Question

2．大肠杆菌有许多菌株，野生型菌株在普通培养基中就能成活，菌株A：met^- bio^-thr⁺ leu⁺thi⁺需要在基本培养基中补充甲硫氨酸、生物素，菌株B：met⁺bio⁺ thr^-leu^- thi^-需要在基本培养基中补充苏氨酸、亮氨酸和硫胺．科学家Lederberg和Tatum曾做了如下实验．回答下列问题：

（1）如图1所示，菌株 A 和 B混合培养几小时后，把大肠杆菌洗涤后涂布在基本培养基的固体平板上，发现长出了若干野生型菌落，对此实验现象可作出如下假设：
①不同大肠杆菌间遗传物质发生重组．
②大肠杆菌发生了基因突变．
（2）为了探究上述假设①，有人设计了一种U型管（如图2），中间用过滤器隔开，大肠杆菌不能通过，但培养液和营养物质可通过，实验如下．请补充相关实验内容：
实验步骤：
①在U型管中加入液体基本培养基（基本培养液）；
②U型管两端各加入菌株A、菌株B，培养几小时；
③将U 型管两端的大肠杆菌各自取出洗涤后涂布在基本培养基上，观察有无菌落．
实验结果：没有菌落产生．
实验结论：菌株A与菌株B之间遗传物质发生重组．
（3）现有1升水样，用无菌吸管吸取1mL转至盛有9mL无菌水的试管中，依次稀释至10³倍．各取0.1mL已稀释10³倍的水样分别接种到三个培养基上培养，记录的菌落数分别为31、34、37，则每升原水样中大肠杆菌数为3.4×10⁸个．该数据理论上比细菌实际数目少．
（4）该实验中需要灭菌的是培养基、培养皿、试管、吸管、U形管、过滤器等．（至少写3个）

Answer 1

分析 根据题意可知：菌株A是met^- bio^-营养缺陷型的大肠杆菌菌株，菌株B是thr^- leu^- thi^-营养缺陷型的大肠杆菌菌株．该实验的目的是探究菌株A和B混合培养长出野生型菌落的原因．营养缺陷型的菌株不能在基本培养基中生存，需要添加相应的营养物质．据此分析作答．

解答 解：（1）根据实验结果可知，单独在普通培养基中培养时都不能生存，但是混合在完全培养液中培养一段时间后在普通培养基中出现了一些菌落，这可能是不同缺陷型的细菌间遗传物质发生交换而出现野生型；也可能发生基因突变出现野生型．
（2）根据（1）中实验假设可知，如果U型管中间有过滤器隔开，细菌不能通过，但培养液和营养物质可通过，两种缺陷型的细菌将不会发生遗传物质的重组，并且培养过程中一直使用基本培养基．
如果有菌落生成，说明肯定是发生了基因突变；如果没有菌落生成，一定是菌株A与菌株B之间遗传物质发生重组．
 （3）现有1升水样，用无菌吸管吸取1mL转至盛有9mL无菌水的试管中，依次稀释至10³倍．各取0.1mL已稀释10³倍的水样分别接种到三个培养基上培养，记录的菌落数分别为31、34、37，则每升原水样中大肠杆菌数=（31+34+37）÷3×10³÷（0.1×10^-3）=3.4×10⁸个．由于同一个菌落可能是由两个相连的细菌生成，因此该数据理论上比细菌实际数目少．
（4）该实验中需要灭菌的是培养基、培养皿、试管、吸管、U形管、过滤器等．
故答案为：
（1）②大肠杆菌发生了基因突变
（2）①液体基本培养基（基本培养液）       ③基本培养基      没有菌落产生
（3）3.4×10⁸个     少  
（4）培养基、培养皿、试管、吸管、U形管、过滤器等

点评 本题主要考查微生物培养的相关实验，意在强化学生对微生物培养的过程的相关知识的理解与运用，试题有一定的难度．