在英才計(jì)劃中夯實(shí)科研基礎(chǔ)播撒希望的種子

傳統(tǒng)中草藥在中國有悠久的歷史，是千百年來中國人治療疾病、保健養(yǎng)生的重要手段。不同于化學(xué)合成制劑，中藥是由多種草藥組合而成，不同的草藥組合會產(chǎn)生不同的治療功效。通過查閱文獻(xiàn)，我選取了幾種常用的中藥材與真菌和細(xì)菌進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

家中小試牛刀

實(shí)驗(yàn)前，我觀看和學(xué)習(xí)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，仔細(xì)計(jì)算了藥品用量，于6 月12 日在家中進(jìn)行了第1 次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，用75% 的酒精簡單地處理了實(shí)驗(yàn)用具，因?yàn)榧依飾l件有限，不能做到完全無菌。雖然雙歧桿菌最終在培養(yǎng)基上長出來了，但連成一片，濾紙片周圍被冷凝水打濕，無法辨別是否有抑菌效果。分析后，發(fā)現(xiàn)可能是因?yàn)榫哼^濃、涂布過厚，固體培養(yǎng)基未完全冷卻就蓋上了皿蓋，導(dǎo)致冷凝水滴入培養(yǎng)基，打濕濾紙片。稀釋菌液后又嘗試了一次，依然未達(dá)到預(yù)期效果。

中期考核來臨，在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下，我參觀了東北師范大學(xué)分子表觀遺傳學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，近距離觀察了PCR、電泳等一系列在高中生物教材中出現(xiàn)過的實(shí)驗(yàn)，了解了實(shí)驗(yàn)室的具體情況，同時(shí)也向?qū)焻R報(bào)了入選英才計(jì)劃以來，我的學(xué)習(xí)和課題研究進(jìn)展。導(dǎo)師對我的研究方案提出了寶貴的意見和建議，還將做酵母菌方向研究的師兄介紹給我，與我一起探討中草藥的抑菌作用。

在整理消化導(dǎo)師和師兄的意見后，我還通讀了一系列文獻(xiàn)，最終決定將金盞菊換為其他文獻(xiàn)中抑菌作用表現(xiàn)良好的八角茴香、決明子等，并重新制訂了實(shí)驗(yàn)方案，于9 月3 日在實(shí)驗(yàn)室正式開始實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)室屢敗屢戰(zhàn)

本次實(shí)驗(yàn)，我提高了中藥提取物的濃度，在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下更好地排除了無關(guān)因素的影響。培養(yǎng)2 天后，并未出現(xiàn)抑菌圈。與師兄討論后，我們認(rèn)為濾紙片攜帶的藥品數(shù)量有限，且濾紙片吹得過干，藥效不能得到很好的發(fā)揮。同時(shí)，我們認(rèn)為中藥提取物的提取方法也存在一定的缺陷，于是改用浸乙醇提取的方法，將中藥粉末浸入乙醇中，浸泡2 天，但效果仍然不佳。

后來，通過師兄了解到牛津杯可以攜帶更多的中草藥提取物。牛津杯是一種不銹鋼材質(zhì)、中空的柱狀儀器，與濾紙片和培養(yǎng)基的接觸面積差不多，將中藥提取物打到牛津杯中后，可以逐漸形成抑菌圈?？紤]到牛津杯放置不當(dāng)，會引起待測液從牛津杯與培養(yǎng)基的邊緣滲出，遂再次對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化，使用了雙層培養(yǎng)基。第一次倒板時(shí)，培養(yǎng)基凝固后將牛津杯放置在培養(yǎng)基上；待剩余培養(yǎng)基的溫度降低到40 ℃左右，將酵母菌菌液混入，再倒入培養(yǎng)基，可使培養(yǎng)基與牛津杯更好地貼合，有效防止了中草藥提取物的滲出。同時(shí)，此次實(shí)驗(yàn)還增加了抗生素陽性對照組。培養(yǎng)2 天后發(fā)現(xiàn)陽性對照組邊緣有明顯的抑菌環(huán)，可見這一方法具有較高的可行性。

考慮到酵母菌是一種特殊的真菌，細(xì)胞膜外有細(xì)胞壁的支撐，具有一定的抗性，于是開始了新一輪實(shí)驗(yàn)，用大腸桿菌替換酵母菌。此次實(shí)驗(yàn)可以看出，決明子提取物附近的大腸桿菌生長有結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，但由于中草藥顏色的影響，對觀察造成了一定的困難，于是我們選擇用大腸桿菌生長過程中OD 值的變化作為判斷大腸桿菌生長狀況的指標(biāo)。用含有等量不同中草藥提取物的液態(tài)培養(yǎng)基接種大腸桿菌，每隔4 ～ 8 小時(shí)測定其OD 值，重復(fù)3 次取平均值繪制成生長曲線。研究發(fā)現(xiàn)，決明子抑制大腸桿菌生長的效果更加明顯。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)八角茴香對于大腸桿菌的生長也有一定的抑制效果。

最后，我還通過比較全藥培養(yǎng)基上單個(gè)菌落的大小這一相對直觀的方法印證上述結(jié)果，觀察發(fā)現(xiàn)，與空白對照組的培養(yǎng)基相比，決明子與八角茴香培養(yǎng)基上的菌落確實(shí)生長得較少。

從最初的實(shí)驗(yàn)方案未取得預(yù)期效果后，我進(jìn)行了長達(dá)4 個(gè)月的試錯(cuò)，一次又一次優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，在看到陽性對照組抑菌圈的那一刻，看到OD 值曲線繪出的那一刻，我相信了試錯(cuò)的力量，這一經(jīng)歷將激勵我在學(xué)習(xí)、做事中始終懷有敢于試錯(cuò)的勇氣。

感恩平臺

入選英才計(jì)劃以來，我參加了生物學(xué)科冬令營和堅(jiān)定理想信念主題活動，并進(jìn)入大學(xué)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證自己的猜想。我的動手能力、文獻(xiàn)檢索和閱讀能力，以及論文撰寫能力均有了很大的提升。同時(shí)，參與課題研究還使我更好地理解了課內(nèi)所學(xué)的知識，培育了探索求真的品質(zhì)。1 周1 次的實(shí)驗(yàn)，有期待，有焦慮，有懷疑，所幸最終圓滿地完成了預(yù)期任務(wù)。導(dǎo)師和師兄師姐的幫助與點(diǎn)撥讓我受益匪淺，幫助我從課本中抬起頭，開始關(guān)注前沿研究成果，擁有了更廣闊的科研眼界。

吳梓萌

2023 級中學(xué)生英才計(jì)劃生物學(xué)科學(xué)員

就讀于吉林省長春市實(shí)驗(yàn)中學(xué)，師從東北師范大學(xué)劉寶教授。在英才計(jì)劃培養(yǎng)期間，完成課題“中華傳統(tǒng)三種中草藥金銀花、決明子、八角茴香的抑菌作用研究”。