Name: isolation of native soil microorganisms with potential for breaking down biodegradable plastic mulch films used in agriculture
Uploaded: 2013-05-10T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Native Soil Microorganisms with Potential for Breaking Down Biodegradable Plastic Mulch Films Used in Agriculture at JoVE.com

Dr. Stephen Alderman, Dr. David Leaf, og Erin Macri er taknemmeligt anerkendt for hjælp med mikroskopi. Denne forskning blev finansieret gennem en bevilling fra NIFA specialafgrøder Research Initiative, USDA SCRI-SREP Grant Award nr. 2009-02.484. Briana Kinash, Kevin Kinloch, Megan Leonhard Joseph McCollum, Maria McSharry og Nicole Sallee forudsat fremragende teknisk bistand og tankevækkende diskussioner.

Denne procedure kræver mindst flere måneder til inkubation af BDM film i jord og adskillige flere måneder for sekventielle bioassays både på agarplader og agar-fri, kemisk defineret bouillon til at vurdere kolonisering og nedbrydning. Enkelte metoder er opført i den rækkefølge, de vil blive udført. 1.. Inkubation af BDM Film i Soil Indarbejd BDM film i jorden under forhold, der svarer dem, hvorunder de vil forventes at nedbrydes. Erhverve 400 g (tør vægt...

<ol>
	<li>Gregory, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+implications+of+plastic+debris+in+marine+settings+-+entanglement,+ingestion,+smothering,+hangers-on,+hitch-hiking+and+alien+invasions.">Environmental implications of plastic debris in marine settings - entanglement, ingestion, smothering, hangers-on, hitch-hiking and alien invasions.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society. 364, 2013-2025 (2009).</li><li>Teuten, E. L., Saquing, J. M., 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=Transport+and+release+of+chemicals+from+plastics+to+the+environment+and+to+wildlife.">Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society. 364, 2027-2045 (2009).</li><li>Thompson, R. C., Moore, C. J., vom Saal, F. S., Swan, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plastics+the+environment+and+human+health:+current+consensus+and+future+trends.">Plastics the environment and human health: current consensus and future trends.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society. 364, 2153-2166 (2009).</li><li>ASTM D 883. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard terminology relating to plastics. , (1991).</li><li>SO 472. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plastics - vocabulary, amendment 3. General terms and terms relating to degradable plastics. , (1993).</li><li>Krzan, A., Hemjinda, S., Miertus, S., Corti, A., Chiellini, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardization+and+certification+in+the+area+of+environmentally+degradable+plastics.">Standardization and certification in the area of environmentally degradable plastics.</a> Polymer Degradation and Stability. 91, 2819-2833 (2006).</li><li>Shogren, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodegradable+mulches+from+renewable+resources.">Biodegradable mulches from renewable resources.</a> Journal of Sustainable Agriculture. 16, 33-47 (2000).</li><li>Takakura, T., Fang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Climate under cover. , 1-10 (2001).</li><li>Miles, C., Hayes, D., Brodhagen, M., Lee, J., Wszelaki, A., Moore-Kucera, J., Wallace, R., Marsh, T., Inglis, D., van Steenbergen, F., Tuinhof, A., Knoop, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plastic+mulches,+biodegradable+alternatives,+China+and+US.">Plastic mulches, biodegradable alternatives, China and US.</a> Transforming Landscapes, Transforming Lives: The Business of Sustainable Water Buffer Management. , (2011).</li><li>Song, J. H., Murphy, R. J., Narayan, R., Davies, G. B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodegradable+and+compostable+alternatives+to+conventional+plastics.">Biodegradable and compostable alternatives to conventional plastics.</a> Transactions of the Royal Society B. 364, 2127-2139 (2009).</li><li>Hayes, D. G., Dharmalingam, S., Wadsworth, L. C., Leonas, K. K., Miles, C., Inglis, D. A., Khemani, K. C., Scholz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodegradable+agricultural+mulches+derived+from+biopolymers.">Biodegradable agricultural mulches derived from biopolymers.</a> Degradable polymers and materials, principles and practice. ACS Symposium Series. 1114, 201-223 (2012).</li><li>Ojeda, T. F. M., Dalmolin, E., Forte, M. M. C., Jacques, R. J. S., Bento, F. M., Camargo, F. A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abiotic+and+biotic+degradation+of+oxo-biodegradable+polyethylenes.">Abiotic and biotic degradation of oxo-biodegradable polyethylenes.</a> Polymer Degradation and Stability 94. , 965-970 (2009).</li><li>van der Zee, M., Lendlein, A., Sisson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analytical+methods+for+monitoring+biodegradation+processes+of+environmentally+degradable+polymers.">Analytical methods for monitoring biodegradation processes of environmentally degradable polymers.</a> Handbook of Biodegradable Polymers. , 263-281 (2011).</li><li>Narayan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Misleading+claims+and+misuse+of+standards+continues+to+proliferate+in+the+nascent+bioplastics+industry+space.">Misleading claims and misuse of standards continues to proliferate in the nascent bioplastics industry space.</a> BioPlastics. 01/10, (2010).</li><li>ASTM D 5338-98. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+test+method+for+determining+aerobic+biodegradation+of+plastic+materials+under+controlled+composting+conditions.">Standard test method for determining aerobic biodegradation of plastic materials under controlled composting conditions.</a> Annual Book of ASTM Standards. , 504-509 (1998).</li><li>ASTM D 5988-03. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+test+method+for+determining+aerobic+biodegradation+in+soil+of+plastic+materials+or+residual+plastic+materials+after+composting.">Standard test method for determining aerobic biodegradation in soil of plastic materials or residual plastic materials after composting.</a> Annual Book of ASTM Standards. , 354-358 (2003).</li><li>ASTM D 6954-04. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+guide+for+exposing+and+testing+plastics+that+degrade+in+the+environment+by+a+combination+of+oxidation+and+biodegradation.">Standard guide for exposing and testing plastics that degrade in the environment by a combination of oxidation and biodegradation.</a> Annual Book of ASTM Standards. , 748-753 (2004).</li><li>ASTM G21-96. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+practice+for+determining+resistance+of+synthetic+polymeric+materials+to+fungi.">Standard practice for determining resistance of synthetic polymeric materials to fungi.</a> Annual Book of ASTM Standards. , 433-437 (2002).</li><li>ISO 846. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plastics - evaluation of the action of microorganisms. , 1-22 (1997).</li><li>Russell, J. R., Huang, J., 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=Biodegradation+of+polyester+polyurethane+by+endophytic+fungi.">Biodegradation of polyester polyurethane by endophytic fungi.</a> Applied and Environmental Microbiology. 77, 6076-6084 (2011).</li><li>Maeda, H., Yamagata, Y., Abe, K., Hasegawa, F., Machida, M., Ishioka, R., Gomi, K., Nakajima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+and+characterization+of+a+biodegradable+plastic-degrading+enzyme+from+Aspergillus+oryzae.">Purification and characterization of a biodegradable plastic-degrading enzyme from Aspergillus oryzae.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 67, 778-788 (2005).</li><li>Tokiwa, Y., Calabia, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodegradability+and+biodegradation+of+poly(lactide.">Biodegradability and biodegradation of poly(lactide.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 72, 244-251 (2006).</li><li>Karjomaa, S., Suortti, T., Lempi&#228;inen, R., Selin, J. -. F., It&#228;vaara, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+degradation+of+poly-(L-lactic+acid)+oligomers.">Microbial degradation of poly-(L-lactic acid) oligomers.</a> Polymer Degradation and Stability. 59, 333-336 (1998).</li><li>Miles, C., Wallace, R., 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=Deterioration+of+potentially+biodegradable+alternatives+to+black+plastic+mulch+in+three+tomato+production+regions.">Deterioration of potentially biodegradable alternatives to black plastic mulch in three tomato production regions.</a> HortScience. 47 (9), 1270-1277 (2012).</li><li>Hedh, J., Wallander, H., Erland, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ectomycorrhizal+mycelial+species+composition+in+apatite+amended+and+non-amended+mesh+bags+buried+in+a+phosphorus-poor+spruce+forest.">Ectomycorrhizal mycelial species composition in apatite amended and non-amended mesh bags buried in a phosphorus-poor spruce forest.</a> Mycological Research. 112, 681-688 (2008).</li><li>Wallander, H., Hagerberg, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Do+ectomycorrhizal+fungi+have+a+significant+role+inweathering+of+minerals+in+forest+soil?.">Do ectomycorrhizal fungi have a significant role inweathering of minerals in forest soil?.</a> , (2003).</li><li>Hehemann, J. -. H., Correc, G., 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=Biochemical+and+structural+characterization+of+the+complex+agarolytic+enzyme+system+from+the+marine+bacterium+Zobellia+galactanivorans.">Biochemical and structural characterization of the complex agarolytic enzyme system from the marine bacterium Zobellia galactanivorans.</a> Journal of Biological Chemistry. 287, 30571-30584 (2012).</li><li>Stanier, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+marine+agar-digesting+bacteria.">Studies on marine agar-digesting bacteria.</a> Journal of Bacteriology. 42 (4), 527-559 (1941).</li><li>Hirsch, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+life+at+extremely+low+nutrient+levels.">Microbial life at extremely low nutrient levels.</a> Advances in Space Research. 6, 287-298 (1986).</li><li>Wainwright, M., Adam, T., Barakah, 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+review+of+the+role+of+oligotrophic+micro-organisms+in+biodeterioration.">A review of the role of oligotrophic micro-organisms in biodeterioration.</a> International Biodeterioration and Biodegradation. 31, 1-13 (1993).</li><li>Wainwright, M., Barakah, R., Al-Turk, I., Ali, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oligotrophic+micro-organisms+in+industry,+medicine,+and+the+environment.">Oligotrophic micro-organisms in industry, medicine, and the environment.</a> Science Progress. 75, 313-322 (1991).</li><li>Parkinson, S. M., Wainwright, M., Killham, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observations+on+oligotrophic+growth+of+fungi+on+silica+gel.">Observations on oligotrophic growth of fungi on silica gel.</a> Mycological Research. 93 (4), 529-534 (1989).</li><li>Hill, T., Kafer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+protocols+for+Aspergillus+minimal+medium:+trace+element+and+minimal+medium+salt+stock+solutions.">Improved protocols for Aspergillus minimal medium: trace element and minimal medium salt stock solutions.</a> Fungal Genetics Newsletter. 48, 20-21 (2001).</li><li>Hutner, S. H., Provasoli, L., Schatz, A., Haskins, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+approaches+to+the+study+of+the+role+of+metals+in+the+metabolism+of+microorganisms.">Some approaches to the study of the role of metals in the metabolism of microorganisms.</a> Proceedings of the American Philosophical Society. 94, 152-170 (1950).</li><li>Affeldt, K. J., Brodhagen, M., Keller, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aspergillus+oxylipin+signaling+and+quorum+sensing+pathways+depend+on+G+protein-coupled+receptors.">Aspergillus oxylipin signaling and quorum sensing pathways depend on G protein-coupled receptors.</a> Toxins. 4, 695-6171 (2012).</li><li>Sambrook, J., Russell, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Molecular cloning: a laboratory manual. , (2001).</li><li>Marzluf, G. A., Reddy, C. A., Beveridge, T. J., Breznak, J. A., Marzluf, G. A., Schmidt, T. M., Snyder, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiology,+metabolism,+and+molecular+aspects+of+filamentous+fungi.">Physiology, metabolism, and molecular aspects of filamentous fungi.</a> Methods for General and Molecular Microbiology. , 952-964 (2007).</li><li>Peters, J. E., Reddy, C. A., Beveridge, T. J., Breznak, J. A., Marzluf, G. A., Schmidt, T. M., Snyder, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+transfer+in+Gram-negative+bacteria.">Gene transfer in Gram-negative bacteria.</a> Methods for General and Molecular Microbiology. , 735-755 (2007).</li><li>Yabannavar, A. V., Bartha, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+assessment+of+biodegradability+of+plastic+films+in+soil.">Methods for assessment of biodegradability of plastic films in soil.</a> Applied and Environmental Microbiology. 60 (10), 3608-3614 (1994).</li></ol>

Fremgangsmåden beskrevet heri er et første-pass teknik til at isolere potentielle BDM degraders fra jord og blev med held brugt til at isolere svampe fra bdms begravet i jorden i syv måneder. Svampe voksede når reinoculated på frisk BDM materiale af samme type, hvilket indikerer, at de isolerede svampe var faktisk kolonisatorer, og at filmene ikke var hæmmende for svampevækst. Isolering af plastic-nedbrydende svampe og bakterier potentielt kunne føre til deres anvendelse, enkeltvis eller i kombination, til ændr...

Nedbrydning har historisk været betragtet som en uønsket egenskab plastpolymerer, fordi opdeling forkorter produktets levetid og holdbarhed. For nylig har bevidstheden om de miljømæssige problemer, som plastaffald i det naturlige miljø 1,2,3 gjort biologisk nedbrydelig plast et attraktivt alternativ til traditionelle plastmaterialer. Nedbrydning (defineret som strukturelle ændringer, fragmentering, og reduktion i molekylvægt, integritet og styrke 4,5) sker via en række arrangementer, herunder både abiotiske processer (termisk stress, foto-oxidation, hydrolyse, erosion og mekaniske stress), og biologisk nedbrydning 6.. Mens abiotiske processer kan ændre fragment størrelsen og karakteren af ​​plast, er mikroorganismer der kræves for deres ultimative mineralisering til vand og kuldioxid (i aerobe forhold) og / eller metan (under anaerobe forhold). En væsentlig niche forbiologisk nedbrydelig plast eksisterer i landbruget, hvor plast dækningsmaterialer anvendes til at forhindre ukrudt, at bevare jordens fugtighed og øge jordtemperaturen 7,8. Hundreder af tusinder af hektar i USA alene er dækket med plastik dækningsmaterialer 9, herunder dækningsmaterialer sammensat af biologisk nedbrydeligt plastik. Efter en afgrøde vækstsæson, omfatter mulighederne for bortskaffelse af biologisk nedbrydelige dækningsmaterialer (bdms) ved deponering, forbrænding til energiudnyttelse 10, nedbrydning via kompostering, eller nedbrydning i jorden efter jordbearbejdning 11.. Af disse er den mindst arbejdskrævende skæbne pløjning bdms i jorden, men uden en effektiv nedbrydning og mineralisering under ikke-afgrøde måneder (generelt i vinteren), kunne plast fragmenter forblive og forstyrre landbrugsmaskiner løbet af foråret jordbearbejdning og beplantning, og forblive i miljøet, hvor de signifikant indvirkning dyreliv, planteliv og mikrobiota 1,2,3,10. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Selv om mange plastprodukter, herunder landbrugsvarer barkflis film, forsynes med etiketten &quot;bionedbrydeligt&quot; eller &quot;komposterbare&quot; i praksis kan nedbrydning og mineralisering være for ineffektivt og / eller for ufuldstændige til in-jordens nedbrydning for at være en levedygtigt alternativ til bortskaffelse af disse produkter. For eksempel opnåede oxo-bionedbrydelige polyethylener kun 12,4% mineralisering efter et års forvitring og tre efterfølgende måneder i en 58 ° C kompost, og mindre end halvdelen af dette beløb for mineralisering opstod, da komposten temperaturen var 25 ° C 12. Om vinteren vil jordtemperaturer de fleste steder være lavere end nogen af ​​disse temperaturer, formentlig resulterer i endnu lavere mikrobiel aktivitet og dermed mindre mineralisering. Ud over at bremse nedbrydningshastigheder har misbrug af udtrykket &quot;bionedbrydelig&quot; ført til mistillid til disse produkter, som forbrugerne 13,14, herunder i landbrugserhvervet. Bionedbrydning er omdannelseaf polymerer til kuldioxid (og / eller metan) og vand 14 af naturligt forekommende mikroorganismer 4.. Derfor skal bionedbrydning måles kemisk, fysisk associering af mikroorganismer med et substrat indebærer ikke mikrobiel nedbrydning af dette materiale. Som led i en indsats for at undersøge en bæredygtig udnyttelse af bdms i landbruget, fokuserede denne undersøgelse på at finde mikroorganismer hjemmehørende i landbrugsjord, der koloniserer og nedbryde kommercielt tilgængelige bdms. Standard testmetoder er blevet offentliggjort for kemisk at måle fordelingen af biologisk nedbrydelig plast ved abiotiske og biologiske midler 15,16,17. Men disse metoder ikke imødegå forringelser af plast ved individuelle mikroorganismeart eller levere metoder til deres isolation. Den metode heri mere ligner standard metoder designet til at evaluere plast til resistens over for mikrobiel nedbrydning efter podning prøver med svampesporer18,19. Når formuleringer af plast er kendt og en kilde af råmaterialet er tilgængelig, kan pulveriseret plast suspenderes i agar-baserede medier og nedbrydning bestemmes ved visualisering af klaringszoner 13. Denne metode er blevet anvendt tidligere til at identificere mikroorganismer, der nedbryder polymerer såsom polyurethan 20, poly-(butylen succinat-co-adipat) 21, og poly (mælkesyre) 22. En lignende metode indebærer suspension ren pulveriseret plast i flydende medium, hvor plasten er den eneste carbonkilde 20,23. Mens disse metoder har den fordel, at en afgrænset system, de dårligt efterligner in situ nedbrydning af bdms. Først er det overfladeareal fordelt forskelligt fordi bdms ikke spredes i små partikler i hele matricen, men snarere, sælges og anvendes som film. For det andet, den kemiske sammensætning af bdms er forskellig fra rene polymerer. Bdms generelt indeholde additiver, såsomfyldstoffer, blødgørere, og farvestoffer, samt disse additiver kan påvirke mikrobiel vækst og dermed hastigheden af ​​mineralisering. Af denne grund, og fordi sammensætningen af ​​visse kommercielle film i denne undersøgelse var proprietære, plastfolie i sit felt-klar form, og blev anvendt til at isolere svampe og bakterier. For enkelhedens skyld nedenstående metoder kun beskrevet for svampe, med modifikationer bemærkede eventuelt mod bakterielle isolationer. I en nylig undersøgelse 24 blev tre kommercielt tilgængelige bdms og et eksperimenterende film anvendes i landbruget steder i tre forskellige regioner i USA for en vækstsæson, og senere anbringes i mesh (250 mikron) poser og begravet for en vinter i jord på de samme steder. De 250 micron maskestørrelse tillader svampehyfer at trænge samtidig udelukke rødder og de ​​fleste jord fauna, og minimere jord overgreb 25,26. Nylon materialer forhindrer posen nedbrydning i jord. Efter udgravning, fungal isolater blev genvundet fra BDM stykker og vurderet for vækst på minimalt medium uden en kulstofkilde undtagen agar og en 5 cm x 5 cm overflade-disinfested kvadrat af nye, ubrugte BDM film, der var pre-disinfested. De fleste plast, der bruges som film ikke kan autoklaveres uden tab af integritet, var så UV-lys bruges til at dræbe eventuelle mikrobielle celler, der er bosiddende på plast. ISO 846 19 anbefaler overfladen desinfektion i 70% ethanol og efterfølgende tørring, men hvis du bruger denne metode, må man sikre, at ingen komponent eller additiv af filmen negativt påvirket af ethanol. Da bdms formentlig er fremstillet til at modstå sollys, blev UV valgt som en dekontaminering metode. Isolater, voksede på BDM stykker bedre end på minimalt medium alene blev udvalgt til yderligere undersøgelse. Agar, et polysaccharid fremstillet af marine alger, der bruges til at størkne mikrobielle medier, fordi det typisk ikke udnyttes metabolisk af landbrugsmæssigt og medicinsk ikkestand mikroorganismer, men har agar-hydrolyserende enzymer blevet isoleret fra marine bakterier 27 og agar-hydrolyserende bakterier også er blevet isoleret fra jord 28.. BDM polymerer og agar begge forventes at være sjældne substrater for enzymer udskilt af jordfungi, som ikke har udviklet sig i miljøer, der indeholder disse polymerer som potentielle næringskilder, men begge substrater er til stede i pladen bioassay beskrevet heri (Trin 7). Svampe, der bruger bdms men ikke agar som en carbonkilde kan differentieres fra svampe, der bruger agar alene, ved at sammenligne væksten på agar-størknet medium indeholdende i) ingen tilsat carbonkilde undtagen agar (negativ kontrol), ii) BDM film (eksperimentel) og iii) glukose (positiv kontrol). Vækst af alle isolater forventes på minimalt medium plus glucose svampe ikke opstår på glucose-indeholdende pladerne kan ikke være i stand til vækst af den bestemte minimalmedium anvendt i eksperimentet. Potential BDM degraders bør vokse på agar-størknet minimalt medium + BDM film bedre end de vokser på agar-størknet minimalt medium alene. Svampe vokser på minimalt medium plader er agar-degraders eller oligotrophs, og forventes også at vokse på agaren forbundet med BDM film i bioassaydata plader, men ikke på de film (medmindre de også serendipitously også forringe BDM polymerer). For at eliminere muligheden for at se mikrobiel vækst på grund af udnyttelsen af agar og ikke af bdms, fulgte vi vores indledende analyse for BDM kolonisering på agarplader med et bioassay defineret næringsmedium (Trin 9). BDM stykker repræsenterede den eneste kendte carbonkilde i bioassay-rør. Efter den indledende screening, og ved at genoplive glycerolstamopløsninger af isolaterne dannede nogle sparsomme men synlig mycelier i flydende defineret medium indeholdende nogen kendt carbonkilde. Disse resultater antydede, at nogle af de overtagne isolater var oligotrophs - organismer, der vokser ved scavenging meget små mængder af kulstof, kvælstof og andre næringsstoffer opløst enten i vandige miljø eller eksisterer som flygtige i luften 29,30,31. Artsidentifikation via 18S ribosomale DNA-analyse støttede dette synspunkt, da mange af de matchede isolater svampeslægter tidligere er rapporteret til at udstille oligotrophy 32.. Oligotrophs, der almindeligvis blødrådsakteriers, kræver en bred vifte af metaboliske kapacitet til substratudnyttelse i en række miljøer 30. Således er det ikke overraskende, at de samme svampe, vi isoleret fra bdms (formentlig kræver usædvanlige enzymatiske kapacitet) viste næringsfattige kapaciteter, og var i stand til at vokse på sporforureninger såsom hud olier fra fingeraftryk, støv eller spor flygtige i luften. På grund af isoleringen af ​​oligotrophs, konkluderede vi, at vækst på en BDM overflade alene kunne ikke bruges til at udlede BDM opdeling. De heri beskrevne metoder afspejler vores bestræbelser på at screen indfødte BDM kolonisatorer fra landbrugsjorde til bona fide BDM opdeling.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>Reagent Name</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalog Number</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Potato Dextrose Agar</td>
 <td>Becton Dickinson</td>
 <td>8X05491</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Agar</td>
 <td>Fisher</td>
 <td>BP 1423-2</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Chloramphenicol</td>
 <td>Acros Organics</td>
 <td>200-287-4</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Glutaraldehyde</td>
 <td>Electon Microscopy Sciences</td>
 <td>16216-10</td>
 <td>Toxic</td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Molecular sieve</td>
 <td>Fisher </td>
 <td>M-8892</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Ethanol</td>
 <td>Pharmco-Aaper</td>
 <td>E200</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Contrex</td>
 <td>Decon Labs, Inc.</td>
 <td>5204</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Parafilm M</td>
 <td>Pechiney Plastic Packaging</td>
 <td>S37440</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Mineral salts for buffers and media</td>
 <td>Fisher</td>
 <td>Various</td>
 <td>Various vendors sell these reagents</td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

isolation of native soil microorganisms with potential for breaking down biodegradable plastic mulch films used in agriculture

Svampe hjemmehørende i landbrugsjord, der koloniserede kommercielt tilgængelige bionedbrydelige barkflis (BDM) film blev isoleret og vurderet for potentiale til at nedbryde plast. Typisk, når formuleringer af plast er kendt og en kilde af råmaterialet er tilgængelig, kan pulveriseret plast suspenderes i agar-baserede medier og nedbrydning bestemmes ved visualisering af clearing zoner. Men denne tilgang dårligt efterligner in situ nedbrydning af bdms. Først bdms ikke dispergeret som små partikler i hele matricen. For det andet er bdms ikke sælges kommercielt som rene polymerer, men snarere som film indeholdende tilsætningsstoffer (f.eks fyldstoffer, blødgøringsmidler og farvestoffer), der kan påvirke mikrobiel vækst. Procedurerne beskrevet heri blev anvendt til isolater erhvervet fra jord-nedgravede barkflis film. Svampeisolater erhvervet fra udgravede bdms blev testet individuelt for vækst på stykker af nye, disinfested bdms der oven defineret medium, der ikke indeholder kulstof source except agar. Isolater der voksede på bdms blev yderligere testet i flydende medium, hvor bdms var den eneste ekstra carbonkilde. Efter cirka ti uger blev svampekolonisering og BDM nedbrydning vurderet ved scanning elektronmikroskopi. Isolater blev identificeret via analyse af ribosomale gensekvenser. Denne rapport beskriver metoder til svampe isoleret, men bakterierne også blev isoleret ved hjælp af disse metoder ved at erstatte medierne passende for bakterier. Vores metode skulle vise sig nyttigt for undersøgelser af nedbrydning af intakte plastfilm eller produkter for hvilke plastik råmaterialer enten ukendte eller ikke tilgængelig. Men vores tilgang giver ikke en kvantitativ metode til at sammenligne satserne for BDM nedbrydning.

I en nylig undersøgelse 24 replikater fire hver af de tre kommercielt tilgængelige bdms mærket &quot;biologisk nedbrydelig&quot;, plus en eksperimentel film og en konventionel plast kontrol blev placeret over jorden som barkflis for tomater produktion i foråret 2010 på Mount Vernon, WA, Knoxville, TN, og Lubbock, TX. I efteråret 2010 blev BDM film firkanter skåret fra hver forvitret barkflis i fire gentagne parceller, og indfødte jord blev fjernet fra direkte under det område, hvor barkflis prøven v...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation of Native Soil Microorganisms with Potential for Breaking Down Biodegradable Plastic Mulch Films Used in Agriculture at JoVE.com

Isolation of Native Soil Microorganisms with Potential for Breaking Down Biodegradable Plastic Mulch Films Used in Agriculture

Plastic mærkede film &quot;bionedbrydelig&quot; er kommercielt tilgængelige til landbrugsmæssig anvendelse som dækningsmaterialer. Jordbehandling repræsenterer en attraktiv bortskaffelsesmetode, men nedbrydning under feltforhold er dårligt forstået. Formålet med denne undersøgelse var at udvikle metoder til at isolere indfødte jord svampe og bakterier, der koloniserer plast barkflis film efter område begravelse.

Isolering af Native jordens mikroorganismer med potentiale for at nedbryde Bionedbrydelige plast barkflis film, der anvendes i landbruget

Fungi native to agricultural soils that colonized commercially available biodegradable mulch (BDM) films were isolated and assessed for potential to ...

Research

JoVE Journal

Biology

Isolation of Protoplasts from Tissues of 14-day-old Seedlings of Arabidopsis thaliana

Isolation of Protoplasts from Tissues of 14-day-old Seedlings of Arabidopsis thaliana

Protoplasts are plant cells that have had their cell walls enzymatically removed. Isolation of protoplasts  from different plant tissues was first ...

Generation of Composite Plants in Medicago truncatula used for Nodulation Assays

Generation of Composite Plants in Medicago truncatula used for Nodulation Assays

Similar to Agrobacterium tumerfaciens, Agrobacterium rhizogenes can transfer foreign DNAs into plant cells based on the autonomous root-inducing (Ri) ...

Highly Efficient Ligation of Small RNA Molecules for MicroRNA Quantitation by High-Throughput Sequencing

Stærkt Effektiv Ligering af Small RNA-molekyler til microRNA kvantificering af High-gennemløb sekventering

MiRNA cloning and high-throughput sequencing, termed miR-Seq, stands alone as a transcriptome-wide approach to quantify miRNAs with single nucleotide ...

Visualization and Quantification of Mesenchymal Cell Adipogenic Differentiation Potential with a Lineage Specific Marker

Visualisering og kvantificering af mesenchymale celler Adipogenic differentiering potentiale med en afstamning specifikke markør

Several dyes are currently available for use in detecting differentiation of mesenchymal cells into adipocytes. Dyes, such as Oil Red O, are cheap, easy ...

Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography

Micron-skala fænotyper teknikker af majs kardiovaskulære bundter baseret på X-ray Microcomputed tomografi

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a ...

Repeatable Stair-step Assay to Access the Allelopathic Potential of Weedy Rice (Oryza sativa ssp.)

Repeatable Stair-step Assay to Access the Allelopathic Potential of Weedy Rice Oryza sativa ssp.

Repeterbar Trappe-trin Assay at få adgang til allelopathic potentiale Weedy Rice(Oryza sativa ssp.)

Weed competition contributes significantly to yield losses in cropping systems worldwide. The evolution of resistance in many weed species to continuously ...

Modified Methods for Loading of High-Throughput DNA Extraction Plates Reduce Potential for Contamination

Modificerede metoder til belastning af høj-throughput DNA ekstraktionsplader reducere risikoen for forurening

High-throughput DNA sequencing techniques have contributed substantially to advances in our understanding of relationships among microbial communities, ...

Laser-Capture Microdissection RNA-Sequencing for Spatial and Temporal Tissue-Specific Gene Expression Analysis in Plants

Laser-Capture Microdissection RNA-sekventering for rumlige og tidsmæssige vævsspecifikke genekspressionsanalyser i planter

The development of a complex multicellular organism is governed by distinct cell types that have different transcriptional profiles. To identify ...

Isolation of Primary Rat Hepatocytes with Multiparameter Perfusion Control

Isolering af primære rotte hepatocytter med multiparameter perfusionskontrol

Primary hepatocytes are widely used in basic research on liver diseases and for toxicity testing in vitro. The two-step collagenase perfusion procedure ...

Application of Passive Head Motion to Generate Defined Accelerations at the Heads of Rodents

Anvendelse af passiv hovedbevægelse til at generere definerede accelerationer ved gnaverhovederne på gnavere

Exercise is widely recognized as effective for various diseases and physical disorders, including those related to brain dysfunction. However, molecular ...