ソース: ドクターペッパー イアン博士チャールズ Gerba – アリゾナ大学所
示す著者: ブラッドリー ・ シュミッツ
藻類は、1 つの共通の特徴、すなわち光合成色素の保有微生物の非常に異種のグループです。環境、水で成長して、藻類によってプールの所有者に問題が発生します。藻類も海面、湖や貯水池、アオコの毒素を解放するためなどで問題が発生します。最近では、藻が藻類バイオ燃料によるエネルギーの新しい源として評価されています。青緑色藻類、シアノ バクテリアに分類される細菌実際に。シアノ バクテリアは光合成、だけでなく、また大気中の窒素ガスを修正する能力を持っています。他の藻類は真核生物、海草のような複雑な多細胞生物の単細胞生物に至るです。緑の藻、euglenoids、渦鞭毛藻、黄金の褐藻、珪藻、褐藻、紅藻が含まれます。土壌、藻類の人口が頻繁に 10 グラムあたり6 。これらの数字は、光合成に必要な日光が地表面下まで突き通すことができないので、主に細菌、放線菌、糸状菌の対応する番号より低いです。
藻は光合成であるため光合成・炭酸ガス、バイオマスの炭素からエネルギーを得る彼ら育てることができる完全無機栄養素と有機炭素基板なしで構成される成長媒体。有機基板の欠如には、従属栄養細菌の増殖ができなくなります。無機成長媒体を使用して、藻類はもともと土壌に存在または水は最確数 (MPN) 法で測定することができます。藻類自体が絶滅の危機に希釈されるよう、MPN 法は連続して、サンプルを希釈することに依存します。希釈する藻類の存在は、藻類の光合成に起因する緑のスライムは、通常、媒体の成長の肯定的な記号によって決まります。各希釈でレプリケート チューブの使用と指定された希釈する成長の肯定的なチューブの数の統計的評価できます藻オリジナル サンプルで現在の数を計算します。MPN テーブルを開発し、各希釈で使用される複製の数を含む特定の MPN 設計に固有を公開します。
図 1。10 倍希釈系列を作る方法。
チューブ | 希釈 |
B | 10-2 |
C | 10-3 |
D | 10-4 |
E | 10-5 |
F | 10-6 |
表 1。管および希薄。
藻類は、光合成生物のさまざまな環境に住んでいるです。土壌藻類は研究室と簡単な計算を使用して列挙その濃度で培養できます。
藻類は、1 つの共通の特徴、すなわち光合成色素、クロロフィル一般の所有物を持っている生物の非常に異種のグループです。藻の大半、顕微鏡、しかし、グループの正確な定義は、物議を醸すとも通常マクロスコ ピックである海藻が含まれています。
環境では、藻類は光水表面を超えて渡すと毒素を放出をブロックする水の栄養素を破壊するアオコを形成など湖や貯水池、海面で問題が発生します。サンプルで藻類を列挙する機能では、生態系の健康と藻類増殖の潜在的なリスクを評価する科学者をことができます。
土壌中の藻類集団は 1 グラムあたり約 1 万の細胞において多く発生します。これらの数字は、藻類は、光合成は、土の表面をはるかに下回る突き通すことができないため日光を必要があります細菌、糸状菌、放線菌の対応する濃度より普通低い。
このビデオでは、研究室では、土壌から藻類を培養する方法と藻類開始土壌試料中の濃度を列挙する方法を説明します。
藻類には、生態系に有益な効果があります。青緑色の藻、またはシアノ バクテリア、昇順に土壌窒素半乾燥の環境では、バイオ燃料の生産のための潜在的なツールとしても有用であること、大気から窒素ガスを修正する能力があります。
他の藻類は、真核生物、海草のような複雑な多細胞生物を単細胞からの範囲します。緑の藻、euglenoids、渦鞭毛藻、珪藻、褐藻、紅藻が含まれます。
藻類は、光合成、光合成とバイオマスの二酸化炭素から炭素からエネルギーを得るします。結果として、彼らが追加された有機炭素基板なしの無機栄養素で構成されるメディアで栽培できます。有機基板のこの不足は、成長のための外部の有機炭素に依存する従属栄養細菌の増殖を防ぎます。
列挙体、土壌サンプルが希釈されて連続的の文化藻類に 10-6 g 土壌、mL 当たりと成長媒体で培養には 10 倍。複数の複製は、各希釈のため作られています。彼らは、藻類の成長を許可する最大 4 週間の明るい領域で培養しました。
希釈する藻類の存在は、緑のスライムとして表示される通常媒体の成長の肯定的な印によって決定されます。最後に、藻類の成長のために設計開発された経験的 MPN テーブルが相談、複製元の藻類濃度希釈の成長に基づいてを決定するユーザーを有効にします。MPN 法はその藻は、いくつかの希釈で藻類の成長はすさまじいない意味、絶滅の危機に希釈したサンプルのシリアル希薄化に依存します。
今、我々 は成長およびサンプルからの藻を列挙するの背後にある概念を理解して、どのように研究室で実施していますでみましょう。
実験、10 グラムかフィールドから湿った収集されたまたは復元され 2 〜 3 日の湿ったまま湿った土壌のうち最初のウェイトを開始します。土がありますが飽和していません。
次に、変更されたブリストルのソリューション、または MBS の 95 mL に 10 グラムの土を追加することによって 10 倍希釈系列を準備します。A. 懸濁液としてこのラベルします。
後精力的に揺れ、A 懸濁液の 1 mL を試験管に 9 mL MBS に追加することによって希釈系列を継続します。続けてこの 10 倍希釈系列別の 4 倍希釈液 1 mL あたり 10 の-6 g まで。
次に、5 複製チューブ、1 ml の希釈 10-1 10-5のそれぞれの MBS の各含む 9 mL を接種します。10-610-2各希釈用 5 複製チューブでこの結果します。チューブのキャップを緩く。
最後に、日光にさらされる領域に完全な 4 週間のチューブをインキュベートします。藻類の成長 7 日に一度チューブを観察します。藻類の成長を示す管は緑で表示されます。
ほとんどのありそうな番号、または MPN、分析は集中初期基板の希釈から増殖させた微生物を列挙する一般的に使用される数学的メソッドです。ソリューション、および各希釈で成長の肯定的な兆候を示す管数の希釈倍率を考慮すると、MPN 表と簡単な数式を使用して最も可能性の高い元の土壌サンプルの 1 グラムあたりの菌数を計算できます。
MPN を計算するには、では、肯定的な複製チューブの最高の番号を持つ最高の希釈のp1、この場合、チューブ c. の複製のラベルが割り当てられます対照的に、いくつか D からチューブの & E は藻類の成長の兆候と負。
P2およびp3として肯定的な成長を示す次の 2 つの高い希薄のチューブの数が表示されます。ここでは、 p2 = D およびp3 = e.
P1の値は、MPN 表の最初の列を見ることによって見つけることが。同じはp2列でされるべきであります。最後に、 p3行目の値は、1 mL あたりの菌数の最も可能性の高い値を与えるp1とp2、によって定義される 2 つの交差する使用されます。
次に、元の土壌サンプルのグラム当たりの生物の濃度を計算するこの値はp2が割り当てられている希釈で土壌の濃度で割った値します。次の式を使用して、実際に土のグラム当たりの生物数を定義します。
藻類の列挙と MPN 分析ここを検討されいくつかのアプリケーションの広い範囲があります。
この養殖藻類列挙法は、さまざまな設定で使用できます。それは、河川や湖の藻類のレベルを決定し、有害藻類ブルームのリスクの評価に適用できます。また、清潔さとより直接スイミング プール、噴水、その他の飲料水の源など、人間が使う水の安全性を評価するために使用することができます。理想的には、飲料水のサンプル、スイミング プール、藻類の存在がないです。
列挙体の MPN 分析は、他の非-藻類の微生物にも適用できます。たとえば、大腸菌群や大腸菌などの指標生物を用いた水の品質を評価できます。ここでは、サンプルは、色または蛍光性指標生物の存在下で生成する変更は化学物質を含むメディアで培養することができます。個々 のセル、この実験の複数の小さな複製を実行すると知られている濃度に希釈する試料と、陽性細胞の比率は特定の指標生物と決定サンプルの開始の集中について MPN 表を参照できます。
商業用藻類を培養も可能性があります。たとえばに資するバイオ肥料の種類によっては器具、貧しい土壌の分野で作物の成長を助けるに特に有用である窒素の巻き取りを助ける植物との共生として機能できる藍藻を利用します。同様に、バイオ燃料や家畜の栄養豊富な食べ物のソースとして藻類を栽培できます。
藻類の培養と列挙のゼウスの概要を見てきただけ。今、藻類の成長の土壌試料を希釈する方法研究室では、藻を培養する方法、および開始サンプルの藻類濃度を列挙する方法を理解する必要があります。見てくれてありがとう!
図 2は、典型的な結果の例です。
p1が最も高い陽性管数が (少なくとも土壌に集中して) 最高希釈のレプリケート チューブの数に選ばれました。ここでは、チューブ B からレプリケートはカウントされないため、管 C のこれらのより高い希釈からに。対照的に、成長の肯定的な兆候を示す管 D からチューブの数が少ないよりもチューブ C からだから、 p1 = 5。
p成長の肯定的な兆候を示す次の 2 つの高い希薄のチューブの数2とpの3が選ばれます。したがって、 p2 = 3 と3 p= 1。
P1の値は、表 2の最初の列を見ることによって見つけることが。同じはp2列で行われます。その後、 p3 (上部) の値は、 p1とp2の値で定義されている 2 つを交差しています。この例では、値は 1 mL あたり 1.1 生物です。
この値は、 p2を割り当てられて希釈で土壌の濃度で割る。この例では、これはチューブ + です。
したがって、この例では、1.1 倍土の g あたり 104藻類細胞があった。この値は、土壌中の藻は数のかなり典型的です。
図 2。藻類列挙体実験の仮説の結果。影付きの管は、藻類の存在を示します。非灰色のチューブは、藻類のないことを表します。
P3の指定された値の最確数 | |||||||
p1 | p2 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
0 0 0 0 0 0 |
0 1 2 3 4 5 |
— 0.018 0.037 0.056 0.075 0.094 |
0.018 0.036 0.055 天文単位 0.074 0.094 0.11 |
0.036 0.055 天文単位 0.074 0.093 0.11 0.13 |
0.054 0.073 0.092 0.11 0.13 0.15 |
0.072 誤差は 0.091 0.11 0.13 0.15 0.17 |
0.090 0.11 0.13 0.15 0.17 0.19 |
1 1 1 1 1 1 |
0 1 2 3 4 5 |
0.020 0.040 0.061 0.083 0.11 0.13 |
0.040 0.061 0.082 0.1 0.13 0.16 |
0.060 0.081 0.10 0.13 0.15 0.17 |
0.080 0.10 0.12 0.15 0.17 0.19 |
0.10 0.12 0.15 0.17 0.19 0.22 |
0.12 0.14 0.17 0.19 0.22 0.24 |
2 2 2 2 2 2 |
0 1 2 3 4 5 |
0.045 0.068 0.093 0.12 0.15 0.17 |
0.068 0.092 0.12 0.14 0.17 0.20 |
誤差は 0.091 0.12 0.14 0.17 0.20 0.23 |
0.12 0.14 0.17 0.20 0.23 0.26 |
0.14 0.17 0.19 0.22 0.25 0.29 |
0.16 0.19 0.22 0.25 0.28 0.32 |
3 3 3 3 3 3 |
0 1 2 3 4 5 |
0.078 0.11 0.14 0.17 0.21 0.25 |
0.11 0.14 0.17 0.21 0.24 0.29 |
0.13 0.17 0.20 0.24 0.28 0.32 |
0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.37 |
0.20 0.23 0.27 0.31 0.36 0.41 |
0.23 0.27 0.31 0.35 0.40 0.45 |
4 4 4 4 4 4 |
0 1 2 3 4 5 |
0.13 0.17 0.22 0.34 0.41 |
0.17 0.21 0.26 0.33 0.40 0.48 |
0.21 0.26 0.32 0.39 0.47 0.56 |
0.25 0.31 0.38 0.45 0.54 0.64 |
0.30 0.36 0.44 0.52 0.62 0.72 |
0.36 0.42 0.5 0.59 0.69 0.81 |
5 5 5 5 5 5 |
0 1 2 3 4 5 |
0.23 0.33 0.49 0.79 1.3 2.4 |
0.31 0.46 0.7 1.1 1.7 3.5 |
0.43 0.64 0.95 1.4 2.2 5.4 |
0.58 0.84 1.2 1.8 2.8 9.2 |
0.76 1.1 1.5 2.1 3.5 16 |
0.95 1.3 1.8 2.5 4.3 — |
表 2。この演習では、実験的なデザインで使用するための最も可能性の数字。
MPN 方法論は、プロセス関連の帰属に基づく機能人口の推定できるので便利です。例では、機能のプロセスは光合成藻類は、有機炭素の不在の成長の許可によって行わだったこれは列挙される土壌中総藻類人口の許可。
MPN はまた特定の種類などサルモネラ、マラカイト グリーンにサルモネラの抵抗を利用した水中の微生物病原体の数を推定する使用されます。
それ以上の適用は、植物宿主に土壌の希釈液を接種し、菌によって植民地化ルートを探して、菌根菌の推定です。
Algae are photosynthetic organisms that live in a variety of environments. Soil dwelling algae can be cultured in the laboratory, and their concentration enumerated using simple calculations.
Algae are a highly heterogeneous group of organisms that have one common trait, namely the possession of photosynthetic pigments, commonly chlorophyll. The vast majority of algae are microscopic, however, the exact definition of the group is controversial, and also includes seaweeds, which are typically macroscopic.
In the environment, algae can cause problems in surface waters such as lakes or reservoirs, forming algal blooms that deplete the water nutrients, blocking light passing beyond the water surface, and releasing toxins. The ability to enumerate algae in samples allows scientists to evaluate the health of an ecosystem, and the potential risk of algal overgrowth.
Algal populations in soils frequently occur at around ten thousand cells per gram. These numbers are typically lower than corresponding concentrations of bacteria, fungi, or actinomycetes, as algae require sunlight for photosynthesis, which cannot penetrate far below the soil surface.
This video will illustrate how to culture algae from soil in the laboratory, and how to enumerate the concentration of algae in the starting soil sample.
Algae have beneficial effects on ecosystems. Blue-green algae, or cyanobacteria, have the ability to fix nitrogen gas from the atmosphere, making them useful in increasing soil nitrogen in semi-arid environments and also as a potential tool for biofuel production.
Other algae are eukaryotic, and range from single-celled to complex multicellular organisms, like seaweeds. These include green algae, euglenoids, dinoflagellates and diatoms, brown algae, and red algae.
Algae are phototrophic, obtaining energy from photosynthesis and carbon for biomass from carbon dioxide. As a result, they can be grown in media consisting entirely of inorganic nutrients, without an added organic carbon substrate. This lack of organic substrate prevents the growth of heterotrophic bacteria, which are dependent on external organic carbon for growth.
To culture algae for enumeration, soil samples are serially diluted tenfold to 10-6 g soil per mL, and cultured in growth media. Several replicates are made for each dilution. They are then incubated in a well-lit area for up to 4 weeks to allow algal growth.
The presence of algae in any dilution is determined by a positive sign of growth in the medium, which will typically appear as a green slime. Finally, empirically developed MPN tables designed for algal growth are consulted, enabling the user to determine the original algal concentration based on growth in dilution replicates. The MPN method relies on the serial dilution of samples such that the algae are diluted to extinction, meaning that at some dilution, no algal growth ensues.
Now that we are familiar with the concepts behind growing and enumerating algae from samples, let’s take a look at how this is carried out in the laboratory.
To begin the experiment, first weight out 10 grams of moist soil that has either been collected moist from the field, or been rehydrated and remained moist for 2 to 3 days. The soil should but not saturated.
Next, prepare a ten-fold dilution series by adding the 10 grams of soil first to 95 mL of Modified Bristol’s solution, or MBS. Label this as suspension A.
After shaking vigorously, continue the dilution series by adding 1 mL of suspension A to 9 mL of MBS in a test tube. Continue this ten-fold dilution series another 4 times to give dilutions up to 10-6 g per mL.
Next, inoculate 5 replicate tubes, each containing 9 mL of MBS with 1 mL of each of the dilutions 10-1 to 10-5. This results in 5 replicates tubes for each dilution from 10-2 to 10-6. Cap the tubes loosely.
Finally, incubate the tubes for a full 4 weeks in an area exposed to sunlight. Observe the tubes for algal growth once every 7 days. Tubes exhibiting algal growth will appear green.
Most Probable Number, or MPN, analysis is a commonly used mathematical method to enumerate microorganisms grown from dilution of a concentrated initial substrate. By taking into account the dilution factors of the solutions, and the number of tubes which show positive signs of growth at each dilution, the most probable number of organisms per gram of original soil sample can be calculated using an MPN table and simple formula.
To calculate MPN, the highest dilution with the highest number of positive replicate tubes is assigned the label of p1, in this case, the replicates of tube C. In contrast, some of the tubes from D & E are negative with no signs of algal growth.
The number of tubes in the next two higher dilutions that show positive growth are labeled as p2 and p3. Here, p2 = D and p3 = E.
The value for p1 can be found by looking down the first column in the MPN table. The same should be done with the p2 column. Finally, the value of p3, across the top, is used to intersect the two defined by p1 and p2, to give a value of the most probable number of organisms per mL.
Next, to calculate the concentration of organisms per gram in the original soil sample, this value is divided by the concentration of soil in the dilution to which p2 was assigned. The following equation is used to define the actual number of organisms per gram of soil.
Algal enumeration and MPN analysis have a wide range of applications, some of which are explored here.
This culturing method of algal enumeration can be used in a variety of settings. It can be applied to rivers or lakes to determine algal levels, and assess the risks of harmful algal blooms. Alternatively, it can be used to assess the cleanliness and safety of waters more directly used by humans, including swimming pools, water fountains, or other drinking water sources. Ideally, in potable water samples and swimming pools, there are no algae present.
The MPN analysis for enumeration can also be applied to other non-algal microorganisms. For example, water quality can be assessed using indicator organisms such as coliforms or E. coli. Here, samples can be cultured with media containing chemicals that are altered to produce color or fluorescence in the presence of the indicator organisms. By performing multiple small replicates of this experiment in individual cells, with samples diluted to a known concentration, the ratio of positive cells can be referenced to an MPN table for the specific indicator organism, and the starting concentration in the samples determined.
Algae may also be cultured for commercial applications. For example, some types of biofertilizer utilize blue-green algae, which can act as symbionts with plants, aiding their fixture and take-up of nitrogen, which is particularly useful in aiding crop growth in areas with poor soil. Similarly, algae can be grown for biofuels, or as a source of nutrient rich food for livestock.
You’ve just watched JoVE’s introduction to algal culture and enumeration. You should now understand how to dilute soil samples for algal growth, how to culture algae in the laboratory, and how to enumerate the algal concentration of your starting samples. Thanks for watching!
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