Name: Laboratorium Simulatie van een ijzer (II) -rijke Precambrium Marine Upwelling Systeem om Ontdek de groei van de fotosynthetische bacteriën (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-24T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Ontdek hoe je een ijzerrijk Precambrium marien upwellingsysteem simuleert om de groei van fotosynthetische cyanobacteriën te bestuderen. Deze methode onthult geochemische profielen van zuurstof en ijzer.

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

Mark Nordhoff geholpen bij het ontwerpen en implementeren van slangaansluitingen. Ellen Struve geholpen om te selecteren en het verwerven van de gebruikte apparatuur.

<ol><li>Lyons, T. W., Reinhard, C. T., Planavsky, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rise+of+oxygen+in+Earth%27s+early+ocean+and+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere.</a> Nature. 506 (7488), 307-315 (2014).</li>
<li>Raymond, J., Blankenship, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origin+of+the+oxygen-evolving+complex%5BTitle%5D)+AND+%22Coord.+Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">The origin of the oxygen-evolving complex.</a> Coord. Chem. Rev. 252 (3-4), 377-383 (2008).</li>
<li>Kendall, B., Reinhard, C. T., Lyons, T., Kaufman, A. J., Poulton, S. W., Anbar, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pervasive+oxygenation+along+late+Archaean+ocean+margins%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Geosci%22%5BJournal%5D)">Pervasive oxygenation along late Archaean ocean margins.</a> Nature Geosci. 3 (9), 647-652 (2010).</li>
<li>Olson, S. L., Kump, L. R., Kasting, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+the+areal+extent+and+dissolved+oxygen+concentrations+of+Archean+oxygen+oases%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Geol%22%5BJournal%5D)">Quantifying the areal extent and dissolved oxygen concentrations of Archean oxygen oases.</a> Chem. Geol. 362 (1), 35-43 (2013).</li>
<li>Satkoski, A. M., Beukes, N. J., Li, W., Beard, B. L., Johnson, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+redox-stratified+ocean+3.2+billion+years+ago%5BTitle%5D)+AND+%22Earth+Planet.+Sci.+Lett%22%5BJournal%5D)">A redox-stratified ocean 3.2 billion years ago.</a> Earth Planet. Sci. Lett. 430 (1), 43-53 (2015).</li>
<li>Holland, H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oceans+-+Possible+Source+of+Iron+in+Iron-Formations%5BTitle%5D)+AND+%22Econ.+Geol%22%5BJournal%5D)">Oceans - Possible Source of Iron in Iron-Formations.</a> Econ. Geol. 68 (7), 1169-1172 (1973).</li>
<li>Holland, H. D., Lazar, B., Mccaffrey, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+the+Atmosphere+and+Oceans%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Evolution of the Atmosphere and Oceans.</a> Nature. 320 (6057), 27-33 (1986).</li>
<li>Klein, C., Beukes, N. J. Time distribution, stratigraphy, and sedimentologic setting, and geochemistry of Precambrian iron-formations. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKlein%2C+C+%22The+Proterozoic+Biosphere%22">The Proterozoic Biosphere</a>. Schopf, J. W., Klein, C. , Cambridge University Press. 139-146 (1992).</li>
<li>Poulton, S. W., Canfield, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ferruginous+Conditions%3A+A+Dominant+Feature+of+the+Ocean+through+Earth%27s+History%5BTitle%5D)+AND+%22Elements%22%5BJournal%5D)">Ferruginous Conditions: A Dominant Feature of the Ocean through Earth's History.</a> Elements. 7 (2), 107-112 (2011).</li>
<li>Busigny, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+isotopes+in+an+Archean+ocean+analogue%5BTitle%5D)+AND+%22Geochim.+Cosmochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Iron isotopes in an Archean ocean analogue.</a> Geochim. Cosmochim. Acta. 133, 443-462 (2014).</li>
<li>Crowe, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoferrotrophs+thrive+in+an+Archean+Ocean+analogue%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Photoferrotrophs thrive in an Archean Ocean analogue.</a> PNAS. 105 (41), 15938-15943 (2008).</li>
<li>Jones, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biogeochemistry+of+manganese+in+ferruginous+Lake+Matano%2C+Indonesia%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeosciences%22%5BJournal%5D)">Biogeochemistry of manganese in ferruginous Lake Matano, Indonesia.</a> Biogeosciences. 8 (10), 2977-2991 (2011).</li>
<li>Lliros, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pelagic+photoferrotrophy+and+iron+cycling+in+a+modern+ferruginous+basin%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Pelagic photoferrotrophy and iron cycling in a modern ferruginous basin.</a> Sci. Rep. 5 (13803), (2015).</li>
<li>Koeksoy, E., Halama, M., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+modern+ferruginous+habitats+to+interpret+Precambrian+banded+iron+formation+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Astrobiol%22%5BJournal%5D)">Using modern ferruginous habitats to interpret Precambrian banded iron formation deposition.</a> Int. J. Astrobiol. , 1-13 (2015).</li>
<li>Canfield, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+model+for+Proterozoic+ocean+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A new model for Proterozoic ocean chemistry.</a> Nature. 396 (6710), 450-453 (1998).</li>
<li>Wu, W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+the+physiology+and+cell-mineral+interactions+of+the+marine+anoxygenic+phototrophic+Fe%28II%29+oxidizer+Rhodovulum+iodosum+-+implications+for+Precambrian+Fe%28II%29+oxidation%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol.+Ecol%22%5BJournal%5D)">Characterization of the physiology and cell-mineral interactions of the marine anoxygenic phototrophic Fe(II) oxidizer Rhodovulum iodosum - implications for Precambrian Fe(II) oxidation.</a> FEMS Microbiol. Ecol. 88 (3), 503-515 (2014).</li>
<li>Hungate, R. E., Macy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Roll-Tube+Method+for+Cultivation+of+Strict+Anaerobes%5BTitle%5D)+AND+%22Bull.+Ecol.+Res.+Comm%22%5BJournal%5D)">The Roll-Tube Method for Cultivation of Strict Anaerobes.</a> Bull. Ecol. Res. Comm. 17 (1), 123-126 (1973).</li>
<li>Van Baalen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+on+marine+blue-green+algae%5BTitle%5D)+AND+%22Bot.+mar%22%5BJournal%5D)">Studies on marine blue-green algae.</a> Bot. mar. 4 (1-2), 129-139 (1962).</li>
<li>Sakamoto, T., Bryant, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+at+low+temperature+causes+nitrogen+limitation+in+the+cyanobacterium+Synechococcus+sp.+PCC+7002%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Growth at low temperature causes nitrogen limitation in the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002.</a> Arch. Microbiol. 169 (1), 10-19 (1998).</li>
<li>Swanner, E. D., Mloszewska, A. M., Cirpka, O. A., Schoenberg, R., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+oxygen+production+in+Archaean+oceans+by+episodes+of+Fe%28II%29+toxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Geosci%22%5BJournal%5D)">Modulation of oxygen production in Archaean oceans by episodes of Fe(II) toxicity.</a> Nature Geosci. 8 (2), 126-130 (2015).</li>
<li>Stookey, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ferrozine+-+a+New+Spectrophotometric+Reagent+for+Iron%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Ferrozine - a New Spectrophotometric Reagent for Iron.</a> Anal. Chem. 42 (7), 779-784 (1970).</li>
<li>Fitch, M. W., Koros, W. J., Nolen, R. L., Carnes, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Permeation+of+Several+Gases+through+Elastomers%2C+with+Emphasis+on+the+Deuterium+Hydrogen+Pair%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Permeation of Several Gases through Elastomers, with Emphasis on the Deuterium Hydrogen Pair.</a> J. Appl. Polym. Sci. 47 (6), 1033-1046 (1993).</li>
<li>Smith, A. J. B., Beukes, N. J., Gutzmer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Composition+and+Depositional+Environments+of+Mesoarchean+Iron+Formations+of+the+West+Rand+Group+of+the+Witwatersrand+Supergroup%2C+South+Africa%5BTitle%5D)+AND+%22Econ.+Geol%22%5BJournal%5D)">The Composition and Depositional Environments of Mesoarchean Iron Formations of the West Rand Group of the Witwatersrand Supergroup, South Africa.</a> Econ. Geol. 108 (1), 111-134 (2013).</li>
<li>Johnson, C. M., Beard, B. L., Klein, C., Beukes, N. J., Roden, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron+isotopes+constrain+biologic+and+abiologic+processes+in+banded+iron+formation+genesis%5BTitle%5D)+AND+%22Geochim.+Cosmochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Iron isotopes constrain biologic and abiologic processes in banded iron formation genesis.</a> Geochim. Cosmochim. Acta. 72 (1), 151-169 (2008).</li>
<li>Krepski, S. T., Emerson, D., Hredzak-Showalter, P. L., Luther, G. W., Chan, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+of+biogenic+iron+oxides+records+microbial+physiology+and+environmental+conditions%3A+toward+interpreting+iron+microfossils%5BTitle%5D)+AND+%22Geobiology%22%5BJournal%5D)">Morphology of biogenic iron oxides records microbial physiology and environmental conditions: toward interpreting iron microfossils.</a> Geobiology. 11 (5), 457-471 (2013).</li>
<li>Posth, N. R., Konhauser, K. O., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbiological+processes+in+banded+iron+formation+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Sedimentology%22%5BJournal%5D)">Microbiological processes in banded iron formation deposition.</a> Sedimentology. 60 (7), 1733-1754 (2013).</li>
<li>Maliva, R. G., Knoll, A. H., Simonson, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secular+change+in+the+Precambrian+silica+cycle%3A+Insights+from+chert+petrology%5BTitle%5D)+AND+%22Geol.+Soc.+Am.+Bull%22%5BJournal%5D)">Secular change in the Precambrian silica cycle: Insights from chert petrology.</a> Geol. Soc. Am. Bull. 117 (7-8), 835-845 (2005).</li>
<li>Kappler, A., Pasquero, C., Konhauser, K. O., Newman, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deposition+of+banded+iron+formations+by+anoxygenic+phototrophic+Fe%28II%29-oxidizing+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Geology%22%5BJournal%5D)">Deposition of banded iron formations by anoxygenic phototrophic Fe(II)-oxidizing bacteria.</a> Geology. 33 (11), 865-868 (2005).</li>
<li>Krepski, S. T., Hanson, T. E., Chan, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+and+characterization+of+a+novel+biomineral+stalk-forming+iron-oxidizing+bacterium+from+a+circumneutral+groundwater+seep%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Isolation and characterization of a novel biomineral stalk-forming iron-oxidizing bacterium from a circumneutral groundwater seep.</a> Environ. Microbiol. 14 (7), 1671-1680 (2012).</li>
<li>Czaja, A. D., Johnson, C. M., Beard, B. L., Roden, E. E., Li, W. Q., Moorbath, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+Fe+oxidation+controlled+deposition+of+banded+iron+formation+in+the+ca.+3770+Ma+Isua+Supracrustal+Belt+%28West+Greenland%29%5BTitle%5D)+AND+%22Earth.+Planet.+Sci.+Lett%22%5BJournal%5D)">Biological Fe oxidation controlled deposition of banded iron formation in the ca. 3770 Ma Isua Supracrustal Belt (West Greenland).</a> Earth. Planet. Sci. Lett. 363 (1), 192-203 (2013).</li>
<li>Melton, E. D., Schmidt, C., Kappler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+iron%28II%29+oxidation+in+littoral+freshwater+lake+sediment%3A+the+potential+for+competition+between+phototrophic+vs.+nitrate-reducing+iron%28II%29-oxidizers%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Microbial iron(II) oxidation in littoral freshwater lake sediment: the potential for competition between phototrophic vs. nitrate-reducing iron(II)-oxidizers.</a> Front. Microbiol. 3 (197), 1-12 (2012).</li>
</ol>

Auteurs hebben niets te onthullen.

Microbiële populaties in het Precambrium oceaan gereguleerd door, of aangepast als gevolg van hun activiteit en de heersende omstandigheden geochemische. Bij de interpretatie van de oorsprong van BIF, onderzoekers meestal afleiden van de aanwezigheid of de activiteit van micro-organismen op basis van de sedimentologie en geochemie van BIF, bijvoorbeeld Smith et al. 23 en Johnson et al. 24. De studie van de moderne organismen in moderne omgevingen die geochemische analogen...

Het Precambrium (4,6-0,541 Gy geleden) atmosfeer ervaren een geleidelijke opbouw van fotosynthetisch geproduceerde zuurstof (O 2), mogelijk onderbroken door stapsgewijze veranderingen in de zogenaamde &quot;Grote Oxidatie Event&quot; (GOE) bij ongeveer 2,4 Gy geleden, en opnieuw in de Neoproterozoic (1-0,541 Gy geleden) atmosferische O 2 benaderde moderne niveau 1. Cyanobacteriën zijn de evolutionaire overblijfselen van de eerste organismen die oxygenic fotosynthese 2. Geochemische bewijs en modellering studies ondersteunen de rol van ondiepe kustgebieden in herbergen actieve gemeenschappen van cyanobacteriën of organismen die in staat oxygenic fotosynthese of oxygenic fototroof, het genereren van lokale zuurstof oases in het oppervlak oceaan onder een overwegend zuurstofloos sfeer 3-5. De afzetting van Banded Iron Formations (BIFS) uit zeewater gehele Precambrische punten ijzer (II) (Fe (II)) als een belangrijke geochemische constituent zeewater, althans plaatselijk, tijdens de depositie. Enkele van de grootste BIFS zijn diep water deposito&#39;s, de vorming van de continentale plat en de helling. De hoeveelheid Fe afgezet onverenigbaar is uit een massabalans standpunt met overwegend continentaal (dwz, verwering) bron. Derhalve veel van de Fe moet zijn geleverd door hydrothermale verandering van mafic of ultramafic zeebodem korst 6. Schattingen van het tarief van Fe afgezet buitenboordmotor van kustgebieden zijn in overeenstemming met Fe (II) via opwelling 7 naar het oppervlak oceaan geleverd. Om Fe te worden vervoerd opwelling stromen, aanwezig in de gereduceerde mobiele vorm zijn - zoals Fe (II). De gemiddelde oxidatietoestand van Fe bewaard BIF is 2,4 8 en algemeen wordt gedacht dat BIF behouden Fe gedeponeerd als Fe (III), gevormd wanneer de opwaartse kracht Fe (II) geoxideerd, eventueel door zuurstof. Daarom is het verkennen van mogelijke Fe (II) oxidatiemechanismen langs helling environmeNTS is belangrijk om te begrijpen hoe BIF gevormd. Bovendien, geraffineerde geochemische karakterisatie van mariene sedimenten heeft vastgesteld dat ijzerhoudend omstandigheden, waarbij Fe (II) aanwezig is in een zuurstofloze waterkolom was, waren een hardnekkig kenmerk van de oceanen in heel het Precambrium, en mag niet zijn beperkt tot alleen de tijd en plaats waarbij BIF werden gedeponeerd 9. Derhalve ten minste twee miljard jaar geschiedenis aarde, redox interfaces tussen Fe (II) en O2 in de ondiepe oceanen waren waarschijnlijk gemeengoed. Talrijke studies maken gebruik van moderne sites die chemische en / of biologische analogen van verschillende kenmerken van de Precambrian oceaan zijn. Een goed voorbeeld zijn ijzerhoudende meertjes waar Fe (II) is stabiel en is aanwezig in zonovergoten oppervlaktewater terwijl fotosynthetische activiteit (onder meer door cyanobacteriën) werd gedetecteerd 10-13. De resultaten van deze studies geven inzicht in de geochemische en microbiologische kenmerken van een zuurstofrijke naar zuurstofarme / ferruginous chemocline. Maar deze zijn over het algemeen fysisch gestratificeerd kleine verticale menging 14 plaats van de chemische interfaces die zich in een opwelling systeem, en men denkt dat de zuurstofproductie ondersteunen Precambrium tijd 4. Een natuurlijke analoog aan de ontwikkeling van een mariene zuurstof oase te verkennen onder een zuurstofloze atmosfeer, en tegen een Fe (II) -rijke opwelling systeem in de zonovergoten oppervlaktewater column is niet beschikbaar op de moderne Aarde. Daarom wordt een laboratorium systeem dat een ijzerhoudende opwelling zone kan simuleren en ondersteunen ook de groei van cyanobacteriën en photoferrotrophs nodig. Het begrip en de identificatie van microbiële processen en hun interactie met een opwelling waterig medium dat Precambrium zeewater vertegenwoordigt bevordert het begrip en de informatie die is opgedaan met de rockplaat te vullen om volledig te begrijpen van de onderscheidende biogeochemische processen op oude aarde. </p&gt; Tegen Daartoe is een laboratoriumschaal kolom ontwikkeld waarbij Fe (II) -rijke zeewater medium (pH neutraal) werd gepompt in de bodem van de kolom gepompt vanaf de top. Verlichting werd aan de bovenzijde met een 4 cm &quot;fotische zone&quot; die de groei van cyanobacteriën in de top 3 cm ondersteund creëren. Natuurlijke omgevingen zijn over het algemeen gelaagd en gestabiliseerd door fysisch-chemische gradiënten, zoals zoutgehalte of temperatuur. Om de waterkolom op laboratoriumschaal stabiliseren, werd de kolom cilinder gevuld met een poreuze matrix die glaskraal bijgedragen tot de vaststelling van geochemische patronen die ontwikkeld tijdens het experiment te handhaven. Een continue N2 / CO2 gasstroom werd op de bovenruimte van de kolom te spoelen om een zuurstofloze atmosfeer reflecterende van een oceaan vóór de GOE 15 handhaven. Na een constante flux van Fe (II) werd vastgesteld, werden geïnoculeerd cyanobacteriën gehele kolom en de growth werd gevolgd door celtellingen op monsters verwijderd door middel bemonsteringsopeningen. Zuurstof werd in situ gevolgd door het plaatsen van zuurstofgevoelige optode folie op de binnenwand van de kolom cilinder en metingen werden uitgevoerd met een glasvezel van buiten de kolom. Waterige Fe speciatie werd gekwantificeerd door het verwijderen van monsters uit diepgaande opgelost horizontale monsterpoorten en geanalyseerd met de Ferrozine methode. De abiotische controle-experimenten en de resultaten tonen proof-of-concept - dat een laboratorium schaal analoog van de oude waterkolom, in afzondering gehouden uit de atmosfeer, haalbaar is. Cyanobacteria groeide en geproduceerd zuurstof en de reacties tussen Fe (II) en zuurstof waren oplosbaar. Hierin, de methodologie voor het ontwerp, de voorbereiding, de montage, de uitvoering, en bemonstering van dergelijke kolom worden gepresenteerd, samen met de resultaten van een 84 uur run van de kolom, terwijl geënt met het mariene cyanobacterie Synechococcus sp. PCC 7002.

<table><tbody><tr><td>Widdel flask (5 L)</td><td>Ochs</td><td>110015</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Glass bottles (5 L)</td><td>Rotilabo</td><td>Y682.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Glass pipettes (5 ml)</td><td></td><td>51714</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>0.22 &micro;m Steritop filter unit (0.22&nbsp;&micro;m Polyethersulfone membrane)</td><td>Millipore</td><td>X337.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Aluminum foil</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sterile Luer Lock glass syringe, filled with cotton</td><td></td><td>C681.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Luer Lock stainless steel needles (150 mm, 1.0&nbsp;mm ID)</td><td></td><td>201015</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma</td><td>433209</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>MgSO4</td><td>Sigma</td><td>208094</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>CaCl2</td><td>Sigma</td><td>C4901</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>NH4Cl</td><td>Sigma</td><td>A9434</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>KH2PO4</td><td>Sigma</td><td>P5655</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>KBr</td><td>Sigma</td><td>P3691</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma</td><td>P9541</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Glass cylinder</td><td></td><td>Y310.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Glass wool</td><td></td><td>7377.2</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Glass beads (&oslash; 0.55 - 0.7&nbsp;mm)</td><td></td><td>11079105</td><td>biospec.com</td></tr><tr><td>Butyl rubber stopper (&oslash; 1.2 cm)</td><td></td><td>271024</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Petri Dish, glass (&oslash; 8.0&nbsp;cm)</td><td></td><td>T939.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Polymers glue</td><td></td><td>OTTOSEAL S68</td><td>adchem.de</td></tr><tr><td>Optical oxygen sensor foil (for oxygen analysis, see below)</td><td></td><td>&ndash; op aanvraag &ndash;</td><td>presens.de</td></tr><tr><td>Rubber tubing (35 mm, 7&nbsp;mm ID)</td><td></td><td>770350</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Luer Lock tube connector (3.0 mm, Luer lock male = LLM)</td><td></td><td>P343.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Luer Lock tube connector (3.0 mm, Luer lock female = LLF)</td><td></td><td>P335.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Rubber tubing (25 mm, 0.72 mm ID)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Rubber tubing (50 mm, 7&nbsp;mm ID)</td><td></td><td>770350</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Luer Lock stainless steel needle (150 mm, 1.0 mm ID)</td><td></td><td>201015</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Luer Lock glass syringe (10 ml)</td><td></td><td>C680.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Loose cotton&nbsp;</td><td></td><td>&ndash;</td><td></td></tr><tr><td>Butyl rubber stopper (&oslash; 1.75 cm)</td><td></td><td>271050</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Stainless steel needle (40 mm, 1.0&nbsp;mm ID)</td><td>Sterican</td><td>4665120</td><td>bbraun.de</td></tr><tr><td>Luer Lock stainless steel needle (150 mm, 1.5 mm ID)</td><td></td><td>201520</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>position: Luer Lock female connector part at C.7</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polymers glue</td><td></td><td>OTTOSEAL S68</td><td>adchem.de</td></tr><tr><td>Stainless steel needle (120 mm, 0.7 mm ID)</td><td>Sterican</td><td>4665643</td><td>bbraun.de</td></tr><tr><td>Rubber tubing (40 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Heat shrink tubing (35&nbsp;mm, 3 mm ID shrunk)</td><td></td><td>541458 - 62</td><td>conrad.de</td></tr><tr><td>Tube clamp</td><td></td><td>STHC-C-500-4</td><td>tekproducts.com</td></tr><tr><td>Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF)</td><td></td><td>P334.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Luer Lock plastic cap (LLM)</td><td></td><td>CT69.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Glass bottle (5 L)</td><td>Rotilabo</td><td>Y682.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Butyl rubber stopper (for GL45)</td><td></td><td>444704</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Stainless steel capillary (300 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>56736</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Stainless steel capillary (50 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>56737</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Shrink tubing (35 mm, 3&nbsp;mm ID shrunk)</td><td></td><td>541458 - 62</td><td>conrad.de</td></tr><tr><td>Rubber tubing (100 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF)</td><td></td><td>P334.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Luer Lock glass syringe (10 ml)</td><td></td><td>C680.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Loose cotton&nbsp;</td><td></td><td>&ndash;</td><td></td></tr><tr><td>Butyl rubber stopper (&oslash; 1.75 cm)</td><td></td><td>271050</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Stainless Steel needle (40 mm, 0.8&nbsp;mm ID)</td><td>Sterican</td><td>4657519</td><td>bbraun.de</td></tr><tr><td>Luer lock glass syringe (5 ml)</td><td></td><td>C679.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Butyl rubber stopper (&oslash; 1.75 mm)</td><td></td><td>271050</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Rubber tubing (40 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Glass bottle (2 L)</td><td>Rotilabo</td><td>X716.1</td><td>carlroth.com</td></tr><tr><td>Butyl rubber stopper (for GL45)</td><td></td><td>444704</td><td>labor-ochs.de</td></tr><tr><td>Stainless steel capillary (50 mm, 0.74 mm ID)</td><td></td><td>56736</td><td>sigmaaldrich.com</td></tr><tr><td>Rubber tubing (30 mm x 0.74 mm ID)</td><td></td><td>2600185</td><td>newageindustries.com</td></tr><tr><td>Rubber tubing (100 mm x 0.74 mm ID)</td><td></td><td>260

laboratorium simulatie van een ijzer (ii) -rijke precambrium marine upwelling systeem om ontdek de groei van de fotosynthetische bacteriën

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

Een conventionele concept voor de afzetting van een aantal Precambrium Banded Iron formaties (BIF) gaat ervan uit dat de ferro-ijzer [Fe (II)] opwelling van hydrothermale bronnen in het Precambrium oceaan werd geoxideerd door moleculaire zuurstof [O 2] geproduceerd door cyanobacteriën. De oudste BIFS, afgezet vóór de Grote Oxidatie Event (GOE) bij ongeveer 2,4 miljard jaar (Gy) geleden, kunnen gevormd door directe oxidatie van Fe (II) anoxygene photoferrotrophs onder anoxische omstandigheden. Als een werkwijze voor het testen van de geochemische en mineralogische patronen die ontwikkelt op verschillende biologische scenario, ontwierpen we een 40 cm lange verticale doorstroom kolom anoxische Fe (II) -rijke marine opwelling systeem gebruikt dat een oude oceaan op labschaal simuleren . De cilinder werd gepakt met een poreuze glazen kraal matrix aan de geochemische gradiënten te stabiliseren, en vloeibare monsters voor ijzer kwantificatie kan de hele waterkolom worden genomen. Opgeloste zuurstof werdontdekte niet- invasief via optoden van buitenaf. Resultaten van biotische experimenten die betrokken opwelling stromen van Fe (II) van de bodem, een duidelijke lichte helling van boven, en cyanobacteriën aanwezig in de waterkolom, tonen duidelijk bewijs voor de vorming van Fe (III) minerale neerslagen en de ontwikkeling van een chemocline tussen Fe (II) en O 2. Deze kolom laat ons toe om hypothesen te testen voor de vorming van de BIFS door het kweken van cyanobacteriën (en in de toekomst photoferrotrophs) onder gesimuleerde mariene Precambrium omstandigheden. Verder veronderstellen we dat onze column concept maakt het mogelijk voor de simulatie van verschillende chemische en fysieke omgevingen - inclusief ondiepe mariene of lacustriene sedimenten.

controleproef Abiotische controle-experimenten (10 dagen) aangetoond consequent lage zuurstofconcentraties (O 2 &lt;0,15 mg / l) zonder significante fluctuaties in de Fe (II) -profile gehele kolom opwelling water. De vorming van neerslagen (vermoedelijk Fe (III) (oxyhydr-) oxides) in het medium reservoir en de lichte afname van het Fe (II) concentratie van 500 uM tot 440 pM in 10 dagen ...

We gesimuleerd een Precambrium ijzerhoudende marine opwelling systeem in een lab-schaal verticale doorstroom kolom. Het doel was om te begrijpen hoe geochemische profielen van O 2 en Fe (II) evolueren cyanobacteriën produceren O 2. De resultaten tonen de instelling van een chemocline door Fe (II) oxidatie door fotosynthetisch geproduceerde O 2.

Laboratorium Simulatie van een ijzer (II) -rijke Precambrium Marine Upwelling Systeem om Ontdek de groei van de fotosynthetische bacteriën

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

Het algemene doel van deze experimentele aanpak is om een ijzerhoudend opwellingssysteem te simuleren en geochemische profielen van zuurstof en ijzer in oplossing in de waterkolom te detecteren wanneer cyanobacteriën aanwezig waren en zuurstof produceerden door middel van fotosynthese. Deze nieuw ontwikkelde methode kan helpen om belangrijke vragen op het gebied van de aardgeschiedenis te beantwoorden, zoals de zuivering van de atmosfeer en de afzetting van gebandeerde ijzerformaties. Het grote voordeel van deze techniek is dat geochemische omstandigheden die mogelijk nog hebben bestaan in een Precambrische oceaan, op laboratoriumschaal kunnen worden gesimuleerd, onderzocht en gezien met moderne methoden.Hoewel deze methode inzicht kan geven in vroege aardstudies, kan deze ook worden toegepast op andere moderne omgevingen, zoals voor geo-microbiële onderzoeken en chemische fluctuaties in sedimentlichamen. Over het algemeen zullen mensen die nieuw zijn in deze methode worstelen, omdat het opzetten van het experiment niet triviaal is, maar de video zal informatie geven over de meest cruciale stappen die in het protocol worden uitgevoerd. Het kweken van bacteriën, de eerste montagestappen van de opstelling en opmerkingen over het steriliseren van materialen worden allemaal beschreven in het tekstprotocol.Let erop dat de celoplossing voor Synechococcus 7002 anoxiek moet zijn voor latere experimenten. Verwijder daarom het oplosbare zuurstof door de oplossing te bellen met anoxiek stikstofcarbondioxide via een 0,22 micron-gefilterde spuit, met een tweede naald in de stop om overdruk vrij te geven. Om de fotosynthese en de productie van zuurstof te stoppen, dek de kweekfles af.Na vijf minuten bellen, spoel de kopruimte. Om de kolom te monteren, plaats deze op een vlakke ondergrond en stabiliseer deze met een laboratoriumstandaard en klemmen. Zorg ervoor dat u onder steriele omstandigheden werkt en verwijder voorzichtig het aluminiumfolie van de bovenopening.Vul vervolgens de kolom met gesteriliseerde glazen bolletjes. Bereid vervolgens een uurglas voor om de kolom goed te sluiten. Breng lijm aan op het binnenoppervlak waar het in contact komt met de kolom.Druk het vervolgens lichtjes op de bovenkant van de kolom. Laat het minimaal zes uur staan. Ga door met het maken van aansluitingen.Bevestig eerst het gasuitwisselingspaneel van de kopruimte aan de ontluchting van de kopruimte. Breng vervolgens de juiste butylrubberstoppen in de met katoen gevulde glazen spuiten. Verbind vervolgens de Luer Lock glazen spuit met de overeenkomstige roestvrijstalen naald.Verbind vervolgens de anoxieke gasleiding met het gasuitwisselingspaneel van de kopruimte met behulp van een andere Luer Lock roestvrijstalen naald. Nadat u een paar meer verbindingen hebt gemaakt, zorg ervoor dat u het mediumdistributiepaneel verbindt met de butylstop voor de mediumfles. Spoel de kolominstallatie en het capillairsysteem bij lage druk met anoxiek gas.Laat het gas ontsnappen via de capillair van de mediumfles, de driewegconnector en de bemonsteringspoorten. Spoel het gas minimaal 20 minuten door de installatie. Om de stop aan de mediumfles te verbinden, sluit u eerst de anoxieke gasstroom met een slangklem op de overeenkomstige buis.Til vervolgens lichtjes de butylrubberstop van de mediumfles. Breng vervolgens een steriele met katoen gevulde spuit met een gebogen naald in de kopruimte van de mediumfles en blaas gas van 50 millibar en spoel de kopruimte met anoxiek gas. Verwijder vervolgens snel en vervang de rubberen stop met de voorbereide stop met de capillair.Dit moet snel worden uitgevoerd en met strikte aandacht voor steriliteit om toevoeging van zuurstof en bacteriën te voorkomen. Verwijder vervolgens de lange metalen naald om het deksel te sluiten. Vervolgens verandert u de lange metalen naald van de glazen spuit in een wegwerpnaald en injecteert u anoxiek gas in de stop om de kopruimte van de mediumfles te spoelen.Dit moet gedurende ten minste vier minuten worden gedaan. Sluit vervolgens de gasleiding en trek de injectienaald uit de stop. De resterende overdruk van gas zal ontsnappen via de glazen spuit.Om verder te gaan, verbindt u de spuit met een gaspakket dat is geladen met anoxiek gas terwijl u lichte druk op het gaspakket uitoefent. Het gaspakket compenseert voor het volumeverlies in de fles wanneer medium eruit wordt gepompt. Verbind vervolgens een lege, voorgespoelde tienliter gaspakket aan de vrije poort van de driewegconnector die is bevestigd aan de afvoerflessen.Zorg ervoor dat de klep van het gaspakket gesloten blijft. Verlaag nu de druk van het anoxieke gas tot onder 0,1 millibar om een constante gasstroom uit de ontluchten naald te handhaven. Stel vervolgens de pomp in en laat de klemp op de slang los om toegang tot de media te krijgen.Open nu de klep van het lege gaspakket en start de pomp. Het pakket zal lucht verzamelen die wordt verplaatst uit de afvoerflessen terwijl ze worden gevuld met medium. Controleer of het mediumdistributiepaneel zich vult met medium en verwijder het resterende gas uit het paneel terwijl het zich vult door het in een omgekeerde positie te houden.Het gas wordt vrijgegeven uit de capillairen die zijn verbonden met de pomp. Stel de pomp in op 0,45 liter per dag en controleer de kolom die zich vult met medium. Installeer ten slotte de lichtbron.Plaats het twee centimeter boven het bovenste uiteinde van de kolom. Bedek vervolgens de bovenste tien centimeter van de kolom met donker tape of aluminiumfolie. Bedek vervolgens de hele installatie met een donker textiel.Voor de inoculatie moet u zes spuiten hebben met naalden die lang genoeg zijn om het centrum van de kolom te bereiken. Begin met het steriliseren van de buitenkant van de butylrubberstoppen op de zes belangrijkste bemonsteringspoorten. Gebruik 80% ethanol en vlam.Spoel vervolgens een spuit met anoxiek gas. Trek vervolgens één milliliter van de anoxieke celoplossing op en injecteer deze in het centrum van de kolom door middel

laboratory-simulation-an-iron-ii-rich-precambrian-marine-upwelling

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Microbiële eukaryoten zijn zowel een bron van fotosynthetisch afgeleide koolstof en top roofzuchtige soort in permanent met ijs bedekte Antarctische meren. Dit rapport beschrijft een verrijking cultuur benadering van het metabool veelzijdige microbiële eukaryoten isoleren van de Antarctische meer, Lake Bonney, en beoordeelt anorganische koolstof fixatie mogelijkheden met behulp van een radio-isotoop test voor ribulose-1 ,5-bisphophate carboxylase oxygenase (RuBisCO) activiteit.

Oprichting van Microbiële Eukaryote Enrichment Culturen van een chemisch Stratified Antarctic Lake en Beoordeling van Carbon Fixatie Potentiële

Begin with a wetland soil-derived enrichment culture containing bacterial communities.The culture exhibits Feammox activity, ammonium oxidation coupled to ferric iron reduction, indicating the enrichment of a bacterium capable of this metabolic process.Serially dilute the culture using media.Streak the diluted samples onto test agar plates supplemented with ferric iron and ammonium.Use control plates that lack either ferric iron or ammonium, or contain ferric iron with organic carbon instead of...

Isolation of Ammonium-Oxidizing Iron Reducers from a Wetland Soil–Derived Enrichment Culture 

Source: Villela, H. D. M., et al. Prospecting Microbial Strains for Bioremediation and Probiotics Development for Metaorganism Research and Preservation. J. Vis. Exp. (2019)This video demonstrates the selective isolation of oil-degrading marine bacteria by enriching seawater samples on oil-based media, enabling the recovery of pure strains with potential applications in crude oil bioremediation and environmental cleanup.

Selective Enrichment and Isolation of Oil-Degrading Marine Bacteria from Seawater Samples

Dit document beschrijft het montageproces en de werking van een fotokinetische biotactor met een schaalvergroting, die in combinatie met andere methoden kan worden gebruikt om de relevante kinetische groeiparameters te schatten. Dit systeem controleert de pH, het licht en de temperatuur voortdurend met behulp van sensoren, een dataverzamelings- en besturingseenheid en open-source data acquisition software.

Constructie en opstelling van een Benchschaal Alg Photosynthetic Bioreactor met Temperatuur, Licht en pH Monitoring voor Kinetische Groeitesten

Lot en speciatie van arseen en kwik in watervoerende lagen zijn nauw verbonden aan fysio-chemische voorwaarden en microbiële activiteit. Hier presenteren we een oorspronkelijke experimentele kolominstelling die bootst een aquifer en maakt een beter begrip van het spoorelement biogeochemie in zuurstofvrije omstandigheden. Twee voorbeelden worden gepresenteerd, combinatie van geochemische en microbiologische werkwijzen.

Experimentele kolominstelling voor het bestuderen van anaërobe biogeochemische interacties tussen ijzer (Oxy) hydroxiden, sporenelementen en bacteriën

On-site microbiële verrijking of in situ -teelttechnieken kunnen het vergemakkelijken van het isolement van de microbiële taxa moeilijk-aan-cultuur, vooral uit laag-biomassa of geochemically extreme omgevingen. Hier beschrijven we een elektrochemische opstelling zonder gebruik te maken van een externe krachtbron te verrijken van microbiële stammen die kunnen extracellulaire elektronentransport (EET).

Zichzelf staande elektrochemische Set-up te verrijken Anode-respiring bacteriën ter plaatse

Dit protocol beschrijft microbiële experimenten onder verhoogde druk om in situ biomining processen te bestuderen. De experimentele aanpak maakt gebruik van een schommelende hogedruk reactor uitgerust met een goud-Titanium reactiecel met een microbiële cultuur in een zuur, ijzerrijk medium.

Met behulp van flexibele goud-Titanium reactie cellen om druk afhankelijke microbiële activiteit te simuleren in de context van suboppervlakte Biomining

Het doel van dit protocol is om gesimuleerde hydrothermale schoorstenen te vormen via chemische tuininjectie-experimenten en een thermische gradiënt over het anorganische neerslagmembraan te introduceren, met behulp van een 3D-printbare condensor die kan worden gereproduceerd voor educatieve doeleinden.

Simulatie van vroege hydrothermale schoorstenen in een thermische gradiëntomgeving

Deze publicatie beschrijft het ontwerp van laboratoriumfotobioreactoren (PBR's) met aanpasbare lichtregimes. De groei van cyanobacteriën of microalgen, met bicarbonaat als koolstofbron, wordt continu bewaakt door de volumetrische zuurstofproductie te meten. Deze PBR's maken snelle, gerepliceerde laboratoriumgroeivergelijkingen mogelijk met weinig tussenkomst van de gebruiker tijdens experimenten.

Werking van laboratoriumfotobioreactoren met online groeimetingen en aanpasbare lichtregimes

De focus van dit artikel ligt op het beschrijven van best practices voor het maken van media voor veeleisende anaërobe micro-organismen die uit een omgeving zijn verkregen. Deze methoden helpen bij het beheren van anaërobe culturen en kunnen worden toegepast om de groei van ongrijpbare niet-gekweekte micro-organismen, de 'microbiële donkere materie', te ondersteunen.

Een set van in situ geïnformeerde gesimuleerde mediumformaten voor het kweken van milieuvriendelijke anaërobe micro-organismen

Het protocol beschrijft de standaardprocedure voor het testen van potentieel biologisch afbreekbare materialen, zowel synthetisch als natuurlijk, onder aërobe omstandigheden met behulp van een natuurlijk zeewaterinoculum en een geautomatiseerd respirometriesysteem met gesloten lus.

Aëroob testen van biologische afbraak van materialen met behulp van een natuurlijk marien zeewaterinoculum en een respirometer met gesloten lus

Ontdek hoe je een ijzerrijk Precambrium marien upwellingsysteem simuleert om de groei van fotosynthetische cyanobacteriën te bestuderen. Deze methode onthult geochemische profielen van zuurstof en ijzer.

Laboratorium Simulatie van een ijzer (II) -rijke Precambrium Marine Upwelling Systeem om Ontdek de groei van de fotosynthetische bacteriën (Video) | JoVE Journal

Laboratorium Simulatie van een ijzer (II) -rijke Precambrium Marine Upwelling Systeem om Ontdek de groei van de fotosynthetische bacteriën

Meer video's verkennen