मिट्टी के बसने की दर का निर्धारण/Cyanobacterial Floccules
Summary
बातचीत और मिट्टी और समुद्री क्षेत्र के भीतर बैक्टीरियल कोशिकाओं के अवसादन, प्राकृतिक वातावरण में मनाया, सबसे अच्छा एक नियंत्रित प्रयोगशाला वातावरण में जांच की जा सकती है । यहां, हम एक विस्तृत प्रोटोकॉल है, जो क्ले और cyanobacterial floccules की अवसादन दर को मापने के लिए एक उपंयास विधि रूपरेखा का वर्णन ।
Abstract
ठीक सुक्ष्म, कार्बनिक-युक्त तलछट के जमाव underpinning तंत्र अभी भी काफी हद तक बहस कर रहे हैं । विशेष रूप से, प्रतिक्रियाशील के साथ मिट्टी के कणों की बातचीत के प्रभाव, अवसादी रिकॉर्ड करने के लिए planktonic cyanobacterial कोशिकाओं का अध्ययन किया जा रहा है । इस बातचीत के लिए एक संभावित प्रमुख योगदान है । एक प्रयोगशाला की स्थापना के भीतर, इन सामग्रियों की flocculation और अवसादन दर की जांच की जा सकती है और एक नियंत्रित वातावरण में मापा जा सकता है । यहां, हम विस्तार cyanobacterial/मिट्टी के मिश्रण के अवसादन दर को मापने के लिए एक प्रोटोकॉल । यह पद्धति दो नमूना प्रयोगों के वर्णन के माध्यम से प्रदर्शित किया जाता है: पहला उपयोग करता है kaolin (kaolinite के एक निर्जलित रूप) और Synechococcus सपा. पीसीसी ७००२ (एक मरीन coccoid cyanobacteria), और दूसरा उपयोग kaolin और Synechocystis सपा । पीसीसी ६८०३ (एक मीठे पानी coccoid cyanobacteria) । Cyanobacterial संस्कृतियों एक विशेष रूप से डिजाइन टैंक सतत, वास्तविक समय वीडियो और फोटो रिकॉर्डिंग की अनुमति के लिए अनुकूलित उपकरण के भीतर मिट्टी की मात्रा के साथ मिश्रित कर रहे हैं । नमूना प्रक्रियाओं के रूप में अच्छी तरह से एक के बाद संग्रह प्रोटोकॉल क्लोरोफिल की सटीक माप है जिसमें से cyanobacterial कोशिकाओं के निलंबन में शेष की एकाग्रता निर्धारित किया जा सकता है के लिए विस्तृत रहे हैं । प्रयोगात्मक प्रतिकृति के माध्यम से, एक प्रोफ़ाइल का निर्माण किया है कि अवसादन दर प्रदर्शित करता है ।
Introduction
वर्तमान पर्यावरण की स्थिति और प्रक्रियाओं का उपयोग करने के लिए पिछले बयाना तंत्र का अनुमान लंबे समय sedimentology के एक underpinning किया गया है । जबकि आधुनिक साठा एनालॉग, जैसे काले समुद्र, कार्बनिक के जमाव को समझने के लिए इस्तेमाल किया गया है अमीर, ठीक दानेदार जमा, प्रयोगशाला प्रयोगों के लिए शेल जमा की उत्पत्ति पर अतिरिक्त प्रकाश शेड की क्षमता है । काले शेल की उत्पत्ति में जांच का एक क्षेत्र जमाव दर और मूल गठन का तंत्र है । परंपरागत रूप से, यह इस बात की कल्पना की गई है कि काले शेल वातावरण में बनते हैं जहां अवसादन दर, प्राथमिक उत्पादकता, और कार्बनिक पदार्थ श्वसन दर तलछट1,2 में कार्बनिक पदार्थ के संरक्षण को बढ़ावा ,3. हालांकि, cyanobacterial और क्ले flocculation की भूमिका काफी हद तक मानी गई है । flocculation का यह तंत्र जैविक-समृद्ध, सुक्ष्म तलछटों के तेजी से जमाव के लिए अनुमति देता है, और कम ऑक्सीजन जरूरत नहीं करता है । इस आधार को ध्यान में रखते हुए, इस प्रोटोकॉल दो लक्ष्यों: 1) cyanobacterial/क्ले floccules की अवसादन दर को मापने, और 2) वास्तविक समय में अवसादन प्रक्रिया कल्पना । इस पद्धति, geochemical विश्लेषण के अलावा, को प्रदर्शित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है कि cyanobacterial/वास्तव में शेल गठन1के लिए एक महत्वपूर्ण तंत्र हो सकता है flocculation । जबकि मूल रूप से मॉडलिंग शेल के लिए इरादा, इस विधि ऐसे जीव विज्ञान और पर्यावरण remediation के रूप में अंय विषयों के लिए लागू है, जहां बैक्टीरियल चयापचय और जनसंख्या पर मिट्टी इनपुट के प्रभाव को मापा जा जरूरत है ।
कई अध्ययनों cyanobacteria और मिट्टी के flocculation का निरीक्षण करने के लिए आयोजित किया गया है, हानिकारक मनोरथ खिलता है के लिए2,3,4,5,6,7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 1 2. हालांकि, समय के साथ कोशिका एकाग्रता को मापने, इन अध्ययनों cyanobacteria/क्ले flocculation रॉक रिकॉर्ड के जमाव मॉडलिंग करने के लिए लागू नहीं किया है । जैसे, इन अध्ययनों से एक दृश्य घटक है, जो महत्वपूर्ण हो सकता है जब मॉडलिंग पिछले sedimentological प्रक्रियाओं की कमी है । इसके अतिरिक्त, अध्ययन के बहुमत सेल की गिनती का उपयोग (जैसे, पैन एट अल। 11), जो श्रमसाध्य हो सकता है । हमारे विधि, cyanobacterial flocculation को मापने में हाल ही में अग्रिम के साथ, क्लोरोफिल एक (Chl एक) असतत समय अंतराल पर मापने के द्वारा cyanobacterial कोशिका एकाग्रता में परिवर्तन निर्धारित करता है । Chl युग्मन दृश्य डेटा के साथ एक माप एक नया तरीका है, जिसका उपयोग करने के लिए जमाव की स्थिति का अनुमान किया जा सकता है । उत्पंन छवियां भी ड्यू एट अलसे काम करने के बाद अवसादन दर की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । 13. दृश्य और संख्यात्मक आंकड़ों का संयोजन परिणामों की विश्वसनीयता को मजबूत करता है । इसके अलावा, हम अतिरिक्त मृत बायोमास और मिट्टी के अवसादन के लिए अनुमति प्रोटोकॉल भी मनाया जाएगा रूपरेखा । यह महत्वपूर्ण है जब पिछले sedimentological वातावरण, जहां रहते है और मृत बायोमास सह सकता है पर विचार हुआ है । flocculation के दौरान मृत बायोमास के व्यवहार में अंतर (उदाहरण के लिए, flocculation दर में कमी) संभावित sedimentological निहितार्थ होगा ।
Protocol
Representative Results
Discussion
Flocculation catalyzed द्वारा cyanobacterial सेल-क्ले इंटरेक्शन पारिस्थितिकी और इंजीनियरिंग के क्षेत्रों में ब्याज की एक बहुत आकर्षित किया है2,3,4,5,6,7 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक कृतज्ञता कनाडा के प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (०५४४८, १६५८३१ और २१३४११) से धन स्वीकार करते हैं ।
Materials
| cyanobacteria (in this study: Synechococcus sp. PCC 7002 and Synechocystis sp. PCC 6803) | Pasteur Culture Collection | PCC 7002 or PCC 6803 | used to inoculate the plates |
| agar | Thermo Scientific | CM0003 | used to fill two petri dishes |
| Petri plates (standard bacteriology, 100 x 15 mm) | Sarstedt | 82.1473.001 | 2 required |
| 1 L heat resistant Erlenmeyer flask | Pyrex | 4980-125 | 1 required |
| 250 mL heat resistant Erlenmeyer flask | Pyrex | 4980-250 | 1 required |
| Nichrome inoculating loop with handle | Fisher Scientific | 14-956-103 | 1 required |
| tinfoil | Reynolds Wrap Aluminum Foil | 89079-067 | 50 cm required; used to cover foam stopper and neck of erlenmeyer flasks |
| growth media (e.g. A+) | 1050 mL required; produced using composition described in tables 1-4 | ||
| Bunsen Burner | Fisher Scientific | S95941 | 1 required |
| plastic tubing | Fisher Scientific | S504591 | 1 m required; used to create the bubbling apparatus |
| sponge stopper | Jaece Industries Inc | 14-127-40E | 1 required; hole made in center for pipette; used for constructin the bubbling apparatus |
| acrylic sheet | Home Depot | Optix clear acrylic sheet model # MC-102S | 1 required; used to construct acrylic tank (20 x 30 x 5.1 cm) |
| clear waterproof silicone adhesive | Home Depot | Loctite clear silicone model # 908570 | 1 required; used to construct acrylic tank (20 x 30 x 5.1 cm) |
| camera or video recorder | Panasonic | HC-V770 HD camcorder | 1 required |
| tripod | Magnus | VT-300 | 1 required |
| black cloth | primomart | EAN 0726670162199; Part number 680254blacknappedfr | 1 required; duvetyne light block-out cloth; approximatly 152 x 213 cm to cover tank experiment |
| heat resistant serological pipet | corning incorporated C708510 | 13-671-101G | 1 required; used to create the bubbling apparatus |
| sample vials | Dynalon | S30467 | at least 12 (will vary with time interval chosen) |
| heat resistant glass pipette | Fisher Scientific | Corning Incorporated C708510, 13-671-101G | 1 required; used to create the bubbling apparatus; Polystyrene serological pipet would also work, but should be connected to the tubing and stopper after the rest of the apparatus is autoclaved. |
| microcentrifuge | Eppendorf | 22 62 120-3 | 1 required;Comparable products may be used if capable of centrifuging 1.5 -2 mL microfuge tubes at 13,000 x g |
| vortex machine (Vortex-Genie 2) | Scientific Industries, Inc | SI-0236 | 1 required |
| 100% methanol | Fisher Scientific | A412-500 SDS | at least 12 mL (1mL per sample) required; Caution: Flammable, toxic. Wear gloves and safety glasses. Do not use or store near ignition source. Alternate sources may be used. |
| cuvettes (1.6 mL, polystyrene) | Sarstedt | 67.742 | at least 12 required |
| spectrophotometer | Fisher Scientific | 222-271600 | 1 required; Pharmacia Biotech Novaspec ll could also be used. |
| light bulbs | Home Depot | model # 451807; internet #205477895; store SKU #1001061538 | 6-8 bulbs required to provide light for the tank experiments |
| pipette (Pipetman Classic P1000 | Gilson | F123602 | used to collect samples |
| 37 % Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 258148 | Caution: Corrosive and toxic. Wear lab coat, safety glasses and acid-resistant gloves while using. Prepared to 4 N before use by dilution into deionized water in a chemical fumehood. |
| Foam stopper (small) | Canlab | T 1385 | |
| Foam stopper (large) | Canlab | T 1387 | Requires some intact stoppers and some with a single hole through the centre |
| 30 °C incubator/growth room with continuous illumination | 1 required | ||
| 70 % Ethanol | Fisher Scientific | BP8201500 | 30 mL required;Caution: Toxic and flammable. Wear lab coat and safety glasses |
| hydrophobic air filter (Midisart 2000, 0.2 µm) | Sartorius | 17805 | 1 required |
| clay (e.g. kaolin) | Fisher Scientific | MFCD00062311 | at least 50 g required |
| microfuge tubes (2 mL, polypropylene) | Sarstedt | 72.695.500 | Comparable products may be used. At least 12 (will vary with time interval chosen) |
| 1000 µL pipet tips | Sarstedt | 70.762 | 1 required |
References
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