Name: winogradsky column microbial layers and gradients
Uploaded: 2023-04-30T07:09:27.000Z
Duration: 8 min 8 s
Channel: JoVE

1. セットアップ
<ol><li>Winogradsky 列を設定するには、基本的な消耗品が必要です。<ul>
<li>シャベル、バケツ、ボトルを使用して、現場でサンプルを収集</li>
		<li>●約1Lの等級シリンダーやプラスチック製水筒などの縦透明容器</li>
		<li>プラスチックラップとゴムバンド</li>
		<li>大きなミキシングボウルと大きなスプーンをかき混ぜる</li>
		<li>硫黄源(卵黄または硫酸カルシウム)</li>
		<li>有機炭素の供給源(セルロース、細断された新聞の形で)</li>
		<li>光源(日当たりの良い窓またはデスクランプ)</li>
		<li>湿地、湿地、池、または河川から採取された土壌または泥</li>
		<li>同じ生息地からの水</li>
		<li>オプション このプロトコルで説明するオプションの実験の一部には、次のことが必要です。<ul>
<li>テーブルソルト</li>
			<li>異なる色のセロファン</li>
			<li>鉄の供給源(釘やスチールウールなど)</li>
			<li>光源付き冷蔵庫</li>
			<li>光源の近くのラジエーター</li>
		</ul>
</li>
	</ul>
</li>
	<li>プラスチック製の水筒を使用する場合は、柱が円筒形になるように首の領域を切り取ります。光がプラスチックを貫通できるように、ラッパーを取り外します。</li>
	<li>生卵にはサルモネラ菌が含まれている可能性があり、注意して取り扱う必要があります。適切な手洗い技術に従う必要があります。また、ゆで卵を用いることができる。また、泥や土砂が下水やその他の有害物質で汚染されているかどうかを確認する方法はありません。泥を混ぜてカラムを設定する際には、手袋を使用する必要があります。</li>
</ol>2. ウィノグラツキーコラムの組み立て
<ol><li>シャベルを使用して、掘り起こし、バケツに泥を収集します。堆積物は水の端の近くにあり、完全に水で飽和する必要があります。各ウィノグラツキーの列を埋めるのに十分な泥が必要です。同じソースからサンプルボトルに水を取り込みます(カラムあたり約3000mLが必要です)。</li>
	<li>ラボでは、1リットルのボリュームカラムの約75%を充填するために、最初の混合ボウルに十分な泥を転送します。次に、スプーンを使用して塊を分解しながら、大きな岩、小枝、または葉を取り除くためにふるみます。</li>
	<li>攪拌しながら、ミキシングボウルに集めた水の一部を追加します。水泥混合物の一貫性がミルクセーキのようなものになるまで追加します。引き続き、束がないことを確認します。</li>
	<li>水泥ミルクセーキの約1/3を第2のボウルに移します。卵黄と細断された新聞の一握りを追加し、ミックス。</li>
	<li>カラムが約1/4になるまで、泥、卵黄、新聞の混合物を列に追加します。</li>
	<li>列が約3/4がいっぱいになるまで、通常の水泥混合物を列に追加します。</li>
	<li>柱に水を追加し、上部に空気の小さなスペース(約1/2インチ)を残します。</li>
	<li>カラムをラップで覆い、ゴムバンドで固定します。</li>
	<li>カラムを室温で光の中でインキュベートします。</li>
	<li>次の4~8週間は、表1に示すように、異なる色の層の発達と気泡の形成のためにウィノグラツキー列の変化を監視します。さらに、異なるレイヤーの開発にかかる時間を記録する必要があります。</li>
</ol>3. 古典的なウィノグラツキー列へのオプションの変更
<ol><li>水を加えて攪拌する前に、収集した泥に1Lウィノグラツキーカラムあたり25-50gの塩を加えます(ステップ2.3)。塩の添加は、ハロフィリック(塩を愛する)細菌のために選択します。</li>
	<li>鉄などの代替基板は、爪またはスチールウールの形で、卵黄と細断された新聞と一緒にカラムに追加することができます(ステップ2.4)。これは、ガルニオレラなどの鉄酸化細菌を濃縮し、錆色の層として表示されます。</li>
	<li>室温(ステップ2.9)の代わりに、カラムをラジエーターの近くでインキュベートして、熱性(熱好き)細菌を選択したり、発光性(冷たい)細菌を選択する光源を持つ冷蔵庫で選択することができます。</li>
	<li>カラムがインキュベートする時に受け取る光の量(ステップ2.9)は、高光、低光、または暗い中に異なる柱を配置することによっても変化させることができる。</li>
	<li>入ってくる光の波長は、異なる細菌群に対して選択する色を決定するために、異なるシェードセロファンでカラムを覆うことによって制限することができます(ステップ2.9)。</li>
</ol>4. データ分析
<ol><li>1-3週間後、古典的なウィノグラツキー列の泥層の上にいくつかの緑色の着色が表示されるはずです(図2A)。これらは、シアノバクテリア層の成長の最初の兆候です。</li>
	<li>時間が経つにつれて、異なる層の外観と進化を監視し続け、それぞれ異なる細菌タイプを示します。ヒント:異なる層に寄与する細菌を理解するには、概念と表 1 を参照してください。</li>
</ol><img alt="Figure 2A" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/10506/10506fig2a.jpg"> 図 2A:室温で21日間インキュベートした古典的なウィノグラツキーカラムの写真。カラムの上部にシアノバクテリアを示す緑色の堆積物に注意してください。
<ol start="3"><li>従来の Winogradsky 列の変更も準備されている場合は、各列の結果を比較します。<ol>
<li>変更された各ウィノグラツキー列のレイヤーを観察します。次の点に注意してください。<ul>
<li>列は同じ数のレイヤーを示しますか?</li>
			<li>レイヤーの色と厚さは同じですか?</li>
			<li>レイヤーは同じ深さで発生しますか?</li>
			<li>各列の開発にはどのくらいの時間がかかりましたか。</li>
			<li>1つの列は他の列よりもゆっくりと発展しましたか?</li>
		</ul>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

ウィノグラツキー列は、相互依存性の微生物生態系の一例です。泥、水、および追加の炭素および硫黄基板を垂直列に混合した後、層状生態系は数週間にわたって別々の安定したゾーンに安定する必要があります。これらのゾーンは、底部の硫化物が豊富な堆積物と上部の酸素が豊富な堆積物との間の勾配に沿って特定の場所で繁栄する異なる微生物によって占められている。ウィノグラツキーカラム内の条件と基板を操作することにより、ハロフィル、熱球、心理球、硫黄酸化剤、硫黄還元剤、鉄酸化剤、光合成剤などの異なる微生物の存在と活性が観察されます。

ウィノグラツキーカラムの作成:堆積物サンプル中の微生物種を濃縮する方法

Creating a Winogradsky Column: A Method to Enrich the Microbial Species in a Sediment Sample

ソース: エリザベス・スーター1, クリストファー・コルボ1, ジョナサン・ブレイズ1 1ワーグナーカレッジ生物科学科、1キャンパスロード、スタテンアイランドニューヨーク、10301
ウィノグラツキーのコラムは、堆積物微生物群集、特に硫黄循環に関与する人々を豊かにするために使用される、小型で囲まれた生態系です。このカラムは1880年代にセルゲイ・ウィノグラツキーによって最初に使用され、以来、光合成器、硫黄酸化剤、硫酸還元剤、メタンゲン、鉄酸化剤、窒素などの生物地球化学に関与する多くの多様な微生物の研究に適用されています。サイクラー、およびより多く(1,2)。
地球上の微生物の大半は、試験管やペトリ皿(3)で単離できないことを意味し、培養不可能と考えられています。これは、微生物が特定の代謝産物のために他の人に依存することを含む多くの要因によるものです。ウィノグラツキーのカラムの条件は、他の生物との相互作用を含む微生物の自然生息地を密接に模倣し、実験室で成長することを可能にする。そのため、この技術は、科学者がこれらの生物を研究し、それらが単独で成長することなく、地球の生物地球化学サイクルにとってどのように重要であるかを理解することを可能にします。
地球の環境は、土壌、海水、雲、深海堆積物など、あらゆる種類の生息地で繁栄する微生物でいっぱいです。すべての生息地では、微生物はお互いに依存しています。微生物が成長するにつれて、糖などの炭素が豊富な燃料や栄養素、ビタミン、酸素などの気道ガスなど、特定の基質を消費します。これらの重要な資源がなくなったら、異なる代謝ニーズを持つ異なる微生物が咲き、繁栄することができます。たとえば、Winogradsky 列では、微生物はまずカラムの下層の酸素を枯渇させながら、追加された有機材料を消費します。酸素が使い切られると、嫌気性生物が引き継ぎ、異なる有機材料を消費することができます。時間の経過とともに異なる微生物群相のこの連続的な発達は、継承(4)と呼ばれる。微生物の継承は、微生物の活動が堆積物の化学を変化させ、他の微生物の活動などに影響を与えるウィノグラツキーカラムで重要です。土壌や堆積物の多くの微生物も、基板の濃度に基づいて2種類の生息地間の遷移ゾーンである勾配に沿って生息しています(5)。グラデーションの正しい場所で、微生物は異なる基板の最適な量を受け取ることができます。ウィノグラツキーカラムが発達するにつれて、特に酸素と硫化物において、これらの自然勾配を模倣し始める(図1)。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/10506/10506fig1.jpg"> 図 1:ウィノグラツキーカラムで発生する酸素(O2)および硫化物(H2S)勾配の表現。
ウィノグラツキーのカラムでは、池や湿地の泥と水が透明な柱に混入し、通常は光の中でインキュベートすることができます。追加の基板は、通常、セルロース、および硫黄の形で、炭素のコミュニティソースを与えるために列に追加されます。フォトシンセサイザーは、通常、堆積物の最上層で成長し始めます。これらの光合成微生物は、酸素を産生し、緑または赤褐色の層として現れるシアノバクテリアからなる(図2、表1)。光合成は酸素を生成しますが、酸素は水にあまり溶け込んでおらず、この層の下に減少します(図1)。これは、最上層の高濃度の酸素から下層のゼロ酸素に至るまで、酸素の勾配を作成します。酸素化層は好気性層と呼ばれ、酸素のない層は嫌気性層と呼ばれています。
嫌気性層では、利用可能な基板の種類と量、初期微生物の供給源、および堆積物の多孔性に応じて、多くの異なる微生物群集が増殖する可能性があります。コラムの下部には、嫌気的に有機物を分解する生物が繁栄します。微生物発酵は、セルロースの分解から有機酸を生成します。これらの有機酸は、硫酸塩を使用してそれらの有機物を酸化し、副産物として硫化物を生成する硫酸塩還元剤によって使用することができます。硫酸塩還元器の活性は、鉄と硫化物が黒い硫化物鉱物を形成するために反応するため、堆積物が黒くなる場合に示される(図2、表1)。また、硫化物も上向きに拡散し、カラムの下部に硫化物濃度が高く、カラムの上部が低い別の勾配を作成します(図1)。
カラムの中央付近では、硫黄酸化剤は、上からの酸素の供給と下からの硫化物を利用します。光の適切な量で、光合成硫黄酸化剤は、これらの層で開発することができます。これらの生物は、緑と紫の硫黄細菌として知られており、しばしば緑色、紫色、または紫色のフィラメントやしみとして現れます(図2、表1)。緑色の硫黄細菌は硫化物に対する耐性が高く、通常は紫色の硫黄細菌のすぐ下の層で発症する。紫色の硫黄細菌の上に、紫色の非硫黄細菌も発症する可能性があります。これらの生物は、硫化物の代わりに電子ドナーとして有機酸を使用して光合成し、しばしば赤、紫、オレンジ、または茶色の層として現れます。非光合成硫黄酸化剤は紫色の非硫黄細菌の上に発症する可能性があり、これらは通常白いフィラメントとして現れます(図2、表1)。さらに、ウィノグラツキー列にも気泡が形成される場合があります。好気性層の気泡は、シアノバクテリアによる酸素の産生を示す。嫌気性層の気泡は、嫌気的に有機物を分解し、副産物としてメタンを形成するメタノゲンの活性に起因する可能性が高い。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>列内の位置</td>
			<td>機能グループ</td>
			<td>生物の例</td>
			<td>ビジュアルインジケータ</td>
		</tr>
<tr>
<td>ページのトップへ</td>
			<td>フォトシンスサイザー</td>
			<td>シアノ バクテリア</td>
			<td>緑または赤褐色の層。時々酸素の泡。</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="5"></td>
			<td>非光合成硫黄酸化剤</td>
			<td>ベッジアトア,ティオバシラス</td>
			<td>白い層。</td>
		</tr>
<tr>
<td>紫色の非硫黄細菌</td>
			<td>ロドミクロビウム、ロドスピリラム、ロドプスオドモナス</td>
			<td>赤、紫、オレンジ、または茶色のレイヤー。</td>
		</tr>
<tr>
<td>紫色の硫黄細菌</td>
			<td>クロマチウム</td>
			<td>紫、または紫赤のレイヤー。</td>
		</tr>
<tr>
<td>緑硫黄細菌</td>
			<td>クロロビウム</td>
			<td>緑のレイヤー。</td>
		</tr>
<tr>
<td>硫酸還元菌</td>
			<td>デスルフォビブリオ、デスルホトマキュラム、デスルフォバクター、デスルフロモナス</td>
			<td>黒い層。</td>
		</tr>
<tr>
<td>下部</td>
			<td>メタノゲン</td>
			<td>メタノコッカス,メタノサルシナ</td>
			<td>時々メタンの泡。</td>
		</tr>
</tbody></table>表 1:古典的なウィノグラツキーの列に上から下に現れるかもしれない細菌の主なグループ。各グループの生物の例を示し、生物の各層の視覚的指標を列挙する。ペリーら(2002年)とローガンら(2005年)に基づく。

この実験では、淡水の生息地から水と堆積物を採取した。2つのウィノグラツキーカラムを構築し、開発することができました:室温で光の中でインキュベートされた古典的なウィノグラツキーカラム(図2A)と室温で暗闇の中でインキュベートされたウィノグラツキーカラム(図2B)。
<img alt="Figure 2B" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/10506/10506fig2b.jpg"> 図 2B:古典的なウィノグラツキーカラム(左)の写真、68日間の光で室温でインキュベートし、ウィノグラツキーカラムは68日間暗闇の中で室温でインキュベートした(右)。
カラムを7~9週間の発達させた後、古典的なカラムの層を暗闇でインキュベートしたカラムと比較することができる(図2B)。古典的なウィノグラツキーのコラムでは、緑色のシアノバクテリア層がチューブの上部付近で観察することができる。チューブの中心付近では、紫色の非硫黄細菌を示す赤紫色の層が観察されます。この層...

Source: Elizabeth Suter1, Christopher Corbo1, Jonathan Blaize1
1 Department of Biological Sciences, Wagner College, 1 Campus Road, Staten Island NY, 
...

地球上の微生物のほとんどは、多くの場合、自生のコミュニティ内の他の微生物に依存しているため、実験室で培養することができません。発明者のセルゲイ・ウィノグラツキーにちなんで名付けられたWinogradskyの柱は、堆積物サンプル内の微生物群集を豊かにするミニチュアの閉鎖型生態系であり、科学者は地球の生物地球化学的プロセスで重要な役割を果たす多くの微生物を個別に分離して培養することなく研究することができます。通常、池や沼地などの生態系からの泥と水は混合されます。オプションの実験として、この混合物に塩を添加して、さまざまな好塩性生物種を濃縮することができます。次に、混合物のごく一部に、通常は新聞紙由来のセルロースの形で炭素を、通常は卵黄から採取した硫黄を補給します。別のオプションの実験では、この混合物に釘を追加して、特定のガリオネラ種を強化できます。次に、この新しい混合物を透明なカラムに加え、カラムの4分の1が満たされます。最後に、残りの泥混合物とさらに水がカラムに追加され、ほぼいっぱいになるまでカラムが追加されます。サクセションとは、異なる微生物群集が経時的に連続的に発展することを指し、Winogradskyカラムを用いてリアルタイムで観察することができます。微生物がカラム内で増殖すると、特定の基質を消費し、環境の化学的性質を変化させます。それらの基質が枯渇すると、元の微生物は死滅し、異なる代謝ニーズを持つ微生物が変化した環境で繁栄することができます。時間が経つにつれて、目に見えるように異なる層が形成され始め、それぞれに異なる微小環境ニーズを持つ細菌群集の一部が含まれています。例えば、主にシアノバクテリアで構成される光合成微生物は、カラムの上部付近に緑色または赤茶色の層を形成します。光合成は酸素を生成するため、カラムの上部に気泡として見られることが多いため、上部付近に酸素濃度が最も高く、下部に向かって最も低い勾配が形成されます。利用可能な基質に応じて、嫌気性最下層で異なる微生物群集が増殖する可能性があります。この層の気泡は、発酵によってメタンガスを生成するメタン生成菌の存在を示している可能性があります。ここでは、セルロースの微生物発酵により有機酸が得られます。硫酸塩還元剤は、これらの酸を酸化して硫化物を生成し、その活性は黒い沈殿物によって示されます。硫化物はカラム内で上向きに拡散し、さらに別のグラジエントを作り出し、硫化物濃度はカラムの下部に向かって最も高く、上部近くで最も低くなります。カラムの中央に向かって、硫黄酸化剤は上からの酸素と下からの硫化物を利用します。適切な光が当たると、緑色や紫色の硫黄バクテリアなどの光合成硫黄酸化剤が発生します。緑色の硫黄バクテリアは、より高い硫化物濃度を許容します。したがって、それらは紫色の硫黄細菌の真下で成長します。この層の真上には、紫色の非硫黄バクテリアが赤オレンジ色の層を形成しています。非光合成硫黄酸化剤は、白いフィラメントの存在によって示されます。光や温度などの条件も変えて、他のコミュニティを豊かにすることができます。このビデオでは、Winogradskyカラムの構築方法と、成長条件と基質を変化させて特定の微生物群集を濃縮する方法を学びます。まず、池や沼地などの適切な水生生態系を見つけます。堆積物サンプルは、水辺近くの領域から採取され、水で完全に飽和している必要があります。次に、シャベルとバケツを使用して、飽和した泥を1〜2リットル収集します。次に、同じ水源から約3リットルの淡水を取得し、フィールドサンプルを持ってラボに戻ります。ラボでは、白衣や手袋など、適切な個人用保護具を着用してください。次に、約750ミリリットルの泥をミキシングボウルに移します。次に、泥をふるいにかけ、大きな岩、小枝、または葉を取り除き、スプーンを使用して塊をバラバラにします。次に、ミキシングボウルに真水を加え、大きなスプーンでかき混ぜます。水と泥の混合物の粘稠度がミルクセーキに近くなるまで水を追加します。引き続き、塊がないことを確認します。オプションの実験として、泥混合物に25〜50ミリグラムの塩を加えて好塩性細菌を選択します。次に、水と泥の混合物の約1/3を2番目のミキシングボウルに移します。ボウルに卵黄1個と細かく刻んだ新聞紙を一握り加えます。次に、この混合物をカラムに約1/4いっぱいになるまで加えます。次に、卵と新聞紙を含まない水と泥の混合物を、約3/4がいっぱいになるまで列に加えます。次に、カラムに水を追加し、上部に1/2インチのスペースを残します。カラムをラップで覆い、輪ゴムで固定します。カラムを窓の近くの光の下で室温で4〜8週間インキュベートします。インキュベーション期間中は、少なくとも週に1回、Winogradskyカラムの変化を監視して、さまざまな色の層の発達と気泡の形成を確認します。さらに、さまざまなレイヤーが開発されるのにかかる時間を記録します。可能な別の変更は、ラジエーターの近くでカラムをインキュベートして好熱性細菌を選択するか、冷蔵庫で好熱性細菌を選択することです。インキュベートする光条件を変えるには、ハイライト、ローライト、または暗闇に異なるカラムを配置します。あるいは、カラムをさまざまな色合いのセロハンで覆うことで入射光の波長を制限し、さまざまな細菌群に対してどの色を選択するかを決定します。別のオプションの実験として、鉄酸化細菌を濃縮するために、新聞紙と卵黄を追加する前に、泥と水の混合物に釘を追加します。1〜2週間後、シアノバクテリア層の成長は、古典的なWinogradsky柱の泥層の上にある緑色または赤茶色のフィルムによって示されます。時間の経過とともに、さまざまな層の外観と進化が監視され、それぞれが存在するさまざまな種類の細菌を示しています。暗所で成長させたカラムを従来のWinogradskyカラムと比較すると、暗所処理によりカラムの下部に黒い層が生成され、硫酸塩を減少させる細菌が示唆されます。暗いカラムは、他のインキュベーション条件に応じて、他の層も生成する場合があります。さらに、暗いカラムでは、緑色のシアノバクテリア層も、紫色の非硫黄、紫色の硫黄、および緑色の硫黄バクテリアを示す赤色、紫色、または緑色の層も生成されません。これらのグループは、成長のために光に依存しています。

creating-winogradsky-column-method-to-enrich-microbial-species

Education

JoVE Science Education

Advanced Biology

上級生物学

Microbiology

微生物学

winogradsky column microbial layers and gradients

A Winogradsky column shows how microbial layers form in mud and water over time. It is a clear, enclosed ecosystem that helps scientists grow sediment microbes that are hard to culture in a test tube or on a petri dish. By keeping conditions close to a microbe’s natural habitat, the column makes it possible to study organisms that help drive Earth’s biogeochemical cycles.

The column is built from pond or wetland sediment mixed with water in a transparent container. Extra sources of carbon, usually cellulose, and sulfur are added, and the column is incubated in light. As microbes use these resources, they go through succession, which means one community replaces another as conditions change. This activity also creates gradients, or zones with changing chemical levels, especially for oxygen and sulfide.

At the top of the column, photosynthesizers grow first. These are mostly cyanobacteria, which make oxygen and often appear as a green or reddish-brown layer. Because oxygen is not very soluble in water, its concentration drops quickly below this zone. That creates an aerobic layer with oxygen at the top and an anaerobic layer with no oxygen below.

Deeper in the column, microbes that do not need oxygen can become active. At the bottom, organisms break down organic matter without oxygen, and fermentation of cellulose produces organic acids. Sulfate reducers then use these organics with sulfate and release sulfide. When iron reacts with sulfide, the sediment turns black and forms iron-sulfide minerals.

Sulfide also moves upward, so the middle of the column becomes a place where oxygen from above and sulfide from below meet. With enough light, sulfur-using photosynthesizers grow here. Green sulfur bacteria and purple sulfur bacteria often form green, purple, or purple-red layers. Green sulfur bacteria usually sit below purple sulfur bacteria because they tolerate more sulfide.

Above the purple sulfur bacteria, purple nonsulfur bacteria may form red, purple, orange, or brown layers. These microbes use organic acids as electron donors instead of sulfide. Higher up, nonphotosynthetic sulfur oxidizers can appear as white filaments. Bubbles may also form in the column. Oxygen bubbles in the aerobic layers come from cyanobacteria, while methane bubbles in the anaerobic layers are likely made by methanogens.

A mature Winogradsky column can show several microbial groups from top to bottom. Cyanobacteria are at the top, followed by nonphotosynthetic sulfur oxidizers, purple nonsulfur bacteria, purple sulfur bacteria, green sulfur bacteria, sulfate-reducing bacteria, and methanogens near the bottom. The visible colors, filaments, black sediment, and bubbles make the column a useful model for studying how microbes depend on one another in layered environments.

Winogradsky Column Microbial Layers and Gradients

winogradsky-column-microbial-layers-and-gradients

creating a winogradsky column: a method to enrich the microbial species in a sediment sample

A Winogradsky column shows how microbial layers form in mud and water over time. It is a clear, enclosed ecosystem that helps scientists grow sediment microbes that are hard to culture in a test tube or on a petri dish. By keeping conditions close to a microbe’s natural habitat, the column makes it possible to study organisms that help drive Earth’s biogeochemical cycles. The column is built from pond or wetland sediment mixed with water in a transparent container. Extra sources of carbon,...

serial dilutions and plating: microbial enumeration

serial-dilutions-and-plating-microbial-enumeration

Counting Bacteria with Dilution Plates

Counting bacteria with dilution plates helps microbiologists estimate how many cells are in a sample. Because bacteria can grow quickly and may be hard to count directly, serial dilution and plating make the concentration easier to measure. These methods have been used for more than a century to study bacterial and viral loads in clinical, industrial, pharmaceutical, and academic labs. Serial dilution reduces a sample in steps. A small volume of the original solution is moved into a fixed...

enrichment cultures: culturing aerobic and anaerobic microbes on selective and differential medias

enrichment-cultures-culturing-aerobic-anaerobic-microbes-on-selective

Selective Media for Bacterial Isolation

Selective media help scientists isolate bacteria by supporting some microbes and blocking others. This lab also uses differential media, which reveal a visible chemical trait in the organism being grown. Together, these methods help identify bacteria from mixed samples. Prokaryotic cells live in almost every environment on Earth. They also show wide metabolic diversity, so the growth medium must supply the molecules they need for energy. Some microbes are extremophiles, meaning they live in...

pure cultures and streak plating: isolation of single bacterial colonies from a mixed sample

pure-cultures-streak-plating-isolation-single-bacterial-colonies-from

Streak Plate Method for Isolating Bacteria

The streak plate method is used to isolate single bacterial colonies from a mixed sample. It helps separate one bacterial type from another so a pure culture can be grown. This is important in both clinical and research settings, where bacteria often grow together in mixed cultures. Pure cultures are needed for later genetic and protein studies. They are also used to check whether a sample is pure and to identify infectious agents from clinical samples. Because different strains can affect...

16s rrna sequencing: a pcr-based technique to identify bacterial species

16s-rrna-sequencing-pcr-based-technique-to-identify-bacterial

Bacterial ID with 16S rRNA Gene Sequencing

Bacterial identification with 16S rRNA gene sequencing helps scientists tell bacterial species apart. It is used in microbial ecology to study biodiversity in environmental samples and in medical microbiology to help diagnose infected patients. Traditional methods include microscopy, growth on specific media, biochemical and serological tests, and antibiotic sensitivity assays. Molecular methods have changed how bacteria are identified. 16S ribosomal RNA (rRNA) gene sequencing is often faster...

growth curves: generating growth curves using colony forming units and optical density measurements

growth-curves-generating-growth-curves-using-colony-forming-units

Bacterial Growth Stages and Cell Counts

Bacterial growth stages and cell counts show how a culture changes over time. This page follows a batch culture as it moves through lag, exponential, stationary, and death phases. It also shows how colony forming units, or CFU, and optical density can be used to measure that growth. Lag phase is the time bacteria need to adjust to a new environment before fast division begins. During exponential phase, cells grow and divide at the fastest rate, and DNA replication, RNA transcription, and...

antibiotic susceptibility testing: epsilometer tests to determine mic values of two antibiotics and evaluate antibiotic synergy

antibiotic-susceptibility-testing-epsilometer-tests-to-determine-mic

Measuring Bacterial Resistance with E-Tests

Measuring bacterial resistance with E-tests helps show how strongly an antibiotic can stop growth. The method is used to find the minimal inhibitory concentration, or MIC, which is the lowest antibiotic level that prevents visible bacterial growth. It is a practical way to study resistance in bacteria and compare how different antibiotics perform. The E-test uses a plastic strip that contains a built-in antibiotic gradient. The strip is placed on an agar plate that has been inoculated with...

microscopy and staining: gram, capsule, and endospore staining

microscopy-and-staining-gram-capsule-and-endospore-staining

Bacterial Stains for Cell Walls and Spores

Bacterial stains help scientists see cell walls, capsules, and endospores with a compound light microscope. Many bacteria are hard to tell apart with light alone because they are small, colorless, and can look similar under the lens. Staining makes these hidden features visible and helps identify different bacteria. A compound microscope uses more than one lens to magnify a sample. Its objective lens collects light near the specimen, and the eyepiece enlarges the image. Many compound...

plaque assay: a method to determine viral titer as plaque forming units (pfu)

plaque-assay-method-to-determine-viral-titer-as-plaque-forming-units

Phage Plaque Test for Counting Viruses

Bacteriophages, or phages, are viruses that infect prokaryotic cells. The plaque assay is a classic way to count these viruses by measuring viral titer, which is the amount of virus in a sample. It was first described in 1952 and is still one of the most reliable methods for determining viral titer. Phages were identified in the early 20th century by Twort and d'Hérelle. They have since been recognized for their therapeutic value and for their role in human and global ecosystems. Interest in...

transformation of e. coli cells using an adapted calcium chloride procedure

transformation-e-coli-cells-using-an-adapted-calcium-chloride

Calcium Chloride DNA Uptake in E. coli

Calcium chloride treatment can help E. coli take up foreign DNA. This chemical transformation method is used in molecular biology to move a plasmid into bacterial cells and then identify the cells that received it. The protocol described here uses chemically competent E. coli DH5α cells and the plasmid pUC19 to measure transformation efficiency. Bacteria can exchange genetic material through horizontal gene transfer. The three main routes are transformation, transduction, and conjugation.

conjugation: a method to transfer ampicillin resistance from donor to recipient e. coli

conjugation-method-to-transfer-ampicillin-resistance-from-donor-to

Bacterial Gene Transfer by Conjugation in E. coli

Bacterial conjugation is a form of horizontal gene transfer in E. coli that moves DNA from one cell to another through direct contact. It was first discovered by Lederberg and Tatum in 1946. Unlike transformation or transduction, conjugation is a natural, one-way transfer of DNA from a donor cell to a recipient cell. This process can increase bacterial genetic diversity. It is often described as a type of bacterial mating. It has also helped drive the spread of antibiotic-resistant bacteria.

phage transduction: a method to transfer ampicillin resistance from donor to recipient e. coli

phage-transduction-method-to-transfer-ampicillin-resistance-from

Using P1 Phage to Move Antibiotic Resistance in E. coli

Bacteriophage transduction moves DNA between bacteria by using a phage, or bacterial virus, as the carrier. In this process, a phage can deliver genetic material from one bacterium to another. The method is a form of horizontal gene transfer and is important in both bacterial evolution and laboratory genetics. Phages were first described in the early 1900s, and transduction was named in 1951 by Norton Zinder and Joshua Lederberg. The transcript describes two main phage classes. Lytic phages...

microbiology

このコレクションは、適切な滅菌技術と播種、選択培地の使用方法と試料の濃縮方法、混合または純粋試料の培養方法など、微生物学研究の主要なツールを示しています。さらに、微生物分離株を同定するための一般的な方法、および細菌の遺伝子操作の手順についても説明します。

Explore how a Winogradsky column forms microbial layers, oxygen and sulfide gradients, and visible signs of cyanobacteria, sulfur bacteria, and methanogens.

Winogradsky Column Microbial Layers and Gradients

Description

Transcript