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 wethouder, dr. David Leaf en Erin Macri worden bedankt voor hulp bij microscopie. Dit onderzoek werd gefinancierd door een subsidie ​​van de NIFA Specialty Crops Research Initiative, USDA SCRI-SREP Grant Award nummer 2009-02484. Briana Kinash, Kevin Kinloch, Megan Leonhard Joseph McCollum, Maria McSharry en Nicole Sallee verstrekt uitstekende technische ondersteuning en doordachte discussies.

Deze procedure vereist ten minste verscheidene maanden incubatie van BDM films in de bodem, en nog meer maanden sequentiële bioassays zowel op agarplaten en agar-free, chemisch gedefinieerde bouillon kolonisatie en degradatie beoordelen. Elke methode worden weergegeven in de volgorde waarin ze worden uitgevoerd. 1. Incubatie van BDM Films in de bodem Nemen BDM films in de grond onder omstandigheden nabootsen die waaronder zij wordt verwacht te degraderen. Acquire ...

<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>

De werkwijze hierin beschreven is het een eerste methode voor het isoleren potentiële BDM afbrekers van grond en werd succesvol gebruikt voor het isoleren van schimmels BDM begraven in grond voor zeven maanden. Fungi groeide als reinoculated op verse BDM materiaal van dezelfde aard, wat aangeeft dat de geïsoleerde schimmels colonizers inderdaad, en dat de films niet remmend schimmelgroei. Isolatie van kunststof-afbrekende schimmels en bacteriën kan leiden tot het gebruik ervan, afzonderlijk of in combinatie, voor de ...

Degradatie is van oudsher beschouwd als een ongewenste eigenschap van kunststof polymeren, omdat afbraak verkort de levensduur van het product en duurzaamheid. Onlangs heeft het bewustzijn van de milieuproblematiek door plastic afval in de natuurlijke omgeving 1,2,3 biologisch afbreekbare plastics gemaakt een aantrekkelijk alternatief voor conventionele kunststoffen. Afbraak (gedefinieerd als structurele veranderingen, fragmentatie en vermindering molecuulgewicht, integriteit en sterkte 4,5) resulteert uit een reeks gebeurtenissen, zowel abiotische processen (thermische stress, foto-oxidatie, hydrolyse, erosie en mechanische stress), en biologische afbraak 6. Terwijl abiotische processen de fragment grootte en eigenschappen van kunststof te veranderen, zijn micro-organismen die voor hun uiteindelijke mineralisatie water en kooldioxide (in aërobe omstandigheden) en / of methaan (onder anaërobe omstandigheden). Een aanzienlijke niche voorbiologisch afbreekbare kunststoffen bestaat in de landbouw, waar de plastic mulch worden gebruikt om onkruidgroei te voorkomen, de bodem vocht vast te houden en om de bodem temperaturen stijgen 7,8. Honderdduizenden hectaren in de Verenigde Staten alleen al zijn bedekt met plastic mulch 9, met inbegrip mulch samengesteld uit biologisch afbreekbaar plastic. Na een gewas groeiseizoen, de mogelijkheden voor het storten van biologisch afbreekbare mulch (BDM) zijn ter beschikking op een stortplaats, verbranding voor energie terugwinning 10, degradatie via compostering of afbraak in de bodem na grondbewerking 11. Hiervan is de minst arbeidsintensieve lot ploegen BDM&#39;s in de bodem, maar zonder efficiënte afbraak en mineralisatie tijdens niet-crop maanden (meestal in de winter), kan plastic fragmenten in het voorjaar grondbewerking en het planten blijven en interfereren met landbouwwerktuigen, en volharden in de omgeving waar ze van grote invloed fauna, flora en microbiota 1,2,3,10. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Hoewel veel plastic producten, waaronder landbouw mulch films, voorzien van het label &quot;biologisch afbreekbaar&quot; of &quot;composteerbaar&quot; in de praktijk kan afbraak en mineralisatie te inefficiënt en / of onvolledig te zijn in-bodem ontleding een levensvatbaar alternatief voor de verwijdering van deze producten. Bijvoorbeeld, oxo-afbreekbare polyethylenen verwezenlijkt 12,4% mineralisatie na een jaar verwering en drie opeenvolgende maanden in een 58 ° C compost, en minder dan de helft hoeveelheid mineralisatie gebeurde toen de compost temperatuur was 25 ° C 12. In de winter, zou bodemtemperatuur op de meeste locaties lager dan een van deze temperaturen zijn, vermoedelijk resulteert in nog lagere microbiële activiteit en bijgevolg minder mineralisatie. Naast het vertragen afbraaksnelheden, is misbruik van de term &quot;biologisch afbreekbaar&quot; heeft geleid tot wantrouwen van deze producten door de consument 13,14, waaronder die in de agrarische sector. Biologische afbraak is de conversievan polymeren van kooldioxide (en / of methaan) en water 14 door natuurlijk voorkomende micro-organismen 4. Daarom moet biologische afbraak chemisch worden gewaardeerd; de fysieke vereniging van micro-organismen met een substraat maakt microbiële afbraak van dat materiaal niet impliceren. Als deel van een inspanning om duurzaam gebruik van BDM&#39;s in de landbouw te onderzoeken, dit onderzoek gericht op het ontdekken micro-organismen afkomstig uit landbouwbodems dat koloniseren en degraderen de handel verkrijgbare BDM. Standaard testmethoden zijn gepubliceerd voor chemisch meten van de afbraak van biologisch afbreekbare kunststoffen door abiotische en biologische middelen 15,16,17. Echter, deze methoden geen afbraak van kunststof pakken door individuele microbiële soort of de methoden aangegeven voor de isolatie. De methodiek die hierin meer lijkt op standaard methoden ontwikkeld om kunststoffen voor resistentie tegen microbiële afbraak te evalueren na het enten exemplaren met schimmelsporen18,19. Bij formuleringen van kunststof zijn bekend en een bron van de voeding is, kan plastic poeder worden gesuspendeerd in agar gebaseerde media en degradatie bepaald door visualisatie van clearing zones 13. Deze werkwijze is eerder gebruikt om micro-organismen die polymeren zoals polyurethaan 20 afbreken, poly-(butyleen succinaat-co-adipaat) 21, en ​​poly (melkzuur) 22 identificeren. Een soortgelijke methode houdt schorsing zuivere poeder plastic in vloeibaar medium, waar het plastic is de enige koolstofbron 20,23. Hoewel deze werkwijzen hebben het voordeel van een bepaald systeem, maar slecht nabootsen in situ afbraak van BDM. Eerst wordt het oppervlak anders verdeeld omdat BDM niet gedispergeerd in kleine deeltjes door bodem matrix, maar, verkocht en gebruikt als films. Ten tweede, de chemische samenstelling van BDM is dan puur polymeren. BDM algemeen bevatten additieven zoalsvulmiddelen, weekmakers en kleurstoffen, en deze additieven kunnen beïnvloeden microbiële groei en daarmee de snelheid van mineralisering. Daarom, en omdat de samenstelling van bepaalde commerciële films in deze studie waren merkgebonden, plastic film binnen haar ready vorm werd gebruikt om schimmels en bacteriën te isoleren. Voor de eenvoud worden de volgende methoden alleen beschreven voor paddestoelen, met modificaties opgemerkt eventueel voor bacteriële isolaties. In een recente studie 24, werden drie commercieel verkrijgbare BDM en een experimentele film gebruikt op agrarische locaties in drie verschillende regio&#39;s van de Verenigde Staten voor een groeiseizoen, en vervolgens in mesh (250 micron) zakken geplaatst en begraven voor een winter in de bodem op dezelfde plaatsen. De 250 micron gaas openingen maken schimmeldraden door te dringen, terwijl exclusief wortels en de meeste bodemfauna, en het minimaliseren van de bodem aantasting 25,26. Nylon materialen te voorkomen bag afbraak in de bodem. Na opgraving, fungal isolaten werden uit BDM stukken en beoordeeld op groei op minimaal medium zonder koolstofbron behalve de agar en 5 cm x 5 cm oppervlak disinfested kwadraat van nieuwe, ongebruikte BDM film die pre-disinfested. De meeste kunststoffen zoals folies niet autoclaveerbaar zonder verlies van integriteit was zo UV licht gebruikt om microbiële cellen die op het kunststof doden. ISO 846 19 recommends oppervlak insectenverdelging in 70% ethanol en vervolgens worden gedroogd, maar als deze methode moet men zorgen dat er geen component of additief van de film nadelig wordt beïnvloed door de ethanol. Aangezien BDM vermoedelijk worden vervaardigd zonlicht weerstaan, werd UV gekozen als decontaminatiemethode. Isolaten groeiden BDM stukken beter dan op minimaal medium alleen werden geselecteerd voor verdere studie. Agar, een polysaccharide door zeealgen, wordt gebruikt om microbiële media stollen omdat het meestal niet metabolisch gebruikt door landbouwkundig en medisch nietkunnen micro-organismen, maar agar-hydrolyserende enzymen zijn geïsoleerd uit mariene bacteriën 27 en agar-hydrolyserende bacteriën zijn ook geïsoleerd uit de bodem 28. BDM polymeren en agar zijn beide naar verwachting zeldzame substraten voor enzymen uitgescheiden door bodemschimmels, die niet hebben gewerkt in omgevingen die deze polymeren als potentiële bronnen van voedingsstoffen bevatten, maar beide substraten aanwezig zijn in de plaat bioassay hierin beschreven (stap 7) zijn. Schimmels die BDM maar niet agar als koolstofbron kan worden van schimmels die alleen agar gebruiken, door de groei vergeleken op agar gestold medium dat i) geen toegevoegde koolstofbron behalve agar (negatieve controle), ii) BDM films (experimenteel) en iii) glucose (positieve controle). Groei van alle isolaten wordt verwacht op minimaal medium plus glucose, schimmels niet voortvloeit uit glucose-bevattende platen niet in staat zijn de groei van de bepaalde minimale medium in het experiment. Potentiometeral BDM afbrekers moet groeien op agar-gestolde minimaal medium + BDM film beter dan ze groeien op agar-gestolde minimaal medium alleen. Schimmels groeien op minimaal medium agar platen-afbrekers of oligotrofen en ook naar verwachting groeien op agar verbonden BDM films in bioassay platen, maar niet op de films zelf (tenzij ze serendipitously eveneens nadelig BDM polymeren). Om de kans op het zien van de microbiële groei te wijten aan het gebruik van agar en niet die van BDM&#39;s te elimineren, volgden we onze eerste test voor BDM kolonisatie op agar platen met een bioassay in gedefinieerde bouillon medium (Stap 9). BDM stukken vertegenwoordigen de enige bekende koolstofbron in de bioassay buizen. Na de eerste screening, en op de heropleving van glycerol voorraden van de isolaten, sommige gevormd karige maar zichtbaar mycelium in vloeibaar gedefinieerd medium dat geen bekende koolstofbron. Deze resultaten suggereren dat een aantal van de verkregen isolaten oligotrophs - organismen die groeien wegvangen zeer kleine hoeveelheden koolstof, stikstof en andere voedingsstoffen opgelost hetzij in de waterige omgeving of situaties zoals vluchtige stoffen in de lucht 29,30,31. Identificatie van soorten via 18S ribosomaal DNA-analyse ondersteunde dit standpunt, zoals veel van de isolaten geëvenaard schimmelgenera eerder gemeld om oligotrofie 32 vertonen. Oligotrofen, die algemeen saprofyten vereisen een breed scala van mogelijkheden voor metabolische substraatgebruik in diverse omgevingen 30. Zo is het niet verwonderlijk dat dezelfde schimmels we geïsoleerd van BDM (vermoedelijk die ongewone enzymatische mogelijkheden) aangetoond voedselarme capaciteiten, en waren in staat om te groeien op sporen van verontreinigingen zoals huidvetten tegen vingerafdrukken, stof, of sporen vluchtige stoffen in de lucht. Door de isolatie van oligotrofen concludeerden we dat groei op een oppervlak BDM alleen niet kan worden gebruikt om BDM afbraak afleiden. De hierin beschreven werkwijzen weerspiegelen onze inspanningen om screen inheemse BDM kolonisatoren uit agrarische bodems voor bonafide afbraak BDM.

<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

Schimmels afkomstig uit agrarische gronden die in de handel verkrijgbaar biologisch afbreekbare mulch (BDM) films gekoloniseerd werden geïsoleerd en onderzocht op mogelijkheden om kunststoffen degraderen. Typisch, wanneer preparaten van kunststof zijn bekend en een bron van het uitgangsmateriaal is, poeder plastic kan worden gesuspendeerd in agar gebaseerde media en degradatie bepaald door visualisatie van clearing zones. Echter, deze benadering slecht bootst in situ afbraak van BDM. Eerst worden BDM niet gedispergeerd als kleine deeltjes door bodem matrix. Ten tweede zijn BDM niet commercieel verkocht als zuivere polymeren, maar als films met additieven (bijvoorbeeld vulstoffen, weekmakers en kleurstoffen) die microbiële groei kunnen beïnvloeden. De hierin beschreven procedures werden gebruikt voor isolaten verkregen van bodem-begraven mulch films. Schimmelisolaten verworven van opgegraven BDM&#39;s werden individueel getest op groei op stukjes nieuwe, gelegd bovenop gedefinieerd medium dat geen koolstofbron e disinfested BDMXCEPT agar. Isolaten die groeiden op BDM&#39;s werden verder getest in vloeibaar medium waar BDM&#39;s waren de enige toegevoegde koolstofbron. Na ongeveer tien weken werden schimmelkolonisatie en BDM degradatie bepaald door scanning elektronenmicroscopie. Isolaten werden geïdentificeerd via analyse van ribosomaal RNA gen sequenties. Dit rapport beschrijft methoden voor schimmel-isolatie, maar ook bacteriën werden geïsoleerd met behulp van deze methoden te vervangen door media die geschikt is voor bacteriën. Onze methodologie moet blijken nuttig voor onderzoeken naar afbraak van intacte kunststoffolies of producten waarvoor plastic grondstoffen onbekend zijn of niet beschikbaar. Maar onze aanpak voorziet niet in een kwantitatieve methode voor het vergelijken van de tarieven van de BDM degradatie.

In een recente studie 24, vier herhalingen elk van de drie in de handel verkrijgbare BDM label &quot;biologisch afbreekbaar&quot;, plus een experimentele film en een conventionele plastic controle werden op de bodem geplaatst als mulch voor de productie van tomaten in het voorjaar van 2010 in Mount Vernon, WA, Knoxville, en Lubbock, TX. In het najaar van 2010 werden BDM film vierkantjes gesneden uit elke verweerde mulch in vier repliceren percelen, en van rechtstreeks werd geboortegrond verwijderd onder het g...

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 folies label &quot;biologisch afbreekbaar&quot; zijn commercieel beschikbaar voor gebruik in de landbouw als mulch. Grondbewerking vertegenwoordigt een aantrekkelijke verwijdering methode, maar degradatie onder veldomstandigheden wordt slecht begrepen. Het doel van deze studie was werkwijzen voor het isoleren van natieve bodemschimmels en bacteriën die plastic mulch films koloniseren na grafveld ontwikkelen.

Isolatie van de Native Soil Micro-organismen met Potentieel voor Breaking Down Biologisch afbreekbaar plastic mulch films gebruikt in de landbouw

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

Isolatie van Protoplasten uit weefsels van 14-dagen-oude zaailingen van Arabidopsis thaliana</em

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

Genereren van Composite Planten in Medicago truncatula Gebruikt voor nodulatie 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

Zeer efficiënte Ligatie van Kleine RNA-moleculen voor MicroRNA Kwantificering van High-throughput sequencing

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

Visualisatie en kwantificering van mesenchymale cel Adipogenic differentiatie mogelijkheden met een Lineage specifieke Marker

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-schaal fenotypering technieken van maïs vaatbundels gebaseerd op de X-ray Microcomputed tomografie

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.

Herhaalbare Trap-stap Assay toegang tot de Allelopathische potentieel van 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

Gewijzigde methoden voor het laden van DNA-extractieplaten met hoge doorvoer verminderen het potentieel voor verontreiniging

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-Sequencing voor ruimtelijke en temporale weefsel-specifieke genexpressie analyse in planten

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

Isolatie van primaire rattenhepatocyten met multiparameterperfusiecontrole

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

Toepassing van passieve hoofdbeweging om gedefinieerde versnellingen te genereren bij de hoofden van knaagdieren

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