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Environment

수생 생태계에서 미생물 행동을 검사하는 시투 화학 분석분석

Published: May 5th, 2020

DOI:

10.3791/61062

1Institute of Environmental Engineering, Department of Civil, Environmental and Geomatic Engineering, ETH Zürich, 2Climate Change Cluster, University of Technology Sydney, 3School of Oceanography, University of Washington

여기에 제시된 것은 환경에서 직접 미생물 행동의 연구를 가능하게 하는 최근 개발된 미세 유체 장치인 시투 화학분석분석의 프로토콜이다.

운동성 및 화학 요법과 같은 미생물 행동 (화학 적 그라데이션에 대한 응답으로 움직임을 변경하는 세포의 능력)은 세균 및 고고학 도메인에 걸쳐 널리 퍼져 있습니다. 화학 요법은 이기종 환경에서 상당한 자원 획득 이점을 초래할 수 있습니다. 또한 생지구화학적 사이클링과 같은 공생 상호 작용, 질병 및 글로벌 프로세스에서 중요한 역할을 합니다. 그러나, 현재 기술은 실험실에 화학 요법 연구를 제한하고 필드에 쉽게 적용되지 않습니다. 여기에 제시된 현장 화학 요법 분석(ISCA)의 배치를 위한 단계별 프로토콜이며, 이는 자연 환경에서 직접 미생물 화학요법의 강력한 심문을 가능하게 하는 장치이다. ISCA는 관심 있는 화학물질을 적재할 수 있는 20개의 웰 어레이로 구성된 미세 유체 장치입니다. 일단 수성 환경에 배치되면, 화학 물질은 우물밖으로 확산되어 미생물이 화학 요법을 통해 우물로 수영하여 감지하고 반응하는 농도 그라데이션을 만듭니다. 상기 웰 함량은 유동 세포측정을 통해 특정 화합물에 대한 화학 반응의 강도를 정량화하고, (2) 분리 및 배양 반응성 미생물을 정량화하고, (3) 분자 기술을 통해 반응하는 집단의 정체성과 게놈 잠재력을 특성화하는 데 사용될 수 있다. ISCA는 해양, 담수 및 토양 환경을 포함하여 수성 단계를 갖춘 모든 시스템에 배포할 수 있는 유연한 플랫폼입니다.

다양한 미생물은 연골과 화학요법을 사용하여 영양 환경을 이용하거나, 호스트를 찾거나, 해로운 조건1,,2,,3을피한다. 이러한 미생물 행동은 차례로 화학 적변형의 비율에 영향을 미칠 수 있습니다 4 지상파, 담수, 해양 생태계에 걸쳐 공생 파트너십을 촉진2,,5.

화학 요법은 지난 60 년 동안 실험실 조건에서 광범위하게 연구되었습니다6. 화학을 연구하는 첫번째 정량적인 방법, 모세관 분석, 박테리아 6의 현탁액에 침지된 putative 화학요법제로 채워진 모세관관을 관련시킵니다6. 튜브 에서 화학 물질의 확산은 화학 적 그라데이션을 생성하고, 화학 박테리아는 튜브로 이동하여이 그라데이션에 반응7. 모세관 분석의 개발 이후, 오늘날에도 널리 사용되고 있는 다른 많은 기술은 점점 더 통제되는 물리적/화학적 ....

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결과를 최적화하기 위해 현장 실험 전에 섹션 1을 실행하는 것이 좋습니다.

1. 실험실 최적화

참고: 최적화 절차에 설명된 볼륨은 단일 ISCA(20개의 우물로 구성된)에 충분합니다.

  1. 관심있는 화학 물질의 준비
    참고: 각 화학 요법에 대한 최적의 농도는 종종 현장 배치 전에 실험실 조건에서 결정되어야 합니다. 화학 농도 필드는 소스 (ISCA 잘)와의 거?.......

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이 섹션에서는 ISCA를 이용하여 토양박테리아(14)를유치하는 것으로 알려진 아미노산인 글루타민의 농도 범위에 대한 해양 미생물의 화학 반응을 시험하는 실험실 결과를 제시한다. 실험실 테스트에서 가장 강력한 화학 반응을 유도한 글루타민의 농도는 해양 환경에서 화학 분석법을 수행하는 데 사용되었습니다.

실험실 테스트를 수행하기 위해 호주 시드니.......

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수생 미생물의 규모에서, 환경은 균질과는 거리가 멀며 종종 미생물 공동체1,15를구성하는1물리적/ 화학적 그라데이션을 특징으로 한다. 모틸성 미생물의 용량은 거동(즉, 화학요법)을 사용하여 이러한 이질적인 미생물 환경1내에서 포징을 용이하게 한다. 환경에서 직접 화학 요법을 연구하는 것은 중요한 상호 작용 및 화학 적 선호도?.......

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이 연구는 고든과 베티 무어 재단 해양 미생물학 이니셔티브에 의해 부분적으로 투자되었다, J.R.S.와 R.S.에 GBMF3801을 부여를 통해, 그리고 조사자 상 (GBMF3783) R.S.에, 뿐만 아니라 J.B.R.에 호주 연구 위원회 펠로우십 (DE160100636), B.S.L. (594111)에 시몬스 재단에서 상, 사이먼스 재단 (542395)에서 R.S.에 대한 보조금 (프리메) 협력의 일환으로.

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NameCompanyCatalog NumberComments
Acrylic glueEvonik1133Acrifix 1S 0116
Acrylic sheetMcMaster-Carr8505K725Or different company
Adhesive tapeScotch3M 810Scotch Magic tape
AutoclaveSystecD-200Or different company
Benchtop centrifugeFisher Scientific75002451Or different company
Bungee cordParacord Planet667569184000Or different company
Centrifuge tube - 2 mLSigma AldrichBR780546-500EAEppendorf tube
Conical centrifuge tube - 15 mLFisher Scientific11507411Falcon tube
Conical centrifuge tube - 50 mLFisher Scientific10788561Falcon tube
Deployment armIrwin1964719Or different company
Deployment enclosure plugFisher Scientific21-236-4See alternatives in manuscript
Disposable wipersKimtech - Fisher Scientific06-666Kimwipes
Flow cytometerBeckmanC09756CYTOFlex
Glutaraldehyde 25%Sigma AldrichG5882Or different company
Green fluorescent dyeSigma AldrichS9430SYBR Green I - 1:10,000 final dilution
Hydrophilic GP filter cartridge - 0.2 µmMerckC3235Sterivex filter
In Situ Chemotaxis Assay (ISCA)--Contact corresponding authors
Laser cutterEpilog LaserFusion pro 32Or different company
Luria Bertani BrothSigma AldrichL3022Or different company
Marine Broth 2216VWR90004-006Difco
Nylon slotted flat head screwsMcMaster-Carr92929A243M 2 × 4 × 8 mm
Pipette setFisher Scientific05-403-151Or different company
Pipette tips - 1 mLFisher Scientific21-236-2AOr different company
Pipette tips - 20 µLFisher Scientific21-236-4Or different company
Pipette tips - 200 µLFisher Scientific21-236-1Or different company
Sea saltSigma AldrichS9883For artificial seawater
Serological pipette - 50 mLSigma AldrichSIAL1490-100EAOr different company
Syringe filter - 0.02 µmWhatmanWHA68091002Anatop filter
Syringe filter - 0.2 µmFisher Scientific10695211Or different company
Syringe needle 27GHenke Sass Wolf47100040200.4 × 12 mm
Syringes - 1 mLCodau329650Insulin Luer U-100
Syringes - 10 mLBD303134Or different company
Syringes - 50 mLBD15899152Or different company
Tube rack - 15 mLThomas Scientific1159V80Or different company
Tube rack - 50 mLThomas Scientific1159V80Or different company
Uncoated High-Speed Steel General Purpose TapMcMaster-Carr8305A77Or different company
Vacuum filter - 0.2 µmMerckSCGPS05RESteritop filter

  1. Stocker, R. Marine microbes see a sea of gradients. Science. 338, 628-633 (2012).
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