探究太空环境对酵母菌出芽生殖影响的试验方法

白易明石家庄市第二中学，河北石家庄　050000



探究太空环境对酵母菌出芽生殖影响的试验方法

白易明
石家庄市第二中学，河北石家庄050000

摘要在地球表面适宜条件下，食用酵母可在无菌固体麦芽汁培养基中生存、繁殖，生殖方式为出芽生殖，且显微镜下可观。本实验在试验箱中进行，采用培养皿瓶装无菌固体麦芽汁培养基对食用酵母进行培养，分为地面组和太空组两组实验进行，在实验结束后，利用350μW/cm²的紫外线照射培养皿杀死酵母菌细胞，待航天器返回地面后，将太空组同地面组对照研究，探究太空环境对酵母菌出芽生殖的影响。实验关键性步骤经地面预实验验证，具有可行性。

关键词酵母菌；出芽生殖；太空环境

1　问题提出

在地球表面，酵母菌的出芽生殖是微生物无性繁殖的重要组成，出芽生殖可能会受到地球引力等因素的影响。在太空环境下，酵母菌的出芽生殖是否受影响，出芽生殖的发生、芽体与母体的大小关系又有何变化尚不可知，本实验将对太空环境下酵母菌出芽生殖进行探究实验。

1.1实验创新性

1）据可查文献，本实验为国内外首次对太空环境下酵母菌出芽生殖进行探究；2）行全程无液体操作，适合在太空环境下进行实验；3）本实验对实验操作进行了创新，减少了太空操作，仅需宇航员进行开关的开启和关闭；4）本实验在地面实验中利用恒温箱保证地面组与太空组温度、湿度条件相同，避免了在太空组使用恒温箱，在保证科学性的情况下使太空组实验装置质量、体积最小化。

1.2实验意义

1）探究出太空环境对酵母菌出芽生殖的影响，增加对酵母菌出芽生殖的认识；2）对宇航员太空食品的多样化具有参考意义；3）为珍贵酵母菌种的保存与繁殖提供参考；4）为工业中酵母菌产物的制备提供参考；5）为大学《微生物学》及高中生物教材补充有关内容提供素材。

2　作出假设

对此实验的进行，有以下假设。

2.1酵母菌的出芽生殖会受到太空环境的影响

在此情况下有5种可能：1）酵母菌可以进行出芽生殖，芽体与母体的大小关系与地面有明显差别，且繁殖速度更快；2）酵母菌可以进行出芽生殖，芽体与母体的大小关系与地面有明显差别，且繁殖速度更慢；3）酵母菌可以进行出芽生殖，芽体与母体的大小关系与地面无明显差别，但繁殖速度更快；4）可以进行出芽生殖，芽体与母体的大小关系与地面无明显差别，但繁殖速度更慢；5）酵母菌不可以进行出芽生殖。

2.2酵母菌的出芽生殖不会受到太空环境的影响

酵母菌可以进行出芽生殖，芽体与母体的大小关系与地面无明显差别。

3实验设计

3.1材料用具

小型实验箱；蓄电池；培养皿；照明装置及紫外线灭菌装置；亚甲基蓝染液；光学显微镜；血球计数板；食用酵母菌菌株及无菌固体麦芽汁培养基；恒温箱。

3.2实验装置

实验在装有照明装置的实验箱中进行，实验箱内固定4个相同培养皿，内部放有接种有食用酵母菌的无菌固体麦芽汁培养基。

4　方法步骤

4.1实验准备阶段

4.1.1装置准备

测定电池容量，设定照明及紫外线灭菌装置安装角度、培养皿所放位置、保险装置并估算实验所需时间。

4.1.2材料准备

1）用麦芽粉与4倍水混匀，在58℃～65℃条件下保温3h～4h至完全糖化，调整糖液浓度为10°巴林，煮沸后用纱布过滤，调pH为6.0，加入2%左右的琼脂配置标准无菌固体麦芽汁培养基[3]，并将其分为八份，分别置于A、B、C、D、E、F、G、H八个相同培养皿中,用透氧薄膜对培养皿封口；2）采集同一菌株的食用酵母菌，将其均分为八组，分别接种于A、B、C、D、E、F、G、H八个培养皿中的培养基上，进行培养；3）将A、B、C、D、E、F、G、H八个培养皿放入适宜的条件下保存备用（尽量保证保存时间较短）；4）在实验装置封闭前将A、B、C、D四个培养皿按预定位置放入地面组实验箱； E、F、G、H四个培养皿按预定位置放入太空组实验箱，将两个实验箱开启照明装置；5）将两个实验箱放入同一恒温箱备用，将恒温箱温度湿度设置为航天器实验舱预设温度、湿度，待航天器实验舱封闭前将太空组实验箱转移至实验舱指定位置。

4.2地面实验

地面组实验全程在恒温箱内进行，调节地面组设备，直至接种8天后开启紫外线灭菌装置15min。

4.3太空实验

到达太空环境后，仅需要宇航员在接种8天后开启紫外线灭菌装置，以杀死酵母菌，照射15分钟后关闭，太空实验结束。

备注：太空组地面组应保证同时开启紫外线灭菌装置以同时终止实验。

4.4地面观察

在太空组实验装置返回地球后，取出A、B、C、D、E、F、G、H培养皿，进行如下操作：

1）对A、B、E、F四培养皿中酵母菌进行取样，用无菌接种环取少量酵母菌于载玻片上，用亚甲基蓝染液进行染色，使用光学显微镜进行观察比较并记录数据；2）对C、D、E、F四培养皿中的培养基加热至100℃进行融化，通过趁热适度离心以便将菌液与琼脂分离，洗涤后，再次离心，之后对菌液进行稀释，并将样品加入至血细胞计数板中进行计数操作，按照稀释比例计算出培养基中酵母菌总数并记录数据。

4.5注意事项

1）需在酵母菌接种后尽快完成实验准备阶段进行实验，且时间越短越有利于保证实验准确性；2）尽量保证划线接种时酵母菌分布合理，避免群体效应引发的实验误差；3）在太空实验结束后，立即同时结束地面实验，保证酵母菌生理状态近似相同。

5　进行实验

按照实验方案操作，实验完成后，分别记录A、B、C、D、E、F、G、H组酵母菌是否可以出芽生殖，酵母菌数量，芽体与母体大小关系，并对实验中出现的异常现象进行备注。

6　分析结果，得出结论

1）确定何种假设正确；

2）分析实验结果是否可靠；

3）进行误差分析。

7　预实验验证

本实验培养操作参照大学课本方案进行，科学可行。实验结束后的紫外线灭菌过程为本实验确保变量唯一的关键性步骤，在预实验阶段，对这一过程进行可行性验证。实验证明，在实验室环境下，将菌液接种到直径为10cm的无菌平皿上，将平皿放置在350μW/cm²的紫外光下进行照射处理，10min时酵母菌杀灭率达到98%，15min后，未检出存活酵母菌，证明酵母菌对紫外线敏感，实验结束后的灭菌操作可行。[4]

参考文献

[1]吴艳.观察酵母出芽生殖的简易方法[J].生物学通报，1986 （11）.

[2]周宗旭.快速观察酵母菌出芽繁殖[J].生物学教学，1998 （3）.

[3]沈萍，陈向东.微生物学（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]刘振林，韩承平，魏丽莉.紫外线对真菌的杀灭作用[J].中国消毒学杂志，1990（2）:95-97.

作者简介：白易明，曾获国家专利及中国科协青少年科技中心奖项，并曾获省级优秀学生荣誉，具有较强的创新能力，向生物及科技创新领域发展

中图分类号Q

文献标识码A

文章编号1674-6708（2015）155-0058-02