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Selbststehende elektrochemischen Aufbau Anode atmender Bakterien vor Ort zu bereichern
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JoVE Journal Environment
Self-standing Electrochemical Set-up to Enrich Anode-respiring Bacteria On-site

Selbststehende elektrochemischen Aufbau Anode atmender Bakterien vor Ort zu bereichern

Full Text
8,195 Views
05:29 min
July 24, 2018

DOI: 10.3791/57632-v

Akihiro Okamoto1, Annette Rowe2, Xiao Deng3, Kenneth H. Nealson2

1International Center for Materials Nanoarchitectonics,National Institute for Materials Science, 2Department of Earth Sciences,University of Southern California, 3Department of Applied Chemistry,The University of Tokyo

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents an electrochemical method for enriching microbial strains capable of extracellular electron transport (EET) without the need for an external power source. This approach is particularly beneficial for isolating difficult-to-culture taxa from low-biomass or geochemically extreme environments.

Key Study Components

Area of Science

  • Environmental Microbiology
  • Microbial Ecology
  • Electrochemistry

Background

  • Microbial enrichment techniques are essential for studying hard-to-culture microbes.
  • Extracellular electron transport (EET) is a key microbial process in various environments.
  • Low-biomass and extreme conditions pose challenges for traditional cultivation methods.
  • Power-free methods can simplify the enrichment process.

Purpose of Study

  • To develop a method for on-site microbial enrichment without external power.
  • To facilitate the isolation of EET-capable microbes.
  • To address challenges in studying microbial diversity in extreme environments.

Methods Used

  • Construction of a fuel cell type II electrode incubation system.
  • Twisting insulated wire with titanium wire leads for electrodes.
  • Covering connections with water-resistant wax and heat-shrink tubes.
  • Measuring voltage and current production from the fuel cell reaction.

Main Results

  • The method allows for prolonged isolation periods for difficult-to-culture taxa.
  • Successful enrichment of microbial strains capable of EET was demonstrated.
  • The technique is accessible for researchers new to electrochemical systems.
  • Voltage measurements provide insights into microbial activity over time.

Conclusions

  • This power-free method enhances the study of microbial diversity in challenging environments.
  • It offers a practical solution for researchers in environmental microbiology.
  • Future applications may expand to other microbial processes and environments.

Frequently Asked Questions

What is extracellular electron transport (EET)?
EET is a process by which certain microbes transfer electrons to external electron acceptors, facilitating energy production.
Why is power-free enrichment important?
It simplifies the isolation process and makes it feasible in remote or resource-limited settings.
What challenges do low-biomass environments present?
Low-biomass environments often contain few microbes, making traditional cultivation methods ineffective.
How does the electrochemical system work?
The system uses electrodes to facilitate microbial activity and measure voltage, indicating electron transfer.
Can this method be used for other types of microbes?
While focused on EET-capable microbes, the method may be adapted for other microbial types.
What are the main advantages of this method?
It allows for prolonged isolation without power and is relatively easy to implement for researchers.

Vor-Ort-mikrobielle Bereicherung oder in Situ Anbautechniken können die Isolierung der mikrobiellen Taxa schwierig zu Kultur, vor allem von Low-Biomasse oder geochemisch extreme Umgebungen erleichtern. Hier beschreiben wir eine elektrochemische Einrichtung ohne eine externe Stromquelle, um mikrobielle Belastungen zu bereichern, die extrazelluläre Elektronentransport (EET) geeignet sind.

Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen in der Umweltmikrobiologie über die Allgegenwart von Mikroben zu beantworten, die in der Lage sind, EET zu erzeugen, insbesondere bei geringer Biomasse oder geochemisch extremen Bedingungen. Der Hauptvorteil unserer mikrobiologischen Anreicherung vor Ort besteht darin, dass keine Stromquelle benötigt wird, was die monatelange Isolationszeit für den Fang schwer zu kultivierender Taxa erleichtert. Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da die Herstellung elektrochemischer Systeme mehrere Schritte umfasst, die eine präzise Implementierung erfordern.

Um das Elektroden-Inkubationssystem der Brennstoffzelle Typ II zu konstruieren, verdrillt man einen isolierten Draht der entsprechenden Versuchslänge mit einer Leitung aus Titandraht von den Elektroden und bedeckt die Anschlüsse mit wasserfestem Wachs. Schützen Sie dann die Kabel weiter mit Schrumpfschläuchen in Marinequalität und verbinden Sie die beiden Drähte mit einer Kathode und einer Anode durch einen Widerstand mit bekanntem Widerstand. Um die Spannungstemperaturaufzeichnung über die Zeit zu messen, überprüfen Sie die Spannung zwischen den Enden des Widerstands, um eine Abschätzung der Stromerzeugung aus der Brennstoffzellenreaktion zu ermöglichen.

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Umweltwissenschaften Ausgabe 137 extrazelluläre Elektronentransport niedrigen Biomasse assimiliert mikrobielle Brennstoffzelle mikrobielle Bereicherung extreme Umgebungen

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