Summary

클레이/Cyanobacterial Floccules의 정착 률의 결정

Published: June 11, 2018
doi:

Summary

상호 작용 및 찰 흙 및 영역 내에서 해양, 자연적인 환경에서 관찰 된 세균성 세포의 침전 제어 환경에서 최고의 조사 수 있습니다. 여기, 우리는 점토와 cyanobacterial floccules의 침전 속도 측정 하기 위한 새로운 방법을 설명 하는 상세한 프로토콜을 설명 합니다.

Abstract

메커니즘의 세분화 된 증 착을 underpinning, 유기 부유한 앙금은 여전히 크게 논의. 특히, 퇴적암 레코드에 반응, planktonic cyanobacterial 셀과 점토 입자의 상호 작용의 영향 아래 공부 했습니다. 이 상호 작용은 셰 일 depositional 모델에 잠재적으로 큰 기여. 랩 설정 내에서 이러한 물질의 응집 및 침전 속도 검사 고 제어 된 환경에서 측정 될 수 있습니다. 여기, 우리 선발 cyanobacterial/점토 혼합물의 침전 속도 측정 하기 위한 프로토콜. 이 방법론은 두 개의 샘플 실험의 설명을 통해 증명: 고령 토 (kaolinite의 탈수 형태) 및 Synechococcus sp. PCC 7002 (해양 coccoid 박테리아)를 사용 하는 첫 번째 및 두 번째 고령 토 및 를 사용 하 여 Synechocystis sp. PCC 6803 (민물 coccoid 박테리아). Cyanobacterial 문화는 다양 한 양의 연속, 실시간 비디오 및 사진 기록 수 있도록 최적화 된 특별히 고안 된 탱크 장치 내에서 점토와 혼합 됩니다. 샘플링 절차 후 컬렉션 프로토콜의 엽록소는 cyanobacterial 세포 현 탁 액에 남아의 농도 결정 될 수 있는 정확한 측정을 위한 뿐만 아니라 자세히 나와 있습니다. 실험적인 복제를 통해 프로필 침전 속도 표시 하는 구성 되어 있습니다.

Introduction

과거의 depositional 메커니즘 유추를 존재 하는 환경 조건 및 프로세스를 사용 하 여 오랫동안 sedimentology underpinning입니다. 검은 바다 같은 현대 depositional 아날로그 유기 풍부한, 세분화 된 예금의 증 착을 이해 하는 것 사용 되었다, 실험실 실험 혈 암 예금의 근원에 추가 해 주실 수가 있다. 검은 혈 암의 창세기에의 한 지역 증 착 속도 및 원래 형성의 메커니즘 이다. 전통적으로, 그것은 되었습니다 가설 검정 shales 침전 속도, 기본 생산성 및 유기 물 호흡 속도 앙금1,2 유기 물질의 보존을 촉진 하는 환경에서 형성 ,3. 그러나, cyanobacterial의 역할 클레이 응집 크게 경솔하게 남아 있다. 응집이이 메커니즘 발생, 유기 풍부한, 세분화 된 앙금의 빠른 증 착에 대 한 허용 및 낮은 산소를 필요로 하지 않는다. 고려이 전제,이 프로토콜은 두 가지 목표: 1) cyanobacterial/클레이 floccules의 침전 속도 측정 하 고 2) 실시간으로 침전 과정을 시각화. 지구 화학 분석 외에이 방법론은 그 cyanobacterial/클레이 응집 사실 셰 일 형성1에 대 한 중요 한 메커니즘 수 있습니다 보여 주기 위해 사용 되었습니다. 원래 셰 일 증 착 모델링을 위한, 하는 동안이 메서드는 생물학, 환경 치료 등 다른 분야에 적용 가능한 세균성 물질 대사 및 인구에 클레이 입력의 영향 측정 될 필요가.

박테리아 및 유해 조류 꽃2,3,,45,6,7 을 완화 하기 위해 점토의 응집을 관찰 수많은 연구를 실시 했습니다. , 8 , 9 , 10 , 11 , 1 그러나 2., 시간이 지남에 따라 세포 농도 측정 하는 동안 이러한 연구에 적용 되지 않은 박테리아/클레이 응집 바위 기록의 증 착 모델링. 따라서, 이러한 연구는 과거의 sedimentological 프로세스 모델링 때 중요 한 될 수 있는 시각적 구성 요소를 부족 합니다. 또한, 연구의 대다수 셀 계산 활용 (예를 들어,. 11), 힘 드는 수 있습니다. 측정 cyanobacterial 응집, 최근의 진보와 함께 우리의 방법 측정 하 여 엽록소는 a (Chl a) 이산 시간 간격 cyanobacterial 셀 농도에 변화를 결정 합니다. Chl 시각적 데이터 측정을 페어링 depositional 조건을 유추할 수 사용 될 수 있는 새로운 접근 방식입니다. 생성 된 이미지 또한 뒤 에서 작업 후 침전 속도 계산에 사용할 수 있습니다. 13. 결과의 신뢰성을 강화 하는 시각 및 숫자 데이터의 조합. 또한, 우리는 관찰도 죽은 바이오 매스와 점토의 침에 대 한 허용 하는 추가적인 프로토콜 개요. 어디 라이브 sedimentological 환경, 과거 고려 때 이것은 중요 하 고 죽은 바이오 매스 공동 발생 할 수 있습니다. 응집 동안 죽은 바이오 매스의 행동에 차이 (예를 들어 응집 속도 감소) sedimentological 의미 있을 것 이다.

Protocol

1. 준비 Cyanobacterial 문화 단단한 미디어를 사용 하 여 접종 문화 준비 미국 유형 문화 수집 또는 파스퇴르 문화 컬렉션에서 axenic cyanobacterial 셀을 가져옵니다. 예를 들어 단 세포, 해양 Synechococcus 특검팀 PCC 7002 파스퇴르 문화 컬렉션에서 얻은, 그것은 금 후 Synechococcus으로 참조 됩니다. 단단한 미디어 (+ 액체14 와 1.5% agar<sup class="xref…

Representative Results

점토에 드러낼 때, cyanobacterial 세포 현 탁 액22에서 주어진 다. 이 대표적인 결과 여기에 설명 했다. Cyanobacterial 인구에 점토의 효과 확인 하 고 관찰 하는 침전 속도, 두 실험 기간 동안 Synechococcus 및 Synechocystis 50 g/L 고령 토 찰 흙 (표 5-6, 에 노출 됐다 실시 했다 그림 2-3). 1 단계에서 설명한 대로 …

Discussion

응집 cyanobacterial 셀-클레이 상호 작용에 의해 촉매 생태 및 엔지니어링2,3,,45,6,7 분야에 관심을 많이 받고 있다 그러나 ,,89,10,11,<sup cla…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는 기꺼이 자연과학 및 공학 연구 위원회 캐나다의 (05448, 165831 213411)에서 자금을 인정 합니다.

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

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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).

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