Determinazione del tasso di sedimentazione di argilla/cianobatterica fiocco
Summary
L’interazione e la sedimentazione di argilla e cellule batteriche all’interno del Regno marino, osservate in ambienti naturali, può essere studiati meglio in un ambiente di laboratorio controllato. Qui, descriviamo un protocollo dettagliato, che delinea un nuovo metodo per misurare il tasso di sedimentazione di argilla e cianobatterica fiocco.
Abstract
I meccanismi su cui si fonda la deposizione di grana fine, sedimenti organici ricchi sono ancora largamente dibattuti. In particolare, l’impatto dell’interazione di particelle di argilla con cellule cianobatterica reattive, planctoniche al record sedimentario è meno studiato. Questa interazione è un fattore potenzialmente importante di modelli deposizionali shale. All’interno di un ambiente di laboratorio, i tassi di flocculazione e sedimentazione di questi materiali possono essere esaminati e misurati in un ambiente controllato. Qui, dettagliamo un protocollo per la misurazione del tasso di sedimentazione di miscele cianobatterica/argilla. Questa metodologia è dimostrata attraverso la descrizione di due esperimenti di campione: il primo utilizza caolino (una forma disidratata di caolinite) e Prochlorococcus marinus PCC 7002 (un coccoid cianobatteri marini) e il secondo utilizza il caolino e Synechocystis SP. PCC 6803 (un coccoid cianobatteri d’acqua dolce). Cianobatterica culture sono mescolate con diverse quantità di argilla all’interno di un apparato di serbatoio appositamente ottimizzato per consentire di continuo, in tempo reale video e fotografica della registrazione. Le procedure di campionamento sono dettagliate così come un protocollo di post-raccolta per la misura precisa della clorofilla una da cui può essere determinata la concentrazione di cellule cianobatterica residue in sospensione. In replica sperimentale, viene costruito un profilo che consente di visualizzare il tasso di sedimentazione.
Introduction
Usare le condizioni ambientali presenti e processi per dedurre passato meccanismi deposizionali è stato a lungo un fondamento della sedimentologia. Mentre moderni deposizionali analoghi, come il Mar Nero, sono stati utilizzati per comprendere la deposizione di depositi organici ricchi, a grana fine, esperimenti di laboratorio hanno il potenziale per fare ulteriori luce sull’origine dei depositi di scisto. Un’area di indagine nella genesi di scisti neri è il tasso di deposizione e il meccanismo di formazione originale. Tradizionalmente, è stato ipotizzato che scisti neri formata in ambienti dove il tasso di sedimentazione, produttività primaria e tassi di respirazione di materia organica promuovono la conservazione della sostanza organica nel sedimento1,2 ,3. Tuttavia, il ruolo di cianobatterica e flocculazione argilla ha in gran parte rimasto unconsidered. Questo meccanismo di flocculazione consentirebbe per rapida deposizione di sedimenti organici ricchi, a grana fine per accadere e non necessitano di ossigeno. Considerando questa premessa, questo protocollo ha due obiettivi: 1) misurare il tasso di sedimentazione di fiocco cianobatterica/argilla e 2) visualizzare il processo di sedimentazione in tempo reale. Questa metodologia, oltre alle analisi geochimiche, è stata utilizzata per dimostrare che flocculazione cianobatterica/argilla può infatti essere un meccanismo importante per shale formazione1. Sebbene originariamente concepita per la modellazione a deposizione di scisto, questo metodo è applicabile ad altre discipline come la biologia e la bonifica ambientale dove l’influenza dell’input di argilla sul metabolismo batterico e la popolazione devono essere misurate.
Numerosi studi sono stati condotti per osservare la flocculazione di cianobatteri e argilla, per mitigare le fioriture algali nocivo2,3,4,5,6,7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 1 2. Tuttavia, durante la misurazione della concentrazione cellulare nel corso del tempo, questi studi non siano applicate flocculazione cianobatteri/argilla per modellare la deposizione del record roccia. Come tali, questi studi mancano un componente visiva, che può essere critica durante la modellazione passato processi sedimentologici. Inoltre, la maggior parte degli studi utilizza conta cellulare (ad es., Pan et al. 11), che può essere laborioso. Il nostro metodo, con gli avanzamenti recenti nella misura cianobatterica flocculazione, determina i cambiamenti nella concentrazione delle cellule cianobatterica misurando clorofilla un (Chl un) a intervalli di tempo discreti. L’associazione Chl una misurazione con dati visivi è un nuovo approccio, che può essere utilizzato per dedurre le condizioni deposizionali. Le immagini generate è utilizzabile anche per calcolare il tasso di sedimentazione dopo il lavoro da Du et al. 13. la combinazione di dati visivi e numerici rafforza l’affidabilità dei risultati. Inoltre, abbiamo delineare protocolli aggiuntivi, consentendo la sedimentazione di necromassa e argilla devono anche essere rispettate. Questo è importante quando si considera passato sedimentologici ambienti, dove vivono e necromassa co-potrebbe essersi verificato. Differenze nel comportamento di biomassa morta durante la flocculazione (ad esempio, diminuzione della frequenza di flocculazione) potenzialmente avrebbe implicazioni sedimentologiche.
Protocol
Representative Results
Discussion
Flocculazione catalizzata dalla interazione cellula cianobatterica-argilla ha attirato molto interesse nei settori dell’ecologia e ingegneria2,3,4,5,6,7 ,8,9,10,11,<sup class=…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori riconoscono con gratitudine finanziamenti dalle scienze naturali e ingegneria Research Council of Canada (05448, 165831 e 213411).
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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