Name: 현장 양극 다 박테리아를 풍부 하 게 각자 서 있는 전기 설정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-07-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 29 s
Description: 배우세요 무전원 전기화학적 방법으로 극한 환경에서 세포외 전자전달 능력을 가진 미생물을 풍부하게 하는 기술입니다. 이 방법은 배양이 어려운 미생물 균주를 분리하는 데 효과적입니다.

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우리는 우리에 게는 삼목에 대 한 액세스를 허용 하 고 장기 부 화에 대 한 위치에 대 한 컨설팅에 대 한 로저 Raiche 데이비드 McCrory를 인정 하 고 싶습니다. 우리는 또한 2013-2014 시즌 동안 삼목 필드 승무원 감사: 시노 스즈키 슌이 시이, 그렉 Wanger, 그레이 채 드 윅, 타 램, 매튜 Schechter. 시노 스즈키과 Gijs Kuenen 연구에 대 한 통찰력 배양 지원 추가. 이 작품은 젊은 과학자 A와 B 과학 진흥 (JSP) KAKENHI 그랜트에 대 한 일본 사회에서 번호 17 H 04969와 26810085, 각각, 그리고 일본 기관에 대 한 의료 연구 및 개발 (17gm6010002h0002)는 특정 통해 투자 되었다. 미국 자금 어두운 에너지 생물권 (C-DEBI) (OCE0939564) 사와 NASA 우주 생물학 연구소-생명 지 하 (NAI-루) (NNA13AA92A)에 대 한 미국 사무실의 글로벌 해군 연구 (N62909-17-1-2038), 및 센터에 의해 제공. 이 작품의 일부는 과학의 승진에 대 한 일본 사회의 일환으로 실시 됐다: 아네트 로우 (PE15019) 사누키 하시 모토의 실험실에서 도쿄의 대학에 대 한 단기 박사 친목.

1. 환경 부 화에 대 한 2 전극 시스템 구축
<ol><li>
양극 재료의 준비와 처리 탄소 전극 (그림 2)을 느꼈다.
	<ol>
<li>잘라 원하는 바이오 매스 농축에 따라 동일한 치수를 생각 하는 탄소. 30 분 동안 90% 에탄올에 각 전극을 담가 다음 씻어 8 시간 이상 각 린스 후 1 분 동안 sonicating 이온된 물.</li>
		<li>두 번 최소 각 세척에 대 한 12 h 교 반 1 M HCl에에서 전극 세척.</li>
		<li>6-12 h 또는 액체의 무료 때까지 따뜻한 (37 ° C) 오븐에서 전극 건조.</li>
		<li>소계 접시 (비 스틱 표면)에 제조 업체의 프로토콜 당 흑연 에폭시를 사용 하 여 티타늄 와이어 전극 연결 합니다. 참고: 우리는 에어로빅 부식 높은 관용 때문에 티타늄 와이어를 사용합니다.</li>
		<li>6 h에 대 한 120 ° C에서 전극에 구 우 십시오.</li>
		<li>티타늄 와이어 사이의 저항 테스트와 탄소는 ohmmeter와 느낌과 와이어와 펠트 전극 사이의 저항 5 ω가 하 인지 확인 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Electroplation의 탄소에 백 금 전극 음극 재료의 준비에 대 한 느낌
	<ol>
<li>탄소 펠트 전극, 유리 용기에 12 h의 최소 2 분 코에서에서 준비 단계 1.1에서 잠수함</li>
		<li>전기 청소 또한 참조 (RE) 및 카운터 전극 (CE)을 수용 하는 3-전극 반응 기에서 전극 (우리가) 작업으로 전극 장소. 우리, 연결 재, 그리고 악어 클립으로 potentiostat에 CE. ohmmeter와 모든 연결을 확인 합니다. 참고: 우리가 사용 하는 Ag/AgCl (포화 KCl) 전극과는 백 금 철사로 다시 및 CE, 각각.</li>
		<li>' 포 이즈 ' 1.0 V vs. 에 전극 Ag/AgCl 600 2 M 코 (전체 전극 잠수함 충분 한 양을 사용 하 여)를 포함 하는 전해질 용액에 s. 전극 (이 유리로 만들어진) 전기 화학 반응 기에서 꺼내 주세요. 린스 이온된 수에 전극 적어도 8 시간, 1 분 동안 각 린스 후 sonicating. 12 h 이상 100 ° C에서 전극 건조.</li>
		<li>도금 솔루션을 준비, 황산 2 분의 1 l 연산 100 g, 황산 나트륨 5 g 및 디 hexachloroplatinate (IV) hexahydrate의 2 세대를 추가 합니다.</li>
		<li>무게 청소 및 단계 1.2.1–1.2.2에서 준비 전극을 건조 하 고 1.2.3 단계에서 준비 후 전극 도금 솔루션에서 커버. 도금 솔루션에 세 번 30 전극 sonicate s 각.</li>
		<li>-0.2에서 전극 전위를 찾아내지 여 전극을 전기 도금 460에 대 한 V 대 Ag/AgCl 도금 솔루션에서 s. 전극 이온된 수에 두 번 헹 구 고 백 금 낭비를 삭제.</li>
		<li>린스 전극 이온된 수에 3 번 이상 20 sonicating 각 린스 후 s. 쥡니다 적어도 3 번 이상 없이 린스.</li>
		<li>100 ° C 이상 12 헤 무게 계량 느꼈다 탄소 전극에 전기 백 금 전극에서 전극 건조.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 건설 및 2 전극 시스템의 설치
<ol><li>
자연 환경에서 각 전극에 대 한 설치 사이트의 조사.
	<ol>
<li>용 존된 산소 (DO) 프로브를 사용 하 여 산소 농도 결정 합니다.</li>
		<li>사이트에서의 깊이 프로 파일을 확인 하십시오. 참고: 양극에 대 한 원하는 환경 조건은 일관 된 수 화 고 anoxia. 원하는 경우, 빛에서 양극을 차폐 하 여 oxygenic 광합성의 영향을 제거 합니다. 음극 배치에 이상적인 조건을 지속적으로 수 화 그리고 근처 oxic 것 바다 표면. 필요한 경우, 음극의 표면 접촉을 유지 하는 수레를 연결 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
연료 전지 타입 2 전극 외피 시스템의 건설
	<ol>
<li>원하는 길이의 절연된 와이어 및 티타늄 와이어의 리드 전극 (한 양극과 한 백 금 도금된 음극)에서 두 개의 라인을 복잡 하 게 연결 합니다. 커버 방수 왁 스로 연결 하 고 더 해양 학년 열 수축 튜브를 사용 하 여 보호 합니다.</li>
		<li>알려진 저항 저항으로는 양극와 음극 2 개의 철사를 연결 합니다. 참고: 생물 학적 시스템, 낮은 저항 (10에서 1, 000 Ω) 귀 착될 더 일관 된 생물 학적 활동. 원하는 경우, 높은 저항 저항 부정적인 제어 생물 학적 활동을 막을 것 이다. 저항 및 리드 사이의 모든 연결의 부식 방지, 우리 열 수축 튜브로 그들을 보호.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
측정 전압 및 시간이 지남에 따라 온도 로깅에 대 한입니다.
	<ol>
<li>연료 전지 반응에서 현재 생산 추정에 대 한 저항의 끝 사이의 전압을 확인 하십시오.</li>
		<li>양극 및 음극 (제조 업체의 프로토콜 참조) 적절 한 연결 된 데이터 로깅 전압계를 사용 하 여 시간이 지남에 전압 차이 측정 합니다. 참고: 동시 온도 데이터 로깅 선택 사항 이지만이 정보 변경 반대로 abiotic를 현재 생물 학적 변동에 관련을 도울 수 있다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
데이터로 거 및 전기 연결 보호
	<ol>
<li>고정 또는 비닐 봉투를 사용 하 여 비에서로 거 및 모든 전기 연결을 보호 하기 위해.</li>
		<li>비닐 봉투 및 강한 바람에서 보호 하기 위해 긴밀 하 게 케이블을 수정 합니다. 예를 들어 그림 1에 표시 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 자연 환경에서 전극 샘플의 수집
<ol><li>양극 샘플의 품질 산소 오염으로 인해 손상 되지 않도록 하려면 혐 기성 조건 하에서 전극을 수집 합니다.</li>
	<li>전극 샘플을 수집 하기 전에 적어도 30 분 혐 기성 위치에 있는 테스트 튜브를 넣어. 예를 들어 넣어 테스트 튜브와 뚜껑 별도로 혐 기성 안에 병을 만들기 위해 연못의 바닥에.</li>
	<li>와이어 커터와 전극에서 티타늄 리드를 잘라, 부드럽게 테스트 튜브에 전극 샘플을 수집 하 고 혐 기성 물 영역에 그것을 봉인. 샘플을 신선한 유지 하려면 샘플 컬렉션 직후 4 ° C에서 샘플을 저장 합니다. 참고: 또는, 전극 옮겨질 수 있다 무산 소 (N2 제거) 매체에 직접. (스즈키 외 에 의해 설명 된 삼목 매체 사용 11)를 미생물 성장에 대 한 충분 한 영양분을 제공 사이트에서 측정 하 고 개정 수성 지구 화학에서 설계 되었다. 이 미디어는 다른 실험실 실험에 대 한 수정 되었습니다.</li>
</ol>4. 현재 생산 및 DNA 분석에 대 한 확인 실험실
<ol><li>
전극에 부착 하는 미생물 컨소시엄의 현재 생산 능력에 대 한 전기 화학 확인.
	<ol>
<li>샘플링 된 전극, 백 금 철사와 Ag/AgCl (포화 KCl) 전기 화학 반응 기14,15 구성 전극 우리가 세 륨, 그리고 다시, 혐 기성 챔버에 각각. 삼목 매체 포함 하는 수용 성 탄수화물 전자 기증자로 전기 화학 반응 기를 채우십시오.</li>
		<li>0.2에서 전극 전위를 ' 포 이즈 ' V 대 Ag/AgCl 그리고 측정 현재 생산.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
미생물의 DNA를 사용 하 여 전극 샘플에서 DNA 추출 키트 (재료의 표 참조).
	<ol>
<li>혐 기성 글러브 박스 70% 에탄올으로 내부를 청소 하 고 소독된 접시 알루미늄 호 일에 넣어. 참고: 혐 기성 챔버 산소 농도 1 ppm 미만 여 유지 팔라듐 촉매의 면 전에 서 산소 청소를 ~ 2-3% 정도에서 수소 분위기를 유지 합니다.</li>
		<li>전기 화학 반응 장갑 상자에, 접시, 샘플 전극 위에 열고 DNA 키트에 사용 되는 튜브에 맞게 크기를 잘라. 제조 업체의 프로토콜 진행.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Nealson, K. H., Saffarini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+and+manganese+in+anaerobic+respiration%3A+environmental+significance%2C+physiology%2C+and+regulation%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Reviews+of+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Iron and manganese in anaerobic respiration: environmental significance, physiology, and regulation.</a> Annual Reviews of Microbiology. 48, 311-343 (1994).</li>
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<li>Suzuki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+diversity+in+The+Cedars%2C+an+ultrabasic%2C+ultrareducing%2C+and+low+salinity+serpentinizing+ecosystem%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Science+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Microbial diversity in The Cedars, an ultrabasic, ultrareducing, and low salinity serpentinizing ecosystem.</a> Proceedings of the National Academy of Science U S A. 110 (38), 15336-15341 (2013).</li>
<li>Suzuki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+and+genomic+features+of+highly+alkaliphilic+hydrogen-utilizing+Betaproteobacteria+from+a+continental+serpentinizing+site%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Physiological and genomic features of highly alkaliphilic hydrogen-utilizing Betaproteobacteria from a continental serpentinizing site.</a> Nature Communications. 5, 3900(2014).</li>
<li>McCollom, T. M., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703716300941">Temperature trends for reaction rates, hydrogen generation, and partitioning of iron during experimental serpentinization of olivine.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 181, 175-200 (2016).</li>
<li>Morrill, P. L., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703713000768">Geochemistry and geobiology of a present-day serpentinization site in California: The Cedars.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 109, 222-240 (2013).</li>
<li>Okamoto, A., Nakamura, R., Hashimoto, K. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468611004543">In-vivo identification of direct electron transfer from Shewanella oneidensis MR-1 to electrodes via outer-membrane OmcA-MtrCAB protein complexes.</a> Electrochimica Acta. 56 (16), 5526-5531 (2011).</li>
<li>Okamoto, A., Hashimoto, K., Nakamura, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOkamoto%2C+A+%22Spectroelectrochemical+Investigation+on+Biological+Electron+Transfer+Associated+with+Anode+Performance+in+Microbial+Fuel+Cells%22">Spectroelectrochemical Investigation on Biological Electron Transfer Associated with Anode Performance in Microbial Fuel Cells</a>. , InTech. 207-222 (2012).</li>
<li>Deng, X., Nakamura, R., Hashimoto, K., Okamoto, A. <a target="_blank" href="https://www.jstage.jst.go.jp/article/electrochemistry/83/7/83_15-E00044/_article">Electron from an Extracellular Electrode by Desulfovibrio ferrophilus Strain IS5 Without Using Hydrogen as an Electron Carrier.</a> Electrochemistry. 83 (7), 529-531 (2015).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

기술된 연구에 우리는 현재 생산 현장에서 함께 연결 된 미생물 컨소시엄의 농축을 보여줍니다. 현재 지원 미생물 활동에이 시스템에 짧고 긴 시간 동안 관찰 된 패턴 확장 됩니다. 기능 2-전극 (연료 전지 타입) 시스템 구축을 위한 중요 한 단계는 식별 이며 안정적인 물 수준 위치와 환경에 있는 산소 농도 활용 하 여. 음극 양극 혐 기성 조건 하에서 유지 되 고 전극 전위차 동유럽 표준시 가능한 박테리아의 혐 기성 호흡을 촉진 하는 동안 공기 물 인터페이스에서 산소에 노출 됩니다.
환경 전기 화학 시스템 실험실 원자로에 매일 현재 진동을 관찰합니다. 이 전류 변동 관찰 되었다 때문에 일광 동안 시간 최대 및 최소 전류 새벽과 황혼에 효과의 사이 관찰 되었다 또는 온도 미생물 현재 생산에서 변화를 설명할 수 있다. 측정 온도, 햇빛 및/또는 다른 환경 변수 수 추가 확장 컨트롤의 이해와 미생물 전자 흐름의 드라이버 환경 시스템에. 또는 블록 햇빛에 요소는 제거 하거...

여러 미네랄 감소 미생물 고체 상 미네랄 터미널 전자 수락자로 이용 하 전자 산화 환 원 효소1통해 세포의 외면에 실시 하는 extracellular 전자 전송 (동유럽 표준시) 프로세스에 의해 표시 되었습니다. 동유럽 표준시는 중요 하다, 뿐만 아니라 미생물-미네랄 프로세스 또한 적용 된 에너지 및 환경 기술, 미생물 연료 전지2, 전극 합성3, bioremediation4등. 새로운 동유럽 표준시 가능한 박테리아는 높게 수요가 많다, 그리고5근본적인 또는 적용 관점 광범위 하 게 연구 되었습니다. 그러나, 우리만이 박테리아의 생태 또는 생물 지구 화학적 중요성에 대 한 통찰력을 제한 했다. 동유럽 표준시 가능한 미생물의 대부분 고립 된 농축 물, 앙금, 또는 혐 기성 digesters 실험실6, 에서 MnO2, Fe2O3 등 태세 전극 고체 전자 수락자를 사용 하 여 다음과 같은 되었습니다. 7 , 그러나 8., 이러한 방법은 종종 비슷한 컨소시엄 생산과 잠재적으로 낮은 에너지 또는 낮은 바이오 매스 시스템, 바이어스 랩 또는 axenic 문화 환경9 에 적응 하는 이러한 미생물의 능력을 지배 수 있습니다 더 민감한 taxa를 그리 워 . 일반적으로 낮은 바이오 매스 환경, 사이트에서 물의 세균성 세포를 집중 필터링 됩니다. 그러나, 동유럽 표준시 가능한 박테리아 종종 전시 혐 기성 물질 대사 및 산소 노출을 더 억제 하거나 그들의 재배 방지 따라서. 산소에 노출 하지 않고 셀을 집중 대체 현장 방법론 동유럽 표준시 가능한 세균의 분리를 용이 하 게 수 있습니다. 여기, 우리는 외부의 파워 소스에 대 한 필요 없이 시간의 긴 기간 동안 동유럽 표준시 가능한 미생물을 풍부 하 게 현장 전기 기술에 대 한 설치 정보를 보고 합니다.
북부 캘리포니아, 삼목10에서 높은 알칼리 온천에서 우리의 electrocultivation 실험을 사용 하 여이 현장 전기 화학 기술을 설명 합니다. 삼목에서 스프링의 지구 화학은 표면에 serpentinization에 의해 영향을. 봄은 매우 감소, 산소 농도 검출이 기능적으로 무산 소 환경11동유럽 표준시 통해 미생물 에너지 생산을 위한 잠재력을 강조 하는 공기 물 인터페이스에서의 제한. 그러나, (16S rRNA 또는 Metagenomic 분석)에 삼목에서 동유럽 표준시 가능한 미생물을 지 원하는 증거가 있다. 비록이 환경 전자 수락자, 터미널 전자 수락자, 베어링 (즉, serpentinization에 기인 하는 미네랄 철 분 등 미네랄을 포함 하 여 불용 성 미네랄을 사용 하 여에 대 한 잠재력으로 특징 되었습니다 자 철 광), 광범위 하 게 조사12되지 않았습니다. 우리는, 따라서, 캠프장 봄, 삼목, 동유럽 표준시 가능한 미생물 (그림1)13풍부 하에 높은 산도 봄에 우리의 전기 화학 시스템 배포.

<table><tbody><tr><td>탄소 펠트 시트</td><td>n / a</td> n <td>/ a</td><td>양극 및 음극</td></tr><tr><td>티타늄 와이어</td>에 사용 <td>Nilaco Cooporation</td><td>TI-451485</td><td>연료 전지 시스템</td></tr><tr><td>흑연 에폭시</td><td>전해 lnc를</td> 구성하는 데 사용됩니다.<td>n/a</td><td>전극 과 Ti 와이어</td></tr><tr><td>건조 오븐</td><td>Yamato</td><td>DY300</td>을 연결하는 데 사용됩니다. <td>전극을 굽습니다 전도성 그래핀 에폭시</td></tr><tr><td>디지털 멀티 미터</td><td>Fluke</td><td>616-1454</td><td>를 사용하여 저항의 옴 값 을 확인합니다</td></tr>. <tr><td>용존 산소 프로브</td><td>Sper Science</td><td>#&nbsp; 850045</td><td>산소 농도를 확인합니다. 환경</td></tr><tr><td>저항기</td><td>Sodial</td><td></td><td>연료 전지 시스템을 구성하는 데 사용</td></tr><tr><td>전도선</td><td>Pico</td><td>81141s</td><td>연료 전지 시스템을 구성하는 데 사용</td></tr><tr><td>전압계 및 데이터 로거</td><td>T & D corporation</td><td>VR-71</td><td>데이터 기록에 사용</td></tr> 수소 <tr><td>헥사클로로플라티네이트(IV) 헥사하이드레이트</td><td>wako</td><td>18497-13-7</td><td>전기</td></tr>치에 사용 <tr><td>구연산</td><td>Wako</td><td>038-06925</td><td>전기에 사용</td></tr><tr><td>황산</td><td>Wako</td><td>192-04696</td><td>전기에 사용</td></tr><tr><td>HCl</td><td>Wako</td><td>083-01095</td><td>전극 세척에 사용</td></tr><tr><td>유리 실린더</td><td>N/A</td><td>N/</td><td>A 주문형, 전기화학 반응기로 사용</td></tr><tr><td>PTFE 커버 및 베이스</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>주문형, 전기 화학 반응</td></tr>기 <tr><td>부틸 고무</td><td>N/A</td><td>N/A</td> 주문형의 덮개 및 기초로 사용, 전기화학 반응기 Septa GL Science 3007-16101<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>의 각 구성 요소 사이에 삽입전기화학 반응</td></tr>기 <tr><td>인듐 주석 도핑된 산화물(ITO) 전극</td>의 주입구로 사용 <td>GEOMATEC</td><td>No.0001</td><td>작동 전극으로 사용, 5&Omega;/sq</td></tr><tr><td>Ag/AgCl KCl 포화 전극</td><td>HOKUTO DENKO</td><td>HX-R5</td><td>기준 전극으로 사용, &Phi; 0.30mm</td></tr><tr><td>백금 와이어</td><td>Nilaco Cooporation</td><td>PT-351325</td><td>카운터 전극으로 사용</td></tr><tr><td>NaHCO3</td><td>Wako</td><td>191-01305</td><td>Cedars Media(CMS)에 사용</td></tr> <tr><td>CaCO3</td><td>Wako</td><td>030-00385</td><td>CMS에 사용</td></tr><tr><td>NH4Cl</td><td>Wako</td><td>011-03015</td><td>CMS</td></tr><tr><td>에 사용마그네슘<서브>2</서브>&nbsp; &황소; 6H2O</td><td>Wako</td><td>135-00165</td><td>CMS NaOH에 사용</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Wako</td><td>198-13765</td><td>CMS</td></tr><tr><td>Na2SO4</td><td>Wako</td><td>194-03355</td><td>CMS</td></tr><tr><td>K2HPO4</td><td>Wako</td><td>164-04295</td><td>CMS</td></tr><tr><td>CABS</td><td>SANTA CRUZ</td><td>SC-285279</td><td>CMS</td></tr><tr><td>인큐베이터</td>에 사용 <td>TOKYO RIKAKIKAI CO. LTD.</td><td>LTI-601SD</td><td>precultivation</td></tr><tr><td>오토클레이브 기계에</td> 사용 <td>TOMY SEIKO CO., LTD.</td><td>LSX-500</td><td>전기화학 반응기 및 매체의 살균에 사용됩니다.</td></tr><tr><td>클린 벤치</td><td>SANYO</td><td>MCV-91BNF</td><td>전기화학 반응기 및 매체가 다른 미생물로 오염되는 것을 방지하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>원심분리기</td><td>분리기 Eppendorf</td><td>5430R</td><td>회전 속도가 최대 6000회; g가 필요합니다</td></tr><tr><td>질소 가스 발생기</td><td>Puequ CO., LTD.</td><td>PNTN-2</td><td>질소 가스 실린더는 가스 발생기</td></tr><tr><td>UV-vis 분광계</td> 대신 사용할 수도 있습니다 <td>SHIMADZU</td><td>UV-1800</td><td>세포 밀도 최적화에 사용</td></tr><tr><td>Potentiostat</td><td>BioLogic</td><td>VMP3</td><td>생물막 형성 및 운동 동위원소 효과 실험에 사용</td></tr><tr><td>열 물 순환기</td><td>1 개</td><td>TR-1A</td><td>전기 화학 반응기의 온도 유지 보수에 사용</td></tr><tr><td>패러데이 케이지</td><td>HOKUTO DENKO</td><td>HS-201S</td><td>전기 화학 실험에 사용</td></tr><tr><td>혐기성 챔버</td><td>COY</td><td>TypeB (비닐)</td><td>혐기성 조건에서 실험 수행 </td></tr><tr><td>Ultraclean DNA 추출 키트</td><td>MoBio</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

현장 양극 다 박테리아를 풍부 하 게 각자 서 있는 전기 설정

Self-standing Electrochemical Set-up to Enrich Anode-respiring Bacteria On-site

혐 기성 호흡 전자 수송 불용 성 미네랄 (extracellular 전자 전송 [동유럽 표준시] 라고도 함)와 결합 하 여 미생물 에너지 생산 및 많은 표면 환경, 특히 지 속성에 대 한 중요 한 것으로 생각 됩니다. 부족 한 가용 터미널 전자 수락자. 동유럽 표준시 가능한 미생물 성공적으로 다양 한 환경 으로부터 격리 되어, 동유럽 표준시 수 있는 박테리아의 다양성은 아직도 제대로 이해 하 고, 특히 어려운 샘플, 낮은 에너지 또는 많은 표면 같은 극한 환경 생태계입니다. 여기, 우리는 양극을 사용 하 여 호흡기 터미널 전자 수락자로 동유럽 표준시 가능한 박테리아를 풍부 하 게 현장 전기 시스템을 설명 합니다. 이 양극 음극 abiotic 산소 감소 catalyzing의 능력에 연결 된다. 전극 전위를 찾아내지를 potentiostat 사용 하는 electrocultivation 방법으로이 접근을 비교, 2 전극 시스템 외부 전원이 필요 하지 않습니다. 우리는 우리의 사이트 농축 삼목, 북부 캘리포니아에서 지상파 serpentinization 사이트에서 알칼리 연못에 활용의 예 제시. 미네랄 감소 박테리아 배양에 이전 시도 실패 했다, 어떤은이 사이트의 낮은 바이오 매스 자연 또는 금속 미생물 감소의 낮은 상대적 풍요로 움으로 인해 가능성이. 우리의 2 전극 농축을 구현 하기 전에 우리는 용 존된 산소 농도의 수직 프로 파일 측정. 탄소를 우리가이 양극, 백 금 도금 탄소 음극 혐 기성 및 호 기성을 지 원하는 것이 깊이에서 처리 하 고, 각각 느꼈다 느꼈다. 현장 보육, 다음 우리는 또한 실험실에서 양극 전극 농축 하 고 표면 부착에 비해 뚜렷한 미생물 지역 사회 또는 biofilm 지역 사회는 삼목에서 일반적으로 관찰을 확인 합니다. 이후이 농축은 첫 번째 electrogenic 미생물의 분리에는 삼목에서 지도 했다. 현장 미생물 농축의이 방법은 크게 낮은 바이오 매스에서 또는 샘플 서식 하기 어려운 동유럽 표준시 가능한 세균의 분리를 향상 시킬 가능성이 있다.

현재 생산은 그림 3와 같이 전압 데이터로 거를 사용 하 여 약 3 개월간 성공적으로 측정 되었다. 이 이번 봄, 때문에 강한가 비가 봄을 영향을 미치는 대 한 가장 긴 안정적인 잠복기로 선정 되었다. 짧은 기간 장기간 바이오 매스의 강한 농축을 제공할 수 있지만, 충분 한 수 있습니다. 우리는 전기 부 화 후 2 전극 시스템의 연결을 확인 하 고 시스템에서 부식의 증거가 관찰. 더 높은 현재 생산 부정적인 제어와 100 k ω 저항에 비해 낮은 저항 (1, 000 Ω) 2 전극 시스템에서 관찰 되었다. 첫 달에 점진적 현재 생산 증가 성장, 축적 또는 또 다른 두 달 동안 안정적인 현재 생산에 따라 전극의 표면에 미생물의 숙박 시설을 제안할 수 있습니다. 흥미롭게도, 현재 생산에서 전기 화학 농축의 전체 기간을 통해 약 24 h 주기 oscillated.
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현장 미생물 농축 또는 제자리에서 재배 기술을 낮은 바이오 매스 geochemically 극단적인 환경에서 특히 어려운 문화 미생물 taxa의 절연 용이 하 게 수 있습니다. 여기, extracellular 전자 전송 (동유럽 표준시) 수 있는 미생물 긴장을 풍부 하 게 하는 외부 전원 공급 장치를 사용 하지 않고 전기 설정을 설명 합니다.

Anaerobic respiration coupled with electron transport to insoluble minerals (referred to as extracellular electron transport [EET]) is thought to be ...

이 방법은 특히 낮은 바이오매스 또는 지구화학적으로 극한 조건에서 EET를 수행할 수 있는 미생물의 편재성에 대한 환경 미생물학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 현장 미생물학 농축의 주요 장점은 배양하기 어려운 분류군을 포획하기 위해 수개월의 긴 격리 기간을 용이하게 하는 전원이 필요하지 않다는 것입니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 전기화학 시스템 제작에는 정확한 구현이 필요한 여러 단계가 포함되어 있기 때문에 어려움을 겪을 것입니다.연료 전지 유형 II 전극 배양 시스템을 구성하려면 전극의 티타늄 와이어 리드와 함께 적절한 실험 길이의 절연 와이어를 꼬고 방수 왁스로 연결부를 덮습니다. 그런 다음 해양 등급 열수축 튜브로 케이블을 추가로 보호하고 알려진 저항의 저항으로 음극과 양극으로 두 개의 와이어를 연결합니다. 시간 경과에 따른 전압 온도 로깅을 측정하려면 저항기 끝 사이의 전압을 확인하여 연료 전지 반응으로 인한 전류 생산량을 추정할 수 있습니다.그리고 양극과 음극으로 이어지는 적절한 연결부가 있는 데이터 로깅 전압계를 사용하여 제조업체의 사양에 따라 시간 경과에 따른 전압 차이를 측정합니다. 데이터 로거 및 전기 연결을 보호하려면 로거와 모든 전기 연결부 주위에 비닐 봉지를 놓고 가방과 케이블을 단단히 고정하여 강한 바람으로부터 재료를 보호하십시오. 자연 환경에서 전극 샘플을 수집하려면 채취하기 최소 30분 전에 뚜껑이 없는 유리 시험관과 시험관 뚜껑을 혐기성 위치에 놓습니다.병을 수거 장소에 넣은 후 병 내부의 기포가 모두 제거되었는지 확인하십시오. 재배 기간이 끝나면 와이어 커터를 사용하여 전극에서 티타늄 리드를 절단합니다. 그리고 전극 샘플을 시험관에 부드럽게 수집합니다.혐기성 수역 내에 시험관을 덮고 즉시 샘플을 섭씨 4도에서 보관하십시오. 현재 생산을 확인하려면 샘플링된 전극, 백금 와이어 및 은/은 염화 전극을 사용하여 혐기성 챔버에 전기화학 반응기를 구성합니다. 전기화학 전지를 수용성 탄수화물 전자 공여체가 보충된 삼나무 배지로 채웁니다.전극 전위를 양의 0.2볼트에서 은/염화은, 염화칼륨 포화 기준 전극에 비해 자세를 취합니다. 그런 다음 전류 생산을 측정하고 16S 리보솜 RNA 분석을 위해 전극 셀에서 전극을 제거합니다. 현재 생산량을 분석하는 동안, 특히 혐기성 장갑 챔버 내에서 실험실의 박테리아로 샘플을 오염시키지 않는 것이 중요합니다.시연된 바와 같이 전압 데이터 로거를 사용하여 약 3개월 동안 현재 생산량을 성공적으로 측정했습니다. 이 2전극 시스템에서 일반적으로 높은 전류가 관찰됩니다. 여기에서 볼 수 있는 것은 네거티브 컨트롤 100킬로옴 저항에 비해 1, 000옴 저항입니다.이 대표적인 실험에서는 Cedars 현장 위치에서 첫 달에 점진적인 전류 생산 증가가 관찰되었으며, 이는 전극 표면에서 미생물의 성장, 축적 또는 수용을 시사한 다음 다음 두 달 동안 안정적인 전류 생산이 뒤따랐습니다. 흥미롭게도, 현재의 생산량은 일반적으로 전기화학적 농축의 전체 기간 동안 약 24시간 주기로 진동합니다. 관찰된 미생물 군집 내에서, 전극과 비전극 관련 phyla 사이의 전반적인 구조에서 뚜렷한 차이점을 볼 수 있습니다.예를 들어, 이 실험에서 전극 관련 미생물 군집은 배양할 수 없는 계통의 박테리아와 간균의 Firmicute 계통으로 매우 풍부했습니다. 이 연구에서는 베타 프로테오박테리아가 환경적 방해석 관련 샘플과 플랑크톤 관련 샘플을 모두 지배하고 반면에 감마 프로테오박테리아가 전극 관련 샘플을 지배하는 프로테오박테리아 구성의 변화도 관찰되었습니다. 이 절차를 시도할 때 환경적 요인이 현장의 현재 생산에 영향을 미칠 수 있다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.개발 후 이 기술은 환경 미생물학 분야의 연구자들이 다양한 환경에서 EET가 가능한 박테리아를 분리하기 위한 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 전원 없이 EET 가능 박테리아를 현장에서 농축하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Environment

환경

출처: Okamoto, A. 외. 현장에서 양극 호흡 박테리아를 풍부하게 만들기 위한 자체 전기화학 장치. J. Vis. 경험 (2018)이 영상은 현장 전기화학 시스템을 사용해 자연 저장소에서 양극호흡 박테리아(ARB)를 농축하는 과정을 보여줍니다. 산화환원 구배는 양극을 산소가 없는 깊은 물에, 음극을 산소가 풍부한 표면수에 두어 설정합니다. ARB는 바이오필름을 형성하고 전자를 양극으로 전달하며, 양극은 산소가 환원되어 전류를 생성합니다. 양극은 후류 분석을 위해 혐기성 조건에서 수집됩니다.

현장 전기화학 시스템을 이용한 양극 호흡 박테리아 농축

출처: Tokunou, Y. 외, Shewanella oneidensis MR-1에서 세포 외부 전자 전달에 미치는 중수소 동위원소 효과의 전기화학적 검출. J. Vis. 경험 (2018)이 영상은 전극 표면에서 바이오필름 형성을 시뮬레이션하기 위해 설계된 전기화학 반응기 모델의 조립 및 작동을 시연합니다. 제어된 전기화학 자극은 미생물 부착을 촉진하여 박테리아 단일층 바이오필름의 점진적 발달로 이어집니다.

전기화학 반응기를 이용한 박테리아 단층 바이오필름 개발

전위차 조절기에 의해 제어되는 3전극 설정을 사용하여 유가식 반응기에서 양극 전기활성 미생물 생물막의 시간amperometric 성장이 입증되었습니다. 세포외 전자 전달은 전자 공여체가 있는 경우와 전자 공여체가 없는 경우 순환 전압전류법을 사용하여 특성화됩니다. 기본적인 데이터 분석이 입증됩니다.

폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막: 성장, 유지 관리 및 기본 특성화

우리는 전기화학 및 생전기화학 시스템을 사용하여 암모늄이 풍부한 흐름에서 암모늄을 추출하는 것을 보여줍니다. 반응기 설정, 작동 및 데이터 분석에 대해 설명합니다.

전기 및 Bioelectrochemically 유도 암모늄 복구

미생물 황산염 환원은 환경 생명 공학에서 매우 중요한 과정입니다. 설피도겐 반응기의 성공 여부는 무엇보다도 슬러지의 미생물 조성에 달려 있습니다. 여기에서는 환원성 탈염소화 목적으로 UASB 반응기의 열수 분출구 퇴적물에서 황생성 슬러지를 개발하는 프로토콜을 제시합니다.

상향 류 혐기성 슬러지 블랭킷 반응기에서 해양 퇴적물과 트리클로로 에틸렌 감소에서 Sulfidogenic 슬러지의 개발

살아있는 미생물 biofilms 순수 관련 조건에서의 전기 전도도 측정 하기 위한 프로토콜 제공 됩니다.

특성화 생활 Biofilms 통해 전자 전송

여기 선물이 전체 셀 전기 화학 실험 Shewanella oneidensis 미스터-1에서 복잡 한 외부 막 한다 통해 extracellular 전자 전송의 속도를 양성자 수송의 기여를 공부 하는 프로토콜.

전기 화학 탐지의 중수소 활동적인 동위 원소 효과 Shewanella oneidensis 미스터-1에서 세포 외 전자 전송에

여기에서는 3전극, 2챔버 생전기화학 시스템을 사용하여 젖산 박테리아의 매개 세포외 전자 전달(EET)을 특성화하기 위한 프로토콜을 제시합니다. Lactiplantibacillus plantarum 과 산화환원 매개체 1,4-dihydroxy-2-naphthoic acid를 사용하여 이 방법을 설명하고 매개 EET를 평가하는 데 사용되는 전기화학적 기술에 대한 자세한 설명을 제공합니다.

Characterizing Mediated Extracellular Electron Transfer in Lactic Acid Bacteria with a Three-Electrode, Two-Chamber Bioelectrochemical System

너도밤 나무 껍질 질병은 껍질에 곰팡이 진입 점을 만들 너도밤 규모 곤충의 활동을 공급함으로써 시작된다. 스케일 곤충에 강한 나무는 질병에 저항하는. 여기에서 우리는 우리가 너도밤 나무 규모의 저항에 대한 개별 너도밤 나무를 화면에 개발 한 프로토콜을 제시한다.

비치 스케일 곤충에 대한 저항에 대한 미국 밤나무를 (화면에 기술<em&gt; 크립토 fagisuga</em&gt; 린드.)

우리는 실험실 규모의 수직 흐름을 통해 열에서 선캄브리아 철분을 함유 해양 용승 시스템을 시뮬레이션. 목표는 O 2 및 Fe (II)의 방법 화학적 프로파일을 이해 시아 노 박테리아의 생산 O 2로 진화했다. 이 결과로 인해 광합성 제조 O 2에 의해 철 (II) 산화에 chemocline의 설립을 나타낸다.

선캄브리아 해양 용승 시스템 광합성 박테리아의 성장을 탐구하는이 풍부한 철 (II)의 실험실 시뮬레이션

배우세요 무전원 전기화학적 방법으로 극한 환경에서 세포외 전자전달 능력을 가진 미생물을 풍부하게 하는 기술입니다. 이 방법은 배양이 어려운 미생물 균주를 분리하는 데 효과적입니다.

현장 양극 다 박테리아를 풍부 하 게 각자 서 있는 전기 설정

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