巧用Photoshop軟件“標尺”測量抑菌圈

張云 林凡

摘? ?要：鑒于“探究抗生素對細菌的選擇作用”教學活動中出現的抑菌圈測量難題，利用Photoshop軟件自帶的“標尺”工具代替游標卡尺實現“卡緊抑菌圈”功能，并通過“標尺”工具所示數值，計算出抑菌圈直徑。所得數值與全自動抑菌圈測量儀法進行方差分析，無顯著差異，是一種適用中學生物學教學實踐的抑菌圈直徑測量方法。

關鍵詞：抑菌圈;測量;Photoshop

“探究抗生素對細菌的選擇作用” 是新編人教版普通高中《生物·必修2·遺傳與進化》教材中新增的探究實踐活動[ 1 ]。其教學目的是引導學生探討耐藥菌的出現與抗生素濫用的關系，以落實對學生社會責任學科核心素養的培育。在該教學活動中，教材提供的是常用的微生物敏感性測定方法——紙片擴散法[ 2 ]。測量抑菌圈直徑是紙片擴散法的關鍵環節，但教材并未提及具體的測量方法，此操作也未引起教師重視，通常會直接選擇直尺進行測量[ 3 ]。由于目前中學在實施該教學活動時多選用玻璃材質的培養皿，且培養過程中培養皿上皿蓋內有冷凝水產生，而玻璃介質和冷凝水水滴在燈光照射下會產生反光現象，導致在普通桌面或臺面上測量抑菌圈直徑時易因光線因素引起測量誤差;此外，由于抑菌圈的測量是在培養皿下皿蓋外進行，直尺的“0”刻度線也無法直接接觸抑菌圈的邊緣。因此即使對同一個邊界清晰的抑菌圈而言，不同測量者也難免產生2～5mm誤差。而“探究抗生素對細菌的選擇作用”教學活動，需要對細菌菌株進行傳代培養，并記錄每代培養物抑菌圈的直徑，此測量誤差勢必對實驗結果產生較大影響，導致無法準確探尋到抑菌圈直徑的變化規律。

經文獻檢索，在中學教學之外的其他領域，目前普遍使用的抑菌圈測量法以抑菌圈測定儀和游標卡尺法最為常見[ 3 ]。其中抑菌圈測定儀自動化程度高、測速快、精度準，是生產及藥檢部門專業的測量工具。但對中學教學實踐而言，“探究抗生素對細菌的選擇作用”是2017年版普通高中生物學課程標準中新增的教學內容，且抑菌圈測定儀價格昂貴，未被列入各省市普通中小學教育裝備配備目錄，因此目前中學一線教學中尚不具備使用抑菌圈測定儀的條件。游標卡尺法中所用游標卡尺是工業生產中測量硬性實物直徑、長度的工具，測量時需卡緊被測物才能獲得精密準確的測量結果，但瓊脂平板上的抑菌圈非硬性實物，測量過程中無法實現“卡緊抑菌圈”的操作，而且普通游標卡尺的外卡角短粗，測量抑菌圈直徑時會遮擋視線，因而直接使用游標卡尺進行抑菌圈直徑的測量也存在較大測量誤差[ 3 ]。針對普通游標卡尺使用的不足，顧菊根等曾用改造過的游標卡尺，并自制帶光源的抑菌圈測量臺，有效提高了抑菌圈的測量的精密度[ 3 ]。但此改進步驟繁多，因此亦不具備在中學教學實踐中的可推廣性。

通過實踐摸索，筆者發現美國Adobe系統公司研發的Photoshop軟件自帶的“標尺”工具具有代替游標卡尺實現“卡緊抑菌圈”功能，通過軟件所示“標尺”數值以及藥敏試紙的實際直徑，可計算得出抑菌圈直徑（以下簡稱PS標尺法）。本文對通過PS標尺法計算所得抑菌圈數值與全自動抑菌圈測量儀所測數值進行方差分析，探討在中學生物學教學實踐中運用PS標尺法測量抑菌圈的可行性。

1? 材料和方法

1.1? 材料和試劑

大腸桿菌DH5α菌株（天根生化科技（北京）有限公司）;藥敏試紙（青霉素10ug;氨芐西林10ug;慶大霉素120μg;頭孢曲松30ug;頭孢他啶30ug;頭孢哌酮75μg;常德比克曼生物科技有限公司）;空白藥敏試紙（常德比克曼生物科技有限公司）;LB固體培養基干粉、LB液培養基干粉（北京索萊寶科技有限公司）;PH-Fix系列測試條（德國MACHEREY-NAGEL公司）。

1.2? 方法和步驟

1.2.1? 紙片擴散法測大腸桿菌DH5α菌株對幾種抗生素的藥敏反應

LB固、液培養基配制、DH5α菌種的活化以及無菌操作詳見人教版教材[ 4 ]。每個培養皿接種100 μL活化的菌液，用涂布器均勻涂抹于培養基平板，室溫放置3～5min待菌液滲透到瓊脂內 [ 2 ];再用記號筆在培養皿底部畫2條相互垂直的直線，將培養皿等分4個區域，取同種藥敏試紙分別貼于其中三個區域的中央，以滅菌的空白藥敏試紙貼于剩余的一個區域中央以作對照;將培養皿倒置于37℃恒溫箱中培養16h。每種抗生素藥敏反應重復10次。所獲抑菌圈用數碼照相機拍照保存，并在Photoshop軟件中打開備用。

1.2.2? 抑菌圈直徑的測量及方差分析

（1）點擊Photoshop軟件菜單欄“視圖”，在彈出的菜單欄中點擊“標尺”;點擊菜單欄“編輯”，在彈出的菜單欄中依次點擊“首選項”“單位與標尺”，進入首選項對話框，將標尺單位設置為厘米，設置完畢點擊“確定”并退出;

（2）抑菌圈的邊緣以肉眼看不到細菌明顯生長為限。將鼠標放在標尺內部，按住鼠標向下拖至抑菌圈上端邊緣，使出現的“標尺”輔助線成為抑菌圈上切線，并記錄此輔助線位置數值，同法在抑菌圈下端再拖出一條平行的輔助線做抑菌圈下切線并記錄位置數值;如上所述，利用“標尺”輔助線再做出藥敏試紙上下平行切線，并記錄切線位置數值;將上述數值輸入Excel軟件（Microsoft公司）中，保存待用（圖1）;

（3）利用Excel軟件計算上下切線位置數值之差，即得抑菌圈及藥敏試紙直徑的相對值;所用藥敏試紙均為標準品，實際直徑大小為6mm，以公式“藥敏試紙實際直徑/抑菌圈實際直徑=藥敏試紙相對直徑/抑菌圈相對直徑”計算出抑菌圈實際直徑;

（4）在Photoshop軟件中將圖片旋轉90℃，重復（2）、（3）步驟，即采用“十”字法對抑菌圈進行兩次互為垂直的直徑測量，取平均值;

（5）通過HiCC-T全自動抑菌圈測量儀（簡稱儀器法）再次測量上述抑菌圈直徑;

（6）對上述兩法所得抑菌圈直徑進行方差分析。

3? 結果與分析

用PS標尺法和全自動抑菌圈測量儀分別測定了大腸桿菌DH5α菌株對6種抗生素的藥敏反應，抑菌圈直徑測量結果如表1。由表1可見，除青霉素外，一定濃度的氨芐西林、慶大霉素、頭孢曲松、頭孢他啶以及頭孢哌酮對DH5α菌株均表現出抑菌效應。通過PS標尺法和全自動抑菌圈測量儀測定的抑菌圈直徑誤差均在1mm以內，且兩法測定的抑菌圈直徑沒有顯著差異。

可見，PS標尺法無需購置額外的測量工具或儀器，亦無需對游標卡尺進行加工改造，每次測量只需要記錄Photoshop軟件所給出抑菌圈及藥敏試紙上下切線4個數值，即可導入Excel軟件中進行數據的快速計算，操作簡便，所得數值經全自動抑菌圈測量儀檢測，數據可靠;同時依托Excel軟件可實現對大批量數據的集中快速處理，能很好地滿足中學教學實踐需求。因此，PS標尺法是一種適用中學生物學教學實踐的抑菌圈測量方法。

參考文獻：

[1]朱正威，趙占良.普通高中教科書：生物學·必修2·遺傳與進化[M].北京：人民教育出版社，2019：115.

[2]鐘偉萍.紙片擴散法抗菌藥物敏感試驗的質量控制[J].中國衛生產業，2017，14（26）：38-39.

[3]顧菊根，劉莉.抗生素微生物檢定中抑菌圈測量法的改進[J].現代應用藥學，1997（3）：32-33.

[4]朱正威，孫萬儒，趙占良.普通高中課程標準試驗教科書：生物·選修1·生物技術實踐[M].第二版.北京：人民教育出版社，2007：14-20.