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 aldermanen, Dr David Leaf, och Erin Macri är tacksamt erkänt för hjälp med mikroskopi. Denna forskning har finansierats genom ett bidrag från NIFA specialgrödor Research Initiative, USDA SCRI-SREP Grant Award nr 2009 till 02.484. Briana Kinash, Kevin Kinloch, Megan Leonhard Joseph McCollum, Maria McSharry och Nicole Sallee som utmärkt tekniskt bistånd och tankeväckande diskussioner.

Denna procedur kräver minst flera månader för inkubation av BDM filmer i marken, och ytterligare flera månader för sekventiella bioassayer både på agarplattor och agar-fri, kemiskt definierade buljong att bedöma kolonisering och nedbrytning. Enskilda metoder är listade i den ordning de kommer att utföras. Ett. Inkubation av BDM filmer i jord Införliva BDM filmer i marken under förhållanden som efterliknar de under vilka de kommer att förväntas att f?...

<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>

Det förfarande som beskrivs häri utgör ett första-pass teknik för att isolera potentiella BDM nedbrytare från marken, och med framgång använts för att isolera svampar från BDMS nedgrävda i marken i sju månader. Svampar växte när reinoculated på färskt BDM material av samma typ, vilket visar att de isolerade svampar verkligen var kolonisatörer, och att filmerna inte var hämmande på svamptillväxt. Isolering av plast-nedbrytande svampar och bakterier skulle kunna leda till att de används, individuellt ...

Nedbrytningen har historiskt ansetts vara en oönskad egenskap av plast polymerer, eftersom nedbrytning förkortar span produktens livslängd och hållbarhet. Nyligen, har medvetenheten om miljöproblem presenteras av plastavfall i den naturliga miljön 1,2,3 gjort biologiskt nedbrytbara plaster ett attraktivt alternativ till konventionella plastmaterial. Nedbrytning (definierat som strukturförändringar, fragmentering och minskad molekylvikt, integritet och styrka 4,5) sker via en serie av händelser, både abiotiska processer (termisk stress, foto-oxidation, hydrolys, erosion och mekanisk påfrestning), och biologisk nedbrytning 6. Medan abiotiska processer kan ändra fragment storlek och egenskaper av plast, är mikroorganismer som krävs för deras slutliga mineralisering till vatten och koldioxid (under aeroba förhållanden) och / eller metan (under anaeroba förhållanden). En betydande nisch förbionedbrytbara plaster finns i jordbruket, där plast täckningsmaterial används för att förhindra ogräs tillväxt, behålla markfuktighet och öka markens temperatur 7,8. Hundratusentals hektar i USA ensam är täckta med plast täckningsmaterial 9, inklusive täckningsmaterial består av biologiskt nedbrytbar plast. Efter en gröda växtsäsongen, alternativen för bortskaffande av biologiskt nedbrytbara täckningsmaterial (BDMS) omfattar deponering i en deponi, förbränning för energiåtervinning 10, nedbrytning via kompostering eller nedbrytning i jorden efter jordbearbetning 11. Av dessa är den minst arbetskrävande ödet plöjer BDMS i marken, men utan effektiv nedbrytning och mineralisering under icke-grödor månader (vanligtvis på vintern), kunde plast fragment kvar och störa jordbruksmaskiner under vårbruket och plantering, samt kvar i miljön där de avsevärt påverkar djurliv, växtliv, och microbiota 1,2,3,10. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Även om många plastprodukter, inklusive jordbruket kompost film, försedda med etiketten &quot;biologiskt nedbrytbart&quot; eller &quot;komposterbar&quot;, i praktiken, kan nedbrytning och mineralisering vara alltför ineffektiva och / eller alltför ofullständiga för i-marken nedbrytning att vara en lönsamt alternativ för eliminering av dessa produkter. Till exempel uppnådde oxo-bionedbrytbara polyetener endast 12,4% mineralisering efter ett år av vittring och tre efterföljande månaderna i en 58 ° C kompost, och mindre än hälften så mycket av mineralisering inträffade när komposten temperaturen var 25 ° C 12. På vintern skulle marken temperaturer på de flesta platser vara lägre än något av dessa temperaturer, förmodligen resulterar i ännu lägre mikrobiell aktivitet och följaktligen, mindre mineralisering. Förutom att sakta förstöras, har missbruk av termen &quot;biologiskt nedbrytbar&quot; ledde till misstro mot dessa produkter från konsumenter 13,14, inklusive de inom jordbruksindustrin. Biologisk nedbrytning är omvandlingenav polymerer till koldioxid (och / eller metan) och vatten 14 av naturligt förekommande mikroorganismer 4. Därför måste bionedbrytning mätas kemiskt, den fysiska anslutningen av mikroorganismer med ett substrat innebär inte mikrobiell nedbrytning av det materialet. Som en del av ett försök att undersöka hållbar användning av BDMS inom jordbruket, denna studie fokuserat på upptäckt mikroorganismer infödda till jordbruksmark som koloniserar och försämra kommersiellt tillgängliga BDMS. Standardiserade testmetoder har publicerats för kemiskt mäta nedbrytningen av biologiskt nedbrytbar plast genom abiotiska och biologiska medel 15,16,17. Men itu med dessa metoder inte nedbrytning av plast av enskilda mikrobiella arter, eller tillhandahålla metoder för deras isolering. Metodiken häri mer liknar vanliga metoder för att utvärdera plast för resistens mot mikrobiell nedbrytning efter inokulering prover med svampsporer18,19. När formuleringar av plast är kända och en källa för matarmaterialet finns tillgänglig kan pulveriserad plast suspenderas i agar-baserade medier och nedbrytning bestäms av visualisering av clearing zoner 13. Denna metod har tidigare använts för att identifiera mikroorganismer som bryter ned polymerer såsom polyuretan 20, 21 poly-(butylen-sam-adipat) och poly (mjölksyra) 22. En liknande metod innefattar suspendering ren pulveriserad plast i flytande medium där plasten är den enda kolkällan 20,23. Även om dessa metoder har fördelen av ett fastställt system, härma de dåligt in situ nedbrytning av BDMS. Det första är ytarean fördelas olika eftersom BDMS inte dispergeras i små partiklar genom markytan matrisen, utan snarare, säljs och används som filmer. Det andra är den kemiska sammansättningen av BDMS skiljer sig från rena polymerer. BDMS innehåller i allmänhet tillsatser, såsomfyllmedel, mjukningsmedel och färgämnen, och dessa tillsatser kan påverka mikrobiell tillväxt och därmed, graden av mineralisering. Av denna anledning, och eftersom sammansättningen av vissa kommersiella filmer i denna studie var egenutvecklade, plastfilm i sin fotoklar formulär användes för att isolera svampar och bakterier. För enkelhetens skull är metoderna nedan beskrivs endast svampar, med ändringar noterade vid behov för bakteriella isoleringar. I en nyligen genomförd studie 24, var tre kommersiellt tillgängliga BDMS och en experimentell film som används vid jordbruks platser i tre olika regioner i USA för en växtsäsong, och placerades därefter i mesh (250 mikron) väskor och begravdes under en vinter i jord på samma platser. De 250 micron masköppningar tillåter svamphyfer att penetrera medan exklusive rötter och de flesta fauna jord, och minimera jord intrång 25,26. Nylon material förhindrar väska nedbrytning i mark. Efter schaktning, fungal isolat utvanns från BDM bitar och bedömdes med avseende på tillväxt på minimalt medium utan en kolkälla förutom agar och en 5 cm x 5 cm yta-disinfested kvadrat av ny, oanvänd BDM film som var pre-disinfested. De flesta plaster som används som filmer inte kan autoklaveras utan förlust av integritet, var så UV-ljus som används för att döda eventuella mikrobiella celler som finns på plasten. ISO 846 19 rekommenderar yta-insektsbekämpning i 70% etanol och efterföljande torkning, men om du använder denna metod, måste man se till att ingen komponent eller tillsats av filmen påverkas negativt av etanolen. Eftersom BDMS förmodligen är tillverkade för att tåla solljus, var UV valts som en saneringsmetod. Isolat som växte på BDM bitar bättre än på minimalt medium ensam selekterades för ytterligare studie. Agar, en polysackarid som produceras av marina alger, används för att stelna mikrobiella medier eftersom det är normalt inte utnyttjas metaboliskt genom agrikulturellt och medicinskt intekunna mikroorganismer, men har agar-hydrolyserande enzymer isolerats från marina bakterier 27 och agar-hydrolyserande bakterier också har isolerats från jord 28. BDM polymerer och agar är båda förväntas vara sällsynta substrat för enzymer som utsöndras av jordsvampar, som inte har utvecklats i miljöer som innehåller dessa polymerer som potentiella näringskällor, men båda substraten är närvarande i plattan bioanalys som beskrivs häri (steg 7). Svampar som använder BDMS men inte agar som kolkälla kan skiljas från svampar som använder agar endast genom att jämföra tillväxt på agar stelnat-medium innehållande i) inget tillsatt kolkälla förutom agar (negativ kontroll), ii) BDM filmer (experimentell) och iii) glukos (positiv kontroll). Tillväxt av alla isolat förväntas på minimalt medium plus glukos; svampar inte uppkommer om glukos-innehållande plattor kanske inte förmåga att växa på den särskilda minimalt medium användes i experimentet. Potential BDM nedbrytare bör växa på agar stelnat-minimalt medium + BDM filmen bättre än de växer på agar stelnat-minimalt medium enbart. Svampar växer på minimalt medium plattor är agar-nedbrytare eller oligotrophs, och förväntas också växa på agar samband med BDM filmer i bioanalysresultaten plattor, men inte på de filmerna själva (om de inte serendipitously även försämra BDM polymerer). För att eliminera möjligheten att se mikrobiell tillväxt till följd av utnyttjande av agar och inte av BDMS, följde vi vår första analys för BDM kolonisering på agarplattor med en bioanalys definierat buljongmedium (Steg 9). BDM bitar representerade den enda kända kolkällan i bioanalysen rören. Efter den initiala screeningen, och vid återuppliva glycerolstamlösningar av isolaten, några bildade knapphändig men synligt mycel i flytande definierat medium innehållande ingen känd kolkälla. Dessa resultat antydde att vissa av de förvärvade isolaten var oligotrophs - organismer som växer genom sophantering mycket små mängder av kol, kväve och andra näringsämnen löses antingen i vattenmiljö eller befintliga som flyktiga ämnen i luften 29,30,31. Artidentifiering via 18S ribosom DNA-analys stödde denna uppfattning, eftersom många av de matchade isolat svamp släkten tidigare rapporterats uppvisa oligotrophy 32. Oligotrophs, som vanligtvis saprofyter, kräver ett brett spektrum av metabola funktioner för substrat utnyttjande i olika miljöer 30. Därför är det inte förvånande att samma svampar som vi isolerade från BDMS (förmodligen kräver ovanliga enzymatiska kapacitet) visade näringsfattiga kapacitet, och kunde växa på spårkontaminanter såsom hudfett från fingeravtryck, damm och flyktiga spår i luften. På grund av den isolering av oligotrophs, drog vi slutsatsen att tillväxten på en BDM ovansidan kunde inte användas för att härleda BDM sammanbrott. De här beskrivna metoderna återspeglar vår strävan att SCReen infödda BDM kolonisatörer från jordbruksmarker för bona fide BDM uppdelning.

<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

Svamp infödda till jordbruksmark som koloniserat kommersiellt tillgängliga biologiskt nedbrytbara kompost (BDM) filmer isolerades och bedömas för potential att försämra plast. Vanligtvis när formuleringar av plast är kända och en källa för matarmaterialet finns tillgänglig kan pulveriserad plast suspenderas i agar-baserade medier och nedbrytning bestäms av visualisering av clearing zoner. Men härmar denna metod dåligt in situ nedbrytning av BDMS. Först BDMS inte sprids som små partiklar i hela jordmatrisen. Andra är BDMS inte säljs kommersiellt som rena polymerer, utan snarare som filmer som innehåller tillsatser (t.ex. fyllmedel, mjukgörare och färgämnen) som kan påverka mikrobiell tillväxt. De procedurer som beskrivs häri användes för isolat som förvärvats från jord begravda-marktäckning filmer. Svamp isolat som förvärvats från utgrävda BDMS testades individuellt för tillväxt på bitar av nya, disinfested BDMS som atop definierat medium innehållande ingen e kolkällaXCEPT agar. Isolat som växte på BDMS testades vidare i flytande medium där BDMS var den enda läggas kolkälla. Efter cirka tio veckor togs fungal kolonisering och BDM nedbrytning fastställdes genom svepelektronmikroskopi. Isolat identifierades via analys av ribosom RNA gensekvenser. Denna rapport beskriver metoder för svamp isolering, men bakterier också isolerades med hjälp av dessa metoder genom att ersätta medier lämpliga för bakterier. Vår metodik bör vara användbar för studier som undersöker nedbrytning av intakta plastfilmer eller produkter för vilka plast råvaror är antingen okänd eller inte tillgänglig. Men vår inställning inte ger en kvantitativ metod för att jämföra priser i BDM nedbrytning.

I en färsk studie 24, replikerar fyra vardera av tre kommersiellt tillgängliga BDMS märkta &quot;biologiskt nedbrytbart&quot;, plus en experimentell film och en konventionell plast kontroll, placerades över marken som marktäckning för tomater under våren 2010 på Mount Vernon, WA, Knoxville, TN, och Lubbock, TX. Under hösten 2010, var BDM film rutor bortskuren från väderbitna kompost i fyra likadana tomter, och befintlig jord togs bort från direkt under det område där kompost provet hade skurits ...

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

Plast märkta filmer &quot;biologiskt nedbrytbart&quot; är kommersiellt tillgängliga för användning inom jordbruket som täckningsmaterial. Jordbearbetning utgör en attraktiv metod för slutligt omhändertagande, men nedbrytning under fältförhållanden är dåligt känd. Syftet med denna studie var att utveckla metoder för att isolera befintlig jord svampar och bakterier som koloniserar plast kompost film efter fältet begravning.

Isolering av befintliga jorden Mikroorganismer med potential för Breaking Down Biologiskt nedbrytbara plast kompost filmer som används i jordbruk

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

Isolering av Protoplasts från vävnaderna på 14 dagar gamla plantor av 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

Generering av Composite Växter i Medicago truncatula Används för Nodulation analyser

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

Mycket effektiv Ligering av små RNA-molekyler för MicroRNA Kvantifiering av hög genomströmning sekvense

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 och kvantifiering av mesenkymala Cell adipogena differentiering Potential med en härstamning specifik markör

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 fenotypning tekniker för majs kärlknippena baserat på röntgen 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 Trappa-steg Analys för att få tillgång till Allelopathic potential 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

Modifierade metoder för lastning av hög genomströmning DNA extraktionsplattor minska potential för kontaminering

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-sekvensering för rumsliga och temporala vävnadsspecifika genuttryck analys i växter

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 av primära råtthepatocyter med multiparameterperfusionskontroll

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

Tillämpning av passiv huvudrörelse för att generera definierade accelerationer vid gnagarnas huvuden

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