直接计数是测定微生物的方法。
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1．研究培养基对微生物的选择作用。 2．进行微生物数量的测定。 一、研究思路 1．筛选菌株 尿素是一种重要的农业____肥，但不能直接被农作物吸收利用，只有当土壤中的细菌将尿素分解成____之后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成______。 （1）实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的______生长的条件（包括营养、______、pH等），同时______或______其他微生物生长。 （2）选择培养基：在微生物学中，将允许________的微生物生长，同时______或______其他种类微生物生长的培养基，称做选择培养基。 2．统计菌落数目 （1）常用来统计样品中______数目的方法是________。即当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的________。通过统计平板上的________，就能推测出样品中大约含有多少活菌。为了保证结果准确，一般选择菌落数在________的平板进行计数。 统计的菌落数往往比活菌的实际数目____。这是因为当两个或多个细胞在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。因此，统计结果一般用________来表示。 （2）____________也是测定微生物数量的常用方法。 （3）细菌的数目还可以通过______法来测定。例如，测定饮用水中大肠杆菌的数目，可将________的水过滤后，将滤膜放到________培养基上培养，大肠杆菌的菌落呈现____色，可以根据培养基上________的数目，计算出水样中大肠杆菌的数量。 3．设置对照 （1）设置对照的主要目的是排除实验组中__________对实验结果的影响，提高实验结果的________。 （2）对照实验是指除了________的条件以外，其他条件都______的实验，其作用是比照实验组，排除任何其他可能原因的干扰，证明确实是所测试的条件引起相应的结果。 二、实验设计 实验设计包括对实验方案，所需仪器、材料，用具和药品，具体的________以及时间安排等的综合考虑和安排。关于土壤中某样品细菌的分离与计数的实验操作步骤如下：1．土壤取样 土壤中的微生物70%～90%是_____，绝大多数分布在距地表______ 的近____性土壤中。 2．样品的稀释 样品的________将直接影响平板上生长的菌落数目。通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数在________之间、适于计数的平板。测定土壤中细菌的数量，一般选用____________倍的稀释液进行平板培养。第一次实验时，可将稀释范围放宽一点，以保证能从中选择出适于计数的平板。 3．微生物的培养与观察 不同种类的微生物，往往需要不同的培养______和培养______。细菌一般在30～37 ℃的温度下培养1～2 d，放线菌一般在25～28 ℃的温度下培养5～7 d，而霉菌一般在25～28 ℃的温度下培养3～4 d。 在菌落计数时，每隔24 h统计一次菌落数目。选取____________时的记录作为结果，