Summary
Bir laboratuvar ölçekli dikey akış yoluyla sütununda bir Prekambriyen demirli deniz upwelling sistemini simüle. Amaç O 2 ve Fe (II) ve nasıl jeokimyasal profillerini anlamaya siyanobakteriler üretmek O 2 olarak gelişmeye oldu. Sonuçlar, fotosentetik üretilen O 2, Fe (II) oksitlenmeye karşı Kemoklin kurulmasını göstermektedir.
Abstract
Bazı Prekambriyen Şeritli Demir Oluşum (BIF) birikimi için geleneksel bir konsept Prekambriyen okyanusta hidrotermal kaynaklardan demir demir [Fe (II)] upwelling moleküler oksijen ile okside olduğu varsayımına ilerler [O 2] siyanobakteriler tarafından üretilen. önce yaklaşık 2,4 milyar yıl (Gy) de önce Büyük oksidasyon Olay (GOE) yatırılan eski BIFS, anoksik koşullar altında anoxygenic photoferrotrophs tarafından Fe (II) direkt oksidasyonu ile oluşan olabilirdi. Farklı biyolojik senaryolar altında geliştirmek jeokimyasal ve mineralojik desenleri test etmek için bir yöntem olarak, biz bir laboratuar ölçeğinde bakımından zengin deniz upwelling sistemi eski bir okyanusun temsilcisi anoksik Fe (II) simüle etmek için bir 40 cm uzunluğunda dikey akış yoluyla sütun tasarlanmış . Silindir jeokimyasal geçişlerini stabilize etmek için bir gözenekli cam boncuk matris ile doluydu ve demir ölçümü için sıvı örnekleri su kolonu boyunca alınabilir. Çözünmüş oksijen olduğudışarıdan optodes yoluyla non-invaziv algıladı. su sütununda alt üst ayrı bir ışık degrade ve siyanobakteriler günümüze gelen Fe (II) ve upwelling akıları ilgili biyotik deneyler, Fe oluşumu için göstermek açık kanıtlar elde edilen sonuçlar (III) mineral çökeltiler ve Kemoklin gelişimi Fe arasında (II) ve O 2. Bu sütun bize simüle deniz Prekambriyen koşullar altında (ve gelecekteki photoferrotrophs olarak) siyanobacteria kültüre göre BIFS oluşması için hipotezler test etmenizi sağlar. sığ deniz veya göl çökelleri de dahil olmak üzere - Ayrıca bizim sütun kavramı çeşitli kimyasal ve fiziksel ortamların simülasyonu için izin verdiğini varsayımında.
Introduction
Prekambriyen (4.6 Gy 0.541 kadar önce) atmosfer fotosentetik üretilen oksijen kademeli birikmesi deneyimli (O 2), belki de yaklaşık 2.4 Gy sözde "Büyük oksidasyon Olay" (GOE) de adım değişiklikleri vurgulanmaya önce ve yine atmosferik O kadar Neoproterozoyik (1-,541 Gy önce) 2 Modern seviyeleri 1 yaklaştı. Siyanobakteri oksijenik fotosentez 2 yeteneğine sahip ilk organizmaların evrimsel kalıntıları bulunmaktadır. Jeokimyasal kanıt ve modelleme çalışmaları ağırlıklı olarak anoksik atmosfer 3-5 altındaki yüzey okyanusta yerel oksijen vahalar üreten siyanobakteri ya da oksijenli fotosentez veya oksijenik fototroflardır mikroorganizmalardan aktif toplulukları barındıran sığ kıyı ortamlarında rolünü desteklemektedir.
demir Prekambrien noktaları boyunca deniz suyundan bantlı demir Oluşum birikmesi (BIFS) (II) (Fe (II)) önemli jeokimyasal cbunların depolanması sırasında en azından lokal olarak, deniz suyunun onstituent,. büyük BIFS Bazı kıta sahanlığı ve yamaç oluşturan, derin su yatakları bulunmaktadır. Yatırılan Fe miktarı ağırlıklı olarak kıta (yani, hava) kaynağı ile bir kütle denge açısından uyumsuz. Bu nedenle, Fe çok mafik veya ultramafik deniz tabanından kabuk 6 hidrotermal alterasyonu temin edilmiş olmalıdır. Fe oranı tahminleri kıyı ortamlarının dış upwelling 7 ile yüzey okyanus verilen Fe (II) ile uyumlu olan tevdi. Fe, yukarı doğru akım akımlarındaki taşınacak için, indirgenmiş mobil formunda mevcut olmalı - Fe (II). BIF korunmuş Fe ortalama oksitlenme durumu 2.4 8 ve genellikle BIF Fe oksijen muhtemelen (II) olarak okside edilmiştir Fe yüzeye çıkışı sırasında oluşan Fe (III), olarak tevdi muhafaza düşünülmektedir. Bu nedenle, eğim environme boyunca potansiyel Fe (II) oksidasyon mekanizmaları keşfetmekNTS BIF nasıl oluştuğunu anlamak önemlidir. Ayrıca, deniz çökellerinin rafine jeokimyasal karakterizasyonu Fe (II) bir anoksik su kolonu mevcuttu demirli koşullar, Prekambriyen boyunca okyanusların kalıcı bir özelliği vardı ve sadece zaman ve yer sınırlı olmayabileceğini tespit etti nerede BIF 9 birikmiştir. Bu nedenle, Dünya tarihinin en az iki milyar yıldır, sığ okyanuslarda Fe (II) ve O 2 arasındaki redoks arayüzleri olası yaygındı.
Çeşitli çalışmalar Prekambriyen okyanusun farklı özellikler kimyasal ve / veya biyolojik analogları modern siteler kullanmaktadır. Buna iyi bir örnek fotosentetik aktivite (siyanobakteriler dahil olmak üzere) ise Fe (II) 10-13 tespit edildi güneşli yüzey sularında istikrarlı ve mevcut demirli göller vardır. Bu çalışmaların sonuçları / fer anoksik bir oksik jeokimyasal ve mikrobiyal özellikleri hakkında bilgi verirruginous Kemoklin. Ancak bu siteler genellikle fiziksel olarak küçük dikey yerine bir upwelling sisteminde meydana gelen kimyasal arayüzleri daha 14 karıştırma ile sınıflandırılmış olup, Prekambriyen zaman 4 en oksijen üretimi desteklemek düşünülmektedir.
Doğal analog bir anoksik atmosferi altında bir deniz oksijen vaha gelişimini araştırmak ve güneşli yüzey su kolonu bir Fe (II) açısından zengin upwelling sistemi modern Dünya'da mevcut değildir için. Bu nedenle, bir demirli upwelling bölgesini taklit ve aynı zamanda Siyanobakterinin ve photoferrotrophs büyümesini destekleyen bir laboratuvar sistemi gereklidir. Prekambriyen deniz suyu temsil eden anlayış ve mikrobiyal süreçlerin belirlenmesi ve bir upwelling sulu ortam ile etkileşim anlayışı teşvik ve tamamen eski yeryüzündeki belirgin biyokimyasal süreçlerini anlamak için kaya kaydından elde edilen bilgiler tamamlayabilir. Bu amaçla, bir laboratuar ölçekli bir sütunda, Fe (II) açısından zengin deniz suyu ortamı (nötr pH'da) sütunun alt pompalandı tasarlanmıştır ve üstten dışarı pompalanır. Aydınlatma üst 3 cm Siyanobakterinin büyümeyi desteklemiştir 4 cm genişliğinde "fotik bölge" oluşturmak için üst sağlandı. Doğal ortamlar genellikle tabakalı ve tuzluluk veya sıcaklık gibi fizikokimyasal geçişlerini, stabilize vardır. Bir laboratuvar ölçeğinde su sütunu stabilize etmek için, sütun silindir deney sırasında gelişen jeokimyasal desen kurulmasını sağlamak için yardımcı bir gözenekli cam boncuk matris ile doluydu. Sürekli bir N2 / CO2 gaz akımı Goe 15 önce bir okyanus yansıtıcı bir anoksik atmosferi muhafaza edilmesi amacıyla sütun tepe boşluğu temizlemek için kullanılmıştır. Fe sabit bir akış (II) 'kurulduktan sonra, siyanobakteriler sütunu boyunca kuluçkaya yatırılır ve growt edildiH örnek port yoluyla çıkarılır numuneler üzerinde hücre sayısı ile izlenmiştir. Oksijen kolon silindir ve ölçümler iç duvar sütununun dışında başka bir fiber optik ile yapılmıştır üzerine oksijene duyarlı optode folyolar yerleştirilerek yerinde izlendi. Sulu Fe türleşme derinlik çözüme yatay örnekleme limanlarından kaldırarak örnekleri ile ölçülebilir ve ferrozin yöntemi ile analiz edilmiştir. abiyotik kontrol deneyleri ve sonuçları proof-of-concept göstermek - atmosferden izole muhafaza antik su sütunu bir laboratuvar ölçekli analog, ulaşılabilir olduğunu. Siyanobakteriler büyüdü ve oksijen üretilir, ve Fe (II) ve oksijen arasındaki reaksiyonlar çözülebilir edildi. Deniz cyanobacterium Synechococcus sp ile aşılanmış ise burada, tasarım, hazırlık, montaj, yürütme ve böyle bir sütunun örnekleme için metodoloji sütunun bir 84 saat çalışmadan elde edilen sonuçlarla birlikte, sunulmuştur. PCC 7002.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Kültürleme Ortama hazırlanması 1.
Not: kültür ortamının hazırlanması için gerekli ekipman, kimyasallar ve sarf malzemeleri ile ilgili bilgiler Tablo listelenir 1 parantez içinde italik alfanümerik kodlar Tablo 2'de dökümü ve Şekil 1'de gösterildiği ekipman bakın..
- Deniz fototrofun (MP) ortamın 5 L Hazırlama Wu ve ark., 16 protokole ( "orta" olarak anılan). Oksijensiz ve steril 1 M HCI veya 0.5 M Naco 3 kullanılarak 6.8 pH ayarlayın. Fe için bir kaynak olarak (II), bir sonraki aşamada orta çözelti filtre edildikten sonra 500 uM (II) konsantrasyonu son Fe elde etmek için 1 M anoksik ve steril FeCl 2 solüsyonunun 3.5 mi ekleyin.
- Fe (II) karbonat ve fosfat minerallerini çökeltmek için 48 saat boyunca 5 ° C'de orta çözelti saklayın. Bir pH Fe (II) ek olarak ve Fe, mineral çöktürme sonucu değişim, bu nedenle 6.8 geri pH'ı yeniden ayarlayın. 0.22 um filtre birimi ile, düşük oksijenli bir (% 100 N2) altında, kabin içerisindeki orta filtre. Steril bir butil kauçuk tıpa ile steril bir 5 L cam şişe (E.'1) bir torpido gözü içine, ve kapağa filtrelenmiş orta dağıtın.
- Bir durdurucu olarak gaz hattına bağlı olan tek bir iğne ve bir delik olarak hareket eden bir ikinci bir iğne yardımıyla N2 / CO2 (hac / hac, 90/10) ile orta şişenin tepe boşluğu yıkayın. headspace sesini 10 kere değiştirmek emin olun. Örneğin, 10 ml / sn sabit bir gaz akışı ile birlikte, en az 50 sn (Hungate ve Macy 17 ile karşılaştırın), 50 ml tepe boşluğu hacmi yıkayın.
- Şimdi Fe (II) Fotooksidasyon önlemek için karanlık koşullarda oda sıcaklığında alüminyum folyo ve mağaza ile kullanıma hazır orta şişe (E) kapsamaktadır. orta hazırlanması için 3 gün izin verin.
Kültür 2. Hazırlık
"> Not:.. Sütun deneyi kullanılan Synechococcus SP PCC 7002 kültürü, M. Eisenhut (Plant Biochemistry Enstitüsü, Düsseldorf, Almanya Üniversitesi) tarafından temin edilmiştir 18 tek hücreli deniz photoheterotrophic siyanobakteriler cinsi olarak tanımlanır . stok kültür ek Fe (II) olmadan anoksik MP ortamında yetiştirilen cari çalışma için.- 6 mg / ml'de 1 ml / L, amonyum demir III sitrat ile Wu ve ark., 16, ancak yerine demir klorür protokol izlenerek 100 mi MP orta hazırlayın.
- Anoksik koşullar altında, (torpido gözü,% 100 N2) altında, steril bir butil kauçuk tıpa ile bir 120 ml steril serum şişesi içine, kapak içine orta dağıtır ve bir alüminyum kapak ile kıvrım verilmiştir. N tepe boşluğu değiştirme 2 / CO2 (hac / hac, 90/10) (Hungate ve Macy'i 17 ile karşılaştırın) ve stok kültürünün% 5 inoküle. Daha sonra, bir Tun 25 ° C ve 600 Lux hafif bir inkübatörde kültür depolamakAmpulü gsten.
- Synechococcus sp beri. PCC 7002, transferi sonrasında hafif inkübatör içinde ilk 24 saat ince bir kağıt havlu ile serum şişesini ışığa kapsamaktadır edilir. Kültür 6-8 gün büyümeye olanak sağlar. Fotosentetik Bu nedenle faaliyet, (II), orta ve hücrelerde Fe adapte Fe korumak için 7 gün sonra kültür transferi, hücre büyümesi zaman ölçeğinde statik olmayacaktır (II) ve Fe (II) Fe oksitlenme ile sonuçlanacaktır (II).
- Optik yoğunluk (OD) ölçümleri için numuneler alınarak hücre yoğunluğunu izlemek: kültürün hücre yoğunluğu (hücre / ml) 750 nm, 19 bir dalga boyunda, bir foto-spektrometresinde hücre süspansiyonu numunenin absorbansı vasıtasıyla belirlenebilir. OD 750 ve log fazında bir kültürün direkt mikroskobik hücre sayımı arasında doğrusal bir ilişki mutlak hücre yoğunluğu 20 belirleyecektir.
- En kısa sürede, 10 8 hücrelerinin hücre yoğunluğunda / mL olarak ulaşılır,fotosentez yoluyla oksijen üretimini durdurmak için alüminyum folyo ile serum şişesini sarın.
- Sıvı ortam içine yerleştirilen bir uzun (100 mm) tek iğne takılı bir 0.22 um steril bir şırınga filtresi kullanılarak hücre süspansiyonu O 2 çıkarın. Headspace ve baloncuk 5 dakika boyunca / CO2 N2 (Hungate & Macy 17 karşılaştırın) kültür yıkayın. sütuna aşılama kadar karanlıkta örnek tutun.
Deney Seti-up Kalemler ve Bireysel Parçaların 3. hazırlanması
Not: Deneysel set-up için gerekli ekipman ilgili bilgiler, miktarları ve özellikleri Tablo 2'de listelenmiştir. Deneysel set-up için kullanılacak öğelerin parçaları önceden hazırlanmış ve bireysel Tablo 2'de listelenen tek bir harf (AG) ile etiketli ve Şekil 1'de olduğu gibi yakın çekimler gösterilmiştir de. italik alfanümerik kod Tablo 2'de maddeler halinde ekipman bakınız, Şekil 1 'de gösterilmektedir.
- Sütun için örnekleme noktalarını (D) hazırlamak için, sıkı oturan butil kauçuk tıpa (A.3) ile bağlantı noktalarını kapatın. Butil kauçuk tıpa içine bir paslanmaz çelik iğne (D. ') yerleştirin. iğne ucu sütunun ortasında olduğundan emin olun.
- Bir kauçuk tüp (D.2) iğne bağlayın ve bir ısıyla daralan boru (D.3) ile bağlantı mühür. Küçük bir Luer kilit tüp konnektörü ( 'D.5), bir ısıyla daralan boru (D.3) ile bağlantı mühür ve uygun bir plastik kapakla boru konnektörü kapsayacak şekilde tüpün diğer ucunu (D.6) .
Not: örnek port istenilen sayısına bağlı olarak çeşitli örnekleme portu ile bir ana liman sağlamak için gerekli olan - therefobutil kauçuk tıpa içine eğik açıyla paslanmaz çelik iğneler (D.1) eklemek yeniden.
- Bir kauçuk tüp (D.2) iğne bağlayın ve bir ısıyla daralan boru (D.3) ile bağlantı mühür. Küçük bir Luer kilit tüp konnektörü ( 'D.5), bir ısıyla daralan boru (D.3) ile bağlantı mühür ve uygun bir plastik kapakla boru konnektörü kapsayacak şekilde tüpün diğer ucunu (D.6) .
- sonraki adımlar aşağıdaki butil kauçuk tıpa, sütunun orta ve boşaltma şişe bağlamak değiştirmek için:
- Butil kauçuk tıpa (E.2) içine; (Ö.4 E.3) iki paslanmaz çelik kılcal yerleştirin. Bu kılcal damarların uygun lastik borular (E.6) bağlayın ve ısıyla daralan tüpler (E.5) ile bağlantı mühür.
- Uzun kılcal (E.3) tüpün diğer ucuna bir boru konnektörü (E.7) ekleyin ve aynı zamanda bir ısıyla daralan boru (E.5) ile bu bağlayıcı düzeltmek.
- Tüpleri (E.5) ısıyla daralan ile bağlantı mühür, kısa kılcal (E.4) bağlı diğer borunun serbest ucuna bir paslanmaz çelik iğne (E.11) bağlayın ve diğer ucunu Daha küçük bir butil kauçuk stoper içine paslanmaz çelik iğne (E.10). Büyük bir butil kauçuk tıpa (G.2) içine iki paslanmaz çelik kılcal (G.3) takın ve uygun lastik borular (G.4; G.5) ekleyin. Orta deşarj şişe kılcal (w2) daha kısa kauçuk tüp (G.4) serbest ucunu bağlayın. Küçük bir tüp konnektörü (G.6) ile uzun tüp (G.5) serbest ucunu donatın. İkinci deşarj şişe başka butil kauçuk tıpa hazırlamak için bu adımları tekrarlayın.
- Sütun için iki ortam ikmal hatlarını üretmek için bir butil kauçuk tıpa (F.2) içine iki paslanmaz çelik iğneler (F.3) takarak orta dağıtım panosu (F) stoper hazırlayın. Iğnelerin her birine bir lastik tüp (F.4) takın ve sırasıyla kauçuk tüpler birine bir orta şişe kılcal (c1) bağlayın.
- Maddesi besleme hattı için bezleri (B) maddesinin hazırlanması için, bir orta bağlamakBir kauçuk tüp (B.4) ile küçük bir tüp konnektörü (B.3) tedarik kılcal (c2). Başka bir orta besleme bezi için bu adımı yineleyin.
- Orta deşarj hattı için bezleri hazırlamak yerine uzun, orta deşarj kılcal (w1) kullanın ve önceki adımları uygulayın (Şekil 1) (B karşılaştırın).
Not: giriş etiket ve uygun montaj yardımcı olmak için bant farklı renklerle çıkışa yararlıdır.
- Orta deşarj hattı için bezleri hazırlamak yerine uzun, orta deşarj kılcal (w1) kullanın ve önceki adımları uygulayın (Şekil 1) (B karşılaştırın).
- Iki uzun Luer bir kauçuk tüp (C.1) içine paslanmaz çelik iğneler (C.2) kilitlemek ve iğnelerin uçları diğer dış 4 cm ulaşmak emin olun takarak headspace gaz değişimi panelinde (C) parçaları bir araya Hortumun ucunu. Polimerler tutkal (C.8'e) ile tüp doldurun ve en az 6 saat süreyle montaj kurumaya bırakın.
- Gevşekçe pamuk (C.4) ile iki Luer kilit cam şırıngalar (C.3) doldurun.
- Ayrı iki butil ovmak hazırlamakber tapalar (C.5), takılı bir paslanmaz çelik iğne (C.6) ve paslanmaz çelik iğne (C.7) ile diğer bir. Henüz, cam şırınga bağlamayın.
- Orta şişe ve gaz paketi (gp) doğrultusunda daha sonra kullanılmak üzere pamuk (E.9) ile dolu bir cam şırınga (E.8) hazırlayın.
- Gaz paketi vananın üzerine bir lastik tüp (gp.1) bağlayarak 10 L gaz paketi (gp) için donatım birleştirin. Kauçuk tüp serbest ucuna bir tüp konnektörü (gp.2) yerleştirin. İkinci 10 L gaz paketi için bu işlemi tekrarlayın.
Kolon ve Ekipman 4. Sterilizasyon
Not: Malzeme özelliklerine bağlı olarak, cihaz aşağıdaki üç yöntemden biri ile sterilize edilir:
- kuru fırın (4.25 saat 180 ° C) Cam ekipmanı sterilize:
- orta yapmak için donatım sterilize (bkz
- ikinci adımda kurmak sütun için ekipman sterilize edin. Alüminyum folyo ile ve ilgili butil kauçuk tapalar kaldırılır emin olun - (3. bölümde hazırlanan F.1;; E.8 C.3) cam şırınga sarın.
- Bir cam kap içinde, cam boncuklar (A.2) yerleştirin ve alüminyum folyo ile üst kapağı. Ayrıca şeffaf cam plaka (A.4), 4 x büyük tüp konnektörleri (B.2) ve alüminyum folyo ve her şeyi fırın sterilize 3-yollu konnektörü (G.7) kapsamaktadır.
- orta yapmak için donatım sterilize (bkz
- otoklav (120 ° C, 10 bar, 20 dk) ile otoklav plastik ve sıvı sterilize:
- İlk adım, ste içinde5 L'lik bir cam şişe için orta, NaHCO 3 Tampon çözeltisi ve 2 bütil lastik durdurucular Widdel şişesi rilize.
Not: bütil lastik durdurucular önce, aşırı saf su içinde 3 kez kaynar hazırlanabilir ve daha sonra, alüminyum folyo ile kaplı bir parça su ile, bir cam beher içinde otoklavlanır. Islak stoper cam şişelerin içine eklemek daha kolaydır. - İkinci adımda kurmak deneysel sütun için ekipman sterilize edin. otoklav önce alüminyum folyo ile delik, otoklavda sterilizasyon için sütun hazırlamak üst açıklık, medya besleme delikleri, medya tahliye deliklerini ve headspace sarmak için.
- Uygun plastik kapaklar (D.'6) ile örnekleme noktalarını (D.'5) Kapak ve otoklav önce kıskaçları (D.4) kaldırmak için emin olun.
- Butil kauçuk tıpa orta ve boşaltma şişeleri (E.2 için gelen kılcal sarın, 2 x G.2'de - hazırlanan in bölüm 3), cam enjektörler için küçük durdurucular (2 x C.5; E.'10 '; F.'2 - Bölüm 3) ve orta arz ve deşarj bezleri (bağlı kapillerlerde hazırlanan s2; w1 - alüminyum folyo içine bölüm 3.4) hazırlanan ve otoklavda tüm ekipmanı sterilize edin.
- Sterilizasyon sonrasında, başka bir 4 saat daha 60 ° C'de bir fırın içinde sterilize sütun ve ekipman kurutun.
- İlk adım, ste içinde5 L'lik bir cam şişe için orta, NaHCO 3 Tampon çözeltisi ve 2 bütil lastik durdurucular Widdel şişesi rilize.
- Pompa hortumu (PT) otoklav olmadığı için, bir etanol (EtOH) çözeltisine (% 80 EtOH,% 20 su) sterilize. EtOH-çözeltisinin uygun bir beher ve tüp tam EtOH çözeltisi ile doldurulur sağlanması, içinde pompa hortumunu yerleştirmek. 3 saat sonra dışarı çıkar ve (fırında sterilize) önceden sterilize edilmiş alüminyum folyo doğrudan sarmak ve 2 saat boyunca oda sıcaklığında kurumaya bırakın.
Kolon ve Ekipman 5. Montaj
- Düz bir yüzey üzerinde sütun (A) yerleştirin ve bir laboratuar standı ve kelepçeler ile stabilize. Steril koşullar altında çalışmak emin olun (örneğin, bir Bunsen beki 40 cm içinde ya da bir laminer akış kaputun altında). Dikkatli bir şekilde üst açıklıktan alüminyum folyoyu çıkarın ve steril cam boncuk (A.2) doldurun.
- O sütunu ile temas edecek alanda iç yüzeyine Polimerler tutkal (A.5) uygulayarak sıkıca kapatın amacıyla sütun izle cam (A.4) hazırlayın. Hafifçe birbirine sıkıca her iki parçayı birbirine yapıştırmak için sütunun üstündeki yerine saat camı basın. Kurulum kuruması için en az 6 saat bekleyin.
Not: Kolayca deney sonrasında izle camı ortadan kaldırmak için, sütun kenar ve saat camı arasına steril, ince esnek tel yerleştirmek mümkündür.
- O sütunu ile temas edecek alanda iç yüzeyine Polimerler tutkal (A.5) uygulayarak sıkıca kapatın amacıyla sütun izle cam (A.4) hazırlayın. Hafifçe birbirine sıkıca her iki parçayı birbirine yapıştırmak için sütunun üstündeki yerine saat camı basın. Kurulum kuruması için en az 6 saat bekleyin.
- steril şartlar altında çalışırken sütuna aşağıdaki parçaları takmak:
- Lastik tüpleri (B.1) ve orta temini ve deşarj delikleri karşılık gelen tüp konnektörleri (B.2) bağlayın (Şekil 1'de (B) karşılaştırın).
- Sütununda ilgili konnektörlerine (bölüm 3.4 hazırlanan) medya temini için bezleri (B.3) tüp konnektörlerini bağlayın ve deşarj (Şekil 1'de (B) karşılaştırın).
- Headspace gaz değişimi paneli takın (Şekil 1 (C) karşılaştırmak - bölüm 3.5 hazırlanan) tepe boşluğuna sütununa havalandırma ve ilgili paslanmaz çelik iğneler (C.2) ve ekleme cam şırıngalar (C.3) bağlamak uygun butil kauçuk tapalar (C.6; C.7 - bölüm 3.5.2 hazırlanmış) pamuk dolu cam şırınga içine (C.3).
- (2 x deşarj şişe butil kauçuk tıpa takın G.20; - iki steril 3 L cam şişe (G.1) içine bölüm 3.2) hazırlanan ve 3-yollu konnektörü (G.7) için şişeler (G.6) boru konnektörlerini bağlayın.
- Pompa boru (nk) ile bir boşaltma şişe kılcal (w2) serbest ucuna orta deşarj bezi kılcal (w1) serbest ucunu bağlayın. İkinci orta deşarj bezi kapiller ve ikinci deşarj şişe için bu yordamı yineleyin.
- Pompa boru (nk) orta besleme bezi kılcal (s2) serbest ucuna bir orta şişe kılcal (s1) serbest ucunu bağlayın. İkinci orta şişe kapiller ve ikinci orta tedarik bezi kapiller için bu yordamı yineleyin.
- Orta cam şırınga içine - İlgili kılcal damarlar (bölüm 3.3 hazırlanan F.2) ile stoper takarak orta dağıtım paneli montedağıtım panosu (F.1).
- Orta şişe butil kauçuk tıpa konnektörüne orta dağıtım paneli bağlayın (E.7 - Şekil 1'de F karşılaştırın).
- Paslanmaz çelik iğne Luer kilidi için headspace gaz değişimi paneline N2 / CO2 gazı hattı bağlayın (Şekil 1 pozisyon (LLF) bakınız), ve düşük basınçta N2 / CO2 ile kolon kurulum ve kılcal sistemini yıkayın (<10 mbar). Orta şişe kılcal (E.3), 3-yollu bağlantı (G 7) ve numune alma portu (D.5) açık uçlarında bir gaz çıkış koruyun. Bu nedenle, dışarı akan gazın bir aşırı basınç yoluyla steril koşulları sağlamak için, hafifçe açık örnek port (D.6) kapakları var emin olun.
- En az 20 dakika süreyle tam yükleme yıkayın.
Not: Buna ek olarak, outgassi kapatmak mümkündürUygun lastik tüp ve tam yükleme kızarma verimliliğini artırmak amacıyla bir kelepçe ile headspace gaz değişimi panelinin ng iğne (C.6).
- En az 20 dakika süreyle tam yükleme yıkayın.
- Bununla birlikte, N, 10 L, gaz torbasının (GP) dolgu 2 / CO2 çanta sağlamak için tüm hacmi (bir vakum pompası kullanılarak) doldurma ve gaz alma 10 tur, aşağıdaki (h / h, 90/10), tamamen oksijensiz bir . Nihai doldurulduktan sonra gaz paketinin vanayı kapatmak için emin olun. Ikinci bir gaz paketi ile bu işlemi tekrarlayın, ancak hava tahliyesi sonrasında vanasını kapatın (yani, boş bırakın).
Not: N2 / CO2 dolu gaz paketi pompalayarak nedeniyle orta kaybına artan Tepeboşluğu hacmini telafi etmek için orta şişe bağlı olacak. N 2 / CO 2 kızardı, ama boş gaz paketi, daha sonra gaz nedeniyle sıvı tahliye hacminin artırılması için headspace kaçmasına izin için boşaltma şişeleri bağlı olacak. - Ekle t(- bölüm 3.6 hazırlanan E.8) pamuk ile doldurulmuş steril cam şırıngaya - o lastik tıpa (bölüm 3.2.3 hazırlanan E.10) butil.
- Bir sonraki orta şişe (E.2) için stopere laboratuarlarında - (bölüm 1 hazırlanan E) doldurulmuş ve kapalı orta şişe yerleştirin ve aşağıdaki prosedürü kullanarak orta şişeye tıpa bağlamak için hazırlayın:
- Bir hortum kelepçesi ile ilgili kauçuk tüp (E.5'te) kapatarak kılcal (E.3) içine N2 / CO2 gaz akışını kapatın.
- Hafif ve orta şişe kapalı butil kauçuk tıpa kaldırın ve darboğaz içine bükülmüş, uzun metal iğne (1 mm x 140 mm) ile sterilize, pamuk -filled şırınga asarak N2 / CO2 (50 mbar) ile headspace yıkayın orta şişe (Hungate & Macy 17 karşılaştırın).
- Tek kullanımlık bir iğne (daha önce tepe boşluğu kızarma için kullanılır) şırınganın uzun metal iğne değiştirme (0.9 mm x 45 mm; yaygın olarak kullanılan) N2 / CO orta şişe headspace temizlemek için durdurucu içine enjekte 2.
- Orta şişe stoper bağlı - gaz şırınga (bölüm 5.10 monte E.8) açık ucunda gaz hafif bir çıkış var emin olun. Orta şişe (E) ve en az 4 dakika boyunca cam şırınga (E.8) tepe boşluğunun yıkayın.
Not: Gerekirse, açmakiğnenin açık ucunda bir gaz çıkışı sağlamak için daha tepe boşluğu gaz değişimi panelinin gaz çıkışının iğnesi (C.6).
- Hızla gaz paketinin vanasını açın ve hafifçe tüp ve gaz paketinin konnektörü temizlemek için / CO2 N2 çıkış korumak için çanta basın.
- En kısa sürede aşırı basınç orta şişeden serbest olarak, hızlı bir şekilde cam şırınga (E.8) karşılık gelen konnektörüne gaz paketi (gp.3) konnektörünü bağlayın.
- Gaz paketinin valfi (gp) açındeşarj şişeleri çıkış ortamı ile doldurmak ise hava gazı paketi içine serbest bırakılmasını sağlamak için deşarj şişeleri (G) bağlı.
Sütun içine Bakterilerin 6. Aşılama
Not: Bir abiyotik kontrol deneyi için bu adım atlanır.
- Hücre kültürü doğrudan sütunun tarafındaki ana örnek port butil kauçuk tıpa ile kolona enjekte edilecektir beri, kolon gövdesinin merkezine ulaşmak için yeterince uzun iğne ile altı şırınga hazırladık emin olun.
- Bir EtOH çözeltisi (% 80) ile sütun (A.3) altı ana örnek port butil kauçuk tıpa dışında sterilize edin.
- (Bölüm 2 hazırlanan) hazır aşılama için kültürü ile serum şişe ve EtOH solüsyonu birkaç damla alevli ile butil kauçuk tıpa sterilize edin. Kültür bir kısım almadan önce steril N2 / CO 2 ile şırınga yıkayın. 1 mi O almakanoksik hücre çözümü f ve ana örnekleme portlar (A.3) butil kauçuk tıpa ile sütunun merkezine enjekte.
Not: bakteriyel büyüme bağlı olarak, yıkanmış olan kültürleri önlemek için, hücre büyümesi ve gelişimi için ara-faz ilk günlerinde pompalama hızını ayarlamak (veya pompalama dur) gerekli olabilir.
7. Örnekleme
Not: sütun içinde geliştirmek kimyasal geçişlerini genelinde örnekleri toplamak için, hacim kaybı olarak ortaya çıkar, derin limanlara önce üst örnekleme limanlarından örneklemeye başlamak için gereklidir. (Bunsen beki 40 cm içinde ya da bir laminer akış kaputun altında çalışarak, örneğin) steril koşulları sağlamak için emin olun.
- İlk numuneleri aşılamadan sonra 24 saat toplayın. Steril N numune için kullanılacak şırınga yıkayın 2 / CO2, sa içine oksijen enjeksiyonu önlemek içinmpling bağlantı noktaları (D). Örnekleme önce / CO2 N2 ile şırınga doldurmak için emin olun.
- Hızla plastik kapağı (D.6) kaldırmak ve tüp konnektörü (D.5) içine örnekleme şırınga takın. şırınga ve tüp konnektörü arasındaki küçük bir boşluk bırakın. Şırınga gaz bırakın ve / CO 2 N2 ile tüp konnektörü yıkayın.
- Sıkıca tüp konnektörüne şırınga bağlayın. Kelepçe (D.4) çıkarın ve yaklaşık 1 ml örnek alarak başlayın.
- Örnek çizdikten sonra ve şırınga çıkarmadan önce, kelepçe (D.4) ekleyin. Sonra örnekleme şırınga kaldırmak ve sıkıca gelen plastik kap (D.6) ile tüp konektörü (D.5) kapatın.
- Hemen her limanından örnekleme için adımları 7.1-7.3 tekrarlayın.
- Numunelerin sonraki seti her 24 saat toplayın.
Not: farklı zaman adımlarında ek örnekler için, küçük bir am kaldırmak için gereklidirNumunenin Miktarı (örneğin, 0.2-0.4 mi) ilk örneği oncesinde alma tüpü içindeki artık araçlar çıkarılması ve kolon içinde temsili örnekler elde etmek amacıyla, alınabilir.
Analiz 8. Yöntemleri
- Oksijen ölçümü:
Not: akış orta ve sütunun üst kısmında içinde oksijen konsantrasyonu non-invaziv nicel ve olmayan yıkıcı optik oksijen sensörleri ve 0.5 x 0.5 cm (sözde optodes) oksijen duyarlı floresan folyo yamaları kullanarak, birlikte yapıştırılmış silikon yapıştırıcı (A.6) kullanılarak sütunun iç cam duvar. Bu oksijene karşı duyarlı folyo yamalar güvenilir okumalar elde etmek için Fe türler için duyarsız sağlanmıştır.- sütununda kullanılan optodes için uygun kalibrasyon parametreleri ile bilgisayar yazılımı kalibre etmek için emin olun. optik oksijen sensörleri, belirli bir KALİBR ile geleniyon ölçümü için uygun bir PC kontrollü fiber optik oksijen metre kullanılarak.
- ölçümünü başlatmak ve sütunun şeffaf cam duvar içinde yapıştırılmış oksijene duyarlı folyoya dik açıyla oksijen metre polimer fiber optik tutmaya özen gösterin.
- Sütunu boyunca her O 2 ölçüm noktası için ölçme işlemini tekrarlayınız.
- Fe (II) ve sulu numuneler toplam Fe analizi:
- Fe (II) hızlı bir şekilde nötr pH'ta havadaki oksijenle okside olduğu için, 1 M HCI çözeltisi hemen sulu Fe (II) ölçümü için, sıvı örnekleri stabilize eder. 1 bir son numune hacmi için 0.5 ml ml 2 M HCI ile 0.5 mi sıvı numunesinin karıştırın.
- 30 dakika boyunca (1 M HCl içinde% 10 ağırlık / v), hidroksilamin hidroklorid ile 1 M HCI ile stabilize edilmiş numunenin bir bölümünde inkübe edildikten sonra, toplam Fe ölçmek. Bu reaktif azaltır ardından ferrozin tahlili ile tayin edilebilir Fe (II), tüm Fe (III),
- Bir mikro titre plaka okuyucusu kullanılarak ferrozin tahlilin gerçekleştirilmesi. 562 nm'lik bir dalga boyunda absorbansı ölçülür. saptanabilir Fe (II) ve toplam Fe konsantrasyonları için aralığında standartlara sahip olduğundan emin olun.
Not: Sıvı örnek Fe konsantrasyonları, standart kalibrasyon aşarsa, 1 M HCI ile stabilize edilmiş numunenin seyreltilmesi gereklidir.- Toplam Fe ve Fe (II) arasındaki fark, Fe (III) konsantrasyonu hesaplanır.
- Bir mikro titre plaka okuyucusu kullanılarak ferrozin tahlilin gerçekleştirilmesi. 562 nm'lik bir dalga boyunda absorbansı ölçülür. saptanabilir Fe (II) ve toplam Fe konsantrasyonları için aralığında standartlara sahip olduğundan emin olun.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Kontrol deneyi
Abiyotik kontrol deneyleri (10 gün) sürekli olarak düşük oksijen konsantrasyonlarını gösterdi (O 2 <Fe (II, önemli dalgalanmalar 0.15 mg / L)) -profile yukarı doğru akım su sütunu boyunca. ifrazat oluşumu (muhtemelen Fe (III) (oxyhydr-) oksitler) kimyevi sıvı deposu ve bağlantıları yoluyla 10 gün içinde bir miktar oksijen difüzyon göstermektedir 500 uM ila 440 uM arasında, genel Fe (II) konsantrasyonda hafif bir azalma lastik (örneğin, E.6, Şekil gp.1 1) 22 Bu deney için, makul olarak elde, en düşük oksijen konsantrasyonları ≤0.15 mg / L ve duyarlı bir oksijen miktarının ve saptama sınırının üzerinde aralığındadır. 0.03 mg / l. 0.15 mg / L'nin altına oksijen değerleri r içindirBu yazının emainder "anoksik" olarak anılacaktır.
biyotik deney
Görünür parametreleri, hücre büyümesi ve su sütununun değişimler
Hiçbir çökeltiler görünür gün 0 (Şekil 2 A) aşılamadan önce. Bu sütun düzgün kurulum olduğunu gösterdi (Şekil 3, bir karşılaştırma) Fe (II) oksitlenmesi ve Fe oluşumu (III) 'çökeltilere neden olabilir oksijen mevcut olduğunu. Bu, Şekil 4A'da profilinde gösterilmektedir Sonuç olarak, Fe (ll) konsantrasyonu, yukarı doğru akım su sütunu boyunca sabit idi. Şekil 2, bir ışık gradyanı olan, üst 6 cm daraltılmış olduğunu göstermektedirSütun silindir cam boncuklar matris kullanarak su sütunu.
Aşılamadan sonra su sütunu 84 saat üst 2.0 cm içinde yeşil renk Siyanobakterinin (Şekil 2 B) büyüme gösterir. (Şekil 2 B okla vurgulanan) -3 cm derinlikte önemli açık turuncu bant Yeşil bandı altına siyanobakteriler tarafından üretilen moleküler oksijen ile Fe (II), oksidasyon sırasında oluşan Fe-çökeltiler, kaynaklanmaktadır. Benzer çökeltiler, aynı zamanda su kolonunun yüzeyi üzerinde görünür. Siyanobakteriler tarafından O 2 üretimini gösteren aşılama (Şekil 2 B) sonra su sütunu yüzey 84 saat sonra oluşan hafif turuncu köpük. En gaz çıkışının olduğu nedeniyle oksijene su kolonunun muhtemelen oluşmuş yüzeyinde çökeltileryüzey. Kalıntı Fe (II) sonunda yüzeyde okside ve cam boncuk matris üzerinde çökeltiler kuruldu.
oksijen gradyan
0. günde aşılamadan önce, sıvı bir ortam içinde, ilk O2 konsantrasyonu tespit edilmiştir. 3 A, Şekil net olarak su sütunu boyunca O 2 konsantrasyonu sürekli olarak kontrol deneyinde konsantrasyonu mevcut altında olduğunu gösterir. Ön aşılama O 2 Konsantrasyon 0.13 mg / LO 2 (O 2 ortalama = 0.099 ± 0.002 mg / L) değerleri aşıldı asla. Bu sütun aşılamadan düşük oksijenli önce olduğunu gösterir.
Şekil 3, B, O 2 konsantrasyonunun bir artışı olarak göstermektedirsiyanobakteriler ile aşılamadan sonra 84 saat. Bu, görünür yeşil biyokütle (Şekil 2 B) ile birlikte fotosentetik üretimi ve sütun O 2 birikimi ile tutarlıdır. 84 saat sonra O 2 konsantrasyonu su kolonu yüzeyinin altında -0.5 cm derinliğe O 2 = 29.87 mg / L için maksimum konsantrasyon elde etti. Şekil 3'te B O 2 değerleri O 2 seviyeleri su sütunu (O 2> 0.15 mg / L) içinde üst 8,5 cm arka plan konsantrasyonunun üzerinde her zaman olduğunu göstermektedir. Gözle Görülür yüksek O 2 konsantrasyonu (> 0.50 mg / L) su sütunu yüzeyinin altında -0.5 -5.5 cm derinlikten tespit edildi. O 2 için en düşük ölçülen değeri ile birlikte 0.15 mg -10,5 cm altındaki derinliklerde / L, ≤ O 2 düşük konsantrasyonlarda = 0.09 mg / -20,5 cm derinlikte L thes göstermektedirE alanları anoksik edildi.
Fe (II) gradyan
Şekil 4, bir Fe 0. günde (II) konsantrasyonu, önceden siyanobakteriler ile inokülasyondan, Fe ortalama konsantrasyonu ile su sütunu boyunca sabit olduğunu göstermektedir (II), ortalama = 282.6 ± 6.8 uM. 0. günde, orta hazne konsantrasyonu Fe (II), rezervuar = 320,4 ± 11,6 uM idi.
Fe (II) konsantrasyonu su sütunu içinde üst 9 cm ölçüde azalmış siyanobakteriler ile aşılamadan sonra 84 saat. 4 B Şekil Fe konsantrasyonları (II) üst yüzeyine azalma ayrı Fe (II) degrade gösterir su sütunu. Bununla birlikte, Fe (II), yine su sütununun yüzeyinde tespit edilemez. th E düşük Fe (II) miktarı tespit -0.9 sm bir derinlikte doğrudan sıvı ortam yüzeyinin altında oldu. Fe (II) konsantrasyonları Fe derinliği artan (II) = Fe -0.9 cm 9.9 ± 2.8 uM (II) = -8,9 Cm derinlikte 258,6 ± 3,1 uM, derinlik boyunca Fe (II) degrade dik pozitif doğrusal oluşturan ([Fe (II) d] = (d + 1,278) ∙ 0.031 -1 d: derinlik (cm) R 2 = 0,9694) üst 6.8 cm ile sınırlı. -9 Cm derinlikte altında sıvı ortamda Alanları belirgin sabit kalır ve Fe için kendi konsantrasyonlarında anlamlı azalma göstermektedir (II) Günün 0 üzerine Fe (II) için başlangıç değerlerine göre (T-testi; p> 0.05).
Şekil 1. Şematik deney kurmak. Öğeler için alfanümerik kodlar Tablo 2'de listelenen parçalar bakın.= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54251/54251fig1large.jpg" target = "_ blank" href> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2. Sütun önce silindir ve siyanobakteriler ile aşılamadan sonra 84 saat boyunca cam boncuk matris içinde görünür değişiklikler. Pembe kareler oksijen sensörleri bulunmaktadır. (A) Yakın aşılamadan önce kurulmuş sütunda üst 6 cm kadar. Görünür ışık degrade gösteren sıvı dolu sütun. Cam boncuk matris üst 6 cm görünür ışık degrade daraltır. Yakın aşılamadan sonra üst 6 cm 84 saat kadar (B). Yeşil ışık şiddeti yüksek olan sütunun üst yoğun görünür biyokütle, gösterir. Fe oluşumu sonucu bir soluk görünür turuncu bant, ok noktaları(III) siyanobakteriler tarafından üretilen molekül O 2, Fe (II) oksidasyona bağlı olarak çökelir. su kolonu yüzeyinin üzerinde belli belirsiz görünür turuncu köpük Fe (III) de vardır çökeltici gösterir. Yüzey boyunca O 2 gaz çıkışının Fe (III) 'çökeltiler köpük neden olur. Doldurulmuş kolon silindirin (C) genel bakış. Siyanobakterinin Görünür büyüme derinliği ile sınırlı ışık durumuna bağlı olarak üst 4 cm ile sınırlıdır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Su önce kolon ve y-ekseni üzerinde derinlik siyanobakteri. Sıfır cm aşılamadan sonra 84 saat içinde Şekil 3. Oksijen profili su çölü gösterirmn yüzey. negatif değerler su sütun içinde derinlikleri temsil oysa derinlikler için pozitif değerler, sıvı ortam seviyesinden tepe boşluğuna bakın. X-ekseni üzerinde O 2 konsantrasyonları için logaritmik ölçeği edin. Dikey kesik çizgi anoksik koşullar altında (O 2 ≤ 0,15 mg / L) eşiğini gösterir. Aşılamadan önce (A) Oksijen profili [0h]. O 2 değerleri sürekli aşağıda 0.13 mg / su sütunu boyunca L idi. (B) Oksijen profili aşılamadan sonra 84 saat. O 2 su kolonunun üst 5.5 cm, 0.5 mg / dL'nin üzerinde olmuştur. O 2 konsantrasyonu -8.5 cm derinlikte yukarıdaki alanlarda arka plan konsantrasyonları (≥ 0.15 mg / L, kesikli çizgi) daha yüksek bulunmuştur. Derin alanlar 0.15 mg / L ≤ O 2 ile anoksik idi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 
Su önce kolon ve siyanobakteriler ile aşılamadan sonra, 84 saat içinde, Şekil 4. Fe (II) profili Not:. Hata çubukları ferrozin deneyinde, bir numunenin üç ölçümden elde çıkarılan teknik çoğaltır temsil etmektedir. Aşılamadan önce, (A), Fe (II) profili [0h]. (II) Fe değerleri Fe için bir ortalama değer ile su sütunu boyunca sabit olduğu (II) ortalama = 282,6 ± 6.8 uM. Tek örnek Fe (II) sayımsal gelen Fe (II) profil sonucu varyasyonlar. Numune üç kez üzerinde Fe (II) ölçümü olasılıkla daha az değişime yol açacak. (B) Fe (II) profili aşılamadan sonra 84 saat. su sütun içinde üst 6,8 cm Farkedilir düşük Fe (II) konsantrasyonları. Fe (II) -8,9 cm derinlikte altındaki değerler Fe yüksek göstermek(II) anlamlı siyanobakteri ile aşılamadan önce ilk Fe (II) değerlerden farklılık konsantrasyonları (T-testi; p <0.05). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
| ekipman | miktar | Ürün Açıklaması | bilgi ayrıntıları | ||
| Marka | Sipariş No | referans adresi | |||
| 1 | Widdel kap (5 lt) | Ochs | 110015 | labor-ochs.de | |
| 2 | Cam şişeler (5 L) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com | |
| 3 | Cam pipetler (5 mi) | 51.714 | labor-ochs.de | ||
| 1 | 0.22 um'lik Steritop filtre birimi (0.22 um Polyethersulfone zar) | Millipore | X337.1 | carlroth.com | |
| 0.5 m2 | Aliminyum folyo | - | |||
| Gereçler | - | N2 - torpido gözü (% 100 N2) | - | ||
| - | N2 / CO2 - gazı (90/10; hac / hac, 50 mbar) | - | |||
| 1 | Pamuk ile dolu steril Luer Lock cam şırınga, | C681.1 | carlroth.com | ||
| 1 | Luer Lock paslanmaz çelik iğneler (150 mm, 1.0 mm iç çap) | 201.015 | labor-ochs.de | ||
| Kimyasallar | 4.8 L | MQ-su | - | ||
| 5 L'lik, orta çözüm | 100 gram | NaCI | 433.209 | sigmaaldrich.com | |
| 34 g | MgSO 4 | 208.094 | sigmaaldrich.com | ||
| 7.5 gr | CaCl2 | C4901 | sigmaaldrich.com | ||
| 1,25 g | NH4CI | A9434 | sigmaaldrich.com | ||
| 0.34 g | KH 2 PO 4 | P5655 | sigmaaldrich.com | ||
| 0.45 g | KBr | P3691 | sigmaaldrich.com | ||
| 3.3 g | KCI | P9541 | sigmaaldrich.com | ||
| 200 mi | Anoksik Na 2 HCO3 Tampon solüsyonu (22 mM) | - | |||
| 15 mg | Selenyum ve tungstat solüsyonu (blş. Wu ve ark., 2014) | - | |||
| 5 mi | Na 2S 2 O 3 çözeltisi (1 M) | - | |||
| 2.5 mi | Deniz fototrofun (MP) vitamin solüsyonu (blş. Wu ve ark., 2014) | - | |||
| 5 mi | MP eser element sların çözüme (bileşik. Wu ve ark., 2014) | - | |||
| Referans | |||||
| Wu, W., Swanner, ED, Hao, LK, Zeitvogel, F., Obst, M., Pan, YX & Kappler, A. (2014). etkileri Prekambrien Fe (II) oksidasyon - Deniz anoxygenic fototrofik Fe (II) oksitleyici Rhodovulum iodosum fizyolojisi ve hücre mineral etkileşimlerinin karakterizasyonu. FEMS Mikrobiyoloji Ekoloji, 88 (3), 503-515. | |||||
Tablo 1. Orta hazırlanması. Ekipman listesi, kültür ortamının hazırlanması için malzemeler ve kimyasallar.
| Adet. | Ref. | Ürün Açıklaması | bilgi ayrıntıları | ||||
| için | 1 | (A) | cam silindir | Y310.1 | carlroth.com | * Özel cam üretim tesisi ile modifiye | |
| 2 g | (A.1) | Cam yünü | 7377,2 | carlroth.com | |||
| 1.03 L | (A.2) | Cam boncuk (0.55 ø - 0,7 mm) | 11079105 | biospec.com | |||
| 6 | (A.3) | Butil kauçuk tıpa (1.2 cm ø) | 271.024 | labor-ochs.de | |||
| 1 | (A.4) | Petri Dish, cam (ø 8.0 cm) | T939.1 | carlroth.com | |||
| 40 mi | (A.5) | polimerler tutkal | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |||
| 11 | (A.6) | Optik oksijen sensörü folyo (oksijen analizi için, aşağıya bakınız) | - istek üzerine - | presens.de | |||
| için | 4 | (B) | orta Bezleri | ||||
| 4 | (B.1) ' | Lastik boru (35 mm, 7 mm iç çap) | 770.350 | labor-ochs.de | |||
| 4 | (B.2) | Luer Lock tüp konektörü (3,0 mm, luer kilit erkek = Yüksek Lisans) | P343.1 | carlroth.com | |||
| 4 | (B.3) | Luer Lock tüp konektörü (3,0 mm, luer kilit dişi = LLF) | P335.1 | carlroth.com | |||
| 4 | (B.4) | Lastik boru (25 mm, 0.72 mm iç çap) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| için | 1 | (C) | Headspace Gaz Değişim Paneli | ||||
| 1 | (C.1) | Lastik boru (50 mM, 7 mm iç çap) | 770.350 | labor-ochs.de | |||
| 2 | (C.2) | Luer Lock paslanmaz çelik iğne (150 mm, 1,0 mm ID) | 201.015 | labor-ochs.de | |||
| 2 | (C.3) | Luer Lock cam şırınga (10 ml) | C680.1 | carlroth.com | |||
| 2 g | (C.4) | gevşek pamuk | - | ||||
| 2 | (C.5) | Butil kauçuk tıpa (1.75 cm ø) | 271.050 | labor-ochs.de | |||
| 1 | (C.6) | Paslanmaz çelik iğne (40 mm, 1,0 mm ID) | Sterican | 4665120 | bbraun.de | ||
| 1 | (C.7) | Luer Lock paslanmaz çelik iğne (150 mm, 1,5 mm ID) | 201.520 | labor-ochs.de | |||
| (LLF) | pozisyon: Luer Lock kadın connectoC.7 at r parçası | ||||||
| 10 mi | (C.8) | polimerler tutkal | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |||
| için | 1 | (D) | numune girişine | ||||
| 1 | (D.1) | Paslanmaz çelik iğne (120 mm, 0,7 mm ID) | Sterican | 4665643 | bbraun.de | ||
| 1 | (D.2) | Lastik boru (40 mm, 0.74 mm iç çap) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| 2 | (D.3) | Isı shrink boru (35 mm, 3 mm ID küçüldü) | 541.458-62 | conrad.de | |||
| 1 | (D.4) | tüp kelepçe | STHC-Cı-500-4 | tekproducts.com | |||
| 1 | (D.5) | Luer Lock tüp konektörü (1,0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (D.6) | Luer Lock plastik kapak (Yüksek Lisans) | CT69.1 | carlroth.com | |||
| için | 1 | (E) | orta şişe | ||||
| 1 | (E.1) | Cam şişe (5 L) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com | ||
| 1 | (E.2) | Butil kauçuk tıpa (GL45 için) | 444704 | labor-ochs.de | |||
| 1 | (E.3) | Paslanmaz çelik kılcal (300 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 1 | (E.4) | Paslanmaz çelik kılcal (50 mm, 0.74 mm iç çap) | 56.737 | sigmaaldrich.com | |||
| 4 | (E.5) | şirink tüplerde (35 mm, 3 mm ID küçüldü) | 541.458-62 | conrad.de | |||
| 2 | (E.6) | Lastik boru (100 mm, 0.74 mm iç çap) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| 1 | (E.7) | Luer Lock tüp konektörü (1,0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (E.8) | Luer Lock cam şırınga (10 ml) | C680.1 | carlroth.com | |||
| 1 gr | (E.9) | gevşek pamuk | - | ||||
| 1 | (E.10) | Butil kauçuk tıpa (1.75 cm ø) | 271.050 | labor-ochs.de | |||
| 1 | (E.11) | Paslanmaz çelik iğne (40 mm, 0.8 mm iç çap) | Sterican | 4657519 | bbraun.de | ||
| için | 1 | (F) | Orta dağıtım panosu | ||||
| 1 | (F.1) | Luer Lock cam şırınga (5 ml) | <td>C679.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (F.2) | Butil kauçuk tıpa (1.75 mm çapında) | 271.050 | labor-ochs.de | |||
| 2 | (F.3) | Paslanmaz çelik iğne (40 mm, 0.8 mm iç çap) | Sterican | 4657519 | bbraun.de | ||
| 2 | (F.4) | Lastik boru (40 mm, 0.74 mm iç çap) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| için | 2 | (G) | deşarj şişeleri | ||||
| 2 | (G.1) | Cam şişe (2 L) | Rotilabo | X716.1 | carlroth.com | ||
| 2 | (G.2) Butil kauçuk tıpa (GL45 için) | 444.704 | labor-ochs.de | ||||
| 4 | (G.3) | Paslanmaz çelik kılcal (50 mm, 0.74 mm iç çap) | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 2 | (G.4) | Lastik boru (30 mm x 0.74 mm iç çap) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| 2 | (G.5) | Lastik boru (100 mm x 0.74 mm iç çap) | 2600185 | newageindustries .com | |||
| 2 | (G.6) | Luer Lock tüp konektörü (1,0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (G.7) | Luer Lock 3-yollu konnektör (LLF, 2x Yüksek Lisans) | <td>6134 | cadenceinc.com | |||
| ek ekipman | |||||||
| 1 | (L) | Işık kaynağı | samsung | SI-P8V151DB1US | samsung.com | ||
| 1 | (P) | Peristaltik pompa | ISMATEC | EW-78017-35 | coleparmer.com | ||
| 4 | (Pt) | Pompalama boru (0.89 mm İD) | EW-97628-26 | coleparmer.com | |||
| 4 | (S1 / 2) | Paslanmaz çelik kılcal (200 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |||
| 4 | (W3 / 4) | Stainless çelik kılcal (400 mm, 0.74 mm iç çap) | 56.737 | sigmaaldrich.com | |||
| 2 | (GP) | Supeł-İnert Folyo (Tedlar - PFC) Gaz paketi (10 L) | 30240-U | sigmaaldrich.com | |||
| ile | 2 | (Gp.1) | Lastik boru (30 mm, 6 mm iç çap) | 770.300 | labor-ochs.de | ||
| 1 | (Gp.2) | Luer Lock tüp konektörü (3,0 mm, Yüksek Lisans) | P343.1 | carlroth.com | |||
| 1 | (Gp.3) | Luer Lock tüp konektörü (3,0 mm, LLF) | P335.1 | carlroth.com | |||
| Gereçler | 2 | - | N2 / CO2 - gaz hattı (90/10, hacim / hacim, 50mbar) | - | |||
| 2 | - | Gaz geçirmez şırınga (20 mi) | C681.1 | carlroth.com | |||
| 1 | - | Bunsen beki | - | ||||
| 1 | - | Oksijen ölçümü için Fiber optik oksijen ölçer | hediyelik | TR-FB-10-01 | presens.de | ||
| 1 | - | Vakum pompası | - | ||||
| 1 | - | Oksijen optodes için Silikon tutkal | hediyelik | PS1 | presens.de | ||
| -: (-) Olan genellikle mevcut değil gibi öğeler bir çizgi ile işaretlenmişpecific öğe | |||||||
Deneysel set-up için ekipman Tablo 2. Sütun set-up. Adetler, alfanümerik referans numaraları ve madde tanımları.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Prekambrien okyanus mikrobiyal topluluklar tarafından düzenlenen veya bunların aktivite bir sonucu ve mevcut jeokimyasal koşulları değiştirilmiştir. BIF kaynağını yorumlama, araştırmacılar, genellikle Sedimentolojinin ya BIF jeokim- örneğin, Smith ve ark. 23 ve Johnson ve ark., 24 göre mikroorganizmaların varlığını veya aktivitesini çıkarılabilir. Antik ortamlara jeokimyasal analogları sahip, modern ortamlarda çağdaş organizmaların çalışma aynı zamanda değerli bir yaklaşım, örneğin, Crowe ve diğ. 11 ve Koeksoy ve ark., 14 olduğunu. Üçüncü bir yaklaşım ise Prekambrien okyanusta gerçekleşen prosesleri taklit tasarlanmış laboratuar sistemleri, örneğin, Krepski et al organizmalar kullanmaktadır. 25. Bu tür bir yaklaşım, belirli hipotezleri test ve kimyasal veya modern sistemlerde mevcut olabilir biyolojik faktörleri ortadan kaldırmak için yararlıdır, ama değilPrekambriyen okyanus (örneğin, su bitkileri ve hayvanları) bir parçasıdır. Bu nedenle (siyano-) bakteri ve jeokimyasal profilleri ortaya çıkan üzerindeki etkileri etkinliği kontrollü laboratuar koşullarında değerlendirilebilir hangi bir dinamik, laboratuvar upwelling sistemi için bir proof-of-concept yöntem mevcut. Bizim sütun organizmaların BIF birikmesine katkıda süreçleri ve BIF tutulan biosignatures ilgili hipotezleri test etmek için de kullanılabilir.
Bu montaj anlaşılır ve kolay iletken yani biz sütun kurulumu için protokol optimize. Ancak protokolde bazı adımlar dikkatle ele alınması ve ideal bir yardımcı kişinin yardımıyla düzenlenmesi gerekmektedir. Özel olarak, kolon silindir orta şişe bağlantı oksijen orta çözeltisi kirlenmesini önlemek amacıyla hızlı bir şekilde yapılması gerekir. steril olmayan laboratuar koşullarında steril olmayan ekipman veya çalışma kullanımı i neden olacaktırdeney ve güvenilmez sonuçlar kirlenmesini n tane. Bu nedenle deney kurma ve örnekleri toplarken ekipmanı sterilize ve (bir laminer akış kaputu ya da bir Bunsen beki yanındaki 40 cm çalışma) steril koşulları sağlamak için mutlak bir gerekliliktir. Buna ek olarak, kolon-malzeme bazı fiziksel-kimyasal parametreler kolon deneyde uzun süre set-up üzerinde kimyasal değişikliklere neden oldu. kauçuk borudan yapılmış parçalar önemli ölçüde orta hazne bir şişe etkiler ve orta solüsyonda Fe (II) oksitlenmesi ve mineral çökelmesine yol için yeterince yüksek oksijen için bir difüzyon katsayısına sahip gibi görünmektedir. Abiyotik tüketimi>% 10 Fe nedeniyle (karşılaştırmak: TEMSİLCİSİ SONUÇLAR) 10 gün boyunca abiyotik deney sırasında yağış (II) ihtiyacı gelecekte uzun vadeli deneyler için dikkate alınması gereken. Mevcut çalışmada kullanılan ışık kaynağı üst 6 cm içinde bir aşağı akımların ışığı degrade yarattıSütunun. Işık tayfı Synechococcus klorofil a ve b fotosentetik aktif dalga boylarını kapalı ve büyüme ve fotosentez etkinliğini sağladı. Aslında, ışık kaynağı, hem beri fototrofik organizmaların ile ilgili en önemli parametrelerden biri, ışık kalitesi ve miktarı son derece fototrofik bakteri 11,13 etkileyebilir. dalga boyu ve ayrıca Prekambriyen döneminde yüksek UV radyasyonu dikkate spektral aralıkları, Varyasyonları daha hafif bağımlı biyokimyasal reaksiyonlar içgörüler izin verebilir. Işık inkübasyon deneyleri sırasında, biz ışık örnekleme bağlantı noktaları üzerinden ve sütunun alt kısmında ışık yayan, sütunun cam duvarın üzerinden yapılan fark ettim. Gelecekteki deneyler için, sütunun üstündeki cam olmayan ışık iletken cam ile değiştirilmesi gerekir. içinde ışık degrade ölçme kolay ve ucuz yolu yoktu gibi hafif eğim, sahte set-up ölçülmelidirKapalı kolon sistemi mevcuttur. Bu yazıda hücreleri ve mineral ışığın emilmesine ışığın maksimum penetrasyon derinliği zaman içinde önemli bir değişiklik varsayalım. Deney sırasında yerinde ışık degrade Ölçüm gelecek deneyler için ilgi olacaktır. cam boncuklar matris ve dışarıdan gelen dağınık ışık miktarının ışık saçılım boncuk kullanımı zamanla belirli derinliklerinde nispi ışık durumunu ölçmek için bir olasılık olabilir. Bir başka gelişme yapıştırılabilir gerekmez bir kapak içerir, ancak kolaylıkla monte edilebilir ve bir flanş ve çevreleyen kelepçe ile çıkarılabilir. A 4-nokta, medya besleme ve boşaltma limanı sütun içinde daha homojen bir akış alanı neden olur. Sıvı numuneler için ana örnek port dar konumlandırma sütun içinde biyolojik ve jeokimyasal geçişlerini örnekleme daha yüksek çözünürlükte olmasına neden olur.
Bununla birlikte, ilk sonuçlar,Dikey akış sütunu bir upwelling sisteminde mikrobiyal süreçleri ve jeokimyasal değişiklikleri araştırmak için uygun bir deneysel set-up olarak kabul edilebilir d. Biz bu sütun sisteminin genel işlevselliğini kanıtlamak için bir prototip olarak hizmet iddia. Oksijen ve Fe (II) sonuçları arasında bir Kemoklin siyanobakteri bir Fe varsa o tortul jeokimya kadar uzak, bizim sonuçlar yaygın olarak yapılan doğrulamak varsayımlar, modelleme sonuçları ve çıkarımlar (II) bakımından zengin upwelling sistemi 20. aşılamadan önce anoksik koşullar Siyanobakterinin veya oksijenli fotosentez yapabilen organizmalar tarafından kolonizasyon önce Prekambriyen okyanus yansıtır. Yüzey sularında oksijen yükselişi ile birlikte, upwelling Fe (II) okside ve Fe (III) Böyle bir Kemoklin ve mineral oluşumu BIF 26 hayranlarıyla kurulması depolanması sırasında meydana geldiği gibi mineraller, jeokimyasal hesaplamak için değerlendirilebilir olarak çökelir olur büyük ölçekli ortama süreçlers. Ancak doğal (eski) ortamlara değerlendirilen sonuçları upscaling için ek fiziksel süreçler dikkate alınması gerekir. Advektif yanal taşıma, örneğin, yüzey sularında rüzgar kaynaklı dalgalanmaların aynı bir Kemoklin kurulması, rahatsız olabilir.
Fe (II), toplam Fe ölçümleri ve non-invaziv O 2 ölçümü için su sütunundan sıvı örneklerin ekstraksiyon, basit, hızlı ve güvenilir bir şekilde bu kimyasal türler arasında bir reaksiyon ön evrimini izlemek başardık . Abiyotik kontrol deneyleri kurmak sütundan alınan örneklerde düşük Fe (III) konsantrasyonu açık bir oksitleme ortamı şişeye meydana gelmiş olmakla beraber, sütundan Dış çap 2 akışına hava geçirmez bir şekilde kapatılmış olduğunu göstermektedir. Ayrıca, bu sonuçlar, numune alma protokolü Fe (II) ölçümü için anoksik örnekleri muhafaza göstermektedir. pH değişiklikleri sütun experimen sırasında kaydedilen değilt ve Fe-türleşme üzerinde baskın bir etkiye sahip olabilir. Bununla birlikte, mevcut akış sistemi üst kısmında anoksik N2 / CO2 atmosferi ile denge içinde olan ve en azından 84 saat için Çevresi nötr pH muhafaza etmesine imkan verir 22 mM NaHCO 3 ile tamponlanmıştır. Bununla birlikte, pH in-situ ölçümü tam jeokimyasal potansiyel uzun dönemli deneylerde süreçleri ve (eski) açık okyanus sistemlerine ekstrapolasyon anlamak için önemli bir parametre olabilir. Sütun silindirin içinde kurulması jeokimyasal renk geçişlerini stabilize etmek için kullanılan cam boncuk matris, su sütununun yeraltında Fe-çökeltilerin birikmesine yol açtı. Biz birikmiş çökeltiler bizim 84 saat deney üzerinde baskın bir etkisi yoktur varsayımında. Bununla birlikte, bozundurucu biyokütle Fe bisiklet neden Fe-çökeltilerinin üzerinde redoks neden olabilir. Bu potansiyel uzun dönemli (<84 saat) deneyler ile ilgili dikkate alınması gerekmektedir. Aslında, hafifuyarılmış Fe-redoks bisiklet ve demir demir havuzuna Fe bir sürümü gözlenen ve çoğaltmak uzun vadeli (21 gün) deneyler (Wu, W., Maisch, M., Kappler, A., Pan, Y. niceliği olabilir , Swanner, ED fotokimyasal Fe & (III) indirgeme Fe (II) Arkeen oksijen vahalar stabilize. Jeoloji. (hazırlık içinde.)).
Gelecek sütun deneyleri kültür ortamı bileşiminde çeşitli mikroorganizmalar ve varyasyonları hem dahil edecektir. Bu Prekambriyen Okyanusu dönüşümü sırasında farklı evreleri için temsil eden farklı çevre koşullarının simülasyonunu sağlar. Örneğin, silika Prekambrien deniz suyu 27 mevcuttu 0.67 ila 2.2 mM konsantrasyonlarda taklit etmek için ortama ilave edilebilir. Ayrıca, orta çözelti içinde sülfat konsantrasyonu Prekambrien deniz suyu kompozisyonunda da değişikliklere yönelik değiştirilebilir. kültür ortamının varyasyonları muhtemelen p etkileyecektirhysiology ve mevcut sütun kurulumu bize yerinde araştırmak için izin verir su kolonu 19 jeokimyasal modelleri üzerinde mikroorganizmaların etkisi. Buna ek olarak, beklenen deneyleri, fototrofik Fe (II) -oxidizing bakteriler (örneğin, Kappler ve diğ.), 28, mikroaerofilik Fe (II) -oxidizing bakteriler (örneğin, Krepski ve diğ.) 29 gibi daha karmaşık mikrobiyal topluluklar içerecektir ve siyanobakteriler. Sütun deneyleri Şeritli Demir Oluşum birikimi bu mikrobik süreçlerin bireysel katkısını ayrı kızdırmak için yardımcı olacaktır. Ancak antik (ve modern) ortamlara yorumlanması ve extrapolasyon için çok dikkatli bir şekilde elde edilmesi gerekmektedir. Dikey Fe (II) akıları, bir fotik bölge ışık degrade, anoksik atmosfer ve siyanobakteriler: sadece mevcut çalışma modelleri potansiyel Prekambriyen upwelling okyanus su sütunu temel özellikleri simüle edilmektedir mikrobiyal yaşam. Reklamdakoşul, suni upwelling sisteminde koşulları potansiyel 2 konsantrasyonu, daha sonra, daha yüksek Fe (II) oksidasyonu oranlarına neden yükseltilmiş O ise, olası yüksek O2 üretim oranları giden sabit sıcaklıkta ve 24 saat ışık koşullarına, siyanobakteriler üremesine . Bu yüzden, bu çalışmada BIF kökeni konusunda bir deneme-uyan tüm hipotezler olarak yorumlanabilir olmayabilir.
Bununla birlikte, kurulum çeşitli jeokimyasal süreçler in-situ soruşturma ve belirli sınır koşulları (ışık durumu, orta kompozisyon, flux) varyasyon ve simülasyon sağlar. laboratuvar kontrollü koşullar altında tek parametreleri ve jeokimyasal etkileşimlerin ölçümü antik ve modern ortamlar anlayışlar verebilir. Ayrıca, kolon sistemi jeokimyasal koşullar mikrobiyal aktivite düzenlenir nasıl hipotezleri test etmek bize izin verir. Örneğin, hipotez olmuşturPrekambrien yukarı doğru akım sistemlerinde yüksek bir Fe (II) konsantrasyonları nedeniyle güneş alan, oksijenli ortamda 20 Fe (II) toksisitelerinden dolayı sınırlıdır fotosentetik oksijen üretimi olabilir, d. Gelecekteki araştırmalar ayrıca kimyasal akışına ve yapay su sütununda reaksiyon kinetiği kalitatif ve kantitatif stokiyometrik hesaplamalar izin hacimsel oranları dahil edecektir. Tek gözlemler daha sonra bireysel, çevresel simülasyonlar için bir model değerlendirmek bağlı olacak. Sütun kurmak, şimdi deniz Erken Toprak koşulları 20 temsil eden bir in-situ upwelling sisteminde yüksek Fe (II) ve ışık akıları için (siyano-) bakterilerin direkt stres yanıtı araştırmak edebiliyoruz. Bu sütun ayrıca Fe (II) (ör Czaja ve okside bir yukarı doğru akım sistemi boyunca, örneğin, Fe izotop evrimi mikrobiyal aktivite vasıtasıyla jeokimyasal imza ile ilgili hipotezleri test etmek için kullanılabilirark.), 30. Buna ek olarak, sütun içinde kimyasal degradeler stabilize cam boncuklar kum veya sedimanlar ile değiştirilmesi mümkündür. Mikroorganizmalar (örn Melton ve diğ.) 31 yaşadığı deniz ve tatlı su çökelleri gelişebilecek jeokimyasal geçişlerini simülasyonları için bu sütunu uygulamak nedenle de mümkündür.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.
Acknowledgments
Mark Nordhoff boru bağlantılarının tasarımı ve uygulanmasında yardımcı olmuştur. Ellen Struve seçmek ve kullanılan ekipman elde etmek için yardımcı oldu.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Widdel flask (5 L) | Ochs | 110015 | labor-ochs.de |
| Glass bottles (5 L) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com |
| Glass pipettes (5 ml) | 51714 | labor-ochs.de | |
| 0.22 µm Steritop filter unit (0.22 µm Polyethersulfone membrane) | Millipore | X337.1 | carlroth.com |
| Aluminum foil | |||
| Sterile Luer Lock glass syringe, filled with cotton | C681.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock stainless steel needles (150 mm, 1.0 mm ID) | 201015 | labor-ochs.de | |
| NaCl | Sigma | 433209 | sigmaaldrich.com |
| MgSO4 | Sigma | 208094 | sigmaaldrich.com |
| CaCl2 | Sigma | C4901 | sigmaaldrich.com |
| NH4Cl | Sigma | A9434 | sigmaaldrich.com |
| KH2PO4 | Sigma | P5655 | sigmaaldrich.com |
| KBr | Sigma | P3691 | sigmaaldrich.com |
| KCl | Sigma | P9541 | sigmaaldrich.com |
| Glass cylinder | Y310.1 | carlroth.com | |
| Glass wool | 7377.2 | carlroth.com | |
| Glass beads (ø 0.55 - 0.7 mm) | 11079105 | biospec.com | |
| Butyl rubber stopper (ø 1.2 cm) | 271024 | labor-ochs.de | |
| Petri Dish, glass (ø 8.0 cm) | T939.1 | carlroth.com | |
| Polymers glue | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |
| Optical oxygen sensor foil (for oxygen analysis, see below) | – on request – | presens.de | |
| Rubber tubing (35 mm, 7 mm ID) | 770350 | labor-ochs.de | |
| Luer Lock tube connector (3.0 mm, Luer lock male = LLM) | P343.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock tube connector (3.0 mm, Luer lock female = LLF) | P335.1 | carlroth.com | |
| Rubber tubing (25 mm, 0.72 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Rubber tubing (50 mm, 7 mm ID) | 770350 | labor-ochs.de | |
| Luer Lock stainless steel needle (150 mm, 1.0 mm ID) | 201015 | labor-ochs.de | |
| Luer Lock glass syringe (10 ml) | C680.1 | carlroth.com | |
| Loose cotton | – | ||
| Butyl rubber stopper (ø 1.75 cm) | 271050 | labor-ochs.de | |
| Stainless steel needle (40 mm, 1.0 mm ID) | Sterican | 4665120 | bbraun.de |
| Luer Lock stainless steel needle (150 mm, 1.5 mm ID) | 201520 | labor-ochs.de | |
| position: Luer Lock female connector part at C.7 | |||
| Polymers glue | OTTOSEAL S68 | adchem.de | |
| Stainless steel needle (120 mm, 0.7 mm ID) | Sterican | 4665643 | bbraun.de |
| Rubber tubing (40 mm, 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Heat shrink tubing (35 mm, 3 mm ID shrunk) | 541458 - 62 | conrad.de | |
| Tube clamp | STHC-C-500-4 | tekproducts.com | |
| Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock plastic cap (LLM) | CT69.1 | carlroth.com | |
| Glass bottle (5 L) | Rotilabo | Y682.1 | carlroth.com |
| Butyl rubber stopper (for GL45) | 444704 | labor-ochs.de | |
| Stainless steel capillary (300 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Stainless steel capillary (50 mm, 0.74 mm ID) | 56737 | sigmaaldrich.com | |
| Shrink tubing (35 mm, 3 mm ID shrunk) | 541458 - 62 | conrad.de | |
| Rubber tubing (100 mm, 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock glass syringe (10 ml) | C680.1 | carlroth.com | |
| Loose cotton | – | ||
| Butyl rubber stopper (ø 1.75 cm) | 271050 | labor-ochs.de | |
| Stainless Steel needle (40 mm, 0.8 mm ID) | Sterican | 4657519 | bbraun.de |
| Luer lock glass syringe (5 ml) | C679.1 | carlroth.com | |
| Butyl rubber stopper (ø 1.75 mm) | 271050 | labor-ochs.de | |
| Rubber tubing (40 mm, 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Glass bottle (2 L) | Rotilabo | X716.1 | carlroth.com |
| Butyl rubber stopper (for GL45) | 444704 | labor-ochs.de | |
| Stainless steel capillary (50 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Rubber tubing (30 mm x 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Rubber tubing (100 mm x 0.74 mm ID) | 2600185 | newageindustries.com | |
| Luer Lock tube connector (1.0 mm, LLF) | P334.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock 3-way connector (LLF, 2x LLM) | 6134 | cadenceinc.com | |
| Light source | Samsung | SI-P8V151DB1US | samsung.com |
| Peristalic pump | Ismatec | EW-78017-35 | coleparmer.com |
| Pumping tubing (0.89 mm ID) | EW-97628-26 | coleparmer.com | |
| Stainless steel capillary (200 mm, 0.74 mm ID) | 56736 | sigmaaldrich.com | |
| Stainless steel capillary (400 mm, 0.74 mm ID) | 56737 | sigmaaldrich.com | |
| Supel-Inert Foil (Tedlar - PFC) gas pack (10 L) | 30240-U | sigmaaldrich.com | |
| Rubber tube (30 mm, 6 mm ID) | 770300 | labor-ochs.de | |
| Luer Lock tube connector (3.0 mm, LLM) | P343.1 | carlroth.com | |
| Luer Lock tube connector (3.0 mm, LLF) | P335.1 | carlroth.com | |
| Gas-tight syringe (20 ml) | C681.1 | carlroth.com | |
| Bunsen burner | – | ||
| Fiber optic oxygen meter for oxygen quantification | Presens | TR-FB-10-01 | presens.de |
| Vacuum pump | – | ||
| Silicone glue for oxygen optodes | Presens | PS1 | presens.de |
References
- Lyons, T. W., Reinhard, C. T., Planavsky, N. J. The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere. Nature. 506 (7488), 307-315 (2014).
- Raymond, J., Blankenship, R. E.
- Kendall, B., Reinhard, C. T., Lyons, T., Kaufman, A. J., Poulton, S. W., Anbar, A. D. Pervasive oxygenation along late Archaean ocean margins. Nature Geosci. 3 (9), 647-652 (2010).
- Olson, S. L., Kump, L. R., Kasting, J. F. Quantifying the areal extent and dissolved oxygen concentrations of Archean oxygen oases. Chem. Geol. 362 (1), 35-43 (2013).
- Satkoski, A. M., Beukes, N. J., Li, W., Beard, B. L., Johnson, C. M. A redox-stratified ocean 3.2 billion years ago. Earth Planet. Sci. Lett. 430 (1), 43-53 (2015).
- Holland, H. D. Oceans - Possible Source of Iron in Iron-Formations. Econ. Geol. 68 (7), 1169-1172 (1973).
- Holland, H. D., Lazar, B., Mccaffrey, M.
- Klein, C., Beukes, N. J. Time distribution, stratigraphy, and sedimentologic setting, and geochemistry of Precambrian iron-formations. The Proterozoic Biosphere. Schopf, J. W., Klein, C. , Cambridge University Press. 139-146 (1992).
- Poulton, S. W., Canfield, D. E. Ferruginous Conditions: A Dominant Feature of the Ocean through Earth's History. Elements. 7 (2), 107-112 (2011).
- Busigny, V., et al. Iron isotopes in an Archean ocean analogue. Geochim. Cosmochim. Acta. 133, 443-462 (2014).
- Crowe, S. A., et al. Photoferrotrophs thrive in an Archean Ocean analogue. PNAS. 105 (41), 15938-15943 (2008).
- Jones, C., et al. Biogeochemistry of manganese in ferruginous Lake Matano, Indonesia. Biogeosciences. 8 (10), 2977-2991 (2011).
- Lliros, M., et al. Pelagic photoferrotrophy and iron cycling in a modern ferruginous basin. Sci. Rep. 5 (13803), (2015).
- Koeksoy, E., Halama, M., Konhauser, K. O., Kappler, A. Using modern ferruginous habitats to interpret Precambrian banded iron formation deposition. Int. J. Astrobiol. , 1-13 (2015).
- Canfield, D. E. A new model for Proterozoic ocean chemistry. Nature. 396 (6710), 450-453 (1998).
- Wu, W. F., et al. Characterization of the physiology and cell-mineral interactions of the marine anoxygenic phototrophic Fe(II) oxidizer Rhodovulum iodosum - implications for Precambrian Fe(II) oxidation. FEMS Microbiol. Ecol. 88 (3), 503-515 (2014).
- Hungate, R. E., Macy, J. The Roll-Tube Method for Cultivation of Strict Anaerobes. Bull. Ecol. Res. Comm. 17 (1), 123-126 (1973).
- Van Baalen, C. Studies on marine blue-green algae. Bot. mar. 4 (1-2), 129-139 (1962).
- Sakamoto, T., Bryant, D. A. Growth at low temperature causes nitrogen limitation in the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002. Arch. Microbiol. 169 (1), 10-19 (1998).
- Swanner, E. D., Mloszewska, A. M., Cirpka, O. A., Schoenberg, R., Konhauser, K. O., Kappler, A. Modulation of oxygen production in Archaean oceans by episodes of Fe(II) toxicity. Nature Geosci. 8 (2), 126-130 (2015).
- Stookey, L. L. Ferrozine - a New Spectrophotometric Reagent for Iron. Anal. Chem. 42 (7), 779-784 (1970).
- Fitch, M. W., Koros, W. J., Nolen, R. L., Carnes, J. R. Permeation of Several Gases through Elastomers, with Emphasis on the Deuterium Hydrogen Pair. J. Appl. Polym. Sci. 47 (6), 1033-1046 (1993).
- Smith, A. J. B., Beukes, N. J., Gutzmer, J. The Composition and Depositional Environments of Mesoarchean Iron Formations of the West Rand Group of the Witwatersrand Supergroup, South Africa. Econ. Geol. 108 (1), 111-134 (2013).
- Johnson, C. M., Beard, B. L., Klein, C., Beukes, N. J., Roden, E. E. Iron isotopes constrain biologic and abiologic processes in banded iron formation genesis. Geochim. Cosmochim. Acta. 72 (1), 151-169 (2008).
- Krepski, S. T., Emerson, D., Hredzak-Showalter, P. L., Luther, G. W., Chan, C. S. Morphology of biogenic iron oxides records microbial physiology and environmental conditions: toward interpreting iron microfossils. Geobiology. 11 (5), 457-471 (2013).
- Posth, N. R., Konhauser, K. O., Kappler, A. Microbiological processes in banded iron formation deposition. Sedimentology. 60 (7), 1733-1754 (2013).
- Maliva, R. G., Knoll, A. H., Simonson, B. M. Secular change in the Precambrian silica cycle: Insights from chert petrology. Geol. Soc. Am. Bull. 117 (7-8), 835-845 (2005).
- Kappler, A., Pasquero, C., Konhauser, K. O., Newman, D. K. Deposition of banded iron formations by anoxygenic phototrophic Fe(II)-oxidizing bacteria. Geology. 33 (11), 865-868 (2005).
- Krepski, S. T., Hanson, T. E., Chan, C. S. Isolation and characterization of a novel biomineral stalk-forming iron-oxidizing bacterium from a circumneutral groundwater seep. Environ. Microbiol. 14 (7), 1671-1680 (2012).
- Czaja, A. D., Johnson, C. M., Beard, B. L., Roden, E. E., Li, W. Q., Moorbath, S. Biological Fe oxidation controlled deposition of banded iron formation in the ca. 3770 Ma Isua Supracrustal Belt (West Greenland). Earth. Planet. Sci. Lett. 363 (1), 192-203 (2013).
- Melton, E. D., Schmidt, C., Kappler, A. Microbial iron(II) oxidation in littoral freshwater lake sediment: the potential for competition between phototrophic vs. nitrate-reducing iron(II)-oxidizers. Front. Microbiol. 3 (197), 1-12 (2012).
