《农业微生物学》实验指导.doc
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1、农业微生物学实验指导(适用专业:农学、园艺、植物保护专业)黑龙江八一农垦大学植物科技学微生物教研室目 录实验一 油镜的使用与细菌形态观察、染色 1实验二 微生物细胞大小的测定和显微镜直接计数 17实验三 几大类微生物形态及菌落形态观察 23实验四 培养基配制;消毒和灭菌技术 25实验五 土壤中微生物的平板菌落分离、计数与纯化 34实验六 菌肥中有效活菌数的测定 39附录一 实验教学常用染色液 42附录二 实验教学常用培养基 44实验一 油镜的使用与细菌形态观察、染色 油镜的使用及细菌形态观察一、实验目的:学习并掌握显微镜油镜的使用技术及维护的基本知识;学会使用油镜观察细菌的基本形态。二、实验原
2、理 微生物学研究用的显微镜通常有低倍物镜(16mm,10)高倍物镜(4mm,40-45)和油镜(,95-100)三种。油镜常标有黑圈或红圈,它是三者中放大倍数最大的。使用油镜时,油镜与其他物镜的不同是载玻片与接物镜之间,不是隔一层空气,而是隔一层油质,称为油浸系。这种油常选用香柏油,因香柏油的折射率,与玻璃基本相同。当光线通过载玻片后,可直接通过香柏油进入物镜而不发生折射。如果玻片与物镜之间的介质为空气,则称为干燥系;当光线通过玻片后,受到折射发生散射现象,进入物镜的光线显然减少,这样视野的照明度就减低了(图-1)。利用油镜不但能增加照明度;更主要的是能增加数值口径。因为显微镜的放大效能由其数
3、值孔径决定的。所谓数值孔径,即光线投射到物镜上的最大角度(称镜口角)的一半正弦,乘上玻片与物镜间介质折射率所得的乘积,可用下列公式表示: 式中 数值孔径的大小又是衡量一台显微镜分辨力强弱的依据;分辨力是指显微镜能辨别物体两点间最小距离的能力。 (式中:l=光波波长)由上述可知若n值和角越大则NA越大或光波波长越短,则显微镜的分辨力越大(图-2)。一些物质的折射率:水()、玻璃()、空气()、香柏油()。三、实验器材1、仪器 显微镜;2、材料 细菌三种形态的染色标本和培养12-18h的大肠杆菌。香柏油,二甲苯,擦镜纸,吸水纸等。图1-3 光学显微镜的构造 动螺旋四、操作步骤1、取镜 显微镜是光学
4、精密仪器,使用时应特别小心。从镜箱中取出时,一手握镜臂,一手托镜座,放在实验台上。在使用时要特别小心。使用前首先要熟悉显微镜的结构和性能,检查各部零件是否完全合用,镜身有无尘土,镜头是否清洁。做好必要的清洁和调整工作。显微镜构造见图-32、调节光源 (1) 将低倍物镜旋到镜筒下方,旋转粗调螺旋,使镜头和载物台距离约为厘米左右。 (2) 上升聚光器,使之与载物台表面相距1毫米左右。 (3) 左眼看目镜调节反光镜镜面角度(在天然的光线下观察,一般用平面反光镜;若以灯光为光源,则一般多用凹面反光镜)。开闭光圈,调节光线强弱,直至视野内得到最均匀最适宜的照明为止。 一般染色标本油镜检查,光度宜强,可将
5、光圈开大,聚光器上升到最高,反光镜调至最强;未染色标本,在低倍镜或高倍镜观察时,应适当地缩小光圈,下降聚光器,调节反光镜,使光度减弱,否则光线过强不易观察。3、低倍镜观察 低倍物镜(8或10)视野面广,焦点深度较深,为易于发现目标确定检查位置,故应先用低倍镜观察为宜。操作步骤: (1) 先将标本玻片置于载物台上(注意标本朝上),并将标本部位处于物镜的正下方、转动粗调螺旋,上升载物台使物镜至距标本约厘米处。 (2) 左眼看目镜,同时反时针方向慢慢旋转粗调节螺旋使载物台缓慢上升,至视野内出现物象后,改用细调节螺旋,上下微微转动,仔细调节焦距和照明,直至视野内获得清晰的物象,及时确定需进一步观察的部
6、位。 (3) 移动推动器。将所要观察的部位置于视野中心,准备换高倍镜观察。4、高倍镜观察 将高倍物镜(40)转至镜筒下方(在转换物镜时,要从侧面注视。以防低倍镜未对好焦距而造成镜头与玻片相撞),调节光圈和聚光镜,使光线亮度适中,再仔细反复转动微调螺旋,调节焦距,获得清晰物象,再移动推动器选择最满意的镜检部位将染色标本移至视野中央,待油镜观察。 5、油镜观察 (1) 用粗调螺旋提起镜筒,转动转换器将油镜转至镜筒正下方。在标本镜检部位滴上一滴香柏油。右手顺时针方向慢慢转动粗调螺旋,上升载物台,并及时从侧面注视使油浸物镜浸入油中,直到几乎与标本接触时为止(注意切勿压到标本,以免压碎玻片,甚至损坏油镜
7、头)。 (2) 左眼看目镜,右手反时针方向微微转动粗调螺旋,下降载物台(注意:此时只准下降载物台,不能向上调动),当视野中有模糊的标本物象时,改用细调螺旋,并移动标本直至标本物象清晰为止。 (3) 如果向上转动粗调螺旋已使镜头离开油滴又尚未发现标本时,可重新按上述步骤操作直到看清物象为止。 (4) 观察完毕,下降载物台,取下标本片。先用擦镜纸擦去镜头上的油,然后再用擦镜纸沾少量二甲苯擦去镜头上残留油迹,最后再用擦镜纸擦去残留的二甲苯。切忌用手或其他纸擦镜头,以免损坏镜头,可用绸布擦净显微镜的金属部件。 (5) 将各部分还原,反光镜垂直于镜座,将接物镜转成八字形,再向下旋。罩上镜套,然后放回镜箱
8、中。五、注意事项1、显微镜镜头的保护和保养2、使用显微镜时应据不同的物镜而调节光线3、显微镜应存放在阴凉干燥处,以免镜片滋生霉菌而腐蚀镜片。六、思考题1、油镜与普通物镜在使用方法上有何不同?应特别注意些什么?2、使用油镜时为什么必须使用镜头油?3、镜检标本时,为什么先用低倍镜观察,而不是直接用高倍镜或油镜观察? 细菌的简单染色和革兰氏染色一、实验目的学习微生物涂片;掌握细菌的简单染色法和革兰氏染色法;进一步熟练掌握显微镜油镜的使用技术。二、实验原理微生物染色的基本原理:是借助物理和化学因素的作用而进行的。物理因素如:细胞及细胞物质对染料的毛细现象、渗透、吸附作用等。化学因素如:正负离子之间的相
9、互吸引等。染色剂 染料按其电离后所带电荷的性质可分为以下类型:1酸性染料 如酸性复红、刚果红、伊红、藻红、苯胺黑等。2碱性染料 一般有碱性复红、中性红、孔雀绿、番红、结晶紫、美兰、甲基紫等,细菌易被碱性染料染色。3中性(复合)染料:如伊红美兰等,Wright染料和Gimsa染料等(常用于细胞核染色)。4单纯染色:这类染料的化学亲和力低,大多是偶氮化合物,不溶于水,但溶于脂肪溶剂中,如苏丹类(Sudan b)的染料。简单染色法是只用一种染料使细菌着色以显示其形态,简单染色不能辨别细菌细胞的构造。革兰氏染色法是1884年由丹麦病理学家所创立的。革兰氏染色法可将所有的细菌区分为革兰氏阳性菌(G+)和
10、革兰氏阴性菌(G-)两大类,是细菌学上最常用的鉴别染色法。该染色法所以能将细菌分为G+菌和G-菌,是由这两类菌的细胞壁结构和成分的不同所决定的。G-菌的细胞壁中含有较多易被乙醇溶解的类脂质,而且肽聚糖层较薄、交联度低,故用乙醇或丙酮脱色时溶解了类脂质,增加了细胞壁的通透性,使初染的结晶紫和碘的复合物易于渗出,结果细菌就被脱色,再经番红复染后就成红色。G+菌细胞壁中肽聚糖层厚且交联度高,类脂质含量少,经脱色剂处理后反而使肽聚糖层的孔径缩小,通透性降低,因此细菌仍保留初染时的颜色。三、实验器材1、细菌培养物:枯草杆菌(Bacillus subtilis)12-16h的斜面培养物,大肠杆菌(Esch
11、erichia coli)24小时的培养物2、染色液和试剂:结晶紫(附一、3)、卢哥氏碘液(附一、4)、95%酒精、番红(附一、5)、复红(附一、2)、二甲苯、香柏油3、器材:废液缸、洗瓶、载玻片、接种杯、酒精灯、擦镜纸、显微镜四、实验方法1、简单染色:(1)涂片:取干净载玻片一块,在载玻片的左、右各加一滴蒸馏水,按无菌操作法取菌涂片,左边涂枯草杆菌,右边涂大肠杆菌,做成浓菌液。再取干净载玻片一块将刚制成的枯草杆菌浓菌液挑2-3环涂在左边制成薄的涂面,将大肠杆菌的浓菌液取2-3环涂在右边制成薄涂面。亦可直接在载玻片上制薄的涂面,注意取菌不要太多。(2)晾干:让涂片自然晾干或者在酒精灯火焰上方文
12、火烘干。(3)固定:手执载玻片一端,让菌膜朝上,通过火焰2-3次固定(以不烫手为宜)(4)染色:将固定过的涂片放在废液缸上的搁架上,加复红或结晶紫或美蓝染色1-2min。(5)水洗:用水洗去涂片上的染色液。(6)干燥:将洗过的涂片放在空气中晾干或用吸水纸吸干。(7)镜检:先低倍镜观察,再高倍镜观察,并找出适当的视野后,将高倍镜转出,在涂片上加香柏油一滴,将油镜头浸入油滴中仔细调焦观察细菌的形态。2、革兰氏染色:(1)涂片:涂片方法与简单染色涂片相同。(2)晾干:与简单染色法相同。(3)固定,与简单染色法相同(4)结晶紫染色:将载玻片置于废液缸载玻片搁架上,加适量(以盖满细菌涂面)的结晶紫染色液
13、染色1分钟。(5)水洗:倾去染色液,用水小心地冲洗。(6)媒染:滴加卢哥氏碘液,媒染1min。(7)水洗:用水洗去碘液。(8)脱色:将载玻片倾斜,连续滴加95%乙醇脱色2025s至流出液无色,立即水洗。(9)复染:滴加番红复染2-3min。(10)水洗:用水洗去涂片上的番红染色液。(11)晾干:将染好的涂片放空气中晾干或者用吸水纸吸干。(12)镜检:镜检时先用低倍,再用高倍,最后用油镜观察,并判断菌体的革兰氏染色反应性。(13)实验完毕后的处理:将浸过油的镜头按下述方法擦拭干净,a.先用擦镜纸将油镜头上的油擦去。b.用擦镜纸沾少许二甲苯将镜头擦23次。c.再用干净的擦镜纸将镜头擦23次。注意擦
14、镜头时向一个方向擦拭。看后的染色载玻片用废纸将香柏油擦干净。五、实验作业给出Bacillus subtilis和Escherichia coli的形态图,并注明两菌的革兰氏染色的反应性。六、注意事项1.革兰氏染色成败的关键是酒精脱色。如脱色过度,革兰氏阳性菌也可被脱色而染成阴性菌;如脱色时间过短,革兰氏阴性菌也会被染成革兰氏阳性菌。脱色时间的长短还受涂片厚薄及乙醇用量多少等因素的影响,难以严格规定。2.染色过程中勿使染色液干涸。用水冲洗后,应吸去玻片上的残水,以免染色液被稀释而影响染色效果。3.选用幼龄的细菌。G+菌培养12h-16h,培养24h。若菌龄太老,由于菌体死亡或自溶常使革兰氏阳性菌
15、转呈阴性反应。七、思考题1.简单染色法中各步骤的注意事项是什么?2.做革兰氏染色涂片为什么不能过于浓厚?革兰氏染色成败的关键一步是什么?3.当对未知菌进行革兰氏染色时,怎样能证明你的染色技术和结果的正确性? 细菌的芽胞染色一、实验目的:学习细菌的芽胞染色法二、实验原理:细菌的芽胞具有厚而致密的壁,透性低,不易着色,若用一般染色法只能使菌体着色而芽胞不着色(芽胞呈无色透明状)。芽胞染色法就是根据芽胞既难以染色而一旦染上色后又难以脱色这一特点而设计的。所有的芽胞染色法都基于同一个原则:除了用着色力强的染料外,还需要加热,以促进芽胞着色。当染芽胞时,菌体也会着色,然后水洗,芽胞染上的颜色难以渗出,而
16、菌体会脱色。然后用对比度强的染料对菌体复染,使菌体和芽胞呈现出不同的颜色,因而能更明显地衬托出芽胞,便于观察。三、实验器材1.活材料:培养36小时的苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)或者枯草杆菌(Bacillus subtilis)。2.染色液和试剂:5%孔雀绿水溶液(附录一、7)、0.5%蕃红水溶液(附录一、6)。3.器材:小试管(75mm10mm)、烧杯(300mL)、滴管、玻片搁架、接种环、擦镜纸、镊子、显微镜等。四、实验方法1.改良的Schaeffer和Fulton氏染色法(1)制备菌液:加12滴无菌水于小试管中,用接种环从斜面上挑取23环的菌体于试管中并充分打
17、匀,制成浓稠的菌液。(2)加染色液:加5%孔雀绿水溶液23滴于小试管中,用接种环搅拌使染料与菌液充分混合。(3)加热:将此试管浸于沸水浴(烧杯),加热1520min。(4)涂片:用接种环从试管底部挑数环菌液于洁净的载玻片上,做成涂面,晾干。(5)固定:将涂片通过酒精灯火焰3次。(6)脱色:用水洗直至流出的水中无孔雀绿颜色为止。(7)复染:加蕃红水溶液染色5min后,倾去染色液,不用水洗,直接用吸水纸吸干。(8)镜检:先低倍,再高倍,最后用油镜观察。结果:芽胞呈绿色,芽胞囊和菌体为红色。氏染色法(1)涂片:按常规方法将待检细菌制成一薄的涂片。(2)晾干固定:待涂片晾干后在酒精灯火焰上通过23次。
18、(3)染色: 加染色液:加5%孔雀绿水溶液于涂片处(染料以铺满涂片为度),然后将涂片放在铜板上,用酒精灯火焰加热至染液冒蒸汽时开始计算时间,约维持15-20min。加热过程中要随时添加染色液,切勿让标本干涸。(加热时温度不能太高)。 水洗:待玻片冷却后 ,用水轻轻地冲洗,直至流出的水中无染色液为止。 复染:用蕃红液染色5min。(4)水洗、晾干或吸干。(5)镜检:先低倍,再高倍,最后在油镜下观察芽胞和菌体的形态。结果:芽胞呈绿色,菌体为红色。五、实验作业:绘出所用材料的芽胞和菌体的形态图。六、注意事项1.供芽胞染色用的菌种应控制菌龄。2.改良法在节约染料、简化操作及提高标本质量等方面都较常规涂
19、片法优越,可优先使用。3.用改良法时,欲得到好的涂片,首先要制备浓稠的菌液,其次是从小试管中取染色的菌液时,应先用接种环充分搅拌,然后再挑取菌液,否则菌体沉于管底,涂片时菌体太少。 细菌的鞭毛染色一、实验目的:学习细菌的鞭毛染色法二、实验原理:细菌的鞭毛极细,直径一般为1020nm,只有用电子显微镜才能观察到。但是,如采用特殊的染色法,则在普通光学显微镜下也能看到它。鞭毛染色方法很多,但其基本原理相同,即在染色前先用媒染剂处理,让它沉积在鞭毛上,使鞭毛直径加粗,然后再进行染色。常用的媒染剂由丹宁酸和氯化高铁或钾明矾等配制而成。现推荐以下两种染色法。三、实验器材1.活材料:培养12-16h的水稻
20、黄单胞菌(Xanthomonas oryzae),粘质赛氏杆菌(Serratia marcescens)或假单细胞菌(Pseudomonas sp.)斜面菌种。2.染色液和试剂:硝酸银染色液(附录一、12)、Leifson染色液(见附录一、13)、香柏油、二甲苯。3.器材:载玻片、擦镜纸、吸水纸、记号笔、玻片搁架、镊子、接种环,显微镜。四、实验方法(1)清洗玻片 选择光滑无裂痕的玻片,最好选用新的。为了避免玻片相互重叠,应将玻片插在专用金属架上,然后将玻片置洗衣粉过滤液中(洗衣粉煮沸后用滤纸过滤,以除去粗颗粒),煮沸20min。取出稍冷后用自来水冲洗、晾干,再放入浓洗液中浸泡56天,使用前取出
21、玻片,用自来水冲去残酸,再用蒸馏水洗。将水沥干后,放入95%乙醇中脱水。(2)菌液的制备及制片:菌龄较老的细菌容易失落鞭毛,所以在染色前应将待染细菌在新配制的牛肉膏蛋白胨培养基斜面上(培养基表面湿润,斜面基部含有冷凝水)连续移接3-5代,以增强细菌的运动力。最后一代菌种放恒温箱中培养1216h。然后,用接种环挑取斜面与冷凝水交接处的菌液数环,移至盛有12mL无菌水的试管中,使菌液呈轻度混浊。将该试管放在37恒温箱中静置10min(放置时间不宜太长,否则鞭毛会脱落),让幼龄菌的鞭毛松展开。然后,吸取少量菌液滴在洁净玻片的一端,立即将玻片倾斜,使菌液缓慢地流向另一端,用吸水纸吸去多余的菌液。涂片放
22、空气中自然干燥。用于鞭毛染色的菌体也可用半固体培养基培养。方法是将0.3-0.4%的琼脂肉膏培养基熔化后倒入无菌平皿中,待凝固后在平板中央点接活化了3-4代的细菌,恒温培养12-16h后,取扩散菌落的边缘制作涂片。(3)染色 滴加A液,染46min。 用蒸馏水充分洗净A液。 用B液冲去残水,再加B液于玻片上,在酒精灯火焰上加热至冒气,约维持0.51min(加热时应随时补充蒸发掉的染料,不可使玻片出现干涸区)。 用蒸馏水洗,自然干燥。(4)镜检:先低倍,再高倍,最后用油镜检查。结果:菌体呈深褐色,鞭毛呈浅褐色。(1)清洗玻片法同1。(2)配制染料 见附录一、13。染料配好后要过滤15-20次后染
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