1、生物科技活动教材绪 论生物学是研究生命的科学，也就是研究生命现象的本质、探讨生物发生 发展规律的一门科学。当代生物学发展非常迅速，而且在其发展过程中同其 他自然学科和社会学科不断相互渗透，同各种生产生活领域的联系日益密 切。这种相互渗透和密切联系，更加速了生物学的发展进程。这就有助于早 日解决当代人类面临的肿瘤、环境污染、人口膨胀，粮食不足等重大问题。面对生物学的发展形势，培养生物科技人才是一项十分重要的任务。生 物科技人才的培养应该从小开始。培养途径除了中小学的生物课和自然课的 课堂教学以外，还应该在校内外广泛开展生物科技活动。一、开展生物科技活动的意义（一）完善学生的知识结构 学生在校期间
2、所掌握的生物学知识，应该由概念、规律、具体生物种类及联系实际等方面的内容组成。这种知识结构单靠课堂教学无法实现，必须 开展生物科技活动，才能达到完善的程度。在生物课和自然课的课堂教学中，学生所学到的生物学知识，大多是概 念性、规律性的内容。而学生参加生物科技活动时，则能获得许多动植物的 具体知识，如识别各种动植物种类，掌握动植物的生长发育过程，认识生物 与其环境条件的相互关系，了解动植物的各种生活习性等等。这些知识都是 学生应该具备而在课堂教学中无法学到的。另外，在开展生物科技活动时， 由于接触生产实际，又能使学生获得许多农林方面的知识。这些知识能使学 生对所学的生物学知识加深理解。不仅如此，
3、学生在参加生物科技活动中，经常与化学、物理、数学、地 理等学科发生联系。这种联系必然使学生所学的各种知识融会贯通。完善的生物学知识及各种知识的融会贯通，是一个生物科技人才幼苗在 知识方面应具备的条件。（二）培养和提高学生的能力 能力通常指完成一定活动的本领，它主要包括观察能力、操作能力和思维能力。生物科技活动非常有利于这三种基本能力的培养与提高。 在各种生物科技活动中，需要学生用眼观察、动手操作，并对观察和操作 的 结 果 进 行 分 析 和 归 纳 。 这 种 活 动 方 式 能 使 学 生 逐 渐 形 成 敏 锐 的 观 察 能 力、准确的操作能力和敏捷的思维能力，而这些能力正是一个生物科
4、技人才 幼苗不可缺少的基本素养和气质。（三）进行思想教育 各种生物之间、生物与环境之间以及生物体自身的各部分之间，存在着各种各样的联系。表现在各种生物之间既相斗又互助，生物与环境之间既矛 盾又统一，生物体内各器官之间既排斥又依存。这些会使学生在参加生物科 技活动过程中，逐渐形成“事物间互相统一又互相矛盾”的辩证唯物主义思 想。我国的生物种类繁多，而且拥有许多珍稀动物和植物。在生物科技活动 中，学生要对各种动植物进行种类识别、生态考察、习性观察、资源调查利 用以及栽培饲养等活动。这些活动会使学生深深感到祖国地大物博，动植物 资源异常丰富，从而激发他们爱国主义的思想感情。辩证唯物主义和爱国主义思想
5、，是一个生物科技人才幼苗应该具有的思想和感情。二、生物科技活动的特点（一）内容丰富多彩 生物界类群繁多，情况复杂，生物学的内容也随之多种多样。如果从生物的类群来划分，生物学可以分为植物学、动物学、微生物学和人类学等分 科。从生命特点来划分，可以分为形态学、分类学、生理学、生态学、胚胎 学、遗传学、生物化学、进化论等分科。从生物的结构水平来划分，可以分 为分子生物学、细胞学、组织学、器官生物学、个体生物学，群体生物学、 生态系统生物学等分科。生物学的如此众多的分科，以及它们和社会生产生活领域广泛的联系， 就使得生物科技活动的内容丰富多彩，联系实际密切。3内 容 丰 富 的 生 物 科 技 活 动
6、 ， 在 活 动 类 型 上 也 是 多 种 多 样 ， 有 实 验 操 作 型 ， 野外考察型，栽培饲养型，环境观测型，参观访问型以及身边生物科学等。 这些不同的活动类型，使得城市、农村各种不同年龄段的少年儿童都能参加 活动。因此，生物科技活动是各类少儿科技活动中的重要组成部分。（二）受生物的生活特点所制约 生物科技活动所研究的对象是活的动植物。各种动植物都生活在一定的环境中，要求一定的生活条件，具有一定的生长发育时期和规律，并用一定 的方式进行繁殖，从而表现出本种特有的生活特点。开展生物科技活动，就 必然受到这种生活特点的制约。正因为如此，在开展生物科技活动时，必须 事先了解所研究的生物种
7、类的各种生活特点，例如生活环境的类型，具体生 活的场所，需要哪些生活条件，生长发育特点，生长发育时期以及繁殖方式 等 。 只 有 这 样 ， 才 能 知 道 在 什 么 季 节 、 到 什 么 环 境 去 取 材 和 观 察 ， 什 么 时 间 、 什么条件下进行播种和孵化，否则，一旦错过时间，往往需要再过一年才能 开展活动。（三）活动时间长 生物的生长发育往往是在一段较长时间里进行的，所以许多生物科技活动需要比较长的时间才能完成。例如植物资源调查、植物群落考察、无土栽 培、组织培养、植物杂交、动物饲养等活动，都需要较长的活动时间，有的 甚至一年以上。生物科技活动的这一特点，要求教师在组织人力
8、、安排时间 及活动步骤方法等方面，要计划周密，并要使学生坚持始终。（四）有大量野外活动 生物科技活动有许多内容如动植物标本采集、资源调查、群落考察、习性观察等都是在野外进行的。另外，有些活动内容如淡水藻类培养、低等动 物培养、金鱼饲养、青蛙个体发育观察等，虽然在实验室内进行，但都有一 段野外活动的时间，用于采集藻种、打捞鱼虫、采集蛙卵等活动。生物科技 活动的这一特点，要求教师在开展野外活动时，必须进行预查，对野外活动 地点的动物植物分布、各种自然条件、交通安全等情况有全面了解，以提高 活动质量和保证安全。三、开展生物科技活动的步骤和方法（一）组织活动小组 开展生物科技活动，应成立人员固定的活动
9、小组。小组人数不宜过多，最好不要超过 10 人 。 小 组 成 员 应 该 对 生 物 学 有 浓 厚 兴 趣 ， 生 物 学 基 础 知 识 比 较扎实，并具有一定的观察能力和操作能力。（二）选择活动题目 活动小组应该有固定的活动题目。选择题目时应考虑以下三个因素：一是学校设备条件；二是教师辅导能力；三是学生知识、能力及兴趣爱好。活 动题目选定后，不要轻易改变。（三）制定活动方案 活动方案应包括目的、内容、所需用具用品、活动步骤方法以及注意事项等。如果是实验操作型活动，还需要设计实验方案，并且要有重复实验。（四）开展活动 各项科技活动内容，应在教师指导下由学生独立完成。教师既不要放任自流，也
10、不要包办代替。 在开展活动中，教师不仅要注意增长学生的知识和能力，还要进行思想教育。思想教育内容主要应为辩证唯物主义、爱国主义及保护生物资源，但 还应注意进行实事求是、大胆创新、严谨细致、爱护设备的精神和作风的培 养。活动中应及时进行记录。记录手段除文字记载外，还可进行照相、录音 和录相，以积累充分的原始资料。（五）总结 总结可采用三种方式：1.举办成果展览会。将小组制作的动植物标本等成果在校内进行展览， 这既可使小组成员得到提高，又能对组外学生起到推广普及作用。2.召开活动成果汇报会。在一定范围内召开会议，将小组活动成果进行 汇报，也是一个很好的总结方式。3.写 小 论 文 。 组 织 学
11、生 根 据 活 动 过 程 和 结 果 写 小 论 文 。 小 论 文 的 内 容 应 包 括 前 言 、 材 料 方 法 、 结 果 分 析 、 讨 论 及 摘 要 等 内 容 ， 并 要 做 到 论 据 充 分 ， 论 点 明确。生 物 科 技 活 动 教 材第 一 章 实 验 操 作实 验 操 作 型 科 技 活 动 具 有 以 下 三 个 特 点 ： 一 是 活 动 场 地 主 要 在 实 验 室 内；二是需要各种仪器设备和用具用品，像温箱、冰箱、干燥箱、离心机、 分析天平、各种玻璃器皿、各种化学药剂等：三是动手操作。根据本类型活动的上述特点，在开展活动时，应注意以下三个问题：第 一，
12、要建立生物科技活动实验室，并配备必要的仪器用品。对仪器用品中构 造简单的种类，可指导学生自己动手制作。这不仅能够节省开支，更重要的 是可以培养学生的动手能力。第二，要使学生严格按照规则进行操作，训练 学生的正确操作方法，养成严谨细致的科学态度。第三，要求学生在活动中 作好记录。在本类型活动中，原始记录十分重要，它不仅是本次活动分析问 题和作出结论的依据，也能为下一次同项活动提供宝贵资料。第 一 节 植 物 组 织 培 养组织培养是指在离体条件下，把植物的一小部分组织或器官，如一个茎 尖、一小块叶或一小段茎，接种于培养基上，使它们重新形成完整植株的一 种方法。这种方法的依据是植物 7 体的任何一
13、个细胞都具有“全能性”。所 谓细胞的全能性，是指植物体上任何一个器官中已分化成熟的细胞，都具有 生成完整植物体的遗传本领，把它们在离体条件下进行培养，就能生成一个 完整的植株。组织培养在培育农作物新品种、快速繁育优良植株系、获得无病毒植物 等方面，具有重要作用，已开始成为一项全新的生产技术。一、组织培养所需的用具用品接种箱（图 11） 、 培 养 箱 、 手 提 式 高 压 灭 菌 锅 、 冰 箱 、 粗 天 平 、 分 析 天平 （精确度为 0.1 毫 克 ） 、 三 角 瓶 （2550 毫 升 ） 或 试 管 （直径 16 毫 米 ） 、 烧 杯 （ 250、 500、 1000 毫 升
14、） 、 移 液 管 （ 0.2、 0.5、 1.0 毫 升 ） 、 量 筒 （ 50、 100、500 毫升）、漏斗（直径 45 厘米）、培养皿（直径 810 厘米）、 细口瓶、镊子、剪子、手术刀、酒精灯、配制培养基所需的各种化学试剂、 灭菌剂等。8 二、组织培养的方法和步骤（一）配制培养 基培养基是组织培养中植物材料赖以生存和生长的基地。进行组织培养，首先必须配制培养基。培养基的配制包括确定配方、制备母液、具体操 作和灭菌保存等四个步骤。1.确定配方。培养基的配方很多。少年儿童进行组织培养，所用植物材 料多为一般种类，可采用 MS 培养基。MS 培养基的配方如下（单位：毫克/升）硝 酸 铵
15、（ NH4NO3） 1650硝酸钾（KNO 3） 1900磷 酸 二 氢 钾 （ KH2PO4） 170硫酸镁（MgSO 47H2O） 370氯化钙（CaCl 22H2O） 440铁盐：5.57 克的硫酸亚铁（FeSO 47H20）和 7.45 克乙二胺四乙酸二钠（Na 2-EDTA）溶于 1 升水中的溶液5 毫升/升硫酸锰（MnSO 44H2O） 22.3硫酸锌（ZnSO 47H2O） 8.6硼 酸 （ H3BO3） 6.2碘化钾（KI） 0.83钼酸钠（NaMoO 42H2O） 0.25硫酸铜（CuSO 45H2O） 0.025氯化钴（CoCl 26H2O） 0.025甘氨酸 2盐酸硫胺素
16、 0.4盐酸吡哆素 0.5菸酸 0.5肌肌醇 100蔗糖 30000琼脂 10000pH 5.8MS 培 养 基 配 方 中 不 包 括 激 素 。 培 养 基 中 激 秦 加 入 的 种 类 和 数 量 ， 在 组 织 培养的不同阶段，常不相同。2.制备母液。配制培养基，虽然可按配方所列成分和用量直接制成，但 这样做，每次配制培养基都要对几十种化学药品进行称量，十分费力。正确 的做法是把培养基中的各种成分，按原量 10 倍、100 倍或 1000 倍称量，配 成 浓 缩 液 ， 这 种 浓 缩 液 叫 母 液 。 这 样 ， 每 次 配 制 培 养 基 时 ， 取 其 总 量 的 1/10、
17、 1/100 或 1/1000，加以稀释，即成培养液。现将培养基中各类物质制备母液 的方法说明如下：（ 1） 大 量 元 素 母 液 大 量 元 素 母 液 是 指 硝 酸 铵 、 硝 酸 钾 、 磷 酸 二 氢 钾 、 硫 酸镁和氯化钙等用量较大的几种化合物的母液。制备时，以其 10 倍的用量， 分别称出并进行溶解，以后按顺序混在一起，最后加蒸馏水，使其总量达到 1 升，即成大量元素母液。（2）微量元素母液微量元素母液是指硫酸锰、硫酸锌、硼酸、碘化钾、 钼酸钠、硫酸铜、氯化钴等用量微小的化合物的母液。因为用量少，为称量 方 便 和 精 确 起 见 ， 应 配 成 100 倍或 101000
18、倍 的 母 液 。 配 制 时 ， 把 每 种 化 合 物的用量加大 100 倍或 1000 倍，逐次溶解并混在一起，即成微量元素母液。（3）铁盐母液单独配制，可按 MS 配方中的规定进行配制。（4）有机物质母液主要指氨基酸和维生素类物质。它们都是分别称量、 分别配成所需要的浓度（0.110 毫克/毫升），是只含一种成分的母液。（ 5） 植 物 激 素 母 液 常 用 的 植 物 激 素 有 生 长 素 、 细 胞 分 裂 素 和 赤 霉 素 三 种。植物激素的使用浓度很低，一般为 0.0110 毫克/升。可按用量的 100 倍或 1000 倍配制母液，制备时要单个称量，分别配成。以上各种母液
19、，都要放入冰箱中保存，以免变质、长霉。至于蔗糖、琼 脂等，可按配方中要求随称随用。3.配制培养基的具体操作方法。（ 1） 根 据 配 方 要 求 ， 用 量 筒 或 移 液 管 从 每 种 母 液 中 分 别 取 出 所 需 要 的 用量，放入同一烧杯中，并用粗天平称取蔗糖、琼脂放在一边备用。（2）称好的琼脂加蒸馏水 300400 毫升，加热并不断搅拌，直至煮沸 溶解呈透明状，再停止加热。（3）将（1）中所取的各种物质（包括蔗糖），加入煮好的琼脂中，再 加水至 1000 毫升，搅拌均匀，配成培养基。（4） 用 1N 的 氢 氧 化 钠 或 盐 酸 ， 滴 入 （3） 中 的 培 养 基 里 ，
20、 每 次 只 滴 几 滴 ， 滴后搅拌均匀，并用 pH 试纸测 pH 值，直到将培养基的 pH 值调到 5.8。（5） 把 配 好 的 培 养 基 用 漏 斗 分 装 到 锥 形 瓶 （或试管） 中 ， 并 用 棉 塞 塞 紧 瓶口，瓶壁写上号码。瓶中培养基的量约为容器容量的 1/4 或 1/5。4.培养基的灭菌与保存。为防止培养基被菌类污染，培养基须放入高压 灭菌锅中灭菌 20 分钟。灭菌后的培养基放在 10下保存备用。（二）选择培养材料 1.材料选择的依据。虽然所有的植物细胞都具有全能性，但同一植株上不同部位的组织器官，其全能性的表现能力各有不同。一般来说，处于生长 状态比较幼嫩的组织器官
21、，或扦插容易成活的组织器官，全能性的表现能力 较强，容易培养。所以应该选择这样的组织器官作为培养材料，如幼根、幼 茎、幼叶、幼花、幼果和茎尖等。2.材料的大小。培养材料的大小，没有严格限制，但太小不易产生愈伤 组织，太大又会使培养瓶难以容纳，一般应在 0.5 厘米左右。3.材料的灭菌。材料选择好以后，接种前应进行表面灭菌。常用的灭菌 剂有安替福民（次氯酸钠溶液）和氯化汞。前者的浓度应为 610，后 者浓度为 0.10.5。（三）接种 接 种 是 指 将 灭 过 菌 的 材 料 ， 在 无 菌 的 情 况 下 切 成 小 块 放 入 培 养 基 的 过程。接种在接种箱内进行，程序如下： 1.在接
22、种箱中摆好接种时所需要的酒精灯、70的酒精棉球、镊子、手术刀、火柴、培养基等。 2.接种箱内用紫外线灯灭菌 20 分钟。3.放入已灭菌的接种材料（用培养皿盛取），同时，操作人员用酒精棉 球擦手，并对接种工具用酒精灯火焰烧灼。4.用手术刀把材料切割成若干片段，迅速接种入培养基中。接种时，锥 形瓶口（或试管口）应斜向火焰，在酒精灯火焰附近操作。5.材料接种后，将锥形瓶口（或试管口）在酒精灯火焰上转动烧一遍， 盖好瓶盖，注明材料名称及接种日期。（四）培养 被接种在培养基上的离体培养材料的片段，叫外植体。外植体连同培养基应放入培养箱内进行培养。培养箱可用钢材作框，镶以玻璃，体积可与接 种箱相同。1.培
23、养条件。外植体在生长分化中要求较高的温度和较强的光照。（1）温度培养箱的温度应保持在 2528。为了保持温度恒定，可 采用电炉连接继电器和一根可控温度计的方法来调节。（2）光照培养箱中的光照，可以安装日光灯来解决。光照强度应为 20003000 勒克斯，光照时间每天约为 1012 小时。2.在培养过程中外植体的分化。在培养过程中，外植体逐渐发生分化。由于外植体所属植物种类和器官组织类型不同，又由于培养基中植物激素等 因 素 的 影 响 ， 使 外 植 体 沿 着 不 同 途 径 进 行 分 化 。 其 分 化 途 径 一 般 有 以 下 三 种 ：（ 1） 侧 芽 增 殖 把 茎 尖 或 侧
24、芽 作 为 培 养 材 料 培 养 ， 在 培 养 基 中 加 入 细 胞 分 裂素（有时也同时加入少量生长素），外植体就会不断分化生长，形成侧芽 芽丛。如果反复对芽丛切割和转移到新的培养基中继代培养，就可在短期内 得到大量的侧芽。在这个途径中，最常用的细胞分裂素是 6苄基嘌呤，其 浓度为 0.52 毫克/升。如果同时加入生长素，则常用萘乙酸（0.050.5 毫 克 /升 ） 。 为 了 促 进 侧 芽 生 长 ， 也 常 加 入 赤 霉 酸 （ 0.5 2 毫 克 /升 ） 。 目 前 已 有 近 百 种 植 物 ， 可 以 通 过 这 种 途 径 形 成 大 量 侧 芽 ， 如 苹 果 、
25、 葡 萄 、 月 季 等 。（ 2） 诱 导 不 定 芽 的 形 成 这 种 途 径 有 两 种 不 同 表 现 ： 一 种 是 由 外 植 体 先 形 成愈伤组织，再由愈伤组织分化成不定芽，如菊花花瓣和叶片的培养；另一 种是直接从外植体产生芽原基，再进而发育成不定芽，如竹节秋海棠的叶片 培养。不定芽的形成，与培养基中激素的配比与用量有密切关系，培养时， 要参考资料或通过实验才能决定。（ 3） 胚 状 体 的 形 成 在 组 织 培 养 中 ， 由 外 植 体 或 愈 伤 组 织 产 生 的 类 似 胚 的 一种结构，叫胚状体。胚状体具有胚芽和胚根。在诱导胚状体形成时，一般 使 用 胚 、 分
26、 生 组 织 或 生 殖 器 官 作 为 外 植 体 。 其 培 养 基 中 ， 大 多 加 入 2， 4D。 目前已有 150 多种植物可以产生胚状体，如胡萝卜、芹菜等。（五）试管苗的生根 在锥形瓶或试管内培养基中的外植体，通过培养与分化，形成幼苗。这种幼苗叫试管苗。经“侧芽增殖”和“诱导不定芽形成”两种途径所生长成 的试管苗，一般只长苗而不生根。因此，要更换一次培养基诱导生根。诱导 生根的培养基中，通常加入萘乙酸，浓度为 0.110 毫升/升。在 更 换 培 养 基 后 ， 要 把 盛 装 试 管 苗 的 瓶 口 打 开 ， 上 盖 12 层 纱 布 ， 便 于 通 气 。 并 适 当 加
27、 强 光 照 以 增 强 试 管 苗 的 自 养 能 力 。 大 约 经 过 10 天 左 右 ， 会 生 出根来。（六）移栽 当试管苗的根原基形成突起或形成几毫米长的短根时，把苗从锥形瓶或试管中取出，洗去所附着的培养基，栽入含有营养液的蛭石、炉渣或草炭等 人工基质中继续培养。移栽后，应保持高湿度，避免阳光直射和过大的温度 波动。经过一段逐步锻炼的过程，再定植到土壤中。至此，组织培养工作全 部完成。整个过程约需 23 个月。三、注意事项（一）做好灭菌工作 灭菌是组织培养能否成功的关键因素。凡用具用品、培养基，植物材料以及移栽用的人工基质等，都需进行灭菌，以避免发生细菌和真菌污染。（二）注意使用
28、植物激素的种类与用量 在外植体和试管苗的生长分化过程中，必须使用植物激素进行调节。不同种类的植物激素或同一激素的不同浓度，对外植体和试管苗的生长分化具 有不同的调节作用。因此，在使用植物激素时，种类和用量必须严格遵照培 养基配方的规定，不可随便变更。（三）做好记录 组 织 培 养 的 记 录 内 容 主 要 有 培 养 基 的 配 制 、 植 物 材 料 的 选 择 、 接 种 时 间 、外植体生长分化情况、试管苗生根时间、移栽时间、培养过程中发生的问题及处理方法等。思 考 题1.什么是组织培养？简要说明组织培养的步骤和方法。2.进行组织培养时应注意哪些事项。第 二 节 植 物 水 培植物水培
29、，就是不要土壤、完全用营养液栽种植物。和土壤栽培相比， 它具有不受土地限制、产量高、品质好、节省水肥、病虫害少以及劳动强度 小等优点。因此，现在很多国家在花卉、蔬菜和苗木等方面，广泛应用水培 法进行生产。水培法是一项技术性根强的植物栽培方法。少年儿童参加这项活动，不 仅可以掌握水培技术，还可以锻炼他们的实验操作技能，是一项很有意义的 活动。一、用具用品（一）水培装置1000 毫 升 广 口 瓶 、 橡 皮 塞 、 通 气 管 、 气 泵 （ 或 二 连 球 ） 、 铝 箔 或 黑 色 纸 片等。（二）配制营养液所需的用具用品 分析天平、烧杯、量筒、移液管、漏斗、细口瓶、pH 试纸等。（三）配制
30、营养液所需的化学药品 含有氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、氯、硼、锰、锌、铜、钼等元素的各种盐类和酸类。（四）育苗用具用品塑 料 方 盘 （ 3020 8 厘 米 ） 、 人 工 基 质 、 对 基 质 消 毒 的 器 具 和 消 毒 剂 等。二、活动开展的步骤方法（一）配制营养液 1.营养液是水培的核心。在水培过程中，植物所需的营养元素和水分，主 要 靠 吸 收 营 养 液 得 到 。 因 此 ， 营 养 液 的 配 制 必 须 适 合 植 物 生 长 发 育 的 需 要 。 配 制 营 养 液 时 ， 最 好 选 用 所 栽 培 植 物 的 专 用 配 方 。 现 把 11 种 常 见 蔬 菜
31、 、 花 卉 的营养液配方列举如下（表 11）。2.营养液配制方法。（ 1） 配 制 营 养 液 时 ， 为 了 配 制 方 便 ， 一 般 都 是 先 配 制 浓 液 （ 母 液 ） ， 使 用时再进行稀释。浓液与稀释液的配比为 1：100。（ 2） 对 容 易 与 其 他 化 合 物 起 化 合 作 用 的 盐 类 ， 在 配 制 浓 液 时 ， 不 宜 混 在 一起。特别是硝酸钙，与硫酸钾或磷酸盐混在一起时容易形成硫酸钙、磷酸 钙沉淀；但在稀液中，则不易产生沉淀。因此配制浓液时，需要准备两个容 器，一个盛放硝酸钙溶液，另一个盛放其他盐类的混合液。（3）植物根系在 pH5.5pH6.5 的
32、弱酸性范围内生长最好。因此，营养 液的 pH 值应该调节在这个范围以内。在配制营养液时，要准备浓度为 10 的 硝 酸 或 磷 酸 ， 单 独 盛 放 ， 用 以 调 节 营 养 液 的 pH 值 。 营 养 液 的 pH 值可用 pH 试纸测定。（ 4） 营 养 液 中 的 含 氮 、 磷 、 钾 、 硫 、 钙 、 镁 等 元 素 的 各 种 盐 类 ， 应 尽 量 使用粗制的化学药品或商品肥料。这样不仅可以降低费用，而且也节省微量 元素的使用。因为粗制化学药品和商品肥料的杂质中，含有各种微量元素， 这些微量元素的含量，完全能满足植物生长发育的需要。因此，如果含大量 元素的各种盐类是使用粗
33、制化学药品或商品肥料时，配方中含氯、铁、硼、 锰、锌、铜、钼等微量元素的盐类和酸类药品都可省掉。（ 5） 配 制 营 养 液 可 使 用 洁 净 的 井 水 、 泉 水 和 自 来 水 。 但 各 地 水 质 有 硬 水 与 软 水 之 分 。 硬 水 和 软 水 一 般 以 水 中 钙 的 含 量 多 少 来 划 分 。 凡 含 钙 90 100ppm 以上的叫做硬水，不足 90ppm 的叫做软水。软水中除钙含量少以外， 镁及其他盐类的含量也少。因此，软水地区的营养液中，应该增加硝酸钙的 用 量 ， 使 钙 的 浓 度 达 到 120ppm 以 上 ； 同 时 ， 软 水 中 碳 酸 盐 的
34、 浓 度 也 低 ， 酸 的 用量也应相应减少。（二）育苗 1.准备育苗容器及人工基质。育苗容器可采用底部有孔的塑料方盘，使用前须刷洗干净。育苗所用的人工基质的种类很多，使用时可根据情况就地 取 材 ， 一 般 多 选 用 蛭 石 、 草 炭 、 岩 棉 等 材 料 ， 也 可 选 用 锯 末 、 稻 壳 、 炉 渣 等 。 人工基质既可几种混合，也可单独使用。例如 2 份草炭与 1 份蛭石混合、1份锯末与 1 份炉渣混合等。 基质选好后，须进行筛选、清洗和灭菌。基质的灭菌可用普通铝锅进行间歇蒸汽消毒，也可用 2市售福尔马林进行药剂灭菌。 间歇灭菌的方法是用 100、30 分钟杀死基质中的杂菌
35、营养体，然后把含有芽孢和孢子的基质在温箱或室温下放置 24 小时， 使芽孢和孢子萌发成营养 体 ， 然 后 再 以 100 处 理 半 小 时 ， 再 放 置 24 小 时 。 如 此 连 续 灭 菌 3 次 ， 即 可达到完全灭菌的目的；药剂灭菌的方法是用喷壶盛取福尔马林，均匀喷湿 基质，然后覆盖塑料薄膜，风干两周后即可使用。2.播种。种子播种前，先进行浸种、催芽，然后将发芽种子播入塑料方 盘的基质中。播种后浇透清水，并用塑料薄膜覆盖基质。幼苗钻出基质后，撤掉塑料薄膜，用营养液和清水交替灌溉。营养液的 浓度应是定植后所使的营养液浓度的一半或更低。（三）定植1.组 装 水 培 器 。 按 照
36、图 12 所 示 ， 将 广 口 瓶 、 橡 皮 塞 、 通 气 管 、 气 泵 （或 二连球）等物件组装成简易水培器。橡皮塞的中央应钻一大一小两个孔，小 孔放置进入营养液的通气管，大孔放置栽培的植物。广口瓶外应包以铝箔或 黑纸，以阻止光线进入瓶内。2.将幼苗定植在水培器上。当幼苗长到一定叶片数时，进行移苗定植。 移苗时间随植物种类而不同，如番茄幼苗长到 7 片叶时进行移苗，而黄瓜移 苗时间则是长到 45 片叶的时候。定植前，在水培器中盛放营养液，瓶中营养液盛得不能太满，上端应留 出一段容纳空气的空间。然后在待定植的幼苗茎的周围垫以棉花，安置在橡 皮塞的大孔中，棉花应松紧适度，既要使幼苗定植稳
37、固，又要留出将来植株 茎秆长粗的余地。（四）日常管理 1.补充营养液和水分。营养液应每周补充一次，其余时间补充水分，每隔 23 周更新一次营养液。在补充营养液时，应同时用 pH 试纸测定营养液 的 pH 值，并及时用酸调整。2.补充氧气。每天应定时用气泵或二连球向营养液补充氧气，以保证植 株根系正常生长。一天中补充氧气的次数和时间长短，视气温和植株大小而 定。日 常 管 理 中 的 防 止 病 虫 、 整 枝 、 搭 架 等 工 作 ， 与 一 般 土 壤 栽 培 基 本 相 同 。 三、注意事项（一）关于育苗工作 水 培 法 所 用 的 幼 苗 ， 必 须 用 人 工 基 质 进 行 培 育
38、 ， 不 能 在 天 然 土 壤 上 进 行 ，更不能临时从田间取苗。之所以这样作，一是人工基质可以保证幼苗不感染 病虫，二是只有这样，才能使学生全面掌握水培的方法。（二）及时记载 在活动过程中，应对水培的步骤方法、日常管理、植物生长发育状况等及时进行记载，以便于活动结束时进行总结。思 考 题1.什么叫水培法？这种新型植物栽培方法有哪些优点？2.为什么说营养液是水培法的核心？应如何配制营养液？3.根据小型水培的需要，自己设计一套与本文所述装置不同的简易水培 器。4.说明水培的步骤和方法。第 三 节 细 菌 培 养 和 观 察细菌属于微生物。在各类微生物中，细菌的分布最广、数量最大、与人 类关系
39、最密切。全世界已知细菌共有 2000 种，它们的身体都由一个细胞组 成 ， 平 均 体 长 23 微 米 、 宽 0.5 微 米 ， 十 分 微 小 。 细 菌 有 球 状 、 杆 状 和 螺 旋 状三种基本形态，分别被称为球菌、杆菌、螺旋菌。细菌一般进行分裂繁殖，分裂结果形成两个大小相同的子细胞。在最适 宜 条 件 下 ， 20 30 分 钟 就 能 分 裂 一 次 ， 并 可 继 续 分 裂 若 干 次 。 细 菌 在 固 体 培 养 基 上 分 裂 繁 殖 时 ， 许 多 细 胞 堆 集 在 一 起 ， 形 成 肉 眼 可 见 的 群 体 ， 称 为 菌 落 。 不同种类细菌的菌落形态互
40、不相同。有些种类的细菌生长到某个阶段，菌体失去水分浓缩成芽孢。芽孢的壁 很厚，渗透性很弱，含水少，能抵抗不良环境，可生存十几年，遇到适宜的 环境条件，再萌发成为一个新菌体。培养和观察细菌，是一项比较复杂的科技活动，它需要准备各种用具用 品、配制培养基、灭菌、接种等工作，然后才能进行细菌的培养和观察。一、本项活动的用具用品（一）仪器设备 接 种 箱 （ 规 格 见 本 章 第 一 节 ） 、 恒 温 箱 、 冰 箱 、 天 平 、 高 压 蒸 汽 灭 菌 锅 、显微镜（附油镜头）、接种针等。（二）玻璃器皿 培养皿、试管、锥形瓶、量筒、量杯、移液管、烧杯、漏斗等。（三）培养基原料 牛肉膏（或鲜牛肉
41、）、蛋白胨、食盐、琼脂等。（四）其他用品 酒精灯、镊子、滤纸、纱布、普通棉花、载玻片、结晶紫染色液（或番红染色液）、pH 试纸等。 二、本项活动开展的步骤方法（一）配制培养基 培养基是微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质，不同类群的微生物要求不同成分的培养基。 1.常用细菌培养基配方。（1）营养肉汤培养基牛肉膏 3 克蛋白胨 1 克食盐 5 克水 1000 毫升pH 7.17.2（ 2） 营 养 琼 脂 培 养 基 在 上 述 营 养 肉 汤 培 养 基 的 配 方 中 ， 增 添 琼 脂 20 克， 即为营养琼脂培养基。（3）肉汁蛋白胨液体培养基牛肉 500 克蛋白胨 10 克食盐 5 克
42、水 1000 毫升pH 7.17.2如在本配方中加入 20 克琼脂，即成肉汁蛋白胨固体培养基。 2.培养基配制过程。（ 1） 配 制 溶 液 从 上 述 几 种 培 养 基 配 方 中 任 选 一 种 ， 按 照配方向容器内加 入所需水量的一部分，称取各种原料，依次加入使其溶解，最后补足所需水 分。对牛肉膏和蛋白胨，需加热溶解；对新鲜牛肉，需去掉脂肪、筋腱，绞 碎 ， 加 水 浸 泡 ， 在 15下放置 12 小时或 50 下 放 置 半 小 时 ， 用 纱 布 过 滤 后 ， 与蛋白胨一起加热。待全部溶解后补足因加热所蒸发的水分。配制固体培养基时，先把上述已配好的液体培养基煮沸，再加入称好
43、的琼脂，继续加热至完全融化。（ 2） 调 节 pH 值用 pH 试纸测试培养基的 pH 值 ， 如 不 符 合 需 要 ， 可 用 10盐酸或氢氧化钠进行调节。（3）过滤 用纱布或滤纸趁热对培养基进行过滤。（ 4） 分 装 如 果 要 制 作 斜 面 培 养 基 ， 须 将 培 养 基 分 装 于 试 管 中 。 一 只 15150 毫 米 的 试 管 ， 装 入 的 培 养 基 约 34 毫 升 ； 如 果 要 制 作 平 板 培 养 基 或 液 体培养基，就把培养基分装于锥形瓶内，每只锥形瓶只装入其容积一半的培 养基。分装时，不要让培养基粘附在管口、瓶口处，以免浸湿棉塞引起杂菌 污染。（5
44、） 加棉塞培养基分装后， 要用棉塞堵住管口或瓶口。 棉塞应采用普通、 新鲜、干燥的棉花，不要用脱脂棉，因为脱脂棉易吸水而使棉塞无法使用。 棉塞的制作方法是将棉花铺展成适当厚度，揪取掌心大小一块，铺在左手的 拇指与食指圈成的圆孔中，用右手食指插入棉花中间，同时左手食指与拇指 稍 稍 紧 握 ， 就 会 形 成 长 棒 状 的 棉 塞 。 棉 塞 做 好 后 ， 应 迅 速 塞 入 管 口 或 瓶 口 中 ，塞入的深度为棉塞的 2/3。棉塞要松紧适度，既要紧贴内壁而不留缝隙，以 防空气中微生物侵入，又要不过紧，使之能起到过滤空气的作用。理想的松 紧程度以手提棉塞时瓶、管不落为合适。塞好棉塞的锥形瓶
45、和试管，应盖以厚纸，用绳捆好，准备灭菌。（二）灭菌 灭菌是细菌培养能否成功的关键一步，培养基、各种培养用具用品、操作人员的双手都应进行灭菌。 1.培养基和玻璃器皿的灭菌。已分装好的培养基和已清洗干净的玻璃器皿 ， 应 进 行 高 压 蒸 汽 灭 菌 。 高 压 蒸 汽 灭 菌 的 容 器 是 高 压 蒸 汽 灭 菌 锅 。 灭 菌 时 ， 锅内注水，利用煤气、电等热源，使锅内蒸汽压力上升到 2 个大气压、蒸汽 温度上升到 121.6 。 在 此 压 力 和 温 度 下 ， 经 过 1530 分 钟 ， 就 能 把 培 养 基 内和玻璃器皿上的所有微生物包括芽孢全部杀死。使用高压蒸汽灭菌锅，必须
46、严格按照操作规程进行操作，以免发生意外 事故。少年儿童培养细菌时，如采用高压蒸汽灭菌锅灭菌，必须由教师带领 进行，而且教师必须始终留在现场。如果没有高压蒸汽灭菌锅，可用家用高 压 锅 代 替 。 但 家 用 高 压 锅 没 有 压 力 表 和 温 度 计 装 置 ， 无 法 准 确 掌 握 灭 菌 效 果 。 因此，使用时应先进行灭菌时间的试验。方法是将需灭菌的物品放入锅内， 加 热 出 汽 后 ， 盖 好 汽 阀 ， 继 续 加 热 3040 分 钟 ， 冷 却 后 取 出 ， 把 其 中 的 培 养 基放置一天，观察是否有杂菌生长，如有，则再延长加热时间，直至不再出 现杂菌污染为止。使用家
47、用高压锅灭菌，同样须由教师自始至终在现场带领 学生操作。培养基和玻璃器皿的灭菌，也可以用普通的锅进行间歇灭菌。 2.接 种 箱 的 灭 菌 。 接 种 箱 是 对 菌 种 进 行 接 种 的 场 所 ， 必 须 保 持 无 菌 坏 境 。接种箱内应安装紫外线灯，在使用接种箱接种前，进行紫外线灭菌。灭菌时 间一般为 1015 分 钟 。 为 了 检 验 紫 外 线 灭 菌 效 果 ， 可 以 在 接 种 箱 内 放 置 一 份 已灭菌的平板培养基，把盛放平板培养基的培养皿盖打开 510 分钟，然后 放入温箱中培养，如有杂菌丛生，则需延长照射时间，如只有一两个菌落， 则可认为灭菌效果良好。3.其他
48、物品灭菌。接种时所用的酒精灯、火柴、镊子、移液管、烧杯等 物品，在擦洗干净后，放入接种箱，与接种箱一起进行紫外线灭菌。4.固体培养基灭菌后的进一步制作。固体培养基灭菌后，通常要进一步 制作成斜面培养基和平板培养基。这种制作须趁培养基灭菌后尚未凝固时抓 紧时间进行。（ 1） 制 作 斜 面 培 养 基 在 实 验 台 上 放 一 支 厚 约 1 厘 米 的 长 木 条 ， 将 刚 刚 灭 过菌含有培养基的试管头部枕在木条上，使管内培养基自然倾斜，凝固后即 成斜面培养基。（ 2） 制 作 平 板 培 养 基 将 刚 刚 灭 过 菌 、 盛 有 培 养 基 的 锥 形 瓶 和 空 培 养 皿 放 在
49、实验台上，在酒精灯的火焰旁拔下锥形瓶棉塞，随即打开培养皿盖，迅速 将培养基倒入培养皿中，每皿约倒入 10 毫升，以铺满皿底为度。然后放置15 分 钟 ， 待 培 养 基 凝 固 后 ， 再 5 个 培 养 皿 一 叠 ， 倒 置 于 温 箱 中 。 24 小时后检 查，如培养基上未长杂菌，即可用来培养细菌。（三）接种 开展细菌培养观察所需要的菌种，可从科研部门、生产单位得到。菌种得到后，应进行接种。接种方法很多，少年儿童接种细菌，可以采用以下两 种方法：1.从一个斜面培养基接种到另一个斜面培养基。这种方法称为斜面接种 法。主要用于保存菌种，传宗接代。其具体操作方法如下：酒精灯点燃，左手拿住装有菌种和斜面培养基的两只试管，并将中指插 入两试管之间，试管的位置要平行，管口齐平。右手持接种针，将针头和可 能进入试管的针柄部分在火焰上烧红灭菌。将两试管的管口靠近火焰，用右手小指与掌间拔掉两只试管上的棉塞， 迅速将试管口在火焰上烧灼约 3 秒钟，进行管口灭菌。接着将接种针伸入菌 种试管内，先将针头接触培养基上无菌种的部位，使其冷却，然后轻轻取出 少许菌体。在火焰旁迅速将带有菌体的接种针伸进另一试管，在培养基上轻轻划 线，对菌体进行接种。划线应从试管底部开始，划较密的平
