Set-up elettrochimico autoportanti per arricchire i batteri respiring anodo in loco

Akihiro Okamoto; Annette Rowe; Xiao Deng; Kenneth H. Nealson

doi:10.3791/57632

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Articolo metodologico

Set-up elettrochimico autoportanti per arricchire i batteri respiring anodo in loco

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DOI:

10.3791/57632

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24 luglio 2018

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

In questo articolo

Sommario

Tecniche di coltivazione microbiche in loco di arricchimento o in situ possono facilitare l'isolamento dei taxa microbici difficile-a-cultura, soprattutto da ambienti basso-biomassa o geochimico estremi. Qui, descriviamo un assetto elettrochimico senza l'utilizzo di un alimentatore esterno per arricchire i ceppi microbici che sono capaci di trasporto dell'elettrone extracellulare (EET).

Abstract

Respirazione anaerobica accoppiato con trasporto di elettroni ai minerali insolubili (denominato extracellulare trasporto dell'elettrone [EET]) è pensato per essere critico per la produzione di energia microbica e persistenza in molti ambienti di sottosuolo, soprattutto quelli difettando di accettori terminali solubile. Mentre EET-capace microbi sono stati correttamente isolati da vari ambienti, la diversità di batteri capaci di EET è ancora poco capito, soprattutto nel difficile a campione, bassa energia o ambienti estremi, come molti di sottosuolo ecosistemi. Qui, descriviamo un sistema elettrochimico in loco per arricchire EET-capace batteri utilizzando un anodo come un accettore di elettroni terminale respiratoria. Questo anodo è collegato al catodo capace di catalizzare la riduzione dell'ossigeno abiotici. Paragonando questo approccio electrocultivation metodi che utilizzano un potenziostato per rettilineo il potenziale di elettrodo, il sistema del due-elettrodo non richiede un'alimentazione esterna. Presentiamo un esempio del nostro arricchimento in loco utilizzato in un stagno alcalino al Cedars, un sito di serpentinizzazione terrestre nella California del Nord. Precedenti tentativi di coltivare batteri riducendo minerali erano infruttuosi, che è probabilmente dovuto la natura di basso-biomassa di questo sito e/o l'abbondanza relativa bassa di metallo riducendo i microbi. Prima di implementare il nostro arricchimento di due elettrodi, abbiamo misurato il profilo verticale della concentrazione di ossigeno disciolto. Questo ci ha permesso di posizionare il carbonio feltro carbonio placcato platino e anodo catodo a profondità che sosterrebbe anaerobico ed aerobico elabora, rispettivamente. A seguito di incubazione in loco, abbiamo ulteriormente arricchito l'elettrodo anodico in laboratorio e confermato una comunità microbica distinta rispetto alla superficie associata o biofilm comunità normalmente osservate presso il Cedars. Questo arricchimento successivamente ha condotto all'isolamento del primo elettrogenico microbo da cedri. Questo metodo di arricchimento microbico in loco ha il potenziale per migliorare notevolmente l'isolamento di batteri EET-capace da biomassa bassa o difficili da habitat di campione.

Introduzione

Diversi microbi riduzione del minerale sono stati indicati per utilizzare fase solida minerali come accettori terminali, dai processi di trasporto dell'elettrone extracellulare (EET) che conducono elettroni all'esterno della cella via redox enzimi¹. EET è fondamentale, non solo per processi di microbo-minerale ma anche energia applicata e tecnologie ambientali, ad esempio celle a combustibile microbico², elettrodo sintesi³e bioremediation⁴. EET-capaci nuovi batteri sono molto ricercati e sono state ampiamente studiati da un punto di vista fondamentale o applicata