Name: מערכת מיקרו-מכשירים משולבת לגדילה וניטור של אלמוגים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-07-21T14:50:00.000+00:00
Duration: 5 min 58 s
Description: למדו לפתח מערכת מיקרו-מכשירים מודולרית לגידול וניטור אלמוגים לאורך זמן. המערכת מציעה שליטה מדויקת בטמפרטורה ובגורמים סביבתיים, אטימות מיקרוביאלית גבוהה ועלות תפעולית נמוכה לחקירה ימית מתקדמת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מחקר זה נתמך על ידי תוכניות פיתוח מפתח המדינה למחקר בסיסי של סין (2021YFC3100502).

האלמוגים ששימשו למחקר הנוכחי היו Seriatopora caliendrum, אשר מתורבתים במעבדה שלנו. כל האלמוגים סופקו באדיבות על ידי המכון לאוקיאנולוגיה של ים סין הדרומי, אוניברסיטת האקדמיה הסינית למדעים.
1. בדיקה והפעלה
הערה: כל מודול חייב להיבדק לאטימות ולתפקד בנפרד לפני הרכבת המערכת. יש להשתמש במים שעברו דה-יוניזציה כדי לבדוק את ההידוק של המודול. פרטים מסחריים של כל רכיבי המודול מופיעים בטבלת החומרים.
<ol><li>בדיקת הידוק של החיבור בין המודולים<ol><li>חברו את כל המודולים והמשאבות (איור 1), וודאו שהמים זורמים בצורה מעגלית על פני המערכת במשך 30 דקות לפחות.</li>
		<li>בדוק את כל התפרים עבור בעיות נזילה אפשריות. אם מתרחשת דליפה כלשהי באחד מתפרי ההדבקה, יש למרוח דבק הדבקה מבחוץ. אם מתרחשת דליפה באחד מתפרי החיבור, הדקו שוב את החיבור ובדקו אם יש צורך להחליף את אטם האיטום.</li>
	</ol></li>
	<li>טעינת<ol><li>לאחר בדיקת האטימות, יש לפנות ולייבש את המים שבפנים.</li>
		<li>טען את התוכן המתאים. הערה: לדוגמה, מצע תרבית החיידקים נטען לתוך מודול הטיהור המיקרוביאלי, ואצות Chaetomorpha נטענות לתוך מודול טיהור האצות.</li>
	</ol></li>
	<li>הרכבה ובדיקה של כל המערכת<ol><li>לאחר הטעינה, קבע את המודולים על לוח הבסיס באמצעות הברגים.</li>
		<li>חבר את מודולי הסירקולציה הפנימית עם מודולי הסירקולציה החיצוניים (ללא מודול תרבית האלמוגים).</li>
		<li>עבור זילוח מי הים, הזריקו את מי הים דרך כניסת המים במודול אחסון מי הים. כאשר מפלס המים גבוה ב-3 ס"מ מפתחי המים של המשאבות, הפעילו את המשאבות והמשיכו בהזרקת מי הים עד שמודולי הסירקולציה הפנימיים יתמלאו במי הים, עם מקום לאוויר (בגובה 3 ס"מ) במודול אגירת מי הים. הערה: מי הים מוכנים באמצעות מים טהורים ומלח ים (ראה טבלת חומרים).</li>
	</ol></li>
	<li>בדיקת מערכת<ol><li>הפעל את כל המתגים והגדר את שני מתחי משאבת מי הים ל- 9 V. הגדר את טמפרטורת המים ל- 25 ° C.</li>
		<li>הגדר את טיימר המחזור ל"דקה אחת דולקת ודקה כבויה". הגדר את כל שלושת הערוצים של טיימר שלושת הערוצים ל- "9:00 בבוקר מופעל" ו- "5:00 אחר הצהריים כבוי".</li>
		<li>נטר את המערכת לפחות 24 שעות עבור כל תקלה. אם לא נמצאה בעיה, המערכת מוכנה לשלב הבא של הפעולה. הערה: חשוב לנקות את כל הבועות בכל המודולים למעט מודול מאגר מי הים. ניתן להרים ולנער מעט את המערכת כולה כדי להעביר את הבועות מכניסת המודול לשקע.</li>
	</ol></li>
</ol>2. הקמת הסביבה המיקרוביאלית
הערה: יצירת סביבה מיקרוביאלית ידידותית לאלמוגים נחוצה לפני השתלת אלמוגים. על מנת לגדל מיקרואורגניזמים במערכת, במיוחד במודול הטיהור המיקרוביאלי, יש להוסיף את התמיסה הפרוביוטית המדוללת כמקור מיקרוביאלי למערכת הניטריפיקציה.
<ol><li>הוספת מקור המיקרוביום<ol><li>הוסיפו 1 מ"ל של תמיסת מקור המיקרוביום המסחרית (ראו טבלת חומרים) ל-500 מ"ל מי ים תוך ערבוב.</li>
		<li>הזריקו 50 מ"ל של התמיסה המדוללת לעיל ו-10 מיקרוליטר של תמיסת תזונת האלמוגים המסחרית (ראו טבלת חומרים) למערכת הסירקולציה.</li>
	</ol></li>
	<li>תרבית מיקרוביום<ol><li>הפעילו את משאבת הסירקולציה הפנימית ומשאבת אוויר לתרבית המיקרוביום למשך 21 יום. דרישות תכולת החמצן במיקרוביום קובעות את הפרופורציות בזמן ומחוץ לזמן של משאבת האוויר. הערה: צעד זה נועד לגדל את מיקרוביום טיהור מי הים ולקדם צמיחת מיקרוביום מועיל לאלמוגים במערכת. בתהליך זה, מי הים מתחילים להיות בוציים מהיום השני עד היום הרביעי לאחר הזרקת המיקרוביום. לאחר תהליך זה של תרבית מיקרוביום, יש לקבוע את יכולת פירוק החומרים המזינים במערכת. יש לציין כי כדי לעמוד בדרישות ניסוי שונות, ניתן להשתמש במקורות מיקרוביום שונים כדי לבסס את סביבת המיקרוביום.</li>
	</ol></li>
</ol>3. השתלת אלמוגים וצמיחה
<ol><li>השתלת אלמוגים<ol><li>חתכו את ענפי האלמוגים הגולמיים עם קשקשי אורך של 3-5 ס"מ, ואז הדביקו את ענפי האלמוגים האלה על בסיסי תמיכה באלמוגים מודפסים בתלת-ממד (קובץ קידוד משלים 1).</li>
		<li>החזירו את דגימות ענף האלמוגים האלה למיכל מי הים המקורי למשך 7 ימים לפחות להתאוששות.</li>
		<li>מקבעים את בסיס התמיכה באלמוגים על יחידת הסיבוב בעזרת דבק. הרכיבו את מודול תרבית האלמוגים, וחברו אותו ללולאת הסירקולציה החיצונית.</li>
	</ol></li>
	<li>הדמיה של גדילת האלמוגים הערה: יש לרכוש את תמונות האלמוגים לאורך זמן כדי להעריך את גדילת האלמוגים. שימוש בחיבור מתפרק מקל על הסרת מודול תרבית האלמוגים מכל המערכת לצורך הדמיה. לשם כך נבנה סטודיו מיני צילום עם תנאי תאורה מתאימים. מצלמה עם עדשת מאקרו (ראו טבלת חומרים) משמשת ללכידת מורפולוגיות פני השטח של האלמוגים בתקופות שונות. ניתן להפעיל את יחידת סיבוב האלמוגים במודול התרבית מחוץ למודול באמצעות מצב ללא מגע. על ידי סיבוב הידית המגנטית הסמוכה למודול, ניתן לצלם תמונות אלמוגים בזווית מלאה.<ol><li>מקם את המצלמה בחלק העליון של הסטודיו וצלם את התמונות מתצוגה אנכית.</li>
		<li>מקמו את מודול תרבית האלמוגים בסטודיו המיני פוטו כשהאלמוג ממוקם במרכז ובתחתית.</li>
		<li>צלם את תמונות האלמוגים על-ידי סיבוב הידית החיצונית. הערה: מסיבות הישרדות אלמוגים, יש להגביל את זמן ההדמיה ל-15 דקות.</li>
	</ol></li>
</ol>4. תחזוקה שוטפת של המערכת
הערה: התחזוקה השוטפת כוללת בדיקת נזילות, בדיקת תקלות, הוספת תוספים והחלפת מי ים.
<ol><li>בדיקת נזילות<ol><li>בדוק את לוח הבסיס עבור כתמי מים או טיפות. מכיוון שמעטפת הכיסוי של המערכת שקופה, בדיקה ויזואלית של נזילת המים היא קלה ונוחה. בדיקה זו חייבת להתבצע מדי יום.</li>
	</ol></li>
	<li>בדיקת תקלות<ol><li>ודא ששלב זה כולל בדיקה של טמפרטורת המים, משאבות, מתחי אור, מצב משאבת האוויר ומצב הטיימר, כולל בדיקה חזותית ורישום טמפרטורת המים שנקבעה, טמפרטורה בזמן אמת, מתחי יציאת שנאי, הגדרות מנורת UV וסטטוס פעולת הטיימר. בדיקה זו צריכה להתבצע מדי יום. הערה: ניתן לאבחן תקלות מסוימות במערכת על סמך צלילים חריגים או טמפרטורות חריגות.</li>
	</ol></li>
	<li>תוספת תוספתית הערה: תוספת היא תהליך של הוספת חומרים מזינים וריאגנטים אחרים למערכת.<ol><li>לדוגמה, לחלץ 10 מ"ל של מי הים באמצעות מזרק מן השסתום המשולש בין מודול פחם פעיל מודול מי ים.</li>
		<li>ממיסים את התוספים במי הים המופקים.</li>
		<li>הזריקו את התמיסה חזרה למערכת דרך השסתום התלת-כיווני. במקרים אמיתיים, הסוגים, הכמויות ותדרי התוספות של התוספים נקבעים על ידי איכות מי הים של המערכת, בהתחשב בדרישות הניסוי.</li>
	</ol></li>
	<li>החלפת מים הערה: חילופי מים שגרתיים יכולים להפחית ריכוז רעיל ואטרופיקציה במערכת התרבית. אם תנאי הניסוי מאפשרים זאת, החלפת מי הים יכולה להיות פעולה שגרתית.<ol><li>כבה את החשמל עבור המערכת כולה ונתק את כבל החשמל מטעמי בטיחות.</li>
		<li>הסר את מודול תרבית האלמוגים.</li>
		<li>חבר את צינור השפכים החיצוני לשקע במודול מאגר מי הים.</li>
		<li>סובב את המערכת והנח את המערכת בחזית כלפי מטה.</li>
		<li>הפעל את השקע. תנו למי הים הפנימיים לזרום החוצה מהמערכת. הערה: אין להשתמש במשאבה כלשהי כדי לשאוב את המים החוצה מכיוון שהלחץ השלילי הפנימי עלול לגרום נזק למערכת.</li>
		<li>יש לפרוק כמות מתאימה של מי ים ולכבות את השקע. כמות מי הים המוזרמים נקבעת על ידי המצב הפיזיולוגי של האלמוגים.</li>
		<li>אפסו את המערכת, והזריקו את מי הים החדשים שהוכנו למערכת דרך כניסת המים.</li>
		<li>התקן את מודול תרבית האלמוגים בחזרה למערכת.</li>
		<li>הפעל את הפעלת המערכת, והמתן עד שכל המערכת תחזור לקדמותה.</li>
	</ol></li>
</ol>5. החלפת מודול
הערה: אם יש צורך להחליף מודול כלשהו עקב תקלה או בהתאם לסידור הניסוי, חשוב לשנות את המודול מבלי להשהות או להשפיע לרעה על ניסוי התרבית.
<ol><li>עבור מודול אחסון מי ים, מודול טיהור אצות, מודול טיהור מיקרוביאלי או מודול טיהור פחם פעיל, כבה את משאבת הסירקולציה הפנימית ושחרר את ברגי הקיבוע למודול.</li>
	<li>נתק את הצינורות בין שני המודולים המחוברים, ופרק את המודול שיוחלף מהמערכת. השלב האחרון הוא הרכבת המודול החדש למערכת על ידי חיבור הצינורות והידוק מחדש של ברגי הקיבוע. הערה: החלפת מודול בקרת הטמפרטורה שונה איכשהו. ראשית, יש לנתק את כל החוטים מהמודול. לאחר מכן משחררים את ברגי הקיבוע, והצינורות מנותקים. לאחר מכן, לוח החימום מפורק, והמודול מפורק מהמערכת. תהליך ההתקנה של מודול בקרת הטמפרטורה הוא התהליך ההפוך.</li>
</ol>6. כיבוי המערכת והחזרת המערכת למצבה ההתחלתי
הערה: המערכת תיסגר בסופו של דבר לאחר ניסוי תרבית האלמוגים הדרוש. יש להחזיר את המערכת למצבה המקורי.
<ol><li>כיבוי המערכת<ol><li>כבה את מתח המערכת ונתק את כבל החשמל.</li>
		<li>לפנות את מי הים בתוך המערכת.</li>
		<li>פרק את המודולים בסדר הבא: מודול תרבית האלמוגים, מודול טיהור הפחם הפעיל, מודול אחסון מי הים, מודול טיהור האצות, מודול הטיהור המיקרוביאלי, מנורת UV, שתי משאבות הסירקולציה ומודול בקרת הטמפרטורה.</li>
	</ol></li>
	<li>שחזור המערכת<ol><li>נקו את כל המודולים עם מים טהורים וחומרים פעילים על פני השטח (ראו טבלת חומרים).</li>
		<li>לעקר את המודולים עם תמיסת מי חמצן 3%. הערה: אין להשתמש בממס אורגני כלשהו כדי לשטוף את המודולים.</li>
		<li>יבש את המודולים ב 40 ° C במשך 12 שעות. ודא שכל המים בתוך המערכת מתאדים.</li>
		<li>נקו את כל הצינורות והשסתומים באמצעות אותם חומרים פעילים על פני השטח.</li>
	</ol></li>
</ol>7. שינוי עבור הסביבה מיקרואורגניזם מבוקר
הערה: מלבד ניסוי תרבית האלמוגים, עבור ניסויים מיוחדים מסוימים, כגון רכישת סביבת מיקרואורגניזמים מבוקרת במערכת, יש לשלוט בקפדנות על מיני המיקרוביום והשפע. התכונה החדשנית ביותר של מערכת תרביות האלמוגים שלנו היא שניתן לחקור את הפעילות הפיזיולוגית של האלמוגים בסביבה מיקרוביאלית ספציפית במיקרו-מערכת אקולוגית סגורה יחסית. ביצוע פונקציה זו דורש הליך הפעלה שונה.
<ol><li>טרום עיקור<ol><li>יש לעקר את כל המודולים, הצינורות והשסתומים באמצעות תמיסת מי חמצן 3% לפני הרכבת המערכת.</li>
		<li>לעקר את מצע תרבית החיידקים באמצעות autoclaving.</li>
		<li>יש לעקר אצות Chaetomorpha בתמיסת אתנול 75% ולייבש אותן באמצעות נייר סטרילי.</li>
	</ol></li>
	<li>שינוי מערכת ועיקור<ol><li>בהרכבת המערכת, הוסף מסנן חיטוי אוויר (ראה טבלת חומרים) בין משאבת האוויר לבין מודול אחסון מי הים.</li>
		<li>הוסף מסנן חיטוי מים בין הכניסה לשסתום התלת-כיווני. שלב זה מבטיח שהאוויר והמים המוזרקים למערכת מעוקרים.</li>
		<li>הכניסו אוזון למערכת כדי לסלק את שאריות המיקרוביום.</li>
		<li>יש לשטוף את חומרי החיטוי הנותרים במי ים סטריליים שלוש פעמים, ולהזריק את מי הים הסטריליים למערכת.</li>
		<li>רק לביסוס הסביבה המיקרוביאלית, הזריקו את תמיסת מקור המיקרוביום דרך מוצא המים. הערה: אין להשתמש בכניסת המים כדי להזריק את מקור המיקרוביום. ריאגנטים אחרים ומי ים עדיין מוזרקים דרך מפרצון המים.</li>
	</ol></li>
</ol>

מערכת מיקרו-מכשירים משולבת לקידום וניטור צמיחת אלמוגים

<ol><li>Gardner, T. A., Côté, I. M., Gill, J. A., Grant, A., Watkinson, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+region-wide+declines+in+Caribbean+corals%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Long-term region-wide declines in Caribbean corals.</a> Science. 301 (5635), 958-960 (2003).</li>
<li>Kennedy, E. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coral+reef+community+changes+in+Karimunjawa+national+park%2C+Indonesia%3A+assessing+the+efficacy+of+management+in+the+face+of+local+and+global+stressors%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Marine+science+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Coral reef community changes in Karimunjawa national park, Indonesia: assessing the efficacy of management in the face of local and global stressors.</a> Journal of Marine science and Engineering. 8 (10), 760-787 (2020).</li>
<li>Cleary, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coral+reefs+next+to+a+major+conurbation%3A+a+study+of+temporal+change+%281985%E2%88%922011%29+in+coral+cover+and+composition+in+the+reefs+of+Jakarta%2C+Indonesia%5BTitle%5D)+AND+%22Marine+Ecology+Progress+Series%22%5BJournal%5D)">Coral reefs next to a major conurbation: a study of temporal change (1985−2011) in coral cover and composition in the reefs of Jakarta, Indonesia.</a> Marine Ecology Progress Series. 501, 89-98 (2014).</li>
<li>Sun, Y. F., Huang, L. T., McCook, L. J., Huang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Joint+protection+of+a+crucial+reef+ecosystem%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Joint protection of a crucial reef ecosystem.</a> Science. 337 (6611), 1163-1163 (2022).</li>
<li>Huang, D. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conservation+of+reef+corals+in+the+South+China+Sea+based+on+species+and+evolutionary+diversity%5BTitle%5D)+AND+%22Biodiversity+and+Conservation%22%5BJournal%5D)">Conservation of reef corals in the South China Sea based on species and evolutionary diversity.</a> Biodiversity and Conservation. 25 (2), 331-344 (2016).</li>
<li>Jiang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impacts+of+elevated+temperature+and+pCO2+on+the+brooded+larvae+of+Pocillopora+damicornis+from+Luhuitou+Reef%2C+China%3A+Evidence+for+local+acclimatization%5BTitle%5D)+AND+%22Coral+Reefs%22%5BJournal%5D)">Impacts of elevated temperature and pCO2 on the brooded larvae of Pocillopora damicornis from Luhuitou Reef, China: Evidence for local acclimatization.</a> Coral Reefs. 39 (2), 331-344 (2020).</li>
<li>Babcock, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recurrent+coral+bleaching+in+north-western+Australia+and+associated+declines+in+coral+cover%5BTitle%5D)+AND+%22Marine+and+Freshwater+Research%22%5BJournal%5D)">Recurrent coral bleaching in north-western Australia and associated declines in coral cover.</a> Marine and Freshwater Research. 72 (5), 620-632 (2021).</li>
<li>Sweatman, H., Delean, S., Syms, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+loss+of+coral+cover+on+Australia%27s+Great+Barrier+Reef+over+two+decades%2C+with+implications+for+longer-term+trends%5BTitle%5D)+AND+%22Coral+Reefs%22%5BJournal%5D)">Assessing loss of coral cover on Australia's Great Barrier Reef over two decades, with implications for longer-term trends.</a> Coral Reefs. 30 (2), 521-531 (2011).</li>
<li>Elliott, J. A., Patterson, M. R., Staub, C. G., Koonjul, M., Elliott, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decline+in+coral+cover+and+flattening+of+the+reefs+around+Mauritius+%281998-2010%29%5BTitle%5D)+AND+%22PeerJ%22%5BJournal%5D)">Decline in coral cover and flattening of the reefs around Mauritius (1998-2010).</a> PeerJ. 6, e6014(2018).</li>
<li>Eddy, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+decline+in+capacity+of+coral+reefs+to+provide+ecosystem+services%5BTitle%5D)+AND+%22One+Earth%22%5BJournal%5D)">Global decline in capacity of coral reefs to provide ecosystem services.</a> One Earth. 4 (9), 1278-1285 (2021).</li>
<li>Jones, G. P., McCormick, M. I., Srinivasan, M., Eagle, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coral+decline+threatens+fish+biodiversity+in+marine+reserves%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Coral decline threatens fish biodiversity in marine reserves.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (21), 8251-8253 (2004).</li>
<li>Hughes, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+warming+and+recurrent+mass+bleaching+of+corals%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Global warming and recurrent mass bleaching of corals.</a> Nature. 543 (7645), 373-377 (2017).</li>
<li>Carpenter, K. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-third+of+reef-building+corals+face+elevated+extinction+risk+from+climate+change+and+local+impacts%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">One-third of reef-building corals face elevated extinction risk from climate change and local impacts.</a> Science. 321 (5888), 560-563 (2008).</li>
<li>Hughes, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+and+temporal+patterns+of+mass+bleaching+of+corals+in+the+Anthropocene%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Spatial and temporal patterns of mass bleaching of corals in the Anthropocene.</a> Science. 359 (6371), 80-83 (2018).</li>
<li>Albright, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversal+of+ocean+acidification+enhances+net+coral+reef+calcification%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Reversal of ocean acidification enhances net coral reef calcification.</a> Nature. 531 (7594), 362-365 (2016).</li>
<li>Hoegh-Guldberg, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coral+reefs+under+rapid+climate+change+and+ocean+acidification%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Coral reefs under rapid climate change and ocean acidification.</a> Science. 318 (5857), 1737-1742 (2007).</li>
<li>Mason, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decline+in+symbiont+densities+of+tropical+and+subtropical+scleractinian+corals+under+ocean+acidification%5BTitle%5D)+AND+%22Coral+Reefs%22%5BJournal%5D)">Decline in symbiont densities of tropical and subtropical scleractinian corals under ocean acidification.</a> Coral Reefs. 37 (3), 945-953 (2018).</li>
<li>Prouty, N. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vulnerability+of+Coral+reefs+to+bioerosion+from+land-based+sources+of+pollution%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geophysical+Research%3A+Oceans%22%5BJournal%5D)">Vulnerability of Coral reefs to bioerosion from land-based sources of pollution.</a> Journal of Geophysical Research: Oceans. 122 (12), 9319-9331 (2017).</li>
<li>Heery, E. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Urban+coral+reefs%3A+Degradation+and+resilience+of+hard+coral+assemblages+in+coastal+cities+of+East+and+Southeast+Asia%5BTitle%5D)+AND+%22Marine+Pollution+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Urban coral reefs: Degradation and resilience of hard coral assemblages in coastal cities of East and Southeast Asia.</a> Marine Pollution Bulletin. 135, 654-681 (2018).</li>
<li>Rosenberg, E., Koren, O., Reshef, L., Efrony, R., Zilber-Rosenberg, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+microorganisms+in+coral+health%2C+disease+and+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews%3A+Microbiology%22%5BJournal%5D)">The role of microorganisms in coral health, disease and evolution.</a> Nature Reviews: Microbiology. 5 (5), 355-362 (2007).</li>
<li>Bui, V. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diversity+and+biogeography+of+coral+mucus-associated+bacterial+communities%3A+The+case+of+Acropora+formosa%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Marine+Science+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Diversity and biogeography of coral mucus-associated bacterial communities: The case of Acropora formosa.</a> Journal of Marine Science and Engineering. 11 (1), 74(2023).</li>
<li>Hass, A. F., Smith, J. E., Thompson, M., Deheyn, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+reduced+dissolved+oxygen+concentrations+on+physiology+and+fluorescence+of+hermatypic+corals+and+benthic+algae%5BTitle%5D)+AND+%22PeerJ%22%5BJournal%5D)">Effects of reduced dissolved oxygen concentrations on physiology and fluorescence of hermatypic corals and benthic algae.</a> PeerJ. 2, 235(2014).</li>
<li>Raj, K. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+oxygen+levels+caused+by+Noctiluca+scintillans+bloom+kills+corals+in+Gulf+of+Mannar%2C+India%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Low oxygen levels caused by Noctiluca scintillans bloom kills corals in Gulf of Mannar, India.</a> Scientific Reports. 10 (1), 22133(2020).</li>
<li>Luo, Y. S., Zhao, J. L., He, C. P., Lu, Z. H., Lu, X. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Miniaturized+platform+for+individual+coral+polyps+culture+and+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Miniaturized platform for individual coral polyps culture and monitoring.</a> Micromachines. 11 (2), 127(2020).</li>
<li>Pang, A. P., Luo, Y. S., He, C. P., Lu, Z. H., Lu, X. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+polyp-on-chip+for+coral+long-term+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">A polyp-on-chip for coral long-term culture.</a> Scientific Reports. 10 (1), 6964(2020).</li>
<li>Yan, L. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+live+rock+removal+of+dissolved+inorganic+nitrogen+in+coral+aquaria%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Oceanologica+Sinica%22%5BJournal%5D)">Effects of live rock removal of dissolved inorganic nitrogen in coral aquaria.</a> Acta Oceanologica Sinica. 36 (12), 87-94 (2017).</li>
</ol>

המחברים מצהירים כי אין אינטרס כלכלי מתחרה.

מערכת תרביות אלמוגים זו מתוכננת לדמות ולספק מיקרו-סביבה טבעית יחסית או מותאמת אישית עבור אלמוגים להשתלה ולשרוד. בינתיים, כציוד שפותח בעצמו, מערכת זו צריכה להיות אמינה, ידידותית למשתמש ובטוחה. לדוגמה, במונחים של בקרת טמפרטורה, טמפרטורת מי הים צריכה להיות מבוקרת כראוי בהתבסס על הנסיבות הסביבתיות היומיומיות. המערכת נבדקה על ידי תרבית האלמוגים במשך חודש אחד, מה שאישר את אמינות המערכת.
בהשוואה למכלי ים רגילים או אקווריומים26, בהתבסס על ניסוי תרביות האלמוגים שלנו, לאחר קביעת ...

הידרדרות המערכות האקולוגיות של שוניות האלמוגים מתרחשת ברחבי העולם ב-70 השנים האחרונות. בהתחשב בכל אזורי האלמוגים העיקריים ברחבי מרכז אמריקה1, דרום מזרח אסיה 2,3,4,5,6, אוסטרליה 7,8 ומזרח אפריקה9, הכיסוי העולמי של שוניות האלמוגים הצטמצם בחצי מאז1950 10. אובדן המוני זה של שוניות אלמוגים גרם לבעיות אקולוגיות וכלכליות. לדוגמה, על ידי מעקב אחר נוכחות/היעדר ושפע של כל מיני דגים תלויי אלמוגים במשך 8 שנים, החוקרים הגיעו למסקנה כי ירידת האלמוגים גרמה ישירות לירידה משמעותית במגוון הביולוגי ובשפע של דגים בפפואה גינאה החדשה11. תוצאה זו הוכיחה כי הידלדלות האלמוגים יכולה לא רק לערער את המערכות הביולוגיות המבוססות על שוניות האלמוגים, אלא גם להפחית את הכנסות הדגה.
במשך עשרות שנים של סקרי שטח, כולל ניטור ישיר, חישה מרחוק והשוואת נתונים, הקהילה המדעית זיהתה מספר גורמים לירידה ההמונית באלמוגים. אחת הסיבות העיקריות לירידה ההמונית באלמוגים היא הלבנת אלמוגים הנגרמת על ידי טמפרטורות גבוהות של מי ים12,13. על ידי שילוב של הלבנה ורשומות מטאורולוגיות, מדענים הגיעו למסקנה כי הלבנת אלמוגים מתרחשת בתדירות גבוהה יותר בשלבי תנודה אל-ניניו-דרום14. סיבה נוספת לדעיכת האלמוגים היא החמצת האוקיינוסים. בשל ריכוזCO2 מוגבר הן באטמוספרה והן במי הים, סידן פחמתי מתמוסס מהר יותר מבעבר, מה שגורם להסתיידות שונית אלמוגים נטו15. ואכן, המסקנה היא שכאשר ריכוז ה-CO2 באטמוספירה יגיע ליותר מ-500 ppm, עשרות מיליוני אנשים יסבלו, ושוניות האלמוגים יהיו בסיכון להידרדרות משמעותית ולניתוק סימביודיניום 16,17. ישנם גורמים אחרים שיכולים גם הם להשפיע על הישרדות אלמוגים, כגון מזהמים בחופים הגורמים או מאיצים את הידרדרות האלמוגים. חוקרים בהוואי מדדו את איזוטופי הפחמן, החמצן והחנקן באלמוגים, יחד עם הקרבונט האנאורגני המומס וחומרי המזון הקשורים אליו (NH4+, PO4 3-, NO2− ו-NO3-), והגיעו למסקנה שהזיהום מהיבשה הגביר את ההחמצה והשחיקה הביולוגית של אלמוגיםלאורך החוף 18. בהמשך לזיהום, העיור גם מסכן את הישרדות האלמוגים וגורם למורכבות אדריכלית נמוכה יחסית באלמוגים, כפי שעולה ממחקר על מצב הישרדות האלמוגים בסינגפור, ג'קרטה, הונג קונג ואוקינאווה. לפיכך, ההשפעה של גורמי עקה אנתרופוגניים וההשפעות של שינויי האקלים מובילים לצמצום נרחב במגוון הביולוגי על שוניות האלמוגים ולירידה נלווית בתפקוד האקולוגי של האלמוגים ובחוסנם19.
כמו כן יש לציין כי מספר רב של מיקרואורגניזמים משתתפים בתפקודים הפיזיולוגיים של אלמוגים, כולל קיבוע חנקן, פירוק כיטין, סינתזה של תרכובות אורגניות וחסינות20, ולכן מיקרואורגניזמים אלה צריכים להיכלל כאשר בוחנים את הידרדרות שוניות האלמוגים. בסביבות טבעיות, כגון שוניות אלמוגים, גורמים רבים גורמים לתנאים היפוקסיים או אנוקסיים, כולל זרימת מים לא מספקת, הפרשה של אצות וצמיחת יתר של אצות. תופעה זו משפיעה לרעה על התפלגות האוכלוסייה של מיקרואורגניזמים הקשורים לאלמוגים ואלמוגים. לדוגמה, מדענים וייטנאמים מצאו כי ב Nha Trang, Phu Quoc, ו Ujung Gelam, הרכב חיידקים באלמוג Acropora Formosa יכול להיות מושפע על ידי חמצן מומס במקומות שונים21. חוקרים בארצות הברית חקרו מצבים היפוקסיים או אנוקסיה באלמוגים ומצאו כי הפרשה של אצות יכולה לתווך פעילות מיקרוביאלית, מה שמוביל לתנאים היפוקסיים מקומיים, שעלולים לגרום לתמותת אלמוגים בסביבה הקרובה. הם גם מצאו כי אלמוגים יכולים לסבול ריכוזי חמצן מופחתים, אך רק מעל סף נתון שנקבע על ידי שילוב של זמן החשיפה וריכוז החמצן22. חוקרים בהודו מצאו כי כאשר אצות Noctiluca scintillans פרחו, החמצן המומס ירד ל -2 מ"ג / ליטר. מתחת לריכוז זה, כ -70% של Acropora montiporacan מתו בגלל תנאים היפוקסיים23.
כל העובדות והגורמים הנ"ל מצביעים על כך ששינוי סביבתי מוביל להידרדרות שוניות האלמוגים. כדי לגדל ולחקור אלמוגי שוניות בתנאים מסוימים, חשוב לבנות באופן מדויק ומקיף סביבה מיקרוסקופית נשלטת עבור אלמוגי שוניות להתגורר בה. בדרך כלל, מדענים מתמקדים בטמפרטורה, אור, זרימת מים וחומרי מזון. עם זאת, בדרך כלל מתעלמים ממאפיינים אחרים, כגון ריכוז החמצן המומס, שפע המיקרואורגניזמים ומגוון המיקרואורגניזמים במי הים. לשם כך, הקבוצה שלנו בחנה את האפשרות ליישם ציוד קטן על פוליפים אלמוגים בתרבית בסביבה מבוקרת יחסית24,25. בעבודה זו תכננו ובנינו מערכת מיקרו-מכשירים מודולרית לתרביות אלמוגים. מערכת מיקרו-מכשירים מודולרית זו יכולה לספק מיקרו-סביבה נשלטת במונחים של טמפרטורה, ספקטרום אור, ריכוז חמצן מומס, חומרים מזינים, מיקרואורגניזמים וכו ', ויש לה את היכולת להתרחב ולשדרג.
מודולים ופונקציות של המכשיר מערכת המיקרו-מכשירים נוצרה בהשראת מערכת ברלין26, אך לא נעשה שימוש בסלעים חיים במערכת הנוכחית. כפי שניתן לראות באיור 1, המערכת הנוכחית כוללת שישה מודולים עיקריים, שתי משאבות מנוע ללא מברשות, משאבת דלק אחת, מנורת UV אחת זורמת, ספק כוח אחד, רכיבי בקרה אלקטרוניים מסוימים והחוטים והברגים הקשורים. ששת המודולים העיקריים כוללים מודול אחסון מי ים (עם משאבת אוויר וחיישן טמפרטורה), מודול בקרת טמפרטורה, מודול טיהור אצות, מודול טיהור מיקרוביאלי, מודול טיהור פחם פעיל ומודול תרבית אלמוגים.
ארכיטקטורת התקן כפי שניתן לראות באיור 2 ובאיור 3, ניתן לחלק אופקית את מערכת המיקרו-התקנים הכוללת לשני תאים עם מודול בקרת טמפרטורה ביניהם. מטעמי בטיחות, כל המודולים והחלקים המכילים מי ים ממוקמים בתא השמאלי, הנקרא תא התרבית. שאר החלקים האלקטרוניים ממוקמים בתא הימני, הנקרא התא האלקטרוני. שני התאים אטומים או ארוזים בתוך פגזים. מודול בקרת הטמפרטורה קבוע בלוח חוצץ ביניהם. מעטפת תא התרבות כוללת לוח בסיס ושלושה לוחות קיבוע ברגים. עיצוב זה מבטיח אטימות לתא ומקל על פעולת המערכת. בנוסף, ההידוק מעדיף בקרת טמפרטורה מדויקת. מעטפת התא האלקטרוני כוללת לוח בסיס, שני לוחות קיבוע ברגים ולוח בקרה קדמי אחד.
סירקולציית מים לולאת סירקולציית מי ים פנימית וחיצונית המחוברת למודול אחסון מי הים תוכננה מראש. לולאת הסירקולציה הפנימית מחברת בהצלחה את מודול אחסון מי הים, מודול בקרת הטמפרטורה, מנורת UV זורמת, מודול טיהור אצות ומודול טיהור מיקרוביאלי. לולאת סירקולציה זו נועדה לספק תנאי מי ים פיסיוכימיים ופיזיולוגיים מתאימים לאלמוגים, ואין צורך בתחזוקה תכופה. מודול טיהור האצות מכיל אצות Chaetomorpha , אשר סופגות את חומרי המזון הנוספים (חנקות ופוספט) במים. מודול הטיהור המיקרוביאלי מכיל את מצע תרבית החיידקים, אשר מטפח את המיקרוביום כדי להעביר ניטריט ואמוניום לחנקות לטיהור מים. כל המודולים האלה צריכים להיות מוחלפים רק בנסיבות קריטיות.
לולאת הסירקולציה החיצונית מחברת ברציפות את מודול מאגר מי הים, מודול תרבית האלמוגים ומודול הפחם הפעיל. לולאת סירקולציה זו נועדה לספק אור, לחץ, זרם מים ואיכות מי ים גבוהה לאלמוגים. ניתן לרענן את מי הים דרך כניסת מים ושקע מים. תוספים מתווספים דרך שסתום משולש, וניתן גם לחלץ את דגימת מי הים משסתום זה לבדיקה. ניתן לשאוב אוויר דרך כניסת אוויר ולפרוק אותו משקע אוויר.
עיצוב אלקטרוני ספק כוח AC של 220 וולט עם מתג ונתיך משמש לכל המערכת. כוח הקלט מחולק לארבעה ענפים. הענף הראשון הולך לספק כוח DC 12 V, אשר מפעיל ישירות את לוח החימום, לוח הקירור ומאוורר הקירור. ענף זה גם מפעיל בעקיפין שתי משאבות ושני לוחות תאורה באמצעות שנאי DC בעל ארבעה ערוצים. הענף השני הולך לבקר טמפרטורה PID. הענף השלישי הולך לספק כוח משאבת אוויר. הענף האחרון מתחבר לספק כוח של מנורת UV. ממסר מצב מוצק מחבר את בקר הטמפרטורה PID ואת לוח הקירור במודול בקרת הטמפרטורה. ממסר רגיל משמש לחיבור בקר הטמפרטורה PID ולוח החימום. שנאי DC בעל ארבעה ערוצים ממיר את המתח לנדרש.
ישנם שני לוחות בקרה בחלק הימני של המערכת. ישנם ארבעה מתגים ובקר אחד עבור מנורת UV בלוח העליון, כולל מתג הפעלה ראשי, מתג הפעלה של מנורת UV, מתג משאבת אוויר ומתג בקרת טמפרטורה. מתג ההפעלה הראשי שולט בספק הכוח של 12 V של המערכת.
בקר טמפרטורה PID, טיימר מחזור, שנאי DC בעל ארבעה ערוצים וטיימר תלת-ערוצי נמצאים בלוח הקדמי. בקר הטמפרטורה PID מתאים את טמפרטורת המים על ידי שליטה בלוחות החימום והקירור במודול בקרת הטמפרטורה. מודול בקרת הטמפרטורה פועל רק כאשר משאבת הסירקולציה הפנימית פועלת והמים זורמים מעבר למודול בקרת הטמפרטורה. טיימר המחזור מחובר לקו החשמל של משאבת האוויר. מטרתו היא להקצות את תקופת העבודה למשאבת האוויר. יש גם טיימר תלת ערוצי הפרוס בתא האלקטרוני. טיימר זה שולט על משך זמן העבודה של משאבת האוויר, אור האלמוגים ואור האצות.

<table><tbody><tr><td>ספק כוח 12V DC</td><td>Delixi Electric Co., Ltd.</td><td>CDKU-S150W</td><td>12V12.5A</td></tr><tr><td>3% תמיסת מי חמצן</td><td>שאנדונג ANNJET היי טק חיטוי טכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td>NULL</td><td></td></tr><tr><td>NULL 75% פתרון אתנול</td><td>שאנדונג ANNJET היי טק חיטוי טכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td>NULL</td><td>NULL</td></tr><tr><td>משאבת אוויר</td><td>Chongyoujia ניהול שרשרת אספקה ושות', בע"מ</td><td>NHY-001</td><td>NULL</td></tr><tr><td>מסנן עיקור אוויר</td><td>בייג'ינג Capsid מסנן ציוד ושות', בע"מ</td><td>S593CSFTR-0.2H83SH83SN8-A</td><td>מצלמת NULL</td></tr><tr><td></td><td>SONY</td><td>&Alpha; 7r4-ILCE-76M4A</td><td>NULL</td></tr><tr><td>פתרון תזונת אלמוגים</td><td>הים האדום מים ושות 'בע"מ</td><td>22101</td><td>תזונת אלמוגים</td></tr><tr><td>מלח אלמוגים פרו (מלח ים)</td> <td>הים האדום Aquatics ושות', בע"מ</td><td>R11231</td><td>NULL</td></tr><tr><td>טיימר מחזור</td><td>Leqing Shangjin ציוד מכשירים ושות', בע"מ</td><td>CN102A</td><td>גרסת 220V</td></tr><tr><td>מחבר מהיר סגור כפול</td><td>JOSOT ושות', בע"מ</td><td>NL4-2103T</td><td>NULL</td></tr><tr><td>מנורת UV זרימה דרך</td><td>Zhongshan Xinsheng אלקטרוניקה טכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td>211</td><td>NULL</td></tr><tr><td>שנאי ארבעה ערוצים</td><td>דונגגוואן Shanggushidai אלקטרוניקה טכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td>LM2596</td><td>NULL</td></tr><tr><td>עדשת מאקרו</td><td>SONY</td><td>FE 90 מ"מ F2.8 מאקרו G OSS</td><td>NULL</td></tr><tr><td>פתרון מקור מיקרוביום</td><td>גואנגג'ואו BIOZYM Microbial Technology Co., Ltd.</td><td>303</td><td>NULL</td></tr><tr><td>מיני סטודיו לצילום</td><td>Shaoxing Shangyu מפעל ציוד צילום</td><td>CM-45</td><td>NULL</td></tr><tr><td>PID בקר טמפרטורה</td><td>גואנגדונג דונגצ'י&nbsp; אלקטריק ושות', בע"מ</td><td>משאבת גרסת SSR TE9-SC18W</td><td></td></tr><tr><td>(למים)</td> <td>Zhongxiang Pump Co., Ltd.</td><td>ZX43D</td><td>גרסת מי ים</td></tr><tr><td>מכונת מים טהורים</td><td>Kemflo&nbsp;( נאנג'ינג) טכנולוגיה סביבתית ושות', בע"מ</td><td>Kemflo A600</td><td>NULL</td></tr><tr><td>ממסר מצב מוצק</td><td>Delixi Electric Co., Ltd.</td><td>DD25A</td><td>NULL</td></tr><tr><td>סוכנים פעילים משטח</td><td>גואנגג'ואו ליבי קבוצה ושות', בע"מ</td><td>חומר ניקוי Libai</td><td>NULL</td></tr><tr><td>טיימר תלת ערוצי</td><td>Leqing Changhong Intelligent Technology Co., Ltd.</td><td>CHE325-3</td><td>220V גרסת</td></tr><tr><td>עיקור מים מסנן</td><td>בייג'ינג Capsid סינון ציוד ושות', בע"מ</td><td>S593CSFTR-0.2H83SH83SN8-L</td><td>NULL</td></tr></tbody></table>

מערכת מיקרו-מכשירים משולבת לגדילה וניטור של אלמוגים

An Integrated Micro-Device System for Coral Growth and Monitoring

אלמוגים הם אורגניזמים בסיסיים במערכות אקולוגיות ימיות וחופיות. עם התקדמות המחקר להגנה על אלמוגים בשנים האחרונות, בקרה מדויקת של סביבת גידול האלמוגים מבוקשת מאוד לשימור ומחקר אלמוגים. כאן, פיתחנו מערכת מיקרו-מכשירים סגורה למחצה של תרבית אלמוגים כפלטפורמה רב-תפקודית, שיכולה לספק בקרת טמפרטורה מדויקת וניתנת לתכנות, סביבה התחלתית סטרילית, איכות מים יציבה לטווח ארוך, ריכוז חמצן מומס מתכוונן וספקטרום אור מותאם אישית לאלמוגים. בשל העיצוב המודולרי, ניתן לשדרג או לשנות את מערכת תרביות האלמוגים על ידי התקנת מודולים חדשים רצויים או הסרת מודולים קיימים. כיום, בתנאים מתאימים ועם תחזוקה נאותה של המערכת, אלמוגי הדגימה יכולים לשרוד לפחות 30 יום במצב בריא. יתר על כן, בשל הסביבה הראשונית הניתנת לשליטה וסטרילית, מערכת תרביות אלמוגים זו יכולה לתמוך במחקר על הקשר הסימביוטי בין אלמוגים למיקרואורגניזמים הקשורים אליהם. לכן, ניתן ליישם את מערכת המיקרו-התקנים הזו כדי לנטר ולחקור אלמוגי ים באופן כמותי יחסית.

דיוק בקרת טמפרטורה טמפרטורת המערכת מוגדרת בדרך כלל ל 23-28 מעלות צלזיוס בהתאם למיני האלמוגים. אולם כאחד הגורמים החשובים ביותר, תנודות הטמפרטורה יכולות להשפיע מאוד על הישרדות האלמוגים. לפיכך, דיוק בקרת הטמפרטורה הוא גורם מכריע עבור מערכת תרביות האלמוגים. חיישן טמפרטורה ואספן נתונים עצמאי עם טווח טמפרטורות בין 9 ° C ל 32 ° C יכולים לשמש כדי לבדוק את דיוק בקרת הטמפרטורה במודול תרבית האלמוגים. קבענו את טמפרטורת מי הים במערכת ל-24°C ומדדנו בו זמנית את מי הים וטמפרטורת החדר. כפי שניתן לראות <strong class="x...

פרוטוקול זה מתאר את הפיתוח של מערכת מיקרו-התקנים מודולרית הניתנת לשליטה, שניתן ליישם לצורך טיפוח וניטור ארוכי טווח של אלמוגי ים.

Corals are fundamental organisms in marine and coastal ecosystems. With the advancement of coral protection research in recent years, precise control of ...

מטרת המחקר שלנו היא לפתח מערכת מיקרו-סביבה מלאכותית לתרבית אלמוגים ולמחקר. המיקרו-סביבה במערכת המיקרו-מכשירים יכולה להיות לפחות מבוקרת כמותית למחצה. כיום, הציוד הקיים והמערכת המשמשת לגידול אלמוגים חסרים בקרה מדויקת על הטמפרטורה וגורמים סביבתיים אחרים.בנוסף, מערכות אלה פתוחות, מה שהופך אותן רגישות לזיהום מחומר הנישא באוויר. מערכת תרביות האלמוגים הביתית שלנו מתהדרת בדיוק בקרה מעולה, ובאטימות מיקרוביאלית בהשוואה למערכת או מכלים דומים אחרים. בנוסף, המערכת שלנו חסכונית מבחינה מסחרית.באמצעות מערכת מיקרו-מכשירים זו, אנו יכולים איכשהו להתאים אישית את הפרמטרים הסביבתיים כמו טמפרטורה, חוזק או ריכוז מטבוליטים, מה שיהפוך את מחקר האלמוגים לכמותי יותר ועשוי לקדם את מחקר האלמוגים הנוכחי. ברצוננו לדעת על אריכות ימים של אלמוגים במכשיר המיקרו המלאכותי הזה. שאלה חשובה נוספת שאנו רוצים להתייחס אליה היא כיצד המערכת הבנויה באופן מלאכותי משפיעה על תהליך הצמיחה של אלמוגים בהשוואה לסביבת הטבע.

an-integrated-micro-device-system-for-coral-growth-and-monitoring

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

מקור: Jian, X. et al., טיפוח מיקרוביאלי אוטומטי ואבולוציה אדפטיבית באמצעות מערכת תרבית מיקרו-טיפות מיקרוביאלית (MMC). J. Vis. Exp. (2022)סרטון זה מדגים את השימוש בפלטפורמה מבוססת טיפות מיקרופלואידיות לניטור בזמן אמת של צמיחת חיידקים. על ידי יצירת טיפות אחידות המכילות תרחיפי חיידקים והנחיית אותם במסלול זיהוי, המערכת מאפשרת מדידה אופטית רציפה של צפיפות התאים לבניית עקומת גדילה.

ניטור בזמן אמת של גדילת חיידקים באמצעות מערכת תרבית מיקרו-טיפות מיקרופלואידית

חבילה משולבת של טכניקות הדמיה יושמה כדי לקבוע מורפולוגיה פוליפ ומבנה רקמה בannularis Montastraea אלמוגי האיים הקריביים ומ ' faveolata. הקרינה, פנים בלוק סדרתי, ומיקרוסקופ סריקת לייזר confocal שני פוטונים זיהו מבנה lobate, קירות פוליפ, וchromatophore מוערך וצפיפויות zooxanthellae והפצות.

Multimodal שיטות מיקרוסקופית אופטיות לחשוף רקמות מורפולוגיה ומבנה פוליפ בקריביים אלמוגי בניית ריף

עיצבנו מנגנון culturing רציפה לשימוש עם מערכות optogenetic להאיר תרבויות של חיידקים ותאים תמונה בקביעות הקולחים עם מיקרוסקופ הפוכה. Culturing, הדגימה, ההדמיה, וניתוח התמונה באופן אוטומטי לחלוטין, כך תגובות דינמיות תאורה ניתן למדוד על פני כמה ימים.

השרשה של תאורה אוטומטית, Culturing, מערכת דגימה עבור יישומים מיקרוביאלית optogenetic

מערכת cocultivation הידרופוני שתואר תומך צמחים שלם עם מסכי רשת מתכת cocultivates אותם עם חיידקים. רקמות הצמח, חיידקים, ומולקולות מופרדים אז ניתן לקצור בנפרד עבור ניתוחים במורד הזרם, בו זמנית מאפשר תגובות מולקולריות של שני המארחים צמח אינטראקציה חיידקים או microbiomes להיחקר.

הידרופוני Co- טיפוח מערכת לניתוח סימולטני ושיטתי של הצמח / מיקרובי אינטראקציות מולקולרית איתות

פרוטוקול זה מתאר כיצד להשתמש במערכת תרבית המיקרו-טיפות המיקרוביאלית (MMC) כדי לבצע טיפוח מיקרוביאלי אוטומטי ואבולוציה אדפטיבית. MMC יכול לטפח ולטפח מיקרואורגניזמים באופן אוטומטי ורציף ולנטר באינטרנט את צמיחתם באופן מקוון עם תפוקה גבוהה יחסית והמקבילות טובות, מה שמפחית את צריכת העבודה והריאגנטים.

טיפוח מיקרוביאלי אוטומטי ואבולוציה מסתגלת באמצעות מערכת תרבית מיקרו-טיפות מיקרוביאלית (MMC)

הפרוטוקול מתאר תכנון שבבים מיקרופלואידיים פשוטים ומתודולוגיית מיקרו-פבריקציה המשמשת לגידול C. elegans בנוכחות אספקת מזון רציפה למשך עד 36 שעות. מכשיר הגדילה וההדמיה מאפשר גם הדמיה ארוכת טווח ברזולוציה גבוהה לסירוגין של תהליכים תאיים ותת-תאיים במהלך הפיתוח במשך מספר ימים.

שבב מיקרופלואידי פשוט לגדילה והדמיה ארוכת טווח של Caenorhabditis elegans

חילוץ פוליפ הוא תהליך המושרה על ידי עקה חריפה, שבה פוליפים של אלמוגים מעכלים את הרקמה המחברת אותם למושבה שלהם ומתנתקים ממנה כדי לחיות כפרטים. הפרוטוקול הנוכחי מתאר כיצד לגרום למיקרו-פרופגציה של אלמוגים על ידי חילוץ באמצעות טיפולים בהיפר-סלין או במי ים נטולי סידן.

גרימת חילוץ פוליפ במושבות אלמוגים כדי להשיג מיקרו-פרופגאטים מותאמים אישית לשימוש ניסיוני במעבדה

מבנים גיאודזיים מעוגנים באמצע המים הנקראים תיבות אלמוגים מספקים פלטפורמת מחקר מודולרית, ניתנת להרחבה ומתכווננת אנכית שניתן להשתמש בה כדי לבנות, לנטר ולהפריע לקהילות שוניות אלמוגים באזורים שלא פעלו בעבר, כולל מול החוף.

תיבות שונית אלמוגים: מזוקוסמוס באתרו וארגז כלים להרכבת קהילות שוניות

פרוטוקול זה מתאר את ההתקנה וההרצה של מערכת מיקרו-רספירומטריה שניתן להשתמש בה כדי לחקור את התכונות הפיזיולוגיות של הולוביונט האלמוגים.

אפיון פיזיולוגי של הולוביונט האלמוגים באמצעות כלי מיקרו-רספירומטריה חדש

שינויי האקלים משפיעים על מערכות אקולוגיות של שוניות אלמוגים ברחבי העולם. אלמוגים שמקורם במערכות חקלאות ימית לשעבר יכולים לסייע בתמיכה במאמצי שיקום ומחקר. להלן מתוארות טכניקות האכלה ותרבית אלמוגים שניתן להשתמש בהן כדי לקדם תחזוקה ארוכת טווח של אלמוגים סקלרטיניים ex-situ .

טכניקות יעילות להאכלה ולתרבית אקס-סיטו של אלמוג סקלרטיני, Pocillopora acuta

מוצג כאן פרוטוקול לאיסוף ועיבוד נתוני פוטוגרמטריה תת-ימיים, כולל צינור עיבוד תמונה מפושט ואוטומטי לחלוטין באופן משמעותי וכתוצאה מכך פלטים מיושרים גיאוגרפית וסדרות זמן מוכנים לחילוץ, ניתוח ויישום נתונים אקולוגיים.

Reefshape: מערכת לאיסוף יעיל ועיבוד אוטומטי של נתוני פוטוגרמטריה תת-ימיים מסדרות זמן לניטור בתי גידול בקרקעית

למדו לפתח מערכת מיקרו-מכשירים מודולרית לגידול וניטור אלמוגים לאורך זמן. המערכת מציעה שליטה מדויקת בטמפרטורה ובגורמים סביבתיים, אטימות מיקרוביאלית גבוהה ועלות תפעולית נמוכה לחקירה ימית מתקדמת.

מערכת מיקרו-מכשירים משולבת לגדילה וניטור של אלמוגים

גלה סרטונים נוספים