师：同学们，今天我们学习高二人教版生物学选择性必修三第一章第二节微生物的培养技术与应用第三课时的内容。传统工艺酿醋利用自然界野生菌种，微生物种类繁多，其中醋酸菌是决定食醋产量和质量的主要菌种。为满足食醋产量需求、缩短发酵周期、确保品质稳定，现代工业制醋一般采用人工选育的纯培养醋酸菌进行醋酸发酵。我们如何从自然界多种微生物中分离出优良醋酸菌并完成纯培养呢？这就是今天共同探讨学习的内容。下面请大家先看一则资料科学实例：寻找耐高温的DNA聚合酶。
聚合酶链式反应是一种在体外扩增DNA片段的技术，要求使用耐高温的DNA聚合酶。1973年，科学家从美国黄石国家公园的热泉中筛选出了水生栖热菌，进而提取出耐高温的DNA聚合酶，这种酶目前已被广泛用于聚合酶链式反应。下面请大家思考和讨论以下三个问题。
先看第一个问题，科学家为什么要到热泉中筛选含耐高温的DNA聚合酶的水生栖热菌呢？
生：因为科学家目的是找耐高温的DNA聚合酶，所以要寻找耐高温的生物体，就需到高温环境，比如热泉、火山口等地方，这样才能找到含耐高温的DNA聚合酶细菌，也就是水生栖热菌。
师：因此，我们筛选特定种类的微生物时，要遵循这样的原则：根据特定种类微生物对生存环境的要求，到相应环境中去寻找，这体现了生物与环境相适应的观点。这里的生存环境主要指有利于特定种类微生物生长的环境条件，如营养、温度和pH值等。按照这个选择原则，如果要寻找耐高温的微生物，就要去热泉、火山口等高温环境；如果要寻找耐寒冷的微生物，就要去冰川、雪地等低温环境；如果要寻找分解石油的微生物，就要去被石油污染的环境，其他以此类推。
那为什么水生栖热菌能够从热泉中筛选出来呢？
生：因为水生栖热菌能在70 - 80摄氏度的高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。
师：以上例子给我们在实验室选择培养特定种类的微生物，或者从众多微生物中筛选出单一目的菌株带来什么启示呢？
生：人为地提供有利于特定种类微生物生长的条件，包括营养、温度和pH值等，同时抑制或者阻止其他种类微生物的生长。
师：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或者阻止其他种类微生物生长的培养基称为选择培养基，它依据的原理就是人为地提供有利于特定种类微生物生长的条件，包括营养、温度和pH值等，同时抑制或者阻止其他种类微生物的生长。选择培养基一般分为以下几种类型。第一，利用改变培养条件进行选择培养，比如在70 - 80摄氏度的高温环境条件下，可分离出耐高温的水生栖热菌；使用将pH值调至酸性的培养基可分离出耐酸菌；在无氧条件下可分离厌氧菌。第二，利用添加某种化学物质进行选择培养，比如加入青霉素可分离酵母菌、霉菌等真菌。第三，利用营养条件、营养缺陷进行选择培养。比如不加碳源的培养基可分离出自养型的微生物，不加氮源的培养基可分离出固氮菌。
如果让你分离土壤中分解尿素的细菌，应该怎样设计选择培养基呢？请大家阅读课本16页思考与讨论选择培养基配方设计的资料。下面请思考和讨论以下两个问题。
第一个问题，如果让你配置一种培养基，将土壤稀释液中能够分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计呢？
生：根据资料信息，可以设计一种选择培养基，用尿素作为唯一的氮源，只有能够合成脲酶的微生物才能分解尿素。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，因此能将分解尿素的细菌分离出来。
师：第二个问题，该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点呢？
生：这种培养基与普通培养基相比，只是用尿素作为唯一的氮源，培养基的其他成分基本相同。
师：下面请大家分析这个配方的培养基，思考和讨论以下4个问题。
第一个问题，该培养基配方能否筛选出产生脲酶分解尿素的细菌？如果能，又是怎样筛选的呢？
生：该培养基配方能够筛选出产生脲酶分解尿素的细菌，原因是该培养基以尿素作为唯一氮源，只有能够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繁殖，因此能将分解尿素的细菌分离出来。
师：第二个问题，从物理性质来说，该培养基属于什么培养基？为什么？
生：该培养基属于固体培养基，原因是该培养基添加了凝固剂琼脂，且比例为1.5% - 2%。
师：第三个问题，在该培养基的配方中为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质呢？
生：该培养基的碳源是葡萄糖，氮源是尿素。
师：第四个问题，培养基中磷酸二氢钾和磷酸氢二钠有什么作用呢？
生：培养基中磷酸二氢钾和磷酸氢二钠的作用包括，第一提供无机盐，第二作为缓冲物质调节pH值。
师：因此，选择性培养基还包括第四种类型，利用微生物对某种营养物质的特殊需求，使该营养物质成为其唯一供给来源进行选择培养，比如以尿素作为唯一氮源的培养基，可分离出能分解尿素的微生物；以石油作为唯一碳源的培养基，可分离出能降解石油的微生物。
通过前面学习，我们可以利用选择培养基分离土壤中能分解尿素的细菌，如果想知道1克土壤中有多少能够分解尿素的细菌，应该如何统计呢？请大家分析以下资料，并结合资料思考和讨论以下两个问题，找出分离和统计细菌数量的方法。
第一个问题，根据资料信息，能否直接制备土壤溶液接种到选择培养基上进行培养？为什么？如果不能，需要做怎样的处理才能进行培养？
生：因为土壤中细菌数量庞大，直接制备土壤溶液接种到选择培养基上无法统计数量。所以在进入选择培养之前，需要对土壤溶液进行充分稀释。
师：第二个问题，能否利用平板划线法对细菌进行计数呢？为什么？
生：不能，因为平板划线法最开始的划线很可能菌落会长成一片，导致无法计数。此外，灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。
师：因此，我们可以通过稀释涂布平板法对微生物进行选择培养，然后统计它的数量。什么是稀释涂布平板法？它的具体操作过程是怎样的呢？下面通过一段视频来学习。