Self-standing eletroquímica set-up para enriquecer o ânodo-proliferação de bactérias no local

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

doi:10.3791/57632

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Artigo de método

Self-standing eletroquímica set-up para enriquecer o ânodo-proliferação de bactérias no local

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DOI:

10.3791/57632

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24 de julho de 2018

Akihiro Okamoto¹ , Annette Rowe² , Xiao Deng³ , Kenneth H. Nealson²

¹International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science, ²Department of Earth Sciences, University of Southern California, ³Department of Applied Chemistry, The University of Tokyo

Neste artigo

Resumo

Técnicas de cultivo microbianas no local da enriquecimento ou em situ podem facilitar o isolamento dos táxons de difícil-para-cultura microbianos, especialmente de ambientes de baixa biomassa ou geoquímica extremas. Aqui, descrevemos um set-up eletroquímico sem usar uma fonte de alimentação externa para enriquecer cepas microbianas capazes de transporte de elétrons extracelular (EET).

Resumo

Respiração anaeróbica, juntamente com o transporte de elétrons para minerais insolúveis (referido como o transporte de elétrons extracelular [EET]) é pensada para ser crítico para a produção de energia microbiana e persistência em muitos ambientes de subsuperfície, especialmente aqueles falta de aceitadores de electrões terminal solúvel. Enquanto micróbios capazes de EET foram isolados com sucesso de vários ambientes, a diversidade de bactérias capazes de EET é ainda mal compreendida, especialmente em difícil-para-amostra, baixa energia ou ambientes extremos, como muitos subsuperficial ecossistemas. Aqui, descrevemos um sistema eletroquímico no local para enriquecer bactérias EET-capaz usando um ânodo como um aceptor de elétron terminal respiratória. Este ânodo está ligado a um cátodo capaz de catalisar a redução de oxigênio abióticos. Comparar esta abordagem com electrocultivation métodos que usam um potentiostat para equilibrar o potencial de eletrodo, o sistema de dois-eletrodo não requer uma fonte de energia externa. Nós apresentamos um exemplo de nosso enriquecimento no local utilizado em um lago alcalino, cedros, um site serpentinization terrestres no norte da Califórnia. Tentativas anteriores para cultivar bactérias redutoras minerais foram infrutíferas, que é provavelmente devido a natureza de baixa biomassa deste site e/ou a baixa abundância relativa de metal reduzindo os micróbios. Antes de implementar nosso enriquecimento de dois elétrodos, medimos o perfil vertical da concentração de oxigénio dissolvido. Isso nos permitiu colocar o carbono de feltro ânodo e platina-galvanizado carbono feltro cátodo em profundidades que apoiaria aeróbias e anaeróbias processa, respectivamente. Após incubação no local, estamos ainda mais enriquecido o elétrodo anódico em laboratório e confirmou uma comunidade microbiana distinta em comparação com a superfície-anexado ou comunidades de biofilme normalmente observadas nos Cedros. Este enriquecimento que posteriormente levado ao isolamento do primeiro micróbio electrogenic de cedros. Este método de enriquecimento microbiano no local tem o potencial para aumentar consideravelmente o isolamento de bactérias EET-capaz de baixa biomassa ou difícil a habitats de amostra.

Introdução

Vários minerais-reduzindo micróbios foram mostrados para utilizar minerais de fase sólida como aceitadores de electrões terminal, por processos de transporte de elétrons extracelular (EET) que conduzir elétrons para o exterior da célula através de de enzimas redox¹. EET é fundamental, não apenas para processos de micróbio-mineral mas também energia aplicada e tecnologias ambientais, tais como células de combustível microbianas², síntese de eletrodo³e biorremediação⁴. Nova bactéria capaz de EET é muito procuradas e têm sido muito estudadas a partir de uma perspectiva fundame....