Determinación de la tasa de asentamiento de arcilla/cianobacterias copo
Summary
La interacción y la sedimentación de la arcilla y las células bacterianas dentro del Reino marino, observado en ambientes naturales, pueden investigarse mejor en un entorno de laboratorio controlado. Aquí, describimos un protocolo detallado, que describe un nuevo método para medir la tasa de sedimentación de arcilla y cianobacterias copo.
Abstract
Los mecanismos que sustentan la deposición de grano fino, sedimentos orgánicos ricos se debaten todavía en gran parte. Específicamente, el impacto de la interacción de partículas de arcilla con células cianobacterias planctónicas, reactivas el Registro sedimentario se estudia menos. Esta interacción es potencialmente importante colaborador modelos deposicionales de pizarra. En un entorno de laboratorio, las tarifas de la floculación y la sedimentación de estos materiales pueden ser examinadas y medidas en un ambiente controlado. Aquí detallamos un protocolo para medir la tasa de sedimentación de las mezclas de cianobacterias/de la arcilla. Esta metodología se demuestra a través de la descripción de experimentos muestra dos: la primera utiliza caolín (una forma deshidratada de la caolinita) y Synechococcus sp PCC 7002 (cianobacterias cocales Marina), y la segunda utiliza caolín y Synechocystis sp PCC 6803 (cianobacterias cocales agua dulce). Cultivos de cianobacterias se mezclan con cantidades variables de arcilla dentro de un aparato especialmente diseñado el tanque optimizado para permitir que el vídeo de la continua y en tiempo real y registro fotográfico. Se detallan los procedimientos de muestreo, así como un protocolo de la colección para medición precisa de la clorofila a que se puede determinar la concentración de células de cianobacterias en suspensión. A través de replicación experimental, se construye un perfil que muestra la tasa de sedimentación.
Introduction
Utilizando procesos y condiciones ambientales presentes a inferir más allá de los mecanismos de deposición ha sido de largo una base de Sedimentología. Mientras que los modernos análogos de deposición, como el mar negro, se han utilizado para entender la deposición de los depósitos orgánicos ricos, de grano fino, experimentos de laboratorio tienen el potencial de arrojar luz adicional sobre el origen de los depósitos de esquisto. Un área de investigación en la génesis de las pizarras negras es la tasa de deposición y mecanismo de la formación original. Tradicionalmente, se ha presumido que shales negros forman en ambientes donde la tasa de sedimentación, productividad primaria, materia orgánica respiración tarifas y promoción la conservación de la materia orgánica en el sedimento1,2 ,3. Sin embargo, el papel de cianobacterias y floculación de la arcilla se ha mantenido en gran parte unconsidered. Este mecanismo de floculación permitiría rápida deposición de los sedimentos orgánicos, con grano fino para ocurrir y no es necesario oxígeno. Teniendo en cuenta esta premisa, este protocolo tiene dos objetivos: 1) medir la velocidad de sedimentación de copo de cianobacterias/de la arcilla y 2) visualizar el proceso de sedimentación en tiempo real. Esta metodología, además de análisis geoquímico, se ha utilizado para demostrar que esa floculación de cianobacterias/de la arcilla puede en realidad ser un mecanismo importante para la formación de pizarra1. Mientras que originalmente concebidos para la modelización de la deposición de la pizarra, este método es aplicable a otras disciplinas como la biología y la remediación ambiental donde la influencia de la entrada de arcilla sobre metabolismo bacteriano y la población necesita ser medido.
Se han realizado numerosos estudios para observar la floculación de la arcilla, para mitigar las floraciones de algas nocivas2,3,4,5,6,7 y cianobacterias , 8 , 9 , 10 , 11 , 1 2. sin embargo, al medir la concentración de células en el tiempo, estos estudios no han aplicado floculación cianobacterias/arcilla al modelado de la deposición del expediente de la roca. Así, estos estudios carecen de un componente visual, que puede ser crítico al modelado de procesos sedimentológicos pasados. Adicionalmente, la mayoría de estudios utiliza conteo de células (por ejemplo, Pan et al. 11), que puede ser laborioso. Nuestro método, con los recientes avances en medición floculación cianobacterias, determina los cambios en la concentración celular de cianobacterias mediante la medición de clorofila a (Chl a) intervalos de tiempo discretos. Emparejamiento Chl una medición con datos visuales, es un nuevo enfoque, que puede utilizarse para inferir las condiciones deposicionales. Las imágenes generadas pueden utilizarse también para calcular la tasa de sedimentación después del trabajo de Du et al. 13. la combinación de datos numéricos y visuales refuerza la fiabilidad de los resultados. Además, describimos protocolos adicionales permitiendo la sedimentación de la biomasa muerta y la arcilla también se pueden observar. Esto es importante cuando se considera más allá de ambientes sedimentológicos, donde vivo y biomasa muerta puede haber ocurrido Co. Las diferencias en el comportamiento de la biomasa muerta durante la floculación (por ejemplo, disminución en la tasa de floculación) potencialmente tendría implicaciones sedimentológicos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Floculación, catalizada por la interacción de células cianobacterianas-arcilla ha atraído un gran interés en los campos de la ecología y la ingeniería2,3,4,5,6,7 ,8,9,10,11,<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores reconocen con gratitud la financiación de las ciencias naturales y Consejo de investigación ingeniería de Canadá (05448, 165831 y 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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