Determinação da taxa de sedimentação de argila/cianobactérias Floccules
Summary
A interação e a sedimentação da argila e células bacterianas dentro do reino marinho, observada em ambientes naturais, podem ser melhor investigados em um ambiente controlado do laboratório. Aqui, descrevemos um protocolo detalhado, que descreve um método novo para medir a taxa de sedimentação de argila e cianobactérias floccules.
Abstract
Os mecanismos subjacentes a deposição de granulação fina, sedimentos orgânicos ricos ainda em grande parte são debatidos. Especificamente, o impacto da interação de partículas de argila com reativas, planctônicas células das cianobactérias para o registro sedimentar é menos estudado. Essa interação é potencialmente grandes contribuintes para modelos deposicionais de xisto. Dentro de um ambiente de laboratório, as taxas de floculação e sedimentação destes materiais podem ser examinadas e medidas em um ambiente controlado. Aqui, detalhamos um protocolo para medição da taxa de sedimentação de misturas de cianobactérias/argila. Esta metodologia é demonstrada através da descrição de duas experiências de amostra: o primeiro usa caulim (uma forma desidratada de caulinita) e Synechococcus SP PCC 7002 (um cianobactérias cocoides marinho), e a segunda usa caulim e Synechocystis SP. PCC 6803 (um de água doce cocoides cianobactérias). Culturas de cianobactérias são misturadas com quantidades variadas de barro dentro de um aparelho de tanque projetado especialmente otimizado para permitir que o vídeo contínuo, em tempo real e gravação fotográfica. Os procedimentos de amostragem são detalhados bem como um protocolo pós-coleção para medição precisa da clorofila a partir do qual a concentração de células das cianobactérias, permanecendo em suspensão pode ser determinada. Por meio da replicação experimental, um perfil é construído que exibe a taxa de sedimentação.
Introduction
Usar condições ambientais presentes e processos para inferir passado mecanismos deposicionais tem sido um sustentamento de Sedimentologia. Enquanto modernos deposicionais análogos, tais como o mar Negro, têm sido utilizados para entender a deposição de depósitos orgânicos ricos, refinadas, experimentos de laboratório têm potencial para lançar luz adicional sobre a origem dos depósitos de xisto. Uma área de inquérito na gênese de folhelhos pretos é a taxa de deposição e o mecanismo de formação original. Tradicionalmente, ele tem sido a hipótese de que folhelhos negros formaram em ambientes onde a taxa de sedimentação, produtividade primária e taxas de respiração de matéria orgânica promovem a preservação de matéria orgânica no sedimento1,2 ,3. No entanto, o papel das cianobactérias e floculação da argila permaneceu largamente injustificada. Esse mecanismo de floculação permitiria uma rápida deposição de sedimentos orgânicos ricos, refinadas para ocorrer e não necessitam de ser pobre em oxigênio. Considerando esta premissa, o presente protocolo tem dois objectivos: 1) medir a taxa de sedimentação de floccules de cianobactérias/argila e 2) Visualizar o processo de sedimentação em tempo real. Esta metodologia, além de análises geoquímicas, serviu para demonstrar que essa floculação de cianobactérias/argila pode de fato ser um importante mecanismo para a formação de xisto1. Enquanto originalmente destinado para modelação de deposição de xisto, este método é aplicável a outras disciplinas como a biologia e remediação ambiental onde a influência da entrada de argila sobre o metabolismo bacteriano e a população precisa ser medido.
Numerosos estudos têm sido realizados para observar a floculação das cianobactérias e argila, para mitigação de algas nocivas2,3,4,5,6,7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 1 2. no entanto, ao medir a concentração de células ao longo do tempo, estes estudos não aplicaram floculação cianobactérias/argila para modelar a deposição do registro rocha. Como tal, estes estudos faltam um componente visual, que pode ser crítico quando modelagem por processos sedimentológico. Além disso, a maioria dos estudos utiliza a contagem de células (por exemplo, Pan et al. 11), que pode ser trabalhoso. Nosso método, com os avanços recentes na medição da floculação das cianobactérias, determina as alterações na concentração de células de cianobactérias medindo clorofila a (Chl a) em intervalos de tempo discreto. Emparelhamento Chl uma medição com dados visuais é uma nova abordagem, que pode ser usada para inferir as condições deposicionais. As imagens geradas também podem ser usadas para calcular a taxa de sedimentação após o trabalho de Du et al. 13. a combinação de visuais e numéricas de dados reforça a confiabilidade dos resultados. Além disso, nós esboçamos protocolos adicionais, permitindo a sedimentação da biomassa morta e argila para também ser observada. Isto é importante quando se considera passado sedimentológico ambientes, onde vivo e biomassa morta pode ter ocorrido co. Diferenças no comportamento da biomassa morta durante a floculação (por exemplo, redução na taxa de floculação) potencialmente teria implicações sedimentológico.
Protocol
Representative Results
Discussion
Floculação, catalisada por interação célula-argila cianobactérias atraiu muito interesse nos campos da ecologia e engenharia2,3,4,5,6,7 ,8,9,10,11,12</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores reconhecem com gratidão financiamento de ciências naturais e engenharia pesquisa Conselho do Canadá (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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