Floccules 粘土/シアノ バクテリアの定着率の定量
Summary
相互作用と堆積粘土と自然環境の観測、海洋の領域内での細菌のセルの内容は、制御されたラボ環境で最高調べることができます。ここでは、粘土とシアノ バクテリアの floccules の沈降速度を測定する手法の概要を説明する詳細なプロトコルについて述べる。
Abstract
細粒の堆積を支えるメカニズム、有機性豊富な沈殿物はまだほとんど討論されています。具体的には、粘土粒子の堆積のレコードに反応性、浮遊性のシアノ バクテリア細胞との相互作用の影響下で検討しました。この相互作用は、頁岩堆積モデルの潜在的貢献です。ラボの設定内でこれらの材料の凝集、沈降率を検討し、管理された環境で測定できます。ここでは、シアノ バクテリア/粘土の混合物の沈降速度を測定するためのプロトコルを詳しく説明します。この方法論は 2 つの例題実験の説明により示される: 最初のカオリン (カオリナイトの脱水フォーム) と導入したsp PCC 7002 (海洋球状の藍藻) を使用、2 番目はカオリンとを使用して阻害sp. PCC 6803 (淡水球状のシアノ バクテリア)。シアノ バクテリアの培養は、連続的な実時間ビデオおよび写真記録をできるように最適化された特別に設計されたタンク装置内で粘土の変化量と混合されます。サンプリング手順にクロロフィル、シアノ バクテリア細胞の残りの懸濁液中の濃度を決定できるの正確な測定のため回収後プロトコルだけでなく。実験的レプリケーションによる沈降速度を表示する、プロファイルで構成されます。
Introduction
過去の堆積機構を推測する環境の現状とプロセスを使用して長い堆積学の基盤をされています。黒海など現代の堆積の類縁体は、有機性豊富なきめの細かい堆積物の堆積を理解する使用されてきたが、頁岩堆積物の起源に追加の光を当てる可能性がある実験室。黒色頁岩の起源の調査の 1 つの領域は、成膜速度と機構の元です。伝統的に、それは黒色頁岩が堆積速度、主な生産性、および有機物の呼吸速度が堆積物1,2 における有機物の保存を促進する環境で形成されたことが仮定された ,3。しかし、シアノ バクテリアの役割と粘土凝集は unconsidered 残った主。この凝集のメカニズム有機性豊富なきめの細かい堆積物の高速堆積が発生する可能になるし、低酸素を必要としません。この前提を考慮してこのプロトコルは 2 つの目標: 1) シアノ バクテリア/粘土 floccules の沈降速度を測定し、2) 堆積プロセスをリアルタイムに可視化します。地球化学的分析に加え、この方法論は、そのシアノ バクテリア/粘土凝集あります頁岩形成1のための重要なメカニズムを示すために使用されています。本来頁岩堆積をモデル化するため、このメソッドは他の生物や環境修復などの分野に適用可能な細菌の代謝と人口に及ぼす粘土の入力を測定する必要があります。
シアノ バクテリアや有害藻類ブルーム2,3,4,5,6,7を軽減するための粘土の凝集を観察する数多くの研究が行われています。,8,9,10,11,12。 しかし、時間の経過とともに細胞濃度を測定している間これらの研究適用していないシアノ バクテリア/粘土凝集ロック レコードの沈着をモデリングします。そのため、これらの研究は過去の堆積過程モデリングするとき重要なことができる視覚的なコンポーネントを欠いています。また、研究の大部分を利用して細胞数 (例えば、パンら 。11)、骨の折れることもあります。測定のシアノ バクテリアの凝集の最近の進歩と私たちの方法は、離散時間間隔でクロロフィルを(クロロフィル、) を測定することによってシアノ バクテリア細胞濃度の変化を決定します。クロロフィルと視覚的なデータの測定を組み合わせは、堆積条件を推測する使用ことができます新しいアプローチです。生成された画像は、デュらから仕事の後の沈降速度の計算にも使用できます。13。 visual と数値データの組み合わせは、結果の信頼性を強化します。さらに、我々 も観察できるように死んだバイオマスと粘土の沈降のための追加のプロトコルの概要を説明します。生きているところ、過去の堆積環境を考慮した場合、これは重要で、死んだバイオマス共同発生しました。凝集の中に死んでいるバイオマスの動作の違い (たとえば、凝集速度の増減) 堆積学的含意潜在的でしょう。
Protocol
1 シアノ バクテリア培養の準備 固体媒体を使用するカルチャの接種の準備 アメリカのタイプ文化コレクションまたはパスツール文化コレクションから無菌共生シアノ バクテリア細胞を取得します。たとえば、単細胞、海洋におけるsp. PCC 7002 パスツール文化コレクションから得られた、導入した来世に参照されます。 固体媒体 (+ 液体メディ…
Representative Results
粘土にさらされて、シアノ バクテリア細胞懸濁液22から取り込まれます。これは、ここに与えられた代表的な結果で示されます。粘土のシアノ バクテリアの個体群への影響を判断して沈降を観察するレート, その中に導入したと阻害は、50 グラム/L のカオリン粘土 (表 5-6にさらされた 2 つの実験を行った図 2…
Discussion
シアノ バクテリア細胞粘土相互作用による触媒凝集は生態学および工学2,3,4,5,6,7 分野への関心の多くを集めています。 ,8,9,10、11,<s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者は感謝して自然科学と工学研究評議会カナダ (05448、165831、213411) からの資金を認めます。
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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Cite This Article
Playter, T., Konhauser, K., Owttrim, G. W., Whitford, D. S., Warchola, T., Hodgson, C., Mloszewska, A. M., Sutherland, B., Zonneveld, J., Pemberton, S. G., Gingras, M. K. Determination of the Settling Rate of Clay/Cyanobacterial Floccules. J. Vis. Exp. (136), e57176, doi:10.3791/57176 (2018).