水生生態系における微生物行動を調べるSitu chemotaxisアッセイで

ここで提示される、環境中の微生物行動の研究を直接可能にする最近開発されたマイクロ流体装置であるin situ chemotaxisアッセイのプロトコルです。

運動性や動性(細胞が化学勾配に応答して動きを変える能力)などの微生物行動は、細菌および古細菌領域に広がっています。Chemotaxisは、異機種環境において、リソース獲得のメリットを大きく引き出すことができます。また、生物地球化学サイクリングなどの共生相互作用、疾患、グローバルプロセスにおいても重要な役割を果たしています。しかし、現在の技術は、研究を実験室に限定し、現場で容易に適用できるものではありません。ここで提示されるのは、自然環境で直接微生物の走気軸の強い調合を可能にする装置であるin situ chemotaxisアッセイ(ISCA)の展開のためのステップバイステップのプロトコルです。ISCAは、目的の化学物質をロードすることができる20の井戸アレイからなるマイクロ流体装置です。水性環境に展開すると、化学物質が井戸から拡散し、微生物が感知し、気胸を介して井戸に泳ぐことによって応答する濃度勾配を作成します。次に、(1)フローサイトメトリーを介して特定の化合物に対する化学戦術応答の強度をサンプリングし、定量化することができ、(2)分離および培養応答性微生物、および(3)分子技術を通じて応答集団の同一性およびゲノム電位を特徴付ける。ISCAは、海洋、淡水、土壌環境など、水性の段階を持つあらゆるシステムに導入できる柔軟なプラットフォームです。

多様な微生物は運動性と走性を利用して、パッチ状の栄養環境を利用したり、宿主を見つけたり、有害な条件^{11、2、32,3}を避けたりします。これらの微生物行動は、化学変換⁴の速度に影響を与え、陸上、淡水、海洋生態系^22、5にわたる共生パートナーシップを促進する可能性^がある。

Chemotaxisは、過去60年間の実験室条件下で広範囲に研究されてきた^6.この化学式を研究する第1の定量法は、毛細管アッセイ、細菌⁶の懸濁液に浸漬した推定化学誘引剤で満たされた毛細管チューブを含む。チューブから化学物質の拡散は化学的勾配を作成し、化学戦術細菌は、チューブ⁷に移行することによって、この勾配に応答します。毛^,細管アッセイの開発以来、現在でも広く使用されているが、他の多くの技術は、マイクロ流体^8、9、109の使用を含む....

結果を最適化するために、フィールド実験の前にセクション1を実行することをお勧めします。

1. 研究室の最適化

注: 最適化手順で説明されているボリュームは、単一の ISCA (20 個のウェルで構成される) に十分です。

1. 目的の化学物質の調製
   注: 各化学誘引剤の最適濃度は、多くの場合、現場展開前に実験室条件下で決定する必要があります?.......

このセクションでは、土壌細菌¹⁴を誘致することが知られているアミノ酸であるグルタミンの濃度範囲に対する海洋微生物の化学学的応答を試験するためにISCAを用いた検査結果を提示する。実験室試験で最も強い化学戦術反応を引き出したグルタミンの濃度は、海洋環境における化学式アッセイを行うために使用された。

実験室試験を行うために、オ?.......

水生微生物の規模では、環境は均質から遠く離れており、多くの場合、微生物群集^1、15,15を構成する物理的/化学的勾配によって特徴付けられる。また、行動を用いるための運動性微生物の能力(すなわち、走性)は、これらの異種微小環境¹内での採餌を容易にする。環境中で直接走性を研究することは、重要な相互特異的相互作用?.......

この研究は、ゴードンとベティムーア財団海洋微生物学イニシアチブによって、J.R.S.とR.S.にGBMF3801を付与することによって部分的に資金提供されました。 R.S.に対する調査官賞(GBMF3783)、オーストラリア研究評議会フェローシップ(DE160100636)、サイモンズ財団からB.S.L.(594111)への賞、サイモンズ財団(542395)からR.S.への助成金