JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Environment

Sucul Ekosistemlerde Mikrobiyal Davranışı İncelemek Için Situ Chemotaxis Tsay'da

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

Burada sunulan bir in situ kemotaksis test için protokol, çevrede doğrudan mikrobiyal davranış çalışmaları sağlayan yeni geliştirilen mikroakışkan bir cihaz.

Motilite ve kemotaksis (bir hücrenin kimyasal bir degradeye yanıt olarak hareketini değiştirme yeteneği) gibi mikrobiyal davranışlar bakteriyel ve arke-dizilme deresi arasında yaygındır. Kemotaksiler heterojen ortamlarda önemli kaynak edinimi avantajlarına neden olabilir. Ayrıca biyojeokimyasal bisiklet gibi simbiyotik etkileşimler, hastalık ve küresel süreçlerde de önemli bir rol oynar. Ancak, mevcut teknikler laboratuvariçin kemotaksis araştırma kısıtlamak ve alanında kolayca uygulanabilir değildir. Burada sunulan in situ chemotaxis test (ISCA), doğrudan doğal ortamda mikrobiyal kemotaksilerin sağlam sorgulama sağlayan bir cihaz dağıtım için adım adım protokoldür. ISCA, 20 kuyu dizisinden oluşan ve ilgi çekici kimyasalların yüklenebileceği bir mikroakışkan cihazdır. Sulu ortamlarda konuşlandırıldıktan sonra kimyasallar kuyulardan dışarı yayılır ve mikropların hissedip tepki verdiği konsantrasyon degradeleri oluşturur. Kuyu içeriği daha sonra örneklenebilir ve kullanılabilir (1) akış sitometri yoluyla belirli bileşiklere kemotaktik yanıtların gücünü ölçmek için, (2) izole ve kültür duyarlı mikroorganizmalar, ve (3) moleküler teknikler yoluyla yanıt veren popülasyonların kimlik ve genomik potansiyelini karakterize. ISCA, deniz, tatlı su ve toprak ortamları da dahil olmak üzere sulu faza sahip her sistemde konuşlandırılabilen esnek bir platformdur.

Çeşitli mikroorganizmalar yamalı besin ortamları yararlanmak için hareketlilik ve kemotaksiler kullanın, konakları bulmak, ya da zararlı koşullarönlemek 1,2,3. Bu mikrobiyal davranışlar sırayla kimyasal dönüşüm oranlarını etkileyebilir4 ve karasal genelinde simbiyotik ortaklıklar teşvik, tatlı su, ve deniz ekosistemleri2,5.

Kemotaksis kapsamlı son 60 yıldır laboratuvar koşulları altında incelenmiştir6. Kemotaksis çalışma için ilk kantitatif yö....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Sonuçları optimize etmek için alan denemelerini önce bölüm 1'i yürütmenizi öneririz.

1. Laboratuvar optimizasyonu

NOT: Optimizasyon prosedüründe açıklanan birimler tek bir ISCA (20 kuyudan oluşur) için yeterlidir.

  1. İlgi kimyasalının hazırlanması
    NOT: Her kemoattractant için en uygun konsantrasyon genellikle saha dağıtımları öncesinde laboratuvar koşullarında belirlenmelidir. Kimyasal konsantrasyon alanı kaynaktan uzaklığı .......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Bu bölümde, deniz mikroplarının toprak bakterisini cezbettiği bilinen bir amino asit olan glutamin konsantrasyon aralığına kemotaktik tepkisini test etmek için ISCA kullanılarak laboratuvar sonuçları vermiştir14. Laboratuvar testlerinde en güçlü kemotaktik yanıtı ortaya çıkaran glutamin konsantrasyonu, deniz ortamında kemotaksi testi yapmak için kullanıldı.

Laboratuvar testleri gerçekleştirmek için, Sydney kıyı suyundan örneklenen deniz suy.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Sucul mikroorganizmaların ölçeğinde, çevre homojen olmaktan uzaktır ve genellikle mikrobiyal toplulukları1,15yapı fiziksel / kimyasal degradeler ile karakterizedir.15 Hareketli mikroorganizmaların davranış kullanma kapasitesi (yani kemotaksis) bu heterojen mikroortamlarda avlanmayı kolaylaştırır1. Chemotaksilerin doğrudan çevrede incelenmesi, önemli interspesifik etkileşimleri ve kimyasal tercihleri belirleme potansiyeli.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Bu araştırma kısmen Gordon ve Betty Moore Vakfı Deniz Mikrobiyolojisi Girişimi tarafından, J.R.S. ve R.S.'ye GBMF3801 ve R.S.'ye bir Araştırmacı Ödülü (GBMF3783) aracılığıyla finanse edilmiştir. yanı sıra Avustralya Araştırma Konseyi Bursu (DE160100636) J.B.R., Simons Vakfı'ndan B.S.L.'ye (594111) bir ödül ve Mikrobiyal Ekosistemler İlkeleri (PriME) İşbirliğinin bir parçası olarak Simons Vakfı'ndan (542395) R.S.'ye hibe.

....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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).
  2. Raina, J. B., Fernandez, V., Lambert, B., Stocker, R., Seymour, J. R. The role of microbial motility and chemotaxis in symbiosis. Nature Reviews Microbiology. 17, 284-294 (2019).
  3. Chet, I., Asketh, P., Mitchell, R. Repulsion of bacteria from marine surfaces. Applied Microbiology. 30, 1043-1045 (1975).
  4. Smriga, S., Fernandez, V. I., Mitchell, J. G., Stocker, R. Chemotaxis toward phytoplankton drives organic matter partitioning among marine bacteria. PNAS. 113, 1576-1581 (2016).
  5. Matilla, M., Krell, T. The effect of bacterial chemotaxis on host infection and pathogenicity. FEMS Microbiology Reviews. 42, (2018).
  6. Adler, J. Chemotaxis in bacteria. Science. 153, 708-716 (1966).
  7. Adler, J., Dahl, M. M. A method for measuring the motility of bacteria and for comparing random and non-random motility. Journal of General Microbiology. 46, 161-173 (1967).
  8. Ahmed, T., Shimizu, T. S., Stocker, R. Microfluidics for bacterial chemotaxis. Integrative Biology. 2, 604-629 (2010).
  9. Hol, F. J. H., Dekker, C. Zooming in to see the bigger picture: microfluidic and nanofabrication tools to study bacteria. Science. 346, 1251821 (2014).
  10. Rusconi, R., Garren, M., Stocker, R. Microfluidics expanding the frontiers of microbial ecology. Annual Review of Biophysics. 43, 65-91 (2014).
  11. Lambert, B. S., et al. A microfluidics-based in situ chemotaxis assay to study the behaviour of aquatic microbial communities. Nature Microbiology. 2, 1344-1349 (2017).
  12. Marie, D., Partensky, F., Jacquet, S., Vaulot, D. Enumeration and cell cycle analysis of natural populations of marine picoplankton by flow cytometry using the nucleic acid stain SYBR Green I. Applied Environmental Microbiology. 63, 186-193 (1997).
  13. Rinke, C., et al. Obtaining genomes from uncultivated environmental microorganisms using FACS-based single-cell genomics. Nature Protocols. 9, 1038-1048 (2014).
  14. Gaworzewska, E. T., Carlile, M. J. Positive chemotaxis of Rhizobium leguminosarum and other bacteria towards root exudates from legumes and other plants. Microbiology. , (1982).
  15. Walker, T. S., Bais, H. P., Grotewold, E., Vivanco, J. M. Root exudation and rhizosphere biology. Plant Physiology. 132, 44-51 (2003).

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved