Funding by the German Environmental Foundation (DBU) is acknowledged. The authors thank Ute Kuhlicke for technical help with CLSM analysis and Birgit W&#252;rz, Rita Remer, and Jana Reichenbach for skilled experimental help. The authors would particularly like to thank Prof. Jan Roelof van der Meer and Dr. Robin Tecon for fruitful discussion and providing the bioreporter strain. It contributes to the &#8216;Chemicals in the Environment&#8217; (CITE) research program of the Helmholtz Association.

1. Vorbereitung der Gerichte, Slides und Inkubationskammern <ol><li> Bereiten Sie das folgende Material für jeden Mikrokosmos: eine große Kunststoff-Petrischale unten (d = 10 cm), ein modifiziertes (siehe Schritt 1.2) kleine Kunststoff-Petrischale unten (d = 5 cm) mit Deckel und einer Zählkammer Rutsche mit drei Hohlräumen. </li><li> Nehmen Sie die gewünschte Anzahl von Petrischale Unterteile (d = 5 cm). Entfernen Sie Teil der Rand mit einer Säge passgenau einen Schieber (26 mm Kantenlänge). Um das System zu sterilisieren, genießen Petrischale Böden und Deckel in 70% Ethanol O / N und trocknen Sie sie für mindestens 2 Stunden in einem Strom Schrank unter UV-Licht. Speichern die Petrischalen in einem dicht verschlossenen Kunststoffbehälter, der auch UV-Licht 2 Stunden ausgesetzt worden waren. </li><li> Wischen Sie die gewünschte Anzahl der Folien mit 70% Ethanol und Klima trocknen. Wickeln Sie Folien in Aluminiumfolie und legen Sie sie in einem Muffelofen 5 h bei 450 ° C, um mögliche Verunreinigungen zu entfernen. </li&gt; <li> Bereiten Glas Inkubationskammern mit Deckel. Reinigen mit 70% Ethanol und freizulegen offenen Kammern mit UV-Licht für mindestens 2 h in einem Strömungsgehäuse. HINWEIS: Large Exsikkatoren (Durchmesser etwa 30 cm) mit Deckel kann zu diesem Zweck verwendet werden; jeder Exsikkator kann bis zehn Mikrokosmos Setups Haus auf. </li></ol> 2. Herstellung der Medien und Kultur <ol><li> So führen 20 parallel Mikrokosmen, erhalten 100 ml geändert Trypton-Hefe-Medium (MTY) 14, etwa 150 ml 21C-Minimalmedium 16 (MM), 5 ml Minimalmedium-Agar (MMA; 0,5% w / v), drei Kartoffel-Dextrose-Agar-Platten (PDA; 1,5%, w / v) für P. ultimum, vier leeren Platten, einer PDA-Platte, die 2 mg L -1 Cycloheximid vier Agaroseplatten (3% w / v), enthaltend 0,3 g ml -1 Aktivkohle und 40 mg FLU in 2 mg-Portionen. </li><li> Bereiten mty enthaltend 50 mg L -1 Kanamycin (Kanamycin ist required, um die eGFP Reporterplasmid) und MM mit 10 mM Acetat für bakterielle Anbau erhalten. Verwenden MM ohne Acetat auf 0,5% MMA zur Immobilisierung von Bakterien in den Mikrokosmen vorzubereiten und Platten gießen (jeweils 20 ml) von 1,5% PDA für den Anbau von Pythium ultimum und Mikrokosmos Setups. </li><li> Impfen Sie einige Hyphen von P. ultimum auf drei frische PDA-Platten und Inkubation im Dunkeln bei 25 ° C für etwa 72 Stunden. Stellen Sie anschließend sicher, dass die Platten überwuchert vollständig durch frische und flauschige Myzel. </li><li> Starten zwei Kulturen von B. sartisoli RP037-MCHe in 50 ml MTY aus einem Glycerin Lager. Inkubation bei 30 ° C mit 230 Umdrehungen pro Minute rotierenden Kolben Bewegung O / N. </li><li> Maßnahme Kultur optische Dichte (OD) bei 578 nm und die Zentrifuge bei 1000 × g für 10 min (für B. sartisoli RP037-MCHe ist die erwartete OD 578 etwa 1,0, und die Zellen sind in der exponentiellen Phase). Überstand verwerfen und erneut zu suspendieren, die Zellenin einer angemessenen Menge von MM auf eine OD 578 von 0,4 zu erreichen. Impfen Sie 20 ml MM mit 50 mg L -1 Kanamycin mit 400 ul der resuspendierten Zellen. Inkubation bei 30 ° C mit 230 Umdrehungen pro Minute rotierenden Kolben Bewegung O / N. </li><li> Messen OD 578 der Kultur in MM (von B. sartisoli RP037-MCHe ist die erwartete OD 578 etwa 0,2, und die Zellen in der frühen exponentiellen Phase). Zentrifugenkultur bei 2.000 × g für 10 min und erneut die Zellen in einer geeigneten Menge an MM auf eine OD von 0,4 erreicht. Mischen Sie 50 ul der Zellsuspension mit 500 ul warme, flüssige MMA in 2-ml-Röhrchen und lagern bei 50 ° C bis zur Verwendung. Verwenden Sie 150 ul der Zellen in MMA für jedes Mikrokosmos. </li><li> Platten gießen Agarosegel Aktivkohle enthält. Schmelzen Agarose (3%, w / v) in doppelt destilliertem Wasser. Gründlich mischen mit Aktivkohle (0,3 g ml -1) und gießen Mischung in Kunststoffpetrischalen(D = 10 cm). </li></ol> 3. Mikrokosmos Montage . Hinweis: Die komplette Mikrokosmos Setup ist schematisch in Abbildung 1 dargestellt, finden Sie in allen folgenden Einzelschritte Abbildung 1. Die folgenden Schritte beschreiben die Vorbereitung einer Probe (SAM) mit Myzel Transportvektoren und drei verschiedene Steuerungseinstellungen (CON AIR CON NEG, CON POS). Eine Zusammenfassung der verschiedenen Einstellungen können in Tabelle 1 gefunden werden. <ol><li> Nehmen gewünschte Anzahl von Petrischalen und Rutschen und deckt sie mit UV-Licht unter einem Strom Schrank für 30 min. </li><li> Setzen Sie den kleinen Petrischale in der großes und passen Sie die Folie durch den Spalt des kleinen Petrischale. Nehmen Sie eine Probe des warmen Zellsuspension in MMA und fügen Sie 150 ul in die Mitte Hohlraum eine Folie. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis die mittleren Hohlräumen aller Folien sindmit MMA gefüllt. Warten Sie 5 Minuten für die MMA zu verfestigen. </li><li> Verwenden Sie eine 1 cm Korkbohrer aus einem leeren PDA Platte Punch-Out kreisförmigen Flecken. Legen Sie ein Patch in einem Abstand von 2 mm neben dem MMA in dem kleinen Petrischale. Fügen Sie diese auf Myzelwachstum im Setup (PDA 3 in Abbildung 1) zu fördern. </li><li> Schneiden gekrümmt PDA Patches als mechanische Barrieren. Verwenden Sie eine saubere und sterile kleine Petrischale Unterteil und drücken Sie sie in ein PDA-Platte. Verwenden Sie einen Spachtel, um einen anderen kleineren Ring in einem Abstand von 0,5 cm in den Agar, die in einem PDA-Ring führt zu schneiden. <ol><li> Schneiden Sie ein Stück, das passt genau in die Lücke des kleinen Petrischale im Mikrokosmos Setup und legen Sie sie in die Lücke an der Spitze der Folie. Sicherzustellen, dass der Abstand zwischen dem MMA und dem kreis PDA Barriere beträgt etwa 2 mm. Schließen Sie den Deckel des kleinen Petrischale leichten Druck in die PDA-Schranke. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3.4 und 3.4.1 mit einem PDA-Platte mit 2 g L -1Cycloheximid. HINWEIS: Dies ist die Steuer Setup für Lufttransport (CON AIR) zu den Bioreporter Zellen, da Myzel durch Cycloheximid gehemmt und nicht überwuchern MMA. </li></ol></li><li> Verwenden Sie eine 1 cm Korkbohrer zu Punch-Out kreisförmigen Flecken von einem leeren PDA Platte. Verwenden Sie ein anderes 0,5 cm Korkbohrer zu schneiden Sie die Mitte der ersten Patch. Platzieren der resultierenden kleine PDA-Ring in einem Abstand von 1 mm neben dem PDA Barriere (PDA 1 in Abbildung 1). </li><li> In 2 mg FLU in das Loch des PDA 1. Verwenden Sie ein 1 cm Korkbohrer ausschneiden kreisförmigen Flecken von PDA-Platten überwuchert P. ultimum und stellen Sie einen Patch (PDA 2 in Abbildung 1) unten nach unten auf den PDA-Ring, so dass der Myzelmatte steht vor der Grippe-Kristallen. <ol><li> Wiederholen Sie diesen Schritt ohne Zusatz von FLU-Kristallen. HINWEIS: Dies ist die negative Kontrolle Setup (CON NEG), um festzustellen, HintergrundFluoreszenz Bioreporter Zellen. </li></ol></li><li> Verwenden Sie eine 1 cm Korkbohrer aus dem Agar mit Aktivkohle Punch-Out kreisförmigen Flecken. Zeigen vier Patches in jeder Mikrokosmos-Setup, um die gasförmigen FLU-Konzentration (Abbildung 1) weiter zu verringern. </li><li> Bereiten Sie eine positive Kontrolle (CON POS). Fügen Sie einige FLU Kristalle zu 200 ul Zellsuspension MMA und steckte es in einen Hohlraum einer leeren Folie. </li><li> Platzieren einer Petrischale (d = 10 cm) mit etwas Pulver aus Aktivkohle auf dem Boden der Inkubationskammer zu FLU Gaskonzentration in der Kammer zu minimieren. Auch legen vier vor fünf 50 ml-Bechergläser mit sterilem Wasser auf der Unterseite mit hoher Luftfeuchtigkeit in der Kammer aufrechtzuerhalten. <ol><li> Übertragen Mikrokosmos Setups in Inkubationskammern und Inkubation bei 25 ° C für 96 Stunden. Platz Proben nach dem Zufallsprinzip in den verschiedenen Wachstumskammern zur Lage Effekte auszuschließen. HINWEIS: Diese Inkubationszeit apLagen an den Oomyceten P. ultimum. Es könnte unterschiedlich für andere Organismen. </li></ol></li></ol> 4. konfokale Laser Scanning Mikroskopie <ol><li> Idealerweise verwenden Sie ein CLSM-Setup mit aufrechten Mikroskop. HINWEIS: Es kann mit herkömmlichen Lasern Angebot zB 488, 561 und 633 nm Linien zur Anregung oder mit Tunable White Laserquelle ausgestattet werden. </li><li> Verwenden Sie die folgenden Einstellungen für die Sammlung von Bildern: Anregung: 490 nm (eGFP) und 585 nm (mCherry) an der entsprechenden Laserintensität (simultane Anregung); Emissionsbereiche: 500 bis 550 nm (eGFP) und 605 bis 650 nm (mCherry); Objektiv: 63X NA 0,9 Wasser eintauchbar (aufgrund seiner großen Arbeitsabstand); Schrittweite für Z-Stapel: 0,5 um. </li><li> Öffnen Mikrokosmos Einrichtung und Verwendung eines Skalpells auf PDA 1, 2, 3 und den PDA Barriere zu entfernen. Setzen Sie ein Deckglas auf der Oberseite des MMA und drücken Sie sie vorsichtig, um Luftblasen zu entfernen. Montieren Sie gleiten auf Mikroskoptisch. Fügen Sie einen Tropfen Wasser auf der Oberseite des the Deckglas und benutzen mCherry Einstellungen Bioreporter Zellen in der Probe zu finden. </li><li> Holen Sie sich einen schnellen Überblick über die Probe und optimieren Rauschabstand mit einem Schein-über-unter Tabelle für rot (mCherry) und Grün (eGFP) Kanal. Wählen Sie eine zufällige Position auf der Probe zu Bioreporter Fluoreszenz analysiert. HINWEIS: Hyphen können Autofluoreszenz im Bereich von Bioreporter Emissions (zB grüne Autofluoreszenz) 17 zeigen. Achten Sie darauf, Bereiche ohne Hyphen wählen, wenn dies der Fall ist. </li><li> Definieren und notieren z-Stapel für jede Position im grünen (eGFP) und die rote (mCherry) Kanal. Vermeiden Ausbleichen der Probe von Long-Positionen in Epifluoreszenz Licht oder Laserlicht. <ol><li> Wiederholen Sie die vorherigen Schritt für zehn zufällig, gleichmäßig verteilte Positionen. </li></ol></li><li> Wiederholen Sie alle Schritte mit den gleichen Einstellungen für alle Proben der Teststrecke (SAM), CON AIR CON NEG und CON POS. </li></ol&gt; 5. Bildanalyse HINWEIS: Um die rote (mCherry) und Grün (eGFP) Fluoreszenz in den z-Stapel aufgezeichnet Analyse wird unter anderem die kostenlose Software ImageJ 18 (http://rsb.info.nih.gov/ij/download.html) kann verwendet. <ol><li> Achten Sie auf die logi_tool Plugin (http://downloads.openmicroscopy.org/bio-formats/4.4.10/) installieren. </li><li> Öffnen Sie die Datei in ImageJ. Wählen Sie &quot;aufgeteilt Kanäle&quot; und in der Nähe grünen Kanal. Verwenden Sie das Makro &#39;mCherry Bereich &quot;als Zusatzcode-Datei in Bereich der roten Fluoreszenz in Z-Stapel zu quantifizieren ist. Stellen Sie die gewünschten Einstellungen im Makro (fett gedruckt). <ol><li> Output ist eine Tabelle mit den gemessenen Pixel über dem Schwellenwert (und über dem festgelegten Mindestgröße) in z-Stack. Hinweis: Die Summe aller Werte ist die Gesamtzahl der roten Pixel (Bereich) in dem Stapel. </li></ol></li><li> Öffnen Sie die Datei in ImageJ. Wählen Sie &quot;aufgeteilt Kanäle&quot; und in der Nähe roten Kanal. Verwenden Sie den Makro<html> 216; eGFP int &#39;als Zusatzcode-Datei zur Verfügung gestellt, um die Intensität der grünen Fluoreszenz in z-Stapel zu quantifizieren. Stellen Sie die gewünschten Einstellungen im Makro (fett gedruckt). <ol><li> Die Ausgabe ist eine Tabelle mit den mittleren Intensitäten und Fläche aller grünen Gegenstände über der Schwelle (und über dem festgelegten Mindestgröße) in Z-Stapel. Um im Stapel berechnen die Gesamtintensität der grünen Pixel, multiplizieren jeweils mittlere Intensität durch die entsprechende Region. </li></ol></li><li> Berechnen Sie den prozentuellen eGFP Induktion (eGFP rel): <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/52334/52334eq1.jpg" width="300px" /> (1) Hinweis: Da mCherry konstitutiv exprimiert wird, ist der resultierende Wert von eGFP rel ein relatives Maß für die Menge an eGFP durch eine bestimmte Anzahl von Zellen ausgedrückt. Bitte auf Tabelle 3, um weitere Informationen über die Berechnung des eGFP rel verwiesen. </li></ol>tle &quot;&gt; 6. Chemical Quantifizierung HINWEIS: Mikrokosmos Konfigurationen können auch verwendet werden, um chemische Quantifizierung transloziert FLU Mengen mit oder ohne einem abiotischen Verunreinigung Körper auszuführen. <ol><li> Wickeln Sie 15 ml Glasfläschchen, 1 ml GC / MS-Fläschchen und Fremdbeilagen in Aluminiumfolie. Füllen Abdampfschalen mit Na 2 SO 4; stellen alle in Muffelofen 5 h bei 450 ° C, um mögliche Verunreinigungen zu entfernen. Lagern Sie das Na 2 SO 4 innerhalb eines aktivierten Exsikkator. </li><li> Schneiden PDMS beschichteten Glasfasern in 0,5 cm Länge. Fasern waschen durch Schütteln viermal 2 h in frischem Methanol. Wiederholen Sie die Schritte Waschen noch vier Mal mit Reinstwasser und speichern sauber Fasern in ultrareinem Wasser in einem verschlossenen Glasfläschchen. </li><li> Bereiten 1,5 l Toluol / Aceton (3: 1, v / v), enthaltend 10 ug L -1 Phenanthren-d 10. </li><li> Die Schritte 1, 2 und 3 des Protokolls. Bereiten Mikrokosmen ohne BIOR(-) und CON AIR (- SAM ()) eporter Zellen FLU Transport studieren und mit Bioreporter Zellen (SAM), um FLU Abbau zu überprüfen. <ol><li> Optional (ohne Bioreporter Zellen): Platz drei PDMS beschichteten Glasfasern (in der Regel für die SPME Experimente verwendet) als künstliche und messbaren Schadstoffwanne nach innen MMA von SAM (-) mit einer feinen Pinzette. </li><li> Entfernen Glasfasern mit feinen Pinzetten und übertragen jeweils ein in ein GC / MS-Fläschchen mit Einsatz. </li><li> Fügen Sie 200 ul Toluol und schütteln vertikal O / N und mittels GC / MS analysiert. Verwenden Sie die Einstellungen in der Tabelle 2 zur Verfügung gestellt. </li></ol></li><li> Übertragen MMA aus dem mittleren Hohlraum in eine 15 ml Glasphiole und etwa drei Spatel von Na 2 SO 4. Nach gründlichem Mischen mit einem Spatel und 10 ml Lösungsmittel. Vortex die Mischung und schütteln horizontal O / N im Dunkeln. <ol><li> Über 1001; l Probe in GC / MS-Fläschchen mit Einsatz. Zugabe von 10 ul Acenaphthylen-d 08 (10 mg L -1) und Analyse mittels GC / MS unter Verwendung desselben Programms wie in 6.4.3 beschrieben. </li></ol></li></ol>

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	<li>Holden, P. A., Fierer, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+processes+in+the+vadose+zone.">Microbial processes in the vadose zone.</a> Vadose Zone Journal. 4, 1-21 (2005).</li><li>Whitman, W. B., Coleman, D. C., Wiebe, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prokaryotes:+The+unseen+majority.">Prokaryotes: The unseen majority.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 95, 6578-6583 (1998).</li><li>Kieft, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+abundance+and+activities+in+relation+to+water+potential+in+the+vadose+zones+of+arid+and+semiarid+sites.">Microbial abundance and activities in relation to water potential in the vadose zones of arid and semiarid sites.</a> Microbial ecology. 26, 59-78 (1993).</li><li>Wang, G., Or, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aqueous+films+limit+bacterial+cell+motility+and+colony+expansion+on+partially+saturated+rough+surfaces.">Aqueous films limit bacterial cell motility and colony expansion on partially saturated rough surfaces.</a> Environ. Microbiol. 12, 1363-1373 (2010).</li><li>Griffin, D. M., Parr, J. F., Gardner, W. R., Elliott, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Water Potential Relations in Soil Microbiology SSSA Special Publication. , 141-151 (1981).</li><li>Papendick, R. I., Camprell, G. S., Parr, J. F., Gardner, W. R., Elliott, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Water Potential Relations in Soil Microbiology SSSA Special Publication. , 1-22 (1981).</li><li>Boswell, G. P., Jacobs, H., Davidson, F. A., Gadd, G. M., Ritz, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+consequences+of+nutrient+translocation+in+mycelial+fungi.">Functional consequences of nutrient translocation in mycelial fungi.</a> J. Theor. Biol. 217, 459-477 (2002).</li><li>Jennings, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translocation+of+solutes+in+fungi.">Translocation of solutes in fungi.</a> Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 62, 215-243 (1987).</li><li>Bais, H. P., Weir, T. L., Perry, L. G., Gilroy, S., Vivanco, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+root+exudates+in+rhizosphere+interactions+with+plants+and+other+organisms.">The role of root exudates in rhizosphere interactions with plants and other organisms.</a> Annu. Rev. Plant Biol. 57, 233-266 (2006).</li><li>Furuno, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mycelia+promote+active+transport+and+spatial+dispersion+of+polycyclic+aromatic+hydrocarbons.">Mycelia promote active transport and spatial dispersion of polycyclic aromatic hydrocarbons.</a> Environ. Sci. Technol. 46, 5463-5470 (2012).</li><li>Gao, Y., Cheng, Z., Ling, W., Huang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arbuscular+mycorrhizal+fungal+hyphae+contribute+to+the+uptake+of+polycyclic+aromatic+hydrocarbons+by+plant+roots.">Arbuscular mycorrhizal fungal hyphae contribute to the uptake of polycyclic aromatic hydrocarbons by plant roots.</a> Bioresour. Technol. 101, 6895-6901 (2010).</li><li>Semple, K. T., Morriss, A. W. J., Paton, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioavailability+of+hydrophobic+organic+contaminants+in+soils:+fundamental+concepts+and+techniques+for+analysis.">Bioavailability of hydrophobic organic contaminants in soils: fundamental concepts and techniques for analysis.</a> Eur. J. Soil. Sci. 54, 809-818 (2003).</li><li>Tecon, R., Binggeli, O., vander Meer, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double-tagged+fluorescent+bacterial+bioreporter+for+the+study+of+polycyclic+aromatic+hydrocarbon+diffusion+and+bioavailability.">Double-tagged fluorescent bacterial bioreporter for the study of polycyclic aromatic hydrocarbon diffusion and bioavailability.</a> Environ. Microbiol. 11, 2271-2283 (2009).</li><li>Tecon, R., Wells, M., vander Meer, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+green+fluorescent+protein-based+bacterial+biosensor+for+analysing+phenanthrene+fluxes.">A new green fluorescent protein-based bacterial biosensor for analysing phenanthrene fluxes.</a> Environ. Microbiol. 8, 697-708 (2006).</li><li>Schamfuss, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+mycelia+on+the+accessibility+of+fluorene+to+PAH-degrading+bacteria.">Impact of mycelia on the accessibility of fluorene to PAH-degrading bacteria.</a> Environ. Sci. Technol. 47, 6908-6915 (2013).</li><li>Smibert, R. M., Krieg, R. M., Gerhardt, P., Murray, R. G. E., Costilow, R. N., Nester, E. W., Wood, W. A., Krieg, N. R., Phillips, G. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Manual of methods for general bacteriology. 19, 409-443 (1981).</li><li>Wu, C. H., Warren, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+autofluorescence+in+fungi+and+its+correlation+with+viability.">Natural autofluorescence in fungi and its correlation with viability.</a> Mycologia. 76, 1049-1058 (1984).</li><li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+Image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nat. Methods. 9, 671-675 (2012).</li><li>Pedersen, C., Sylvia, D., Mukerji, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+8+Concepts+in+Mycorrhizal+Research.">Ch. 8 Concepts in Mycorrhizal Research.</a> Handbook of Vegetation Science. Vol. 19, 195-222 (1996).</li><li>Furuno, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fungal+mycelia+allow+chemotactic+dispersal+of+polycyclic+aromatic+hydrocarbon-degrading+bacteria+in+water-unsaturated+systems.">Fungal mycelia allow chemotactic dispersal of polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacteria in water-unsaturated systems.</a> Environ. Microbiol. 12, 1391-1398 (2010).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interest.

Die vorgestellte Mikrokosmos Setup als geeignet, um die Bioverfügbarkeit von räumlich getrennten Chemikalien abbauenden Organismen nach der Aufnahme und den Transport von Myzel zu studieren. Potenzielle Gasphasentransport von teilweise flüchtigen Verbindungen verhindert und bakterielle Bioreporter Zellen können ohne aufwändige Probenvorbereitung mit minimaler Störung des sensiblen System visualisiert und somit werden. Gleichzeitig kann die chemische Analyse der Probe leicht durchgeführt werden was eine gute Kontr...

Boden ist dicht mit einer Vielzahl von Mikroorganismen, wie Bakterien 1,2 besiedelt. Jedoch Bedingungen in diesem Lebensraum sind anspruchsvoll, vor allem in Bezug auf die Verfügbarkeit von Wasser 3. Bakterien dauerhaft müssen für optimale Bedingungen in heterogenen Umgebungen 4 suchen, aber das Fehlen von kontinuierlichen Wasser Filmen führt zu eingeschränkter Mobilität 5 behindern sie frei verteilen. Auch sind Diffusionsraten von gelösten Stoffen (zB Nährstoffe) unter ungesättigten Bedingungen 6 gesenkt. So werden Bakterien und Nährstoffe oft physisch getrennt und Nährstoff Zugänglichkeit begrenzt ist 3. Als Folge könnte ein Transportvektor für chemische Verbindungen, die nicht einen kontinuierlichen Wasserphase erfordern, hilft, diese Einschränkungen zu überwinden. In der Tat haben viele Mikroorganismen wie Pilze und Oomyceten ein filamentöses Wachstum bilden damit sie durch luftgefüllten Porenraum wächst dadurch erreichen und mobi entwickeltlizing auch körperliche getrennt Nährstoffe 7 und 8 kohlenstoffhaltigen Substanzen über lange Distanzen. Sie können sogar als biologische Transportvektoren, die Zucker und andere Energiequellen, um Bakterien 9 liefern zu handeln. Aufnahme und dem Transport in Myzel Organismen wurde auch für hydrophobe organische Schadstoffe, wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in Pythium ultimum 10 oder in arbuskulären Mykorrhizapilzen 11 gezeigt. Seit PAH sind allgegenwärtig und schlecht wasserlöslichen Verunreinigungen 12 im Boden könnte Mycel-vermittelten Transport helfen, Verunreinigung Bioverfügbarkeit für potenzielle Bakterien Abbauern erhöhen. Während der Gesamtbetrag der Schadstofftransport direkt durch chemische quantifizieren Mittel 10, die Bioverfügbarkeit von Schadstoffen durch Myzel zu abbauenden Bakterien und anderen Organismen transportiert nicht leicht zu beurteilen. Das folgende Protokoll stellt eine Methode vor, um die Auswirkungen myce evaluierenlia auf Schadstoff Bioverfügbarkeit um bakterielle Abbauern in direkter Weise; sie ermöglicht das Sammeln von Informationen über die räumlich-zeitliche Auswirkungen von Schadstoffen auf die mikrobielle Ökosysteme. Wir beschreiben, wie Sie eine ausführliche ungesättigten Mikrosystem imitiert Luft-Wasser-Grenzflächen in Böden durch die Verknüpfung von ein physikalisch getrennt PAH Punktquelle mit PAK-abbauenden Bakterien Bioreporter über Myzel Transportvektoren. Weil Luftverkehr ausgeschlossen ist, kann die Wirkung der Myzel-basierten Transport auf PAH Bioverfügbarkeit für Bakterien in einer isolierten Art und Weise untersucht werden. Im Einzelnen wurden drei-Ring PAK Fluoren, das Myzel Organismus Pythium ultimum und die Bioreporter Bakterium Burkholderia sartisoli RP037-MCHe 13 in den beschriebenen Mikrokosmos Setups angewendet. Das Bakterium B. sartisoli RP037-MCHe wurde ursprünglich konstruiert, Phenanthren Flüsse an die Zelle 14 zu untersuchen und exprimiert enhanced green fluorescent protein (eGFP) als ein Ergebnis der PAH Flußmitteldie Zelle, während die rot fluoreszierende mCherry konstitutiv exprimiert wird. Detaillierte Informationen zu dem Reporter Bau von Tecon et al. 13 In Vorversuchen gegeben, zeigte das Bakterium keine Schwimmen und nur sehr langsam Schwarmfähigkeit. Es konnte sich langsam auf Hyphen von Pythium ultimum wandern, wenn als dichte Suspension wurde auf den Hyphen aufgebracht. Da Bakterien wurden in Agarose in dem folgenden Protokoll eingebettet ist, hat Migration auf Hyphen nicht auftritt. Mit Hilfe der konfokalen Laserrastermikroskopie (CLSM) können die Bioreporter Bakterien direkt in den Mikrokosmen visualisiert werden und die Expression des eGFP kann in Bezug auf die Menge von Zellen (proportional zur mCherry Signal) mit Hilfe der Software ImageJ quantifizieren. Dies ermöglicht den Vergleich der Bioverfügbarkeit qualitativ in verschiedenen Szenarien (dh höher oder niedriger). FLU gefunden bioverfügbar nach Myzel Transport von P. zu sein ultimum (dh eshöher war als bei einer negativen Kontrolle). Außerdem wird das Protokoll beschreibt, wie die Gesamtmenge der Myzelien-vermittelte Transport über chemische Mittel zu quantifizieren und Verunreinigung Bioverfügbarkeit Überprüfung mittels silikonbeschichteten Glasfasern (SPME-Fasern) in identischen Mikrokosmen. Ergebnisse mit diesem Mikrokosmos Setup veröffentlicht wurden und für die Kombination von P. diskutiert ultimum, Fluoren und B. sartisoli RP037-MCHe 15. Hier liegt der Fokus auf einer detaillierten Beschreibung und Methode der Identifizierung von möglichen Gefahren des Protokolls, dieses Wissen für mögliche weitere Anwendungen. Weitere Anwendungen kann es sich um verschiedene Pilz-, Bakterien- Spezies (zB von verunreinigten Standorten), und andere Verunreinigungen (zB Pestizide) oder schadstoffVersorgung (zB, im Alter von Böden).

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		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Confocal Microscope</td>
			<td style="width:195px;">Leica</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>TCS SP5X, LAS AF - Version 2.6.1; or equivalent CLSM</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">GC HP 7890 Series GC and Agilent 5975C MSD</td>
			<td>Agilent</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>an equivalent GC/MS may be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">GC capillary column J&#38;W 121-5522&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Cork borer</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Scientific</td>
			<td align="right">12863952</td>
			<td>or any other</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Cover slips</td>
			<td style="width:195px;">Marienfeld</td>
			<td style="width:128px;">107222</td>
			<td>High performance, No.1.5H</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">GC/MS insterts</td>
			<td style="width:195px;">WICOM</td>
			<td style="width:128px;">WIC 47080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">GC/MS vials 2 ml</td>
			<td style="width:195px;">WICOM</td>
			<td style="width:128px;">WIC 41150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Lids / septa for screw cap vials</td>
			<td style="width:195px;">DIONEX</td>
			<td>49463 / 049464&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Lids for GC/MS vials</td>
			<td style="width:195px;">WICOM</td>
			<td style="width:128px;">WIC 43948/B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Objective Slides</td>
			<td style="width:195px;">Menzel</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>ordinary</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">PDMS coated glass fibers</td>
			<td style="width:195px;">Polymicro Technologies, Inc.</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>V (PDMS) = 13.55 &#177; 0.02 &#181;L m-1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">Petri Dishes small / big</td>
			<td style="width:195px;">Greiner</td>
			<td style="width:128px;">633-102 / 628-102</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Screw cap vials 40 ml</td>
			<td style="width:195px;">DIONEX</td>
			<td>48783</td>
			<td>other glass vials may be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Screw cap vials 60 ml</td>
			<td style="width:195px;">DIONEX</td>
			<td>48784</td>
			<td>other glass vials may be used</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:313px;">Acenaphthylene d08</td>
			<td style="width:195px;">Dr. Ehrenstorfer</td>
			<td style="width:128px;">C 20510100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Acetone</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">9372.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Activated carbon</td>
			<td style="width:195px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:128px;">242276-1kg</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Agarose</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td align="right">2267.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Fluorene</td>
			<td style="width:195px;">Fluka</td>
			<td style="width:128px;">46880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">Kanamycin sulfate</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">T832.2</td>
			<td>50 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Methanol</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">P7171</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Minimal Medium:</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>100 mL solution 1 + 25 mL solution 2 + 5 mL solution 3 ad. 1000 mL aqua dest</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160; Solution 1</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Ammonium sulfate&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">3746.1</td>
			<td>5 g L-1&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Magnesium chloride x 6 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">2189.1</td>
			<td>1 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Calcium nitrate x 4 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">P740.1</td>
			<td>0.5 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160; Solution 2</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Disodium phosphate</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">P030.1</td>
			<td>55.83 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Monopotassium phosphate</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">3904.1</td>
			<td>20 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160; Solution 3</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>pH 6.0</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">&#160;&#160;&#160; Disodium EDTA</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">1084180250</td>
			<td>0.8 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Iron(II) chloride x 4 H2O</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">1038610250</td>
			<td>0.3 g L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Cobalt(II) chloride x 6 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">T889.3</td>
			<td>4 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Manganese(II) chloride x 1 H2O&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">&#160; 4320.2</td>
			<td>10 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">&#160;&#160;&#160; Copper(II) sulfate</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">&#160;P023.1</td>
			<td>1 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">&#160;&#160;&#160; Sodium molybdate x 2 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">&#160;0274.1</td>
			<td>3 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Zinc chloride</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">1088160250</td>
			<td>2 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Lithium chloride</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">P007.1</td>
			<td>0.5 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Tin(II) chloride x 2 H2O</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">4473.1</td>
			<td>0.5 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Boric acid</td>
			<td style="width:195px;">Riedel-de-Haen&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td style="width:128px;">11606</td>
			<td>1 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">&#160;&#160;&#160; Potassium bromide</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">A137.1</td>
			<td>2 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;">&#160;&#160;&#160; Potassium iodide</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">6750.1</td>
			<td>2 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;">&#160;&#160;&#160; Barium chloride</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">4453.1</td>
			<td>0.5 mg L-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">MMA</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>Minimal medium + agarose 0.2 %</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:313px;">Phenanthrene d10</td>
			<td style="width:195px;">Dr. Ehrenstorfer</td>
			<td style="width:128px;">C 20920100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">Potato Dextrose Agar:</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>24 g L-1 broth + bacto-agar 1.5 %; pH 6.8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Potato Dextrose broth</td>
			<td>Difco/ Beckton Dickinson</td>
			<td style="width:128px;">254920</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Bacto-agar</td>
			<td>Difco/ Beckton Dickinson</td>
			<td align="right">214040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Sodium acetate x 3 hydr.</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td style="width:128px;">6779.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Sodium sulfate</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">&#160;1066495000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">Toluene</td>
			<td style="width:195px;">MERCK</td>
			<td style="width:128px;">1083252500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:313px;">mTY medium:</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>3 g L-1 yeast extract, 5 g L-1 bacto tryptone and 50 mM NaCl</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Yeast extract</td>
			<td style="width:195px;">Merck</td>
			<td>1037530500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Tryptone</td>
			<td style="width:195px;">Serva</td>
			<td>4864702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:313px;">&#160;&#160;&#160; Sodium chloride</td>
			<td style="width:195px;">Carl Roth</td>
			<td>3957.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">imageJ with logi tool plugin</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:523px;">http://rsb.info.nih.gov/ij/download.html and http://downloads.openmicroscopy.org/bio-formats/4.4.10</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">Pythium ultimum strain 67-1</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:523px;">Obtained from the lab of Dr. Christoph Keel; Department of Fundamental Microbiology, University of Lausanne, Switzerland</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:313px;">Burkholderia sartisoli RP037-mChe</td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:523px;">Obtained from the lab of Prof. Jan Roelof van der Meer; Department of Fundamental Microbiology, University of Lausanne, Switzerland</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a whole cell bioreporter approach to assess transport and bioavailability of organic contaminants in water unsaturated systems

Bioavailability of contaminants is a prerequisite for their effective biodegradation in soil. The average bulk concentration of a contaminant, however, is not an appropriate measure for its availability; bioavailability rather depends on the dynamic interplay of potential mass transfer (flux) of a compound to a microbial cell and the capacity of the latter to degrade the compound. In water-unsaturated parts of the soil, mycelia have been shown to overcome bioavailability limitations by actively transporting and mobilizing organic compounds over the range of centimeters. Whereas the extent of mycelia-based transport can be quantified easily by chemical means, verification of the contaminant-bioavailability to bacterial cells requires a biological method. Addressing this constraint, we chose the PAH fluorene (FLU) as a model compound and developed a water unsaturated model microcosm linking a spatially separated FLU point source and the FLU degrading bioreporter bacterium Burkholderia sartisoli RP037-mChe by a mycelial network of Pythium ultimum. Since the bioreporter expresses eGFP in response of the PAH flux to the cell, bacterial FLU exposure and degradation could be monitored directly in the microcosms via confocal laser scanning microscopy (CLSM). CLSM and image analyses revealed a significant increase of the eGFP expression in the presence of P. ultimum compared to controls without mycelia or FLU thus indicating FLU bioavailability to bacteria after mycelia-mediated transport. CLSM results were supported by chemical analyses in identical microcosms. The developed microcosm proved suitable to investigate contaminant bioavailability and to concomitantly visualize the involved bacteria-mycelial interactions.

Die hier vorgestellten Ergebnisse wurden bereits früher 15 veröffentlicht. Bitte auf den Artikel für detaillierte mechanistische und Umweltdiskussion verweisen. Nach Bildaufzeichnung über CLSM kann ein Maximum Intensity Projection mit dem entsprechenden Mikroskop-Software oder ImageJ, um einen ersten visuellen Eindruck von der Probe und die Bedienelemente (Abbildung 2) zu gewinnen durchgeführt werden. Später können die Datensätze unterschiedlich, um sinnvo...

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A Whole Cell Bioreporter Approach to Assess Transport and Bioavailability of Organic Contaminants in Water Unsaturated Systems

Whole-Cell-Assay mit Bioreporter Burkholderia sartisoli RP037-MCHe wurde entwickelt, um Bruchteile einer organischen Verunreinigung (dh fluoren) nach den aktiven Transport von Myzelien Überbrückungsluftgefüllten Poren in einer wasser ungesättigten Modellsystem für bakteriellen Abbau verfügbar zu detektieren.

Eine ganze Zelle Bioreporter Ansatz für Transport und Bioverfügbarkeit von organischen Schadstoffen in Wasser Ungesättigte Systeme Bewerten

Bioavailability of contaminants is a prerequisite for their effective biodegradation in soil. The average bulk concentration of a contaminant, however, is ...

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Research

JoVE Journal

Environment

10.3K Aufrufe.  Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ.  Whole-Cell-Assay mit Bioreporter Burkholderia sartisoli RP037-MCHe wurde entwickelt, um Bruchteile einer organischen Verunreinigung (dh fluoren) nach den aktiven Transport von Myzelien Überbrückungsluftgefüllten Poren in einer wasser ungesättigten Modellsystem für bakteriellen Abbau verfügbar zu detektieren. 

Serie: A Whole Cell Bioreporter Approach to Assess Transport and Bioavailability of Organic Contaminants in Water Unsaturated Systems

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. I. Collection of Virus Samples

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. The standardized sampling component of the method concentrates viruses that may be present in water by passage of a minimum specified volume of water through an electropositive cartridge filter. The minimum specified volumes for surface and finished/ground water are 300 L and 1,500 L, respectively. A major method limitation is the tendency for the filters to clog before meeting the sample volume requirement. Studies using two different, but equivalent, cartridge filter options showed that filter clogging was a problem with 10% of the samples with one of the filter types compared to 6% with the other filter type. Clogging tends to increase with turbidity, but cannot be predicted based on turbidity measurements only. From a cost standpoint one of the filter options is preferable over the other, but the water quality and experience with the water system to be sampled should be taken into consideration in making filter selections.

EPA Method 1615 uses an electropositive filter to concentrate enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. This manuscript describes the procedure for collecting samples for Method 1615 analyses.

EPA-Methode 1615 Messung der Enterovirus und Norovirus Vorkommen in Wasser von Kultur und RT-qPCR. I. Sammlung von Virenproben

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. ...

Forschung

Umwelt

A Small Volume Bioassay to Assess Bacterial/Phytoplankton Co-culture Using WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) Fluorometry

Conventional methods for experimental manipulation of microalgae have employed large volumes of culture (20 ml to 5 L), so that the culture can be subsampled throughout the experiment1&#8211;7. Subsampling of large volumes can be problematic for several reasons: 1) it causes variation in the total volume and the surface area:volume ratio of the culture during the experiment; 2) pseudo-replication (i.e., replicate samples from the same treatment flask8) is often employed rather than true replicates (i.e., sampling from replicate treatments); 3) the duration of the experiment is limited by the total volume; and 4) axenic cultures or the usual bacterial microbiota are difficult to maintain during long-term experiments as contamination commonly occurs during subsampling.
The use of microtiter plates enables 1 ml culture volumes to be used for each replicate, with up to 48 separate treatments within a 12.65 x 8.5 x 2.2 cm plate, thereby decreasing the experimental volume and allowing for extensive replication without subsampling any treatment. Additionally, this technique can be modified to fit a variety of experimental formats including: bacterial-algal co-cultures, algal physiology tests, and toxin screening9&#8211;11. Individual wells with an alga, bacterium and/or co-cultures can be sampled for numerous laboratory procedures including, but not limited to: WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) fluorometry, microscopy, bacterial colony forming unit (cfu) counts and flow cytometry. The combination of the microtiter plate format and WATER-PAM fluorometry allows for multiple rapid measurements of photochemical yield and other photochemical parameters with low variability between samples, high reproducibility and avoids the many pitfalls of subsampling a carboy or conical flask over the course of an experiment.

A Small Volume Bioassay to Assess Bacterial/Phytoplankton Co-culture Using WATER-Pulse-Amplitude-Modulated WATER-PAM Fluorometry

The goal of this procedure is to demonstrate the reproducibility and adaptability of using a microtiter plate format for microalgal screening. This rapid screen combines WATER-Pulse-Amplitude-Modulated (WATER-PAM) fluorometry to measure photosynthetic yield as an indicator of Photosystem II (PSII) health with small volume bacterial-algal co-cultures.

A Small Volume Bioassay um bakterielle / Phytoplankton Co-Kultur Bewerten Sie mit Wasser-Pulse-amplitudenmodulierten (WATER-PAM) Fluorometrie

Conventional methods for experimental manipulation of microalgae have employed large volumes of culture (20 ml to 5 L), so that the culture can be ...

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. Part III. Virus Detection by RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a standardized method for use in multiple analytical laboratories during monitoring period 3 of the Unregulated Contaminant Monitoring Rule. Herein we present the protocol for extraction of viral ribonucleic acid (RNA) from water sample concentrates and for quantitatively measuring enterovirus and norovirus concentrations using reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR). Virus concentrations for the molecular assay are calculated in terms of genomic copies of viral RNA per liter based upon a standard curve. The method uses a number of quality controls to increase data quality and to reduce interlaboratory and intralaboratory variation. The method has been evaluated by examining virus recovery from ground and reagent grade waters seeded with poliovirus type 3 and murine norovirus as a surrogate for human noroviruses. Mean poliovirus recoveries were 20% in groundwaters and 44% in reagent grade water. Mean murine norovirus recoveries with the RT-qPCR assay were 30% in groundwaters and 4% in reagent grade water.

Here we present a procedure to quantify enterovirus and norovirus in environmental and drinking waters using reverse transcription-quantitative PCR. Mean virus recovery from groundwater with this standardized procedure from EPA Method 1615 was 20% for poliovirus and 30% for murine norovirus.

EPA-Methode 1615 Messung der Enterovirus und Norovirus Vorkommen in Wasser, Kultur und RT-qPCR. Teil III. Virenerkennung durch RT-qPCR

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a ...

Soil Lysimeter Excavation for Coupled Hydrological, Geochemical, and Microbiological Investigations

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled Earth-system processes. Such knowledge is imperative in improving predictions of hydro-biogeochemical cycles, especially under climate change scenarios. We present an experimental method, designed to capture sub-surface heterogeneity of an initially homogeneous soil system. This method is based on destructive sampling of a soil lysimeter designed to simulate a small-scale hillslope. A weighing lysimeter of one cubic meter capacity was divided into sections (voxels) and was excavated layer-by-layer, with sub samples being collected from each voxel. The excavation procedure was aimed at detecting the incipient heterogeneity of the system by focusing on the spatial assessment of hydrological, geochemical, and microbiological properties of the soil. Representative results of a few physicochemical variables tested show the development of heterogeneity. Additional work to test interactions between hydrological, geochemical, and microbiological signatures is planned to interpret the observed patterns. Our study also demonstrates the possibility of carrying out similar excavations in order to observe and quantify different aspects of soil-development under varying environmental conditions and scale.

This study presents an excavation method for investigating subsurface hydrological, geochemical, and microbiological heterogeneity of a soil lysimeter. The lysimeter simulates an artificial hillslope which was initially under homogeneous condition and had been subjected to approximately 5,000 mm of water over eight cycles of irrigation in an 18-month period.

Boden Lysimeter Ausgrabung Gekoppelte hydrologische, geochemische und mikrobiologische Untersuchungen

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) for the Real-driving Emissions (RDE) Regulation in Europe

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. However, on the road, ambient and driving conditions can vary over a wide range, sometimes causing emissions to be higher than those measured in the laboratory. For this reason, the European Commission has developed a complementary Real-Driving Emissions (RDE) test procedure using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS) to verify gaseous pollutant and particle number emissions during a wide range of normal operating conditions on the road. This paper presents the newly-adopted RDE test procedure, differentiating six steps: 1) vehicle selection, 2) vehicle preparation, 3) trip design, 4) trip execution, 5) trip verification, and 6) calculation of emissions. Of these steps, vehicle preparation and trip execution are described in greater detail. Examples of trip verification and the calculations of emissions are given.

Implementation of Portable Emissions Measurement Systems PEMS for the Real-driving Emissions RDE Regulation in Europe

The European Commission has developed a Real-Driving Emissions (RDE) test procedure to verify pollutant emissions during real-world vehicle operation using the Portable Emissions Measurement Systems (PEMS). This paper presents the experimental procedures required by the newly-adopted RDE test.

Die Umsetzung von transportabler Emissionsmesssysteme (PEMS) für die Echtzeit-Fahr Emissionen (RDE) Regulierung in Europa

Vehicles are tested in controlled and relatively narrow laboratory conditions to determine their official emission values and reference fuel consumption. ...

Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may be treated with simple systems designed to promote sorption of contaminants to vegetation and soils and promote infiltration. Two example systems are described: a bioswale treatment system for urban stormwater treatment, and a vegetated drainage ditch for treating agriculture irrigation runoff. Both have similar attributes that reduce contaminant loading in runoff: vegetation that results in sorption of the contaminants to the soil and plant surfaces, and water infiltration. These systems may also include the integration of granulated activated carbon as a polishing step to remove residual contaminants. Implementation of these systems in agriculture and urban watersheds requires system monitoring to verify treatment efficacy. This includes chemical monitoring for specific contaminants responsible for toxicity. The current paper emphasizes monitoring of current use pesticides since these are responsible for surface water toxicity to aquatic invertebrates.

This article summarizes the design attributes and the effectiveness of treatment systems that treat urban stormwater and agriculture irrigation runoff to remove pesticides and other contaminants associated with aquatic toxicity.

Vegetierte Behandlungssysteme zur Entfernung von Verunreinigungen, die mit der Oberflächenwasser-Toxizität in der Landwirtschaft und dem städtischen Abfluss verbunden sind

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

Messung und Mapping-Muster von Erosion und Ablagerung im Zusammenhang mit Boden-Karbonat-Konzentrationen unter Landbewirtschaftung

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic bonds that constitute the organic component of soils. However, the relatively low organic matter content of soils (commonly &#60; 5% by mass) and absorbance overlap of mineral and organic functional groups in the mid-infrared (MIR) region (4,000-400 cm-1) engenders substantial interference by dominant mineral absorbances, challenging or even preventing interpretation of spectra for SOM characterization. Spectral subtractions, a post-hoc mathematical treatment of spectra, can reduce mineral interference and enhance resolution of spectral regions corresponding to organic functional groups by mathematically removing mineral absorbances. This requires a mineral-enriched reference spectrum, which can be empirically obtained for a given soil sample by removing SOM. The mineral-enriched reference spectrum is subtracted from the original (untreated) spectrum of the soil sample to produce a spectrum representing SOM absorbances. Common SOM removal methods include high-temperature combustion (&#39;ashing&#39;) and chemical oxidation. Selection of the SOM removal method carries two considerations: (1) the amount of SOM removed, and (2) absorbance artifacts in the mineral reference spectrum and thus the resulting subtraction spectrum. These potential issues can, and should, be identified and quantified in order to avoid fallacious or biased interpretations of spectra for organic functional group composition of SOM. Following SOM removal, the resulting mineral-enriched sample is used to collect a mineral reference spectrum. Several strategies exist to perform subtractions depending on the experimental goals and sample characteristics, most notably the determination of the subtraction factor. The resulting subtraction spectrum requires careful interpretation based on the aforementioned methodology. For many soil and other environmental samples containing substantial mineral components, subtractions have strong potential to improve FTIR spectroscopic characterization of organic matter composition.

SOM underlies many soil functions and processes, but its characterization by FTIR spectroscopy is often challenged by mineral interferences. The described method can increase the utility of SOM analysis by FTIR spectroscopy by subtracting mineral interferences in soil spectra using empirically obtained mineral reference spectra.

Verbesserung der Infrarot-Spektroskopie Charakterisierung der organischen Bodensubstanz mit spektralen Subtraktionen

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic ...

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to characterize. However, to understand the thermodynamic and kinetic controls on greenhouse gas (carbon dioxide [CO2] and methane [CH4]) production resulting from the decomposition of NOM, a molecular-level characterization coupled with microbial proteome analyses is necessary. Further, climate and environmental changes are expected to perturb natural ecosystems, potentially upsetting complex interactions that influence both the supply of organic matter substrates and the microorganisms performing the transformations. A detailed molecular characterization of the organic matter, microbial proteomics, and the pathways and transformations by which organic matter is decomposed will be necessary to predict the direction and magnitude of the effects of environmental changes. This article describes a methodological throughput for comprehensive metabolite characterization in a single sample by direct injection Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR-MS), gas chromatography mass spectrometry (GC-MS), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS), and proteomics analysis. This approach results in a fully-paired dataset which improves statistical confidence for inferring pathways of organic matter decomposition, the resulting CO2 and CH4 production rates, and their responses to environmental perturbation. Herein we present results of applying this method to NOM samples collected from peatlands; however, the protocol is applicable to any NOM sample (e.g., peat, forested soils, marine sediments, etc.).

This protocol describes a single throughput for complementary analytical and omics techniques culminating in a fully-paired characterization of natural organic matter and microbial proteomics in different ecosystems. This approach permits robust comparisons for identifying metabolic pathways and transformations important for describing greenhouse gas production and predicting responses to environmental change.

Single-Durchsatz ergänzende hochauflösende Analysetechniken für die Charakterisierung von komplexen natürlichen organischen Substanz Mischungen

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

Many&#160;nitrogen fertilizer studies evaluate the overall effect of a treatment on end-of-season measurements such as grain yield or cumulative N losses. A stable isotope approach is necessary to follow and quantify the fate of fertilizer derived N (FDN) through the soil-crop system. The purpose of this paper is to describe a small-plot research&#160;design utilizing non-confined 15N enriched microplots for multiple soil and plant sampling events over two growing seasons and provide sample collection, handling, and processing protocols for total 15N analysis. The methods were demonstrated using a replicated study from south-central Minnesota planted to corn (Zea mays L.). Each treatment consisted of six corn rows (76 cm row-spacing) 15.2 m long with a microplot (2.4 m by 3.8 m) embedded at one end. Fertilizer-grade urea was applied at 135 kg N&#8729;ha-1 at planting, while the microplot received urea enriched to 5 atom % 15N. Soil and plant samples were taken several times throughout the growing season, taking care to minimize cross-contamination by using separate tools and physically separating unenriched and enriched samples during all procedures. Soil and plant samples were dried, ground to pass through a 2 mm screen, and then ground to a flour-like consistency using a roller jar mill. Tracer studies require additional planning, sample processing time and manual labor, and incur higher costs for 15N enriched materials and sample analysis than traditional N studies. However, using the mass balance approach, tracer studies with multiple in-season sampling events allow the researcher to estimate FDN distribution through the soil-crop system and estimate unaccounted-for FDN from the system.

Microplot Design and Plant and Soil Sample Preparation for 15Nitrogen Analysis

A microplot design for 15N tracer research is described to accommodate multiple in-season plant and soil sampling events. Soil and plant sample collection and processing procedures, including grinding and weighing protocols, for 15N analysis are put forth.

Mikroplot-Design und Pflanzen- und Bodenprobenvorbereitung für 15Stickstoffanalysen

Many&#160;nitrogen fertilizer studies evaluate the overall effect of a treatment on end-of-season measurements such as grain yield or cumulative N losses. ...