Summary
在受控实验室环境中, 在自然环境中观察到的海洋领域内粘土和细菌细胞的相互作用和沉淀是最好的。在这里, 我们描述了一个详细的协议, 其中概述了一个新的方法来测量粘土和蓝藻 floccules 沉降率。
Abstract
在很大程度上讨论了沉积细粒、富含有机沉积物的机制。具体而言, 研究了粘土颗粒与反应性、浮游蓝藻细胞相互作用对沉积记录的影响。这种相互作用是页岩沉积模型的潜在主要贡献者。在实验室设置中, 这些材料的絮凝和沉淀速率可以在受控环境中进行检查和测量。在这里, 我们详细介绍了一个测量蓝藻/粘土混合物沉降速率的协议。通过对两个样品实验的描述, 证明了这种方法: 第一次使用高岭土 (一种脱水的高岭土) 和细长7002 (一种海洋球形蓝藻), 第二次使用高岭土和Synechocystis 6803 (淡水球形蓝藻)。蓝藻文化是混合在一个专门设计的坦克设备的不同数量的粘土, 优化, 以允许连续, 实时视频和摄影记录。抽样程序是详细的, 以及收集后的协议, 以精确测量叶绿素a , 其中蓝藻细胞的浓度在悬浮可以确定。通过实验复制, 构造出显示沉降速率的剖面。
Introduction
利用目前的环境条件和过程来推断过去的沉积机制, 长期以来一直是沉积学的基础。虽然现代沉积类似物, 如黑海, 已被用来了解沉积的有机丰富, 细粒度矿床, 实验室的实验有可能进一步揭示页岩矿床的起源。黑色页岩成因的一个研究领域是原始地层的沉积速率和机理。传统上, 据推测, 在沉积速率、初级生产力和有机物呼吸率等环境中形成的黑色页岩, 在1、2 的沉淀物中促进有机物的保存. ,3。然而, 蓝藻和粘土絮凝的作用在很大程度上仍然不值得考虑。这种絮凝机理可以迅速沉积出富含有机物的细粒沉积物, 并且不需要低氧。考虑到这一前提, 该协议有两个目标: 1) 测量蓝藻/粘土 floccules 的沉降速率, 2) 实时可视化沉积过程。这种方法, 除了地球化学分析, 已被用来证明蓝藻/粘土絮凝实际上可能是一个重要的机制, 页岩形成1。该方法最初拟用于模拟页岩沉积时, 适用于生物和环境修复等其他学科, 其中粘土输入对细菌代谢和种群的影响需要测量。
已进行了大量的研究, 以观察蓝藻和粘土的絮凝, 以减轻有害藻类绽放2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. 然而, 在测量细胞浓度的同时, 这些研究并没有应用蓝藻/粘土絮凝来模拟岩石记录的沉积。因此, 这些研究缺乏视觉成分, 这在模拟过去的沉积过程时可能是至关重要的。此外, 大多数研究都利用细胞计数 (例如, Pan等.11), 这可能是费力的。我们的方法, 最近在测量蓝藻絮凝的进展, 确定蓝藻细胞浓度的变化, 通过测量叶绿素a (智利a) 在离散时间间隔。与视觉数据进行配对是一种新的方法, 可用于推断沉积条件。所生成的图像也可用于计算杜等 al工作后的沉降速率。13. 视觉和数字数据的结合加强了结果的可靠性。此外, 我们还概述了附加的协议, 允许沉积的死生物量和粘土也被观察到。在考虑过去的沉积环境时, 这一点很重要, 那里的生物量可能发生了共生。在絮凝过程中死生物量的差异 (例如, 絮凝速率的降低) 可能会产生沉积的影响。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. 准备蓝藻文化
-
利用固体培养基制备接种培养基
- 获取无菌蓝藻细胞从美国类型的文化收集或巴斯德文化收集。例如, 单细胞, 海洋细长7002 是从巴斯德文化收集, 它将被称为细长以后。
- 在含有固体介质的板上保持细长细胞 (A + 液体介质14和1.5% 琼脂15)。这些将被提到以后作为接种文化。
- 在30–50µmol 光子 m-2 s-1,15,18的连续光线下孵化出32至2°c 的板块。
- 重复步骤 1.1–1.3, 并将 BG-1116中的 + 介质替换为淡水蓝藻物种的步骤 1.1.2, 如Synechocystis sp 680316、17, 以后称为Synechocystis.有关第1-4 和 BG-11 介质的组成, 请参阅表。
-
准备液体培养: 每个坦克实验需要一个400毫升蓝藻文化。
- 收集一个250毫升和两个1升耐热锥形瓶。
- 用4米盐酸 (hcl) 溶液 (每瓶30毫升的 hcl 溶液) 冲洗每个烧瓶, 接着是蒸馏水。
注意: 盐酸具有腐蚀性和毒性。在使用4米 HCl 溶液时, 请确保佩戴了实验室大衣、安全护目镜和耐酸手套。在实验室水槽中执行这一步骤, 并按照当地规定处理4米 HCl 溶液 - 用50毫升液体介质 (A + 或 BG-11) 填充250毫升烧瓶。用400毫升液体介质 (a + 或 BG-11) 和其他 1 l 烧瓶填充一个1升烧瓶, 其中有600毫升的介质 (a + 或 BG-11)。
- 用透气的泡沫塞子封住每个烧瓶, 用锡纸盖上泡沫塞子和烧瓶颈。
- 标签和高压釜的烧瓶在121°c 和100帕25分钟. 允许烧瓶冷却到室温。
- 用70% 酒精消毒表面, 制备层流罩。
- 收集电线接种回路, 本生燃烧器, 冷却50毫升液体培养基瓶 (从步骤 1.2.5) 和接种文化 (从步骤 1.1)。把这些物品放在消毒的气流罩里。
- 使用本生燃烧器的火焰, 简单地消毒电线接种回路, 让它降温。
- 沿接种培养的表面拖动冷却循环以收集蓝藻细胞。
- 从250毫升瓶中取下泡沫塞子和箔帽 (不接触泡沫塞子), 通过火焰短暂传递锥形瓶的边缘。
- 倾斜的烧瓶, 使媒体靠近烧瓶的颈部, 并插入接种环涂上细胞的瓶子。一旦循环被淹没在介质中, 搅动接种循环以移除细胞。
- 使用本生燃烧器火焰, 除去接种回路, 重新消毒烧瓶的唇部。
- 更换泡沫塞子和箔帽到锥形瓶 (不接触泡沫塞子)。
- 在本生燃烧器火焰中短暂消毒接种回路。
- 准备一个生长室 (称为生长室), 温度保持在30°c15,18和光强度是30–50µmol 光子 m-2 s-1,15,18.湿度不受主动控制。
- 允许接种的50毫升培养在 150 rpm 的生长室进行孵化, 保持温度为30摄氏度。在搅拌过程中保持瓶子的嘴, 以控制蒸发损耗, 防止污染。
- 允许蓝藻文化生长96小时。一个成功的文化应该出现明亮的绿色和有一个光学密度 (OD) 在750毫微米0.4–0.6。
- 一旦文化已经充分增长, 将50毫升的文化和 1 L 烧瓶包含400毫升液体介质 (从步骤 1.2.5) 在层流罩。确保流动罩在步骤1.2.6 后灭菌。
- 在层流罩内对两个烧瓶重复步骤1.2.10。
- 将50毫升的文化倒入1升瓶中的400毫升培养基中, 用本生燃烧器火焰重新杀菌1升烧瓶的唇。
- 在泡沫塞子和箔帽的地方, 附上一个无菌鼓泡装置, 由泡沫塞子、吸管、塑料管、内衬过滤器和箔盖到烧瓶口。
- 搅动 1 L 烧瓶在 150 rpm 在30°c 与涌泉设备附有空气泵, 通过解决方案15,18在300毫升/分钟循环湿空气混合物。
- 允许培养基在生长室内生长30摄氏度, 120–168 h。一个成功的文化应该出现明亮的绿色和有 OD750 毫微米0.4–0.6。
- 重复步骤 1.2, 产生控制文化, 这将不会与粘土混合。
- 使用死生物量的实验需要额外的步骤。蒸压釜1升瓶养殖60分钟, 在121摄氏度, 并允许它冷却到室温。
2. 实验设置
- 将一个长方形的丙烯酸罐 (长度为20厘米, 宽5.1 厘米, 高度为30厘米) 放在荧光灯库的前面 (九 T8 灯泡, 至少2600流明;图 1)19。
- 在灯和油箱之间放一层半透明的白色塑料片, 以分散光线, 透过水箱照射。这个设置是由萨瑟兰等。19
- 将丙烯酸罐标在高度为10厘米处, 从底座垂直测量。所有测量都应在水柱的高度进行, 以确保所有取样的一致性。
- 将相机放在三脚架上, 在坦克前面1米处记录每个实验。视频摄像机是推荐图像可以从视频文件中提取, 并通过使用数学建模软件, 视频文件可以用来模型沉降动力学19。
- 将黑色布放在轻型银行、坦克和照相机上, 以屏蔽外部光源的实验 (图 1)。
3. 絮凝实验协议
- 收集400毫升的文化 (步骤 1.2), 一个大的毕业圆筒, 和600毫升的额外生长介质在 1 L 烧瓶 (步骤 1.2.5)。
- 稀释400毫升培养 (第4-6 毫克/毫升的初始细胞浓度) 与额外的生长培养基 (A + 或 BG-11) 到最终体积的1升使用的毕业气缸。将此解决方案添加到亚克力罐中。
- 准备2毫升离心管标签和放置在一个方便的位置附近的丙烯酸罐。测试50克粘土。
- 开始视频录制。在多次实验的情况下, 一个带有实验标识符的符号可以暂时在摄像机前举行。
- 使用吸管, 采取1毫升的样品, 并将其放置在标签离心管。使用此示例通过测量 OD750 nm值来确定初始蓝藻单元格计数。把所有样品都用三份, 以确保准确的结果。
- 用搅拌棒将粘土 (50 克) 快速倒入水箱中, 10–15 s。
- 启动定时器, 并采取最初的1毫升样品为智利的决心使用 P1000 吸管 (样品时间0)。
- 在适当的时间间隔 (例如, 1 分钟, 2 分钟, 3 分钟, 4 分钟, 5 分钟, 10 分钟, 15 分钟, 30 分钟, 60 分钟, 180 分钟, 240 分钟) 进行额外的取样。
- 实验完成后, 保存视频文件, 关闭摄像机, 并处理所有的样本以确定 (步骤 4).
- 蒸压釜剩余的粘土/蓝藻溶液。根据蓝藻种类、当地法规和实验室策略, 使用适当的方法处理解决方案。用肥皂和水清洗水箱, 用蒸馏水冲洗, 晾干。
- 准备一个没有粘土添加的控制实验。在同一时间点取样品。这些数据可以与其他实验数据进行比较, 以确认由于粘土絮凝而导致沉降速率提高, 而不是自然沉降的结果。
- 如果在实验中使用死生物量, 则使用相同的实验过程。然而, 解决方案的处置程序不需要热处理。
4. 样品处理和评估
- 使用从 Owttrim16修改的过程, 确定每个细胞样品中的叶绿素浓度。收集后, 在室温下使用离心, 在 1.3万 x g上将每个样品中的细胞颗粒3分钟。
- 使用 P1000 吸管去除多余的介质, 并添加1毫升100% 甲醇 (20 °c)。将样品全速旋转1分钟, 并用重悬细胞颗粒。
注意: 甲醇是有毒和易燃的。戴上手套和安全眼镜, 保持甲醇远离点火源。 - 将样品在-20 摄氏度孵育24小时, 以利于提取叶绿素a。
- 孵化后, 颗粒的细胞碎片, 如4.1 所述, 转移绿色上清到一个试管使用吸管, 并把试管到分光光度计。允许样品在分光光度计中休息1分钟, 以确保样品中剩余的粘土沉淀并不会干扰测量。
- 通过测量 665 nm 和 652 nm 的吸光度, 以及在 750 nm 上的 OD, 确定 spectrophotometrically 浓度。智利的浓度是由公式智利a = 16.29 x (665 od750)-8.54 x (652 od750) 20。浓度被用作细胞浓度的代表。此外, 一个转换因子 7.4 x 1010细胞/l = 10 克/升21可以用来计算在克的一些蓝藻物种的细胞浓度。
- 绘制计算值与时间的数值。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
当暴露在粘土, 蓝藻细胞被带出悬浮22。在这里给出的代表性结果表明了这一点。为了确定粘土对蓝藻种群的影响, 并观察沉降速率, 进行了两次试验,细长和Synechocystis暴露在50克/升高岭土 (表 5–6, 图 2–3)。蓝藻文化按步骤1所述增长。随后, 在设置了坦克 (步骤 2) 后, 稀释后的细长文化倒入罐中, 并与50克的高岭土粘土在步骤3后混合。这被重复了为Synechocystis文化。所有样品都是从油箱的同一位置收集的。对样品进行了处理, 测量了 od652和 od665以及计算出的细长(表 5) 和Synechocystis (表 6) 的值. 这些结果以图形化的方式绘制成折线图, 并与标准的结果进行比较, 以确定蓝藻/粘土混合物的沉降速率是否高于蓝藻的自然沉降率。这些结果表明, 在粘土暴露10分钟内, 蓝藻种群被从悬浮液中带出 (图 2–3)。海洋细长的沉积速率比淡水 Synechocystis 的速度更快, 这与三价阳离子 (在生长介质中普遍存在, 模拟盐水的盐度) 的假设一致. 作为粘土颗粒与细菌细胞之间的架桥剂, 促进絮凝, 从而沉淀1。
重要的是要注意, 在图 3中, 有一些异常的高结果, 特别是在数据点2。这是一个示例处理过程, 其中步骤4.4 没有充分遵循, 样品在测量过程中变得混浊。这会产生人为的高结果 (图 2, 数据点 2)。图 4中提供了一个从视频中提取的时间序列中图像的例子, 该示例从 Playter et。22. 必须指出的是, 在 Playter 中使用高岭石 (不是高岭土). 22。
图 1: 说明实验装置的解释图.从坦克装置中至少设置了1米的摄像机。油箱里装满了1升的蓝藻和液体介质。灯从后面照亮了坦克, 光被半透明的胶片驱散了。这整个设置用黑色布覆盖, 以消除额外的光源。这个数字已经从萨瑟兰和al修改。19.请点击这里查看这个数字的更大版本.
图 2: 从表1所给出的 OD 值计算出浓度.这些值是从细长/高岭土混合物 (黄色)。与智利的比较仅细长浓度 (蓝色) 显示蓝藻/粘土混合物的沉淀速率增加。这个数字已经从 Playter等。22.请点击这里查看这个数字的更大版本.
图 3: 从表2中给定的 OD 值计算出的浓度.这些值是从Synechocystis/高岭土混合物 (黄色)。与智利的比较仅Synechocystis浓度 (蓝色) 显示蓝藻/粘土混合物的沉淀速率增加。这个数字已经从 Playter等。22.请点击这里查看这个数字的更大版本.
图 4:细长-高岭石沉积的代表性时间过程.这些快照是在离散时间间隔 (1 分钟) 内从录制的视频中提取的。这个数字已经从 Playter等。22.请点击这里查看这个数字的更大版本.
| 1升 |
| 18克氯化钠 |
| 0.6 克氯化钾 |
| 1克纳米3 |
| 5克 MgSO4 ∙ 7H2O |
| 1毫升2PO4 |
| 7.2 毫升 CaCl2 |
| 161 ul Na2EDTA |
| 1毫升 FeCl3 ∙ 6H2O |
| 10毫升三盐酸 pH 值8。2 |
| 1毫升 P1 金属库存 * |
表 1: + 媒体的食谱14.请参阅表 2 P1 金属库存的组成。这个食谱产生了1升的媒体。
| 1升 P1 金属库存 |
| 34.26 克 H3波3 |
| 4.32 克 MnCl2 ∙ H2O |
| 0.315 克 ZnCl |
| 0.03 g MoO3 (85%) |
| 0.003 克丘索4 ∙ 5H2O |
| 0.01215 克 CoCl2 ∙ 6H2O |
表 2: + 介质所需的 P1 金属料的配方。
| 1升 |
| 10毫升纳米3 |
| 1毫升 K2HPO4 |
| 1毫升 MgSO47H2O |
| 1毫升 CaCl2 2 小时2O |
| 1毫升柠檬酸 H2O |
| 1毫升柠檬酸铁铵 |
| 1毫升 DiNaEDTA |
| 1毫升 Na2CO3 |
| 1毫升 A5 微量元素 * |
表 3: BG-11 介质的配方16.有关 A5 微量元素的组成, 请参阅表 4 。这个食谱产生了1升的媒体。
| 1升库存解决方案 |
| 2.86 克 H3波3 |
| 1.81 克 MnCl2 4 小时2O |
| 0.222 克 ZnSO4 7 小时2O |
| 0.390 克 Na2MoO4 2 H2O |
| 0.079 克丘索4 5 小时2O |
| 0.40 克 CoCl2 6 小时2O |
表 4: BG-11 介质所需的 A5 微量元素的配方。
| 采样时间 (分钟) | OD 665 毫微米 | OD 652 毫微米 | 智利a (毫克/毫升) |
| -1 | 0.563 | 0.373 | 5.986 |
| 0 | 0.428 | 0.33 | 4.154 |
| 5 | 0.112 | 0.046 | 1.432 |
| 10 | 0.024 | 0.036 | 0.084 |
| 15 | 0.027 | 0.025 | 0.226 |
| 30 | 0.007 | 0.002 | 0.097 |
| 60 | 0 | 0.061 | 0.000 |
| 120 | 0.007 | 0.061 | 0.000 |
| 180 | 0.005 | 0.012 | 0.000 |
| 240 | 0.005 | 0.012 | 0.000 |
表 5: OD665和 OD652测量的细长在50克/升高岭土的存在下.使用步骤4.4 中的公式计算值。请注意, 示例 t6 和 t7 丢失。这是一个不按照单元采样协议保持一致的采样间隔的示例。标准的数据取自 Playter,等等。(2017)2。
| 采样时间 (分钟) | OD 665 毫微米 | OD 652 毫微米 | 智利a (毫克/毫升) |
| -1 | 0.384 | 0.345 | 3.309 |
| 0 | 1.863 | 1.739 | 15.497 |
| 5 | 0.64 | 0.528 | 5.916 |
| 10 | 0.217 | 0.216 | 1.690 |
| 15 | 0.104 | 0.089 | 0.934 |
| 30 | 0.126 | 0.169 | 0.609 |
| 60 | 0.424 | 0.402 | 3.474 |
| 90 | 0.115 | 0.048 | 1.463 |
| 120 | 0.016 | 0.007 | 0.201 |
| 180 | 0.012 | 0.004 | 0.161 |
| 240 | 0.011 | 0.005 | 0.136 |
表 6: OD665和 OD652测量的Synechocystis在50克/升高岭土的存在下。使用步骤4.4 中提供的公式计算值。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
蓝藻细胞-粘土相互作用的絮凝反应在生态学和工程2、3、4、5、6、7 等领域引起了很大的兴趣. ,8,9,10,11,12, 然而, 这些相互作用的调查与沉积的模拟的意图矿床 (如页岩) 相对较新。在这种情况下, 对于沉积应用程序, 此过程的可视化尚未报告。在过去的絮凝研究中, 这些相互作用是通过混合粘土和蓝藻在罐子, 试管, 或烧杯, 和抽样在离散时间间隔9,11,12, 26通过时间确定细胞浓度的变化。这些研究以不同的方式测量了蓝藻细胞的浓度。例如, 取样的蓝藻细胞数量是通过使用显微镜9、11、12、26进行计数来测量的。与初始细胞浓度相比, 去除效率可计算为9、11、12、26。在另一项研究中, 在允许粘土/细胞混合物沉淀后, 对被沉淀的细胞/粘土沉积物上剩余的液体进行取样和分析, 以估计悬浮3中剩余细胞的数量。直接从水柱样本测量的叶绿素a也被用来计算细胞浓度8,10。
与此相反, 我们的方法是根据 Sengco 的方法来测量悬浮时间内的细胞. 4通过在整个过程中选择时间进行测量, 并对这些时间间隔与实时视频图像进行配对。与其它涉及用生物 (藻类或蓝藻) 或非生物 (合成絮凝剂) 混凝剂在阴离子絮凝剂存在下沉降粘土的试验协议相比, 我们的分析不同于许多计数。首先, 我们的研究涉及使用一个海洋球形种蓝藻, 而许多其他研究涉及淡水物种或物种, 生产胞外多糖物质5,23,24,25. 此外, 我们的研究涉及使用标准坦克, 其中解决方案保持静止。这与使用试管或气缸3、12、14或水槽的研究结果形成对比, 其中流体流动是一个利益变量6,7。我们实验方法的静态性质允许测量基线沉降速率, 在这种情况下, floccules 不会被湍流悬浮。此外, 使用坦克而不是试管, 罐子, 或烧杯, 允许更好地可视化的结果沉积, 因为平坦的坦克两侧;视频图像显示没有失真, 由于弯曲和光均匀分散。第三, 本文所描述的方法测量了短 (2 分钟间隔) 和长 (小时间隔) 的絮凝速率;此外, 图像可以按秒的刻度进行编译, 同时允许对过程进行可视化, 并对沉降速率进行额外的测量。大多数研究测量絮凝率超过一半到全小时间隔5,6,23,25或简单地测量最后的细胞在暂停后的一个时间点后剩余 (2–2.5 h)9,24, 虽然一些研究9测量了细胞的变化或智利的浓度超过2分钟的间隔。选择的样品间隔是关键的, 因为絮凝可以迅速发生 (在5–10分钟内)22。最后, 我们的方法的一个主要优点是, 它产生的絮凝过程的实时图像, 而不仅仅是生产的骨料 (e., Avnimelech 等, 1982 )24。有两行数据, 从取样和视觉证据的细胞浓度, 增强了结果的可靠性, 并支持可靠的结论。
虽然适用于测定粘土和蓝藻的絮凝速率, 但我们的协议要求在罐内取样位置方面勤奋。每一次都必须取样同一区域的油箱 (x、y、z), 否则样品的结果可能会歪斜。在进行 OD 测量之前, 还必须注意允许所有微粒沉淀。关键步骤包括: i) 使用适当的取样间隔, 对所有实验保持一致, 二) 确保粘土/蓝藻颗粒在添加甲醇后充分断裂, 以确保充分提取细胞中的叶绿素。
此处描述的技术也仅限于在完全氧化条件下的模拟絮凝。需要对实验装置和程序进行修改, 以模拟缺氧底水的分层水柱。
在沉积环境中, 这种方法有可能被应用于模拟不同粘土比或生物材料的沉积物, 以便了解从河流输入中有机质和盐分的变化等方面。此外, 利用这种方法产生的沉积物可以用来研究潜在的风暴返工对絮凝体-相干性的影响, 重组或搅拌。通过配对直接测量蓝藻细胞浓度与视觉图像, 该协议超越了传统的应用蓝藻/粘土絮凝工艺, 并允许这些过程应用于沉积岩石记录的模型。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
提交人感谢加拿大自然科学和工程研究理事会提供的资金 (05448、165831和 213411)。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| cyanobacteria (in this study: Synechococcus sp. PCC 7002 and Synechocystis sp. PCC 6803) | Pasteur Culture Collection | PCC 7002 or PCC 6803 | used to inoculate the plates |
| agar | Thermo Scientific | CM0003 | used to fill two petri dishes |
| Petri plates (standard bacteriology, 100 x 15 mm) | Sarstedt | 82.1473.001 | 2 required |
| 1 L heat resistant Erlenmeyer flask | Pyrex | 4980-125 | 1 required |
| 250 mL heat resistant Erlenmeyer flask | Pyrex | 4980-250 | 1 required |
| Nichrome inoculating loop with handle | Fisher Scientific | 14-956-103 | 1 required |
| tinfoil | Reynolds Wrap Aluminum Foil | 89079-067 | 50 cm required; used to cover foam stopper and neck of erlenmeyer flasks |
| growth media (e.g. A+) | 1050 mL required; produced using composition described in tables 1-4 | ||
| Bunsen Burner | Fisher Scientific | S95941 | 1 required |
| plastic tubing | Fisher Scientific | S504591 | 1 m required; used to create the bubbling apparatus |
| sponge stopper | Jaece Industries Inc | 14-127-40E | 1 required; hole made in center for pipette; used for constructin the bubbling apparatus |
| acrylic sheet | Home Depot | Optix clear acrylic sheet model # MC-102S | 1 required; used to construct acrylic tank (20 x 30 x 5.1 cm) |
| clear waterproof silicone adhesive | Home Depot | Loctite clear silicone model # 908570 | 1 required; used to construct acrylic tank (20 x 30 x 5.1 cm) |
| camera or video recorder | Panasonic | HC-V770 HD camcorder | 1 required |
| tripod | Magnus | VT-300 | 1 required |
| black cloth | primomart | EAN 0726670162199; Part number 680254blacknappedfr | 1 required; duvetyne light block-out cloth; approximatly 152 x 213 cm to cover tank experiment |
| heat resistant serological pipet | corning incorporated C708510 | 13-671-101G | 1 required; used to create the bubbling apparatus |
| sample vials | Dynalon | S30467 | at least 12 (will vary with time interval chosen) |
| heat resistant glass pipette | Fisher Scientific | Corning Incorporated C708510, 13-671-101G | 1 required; used to create the bubbling apparatus; Polystyrene serological pipet would also work, but should be connected to the tubing and stopper after the rest of the apparatus is autoclaved. |
| microcentrifuge | Eppendorf | 22 62 120-3 | 1 required;Comparable products may be used if capable of centrifuging 1.5 -2 mL microfuge tubes at 13,000 x g |
| vortex machine (Vortex-Genie 2) | Scientific Industries, Inc | SI-0236 | 1 required |
| 100% methanol | Fisher Scientific | A412-500 SDS | at least 12 mL (1mL per sample) required; Caution: Flammable, toxic. Wear gloves and safety glasses. Do not use or store near ignition source. Alternate sources may be used. |
| cuvettes (1.6 mL, polystyrene) | Sarstedt | 67.742 | at least 12 required |
| spectrophotometer | Fisher Scientific | 222-271600 | 1 required; Pharmacia Biotech Novaspec ll could also be used. |
| light bulbs | Home Depot | model # 451807; internet #205477895; store SKU #1001061538 | 6-8 bulbs required to provide light for the tank experiments |
| pipette (Pipetman Classic P1000 | Gilson | F123602 | used to collect samples |
| 37 % Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 258148 | Caution: Corrosive and toxic. Wear lab coat, safety glasses and acid-resistant gloves while using. Prepared to 4 N before use by dilution into deionized water in a chemical fumehood. |
| Foam stopper (small) | Canlab | T 1385 | |
| Foam stopper (large) | Canlab | T 1387 | Requires some intact stoppers and some with a single hole through the centre |
| 30 °C incubator/growth room with continuous illumination | 1 required | ||
| 70 % Ethanol | Fisher Scientific | BP8201500 | 30 mL required;Caution: Toxic and flammable. Wear lab coat and safety glasses |
| hydrophobic air filter (Midisart 2000, 0.2 µm) | Sartorius | 17805 | 1 required |
| clay (e.g. kaolin) | Fisher Scientific | MFCD00062311 | at least 50 g required |
| microfuge tubes (2 mL, polypropylene) | Sarstedt | 72.695.500 | Comparable products may be used. At least 12 (will vary with time interval chosen) |
| 1000 µL pipet tips | Sarstedt | 70.762 | 1 required |
References
- Macquaker, H. S., Keller, M. A., Davies, S. J. Algal blooms and "marine snow": mechanisms that enhance preservation of organic carbon in ancient fine-grained sediments. J. Sediment. Res. 80, 934-942 (2010).
- Tyson, R. V. Sedimentation rate, dilution, preservation and total organic carbon: some results of a modeling study. Org. Geochem. 32, 333-339 (2001).
- Piper, D. Z., Calvert, S. E. A marine biogeochemical perspective on black shale deposition. Earth-Sci. Rev. 95, 63-96 (2009).
- Sengco, M. R., Li, A. S., Tugend, K., Kulis, D., Anderson, D. M. Removal of red- and brown-tide cells using clay flocculation I. Laboratory culture experiments with Gymnodiniumbreve and Aureococcus anophagefferens. Mar. Ecol. Prog. Ser. 210, 41-53 (2001).
- Guenther, M., Bozelli, R. Factors influencing algae-clay aggregation. Hydrobiologia. 523, 217-223 (2004).
- Archambault, M. -C., Grant, J., Bricelj, V. M. Removal efficiency of the dinoflagellate Heterocapsa triquetra by phosphatic clay and implications for the mitigation of harmful algal blooms. Mar. Ecol. Prog. Ser. 253, 97-109 (2003).
- Beaulieu, S. E., Sengco, M. R., Anderson, D. M. Using clay to control harmful algal blooms: deposition and resuspension of clay/algal flocs. Harmful Algae. 4, 123-138 (2005).
- de Magalhães, L., Noyma, N., Furtado, L., Mucci, M., van Oosterhout, F., Husza, V., Marinho, M., Lürling, M. Efficacy of coagulants and ballast compounds in removal of cyanobacteria (Microcystis) from water of the tropical lagoon Jacarepaguá (Rio de Janeiro, Brazil). Estuaries and Coasts. 40, 121-133 (2017).
- Li, L., Pan, G. A universal method for flocculating harmful algal blooms in marine and fresh waters using modified sand. Environ. Sci. Tech. 47, 4555-4562 (2013).
- Miranda, M., Noyma, N., Pacheco, F. S., de Magalhães, L., Pinto, E., Santos, S., Soares, M., Huszar, V., Lürling, M., Marinho, M. The efficiency of combined coagulant and ballast to remove harmful cyanobacterial blooms in a tropical shallow system. Harmful Algae. 65, 27-39 (2017).
- Pan, G., Chen, J., Anderson, D. Modified local sands for the mitigation of harmful algal blooms. Harmful Algae. 10, 381-387 (2011).
- Shi, W., Tan, W., Wang, L., Pan, G. Removal of Microcystis aeruginosa using cationic starch modified soils. Water Research. 97, 19-25 (2016).
- Du, J., Pushkarova, R. A., Smart, R. A cryo-SEM study of aggregate and floc structure changes during clay settling and raking processes. Int. J. Miner. Process. 93, 66-72 (2009).
- A+ Medium Recipe, 2017. UTEX Culture Collection of Algae at the University of Texas at Austin. , Available from: http://web.biosci.utexas.edu/utex/Media%20PDF/a%20plus%20medium.pdf (2017).
- Stevens, S. E., Porter, R. D. Transformation in Agmenellum quadruplicatum. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 77, 6052-6056 (1980).
- Owttrim, G. W. RNA helicases in cyanobacteria: biochemical and molecular approaches. Methods Enzymol. 511, 385-403 (2012).
- Rippka, R., Deruelles, J., Waterbury, J. B., Herdman, M., Stanier, R. Y. Generic Assignments, Strain Histories and Properties of Pure Cultures of Cyanobacteria. Microbiology. 111, 1-61 (1979).
- Chamot, D., Owttrim, G. W. Regulation of cold shock-induced RNA helicase gene expression in the cyanobacterium Anabaena sp. strain PCC 7120. J. Bacteriol. 182, 1251-1256 (2000).
- Sutherland, B. R., Barrett, K. J., Gingras, M. K. Clay settling in fresh and salt water. Environ. Fluid Mech. 15, 147-160 (2014).
- Porra, R. J., Thompson, W. A., Kriedemann, P. E. Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a and b extracted with four different solvents: verification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy. Biochim. Biophys. Acta. 975, 384-394 (1989).
- Liu, Y. X., Alessi, D. S., Owttrim, G. W., Petrash, D. E., Mloszewska, A. M., Lalonde, S. V., Martinez, R. E., Zhou, Q. X., Konhauser, K. O. Cell surface reactivity of Synechococcus sp. PCC 7002: implications for metal sorption from seawater. Geochim. Cosmochim. Acta. 169, 30-44 (2015).
- Playter, T., Konhauser, K., Owttrim, G., Hodgson, C., Warchola, T., Mloszewska, A. M., Sutherland, B., Bekker, A., Zonneveld, J. -P., Pemberton, S. G., Gingras, M. Microbe-clay interactions as a mechanism for the preservation of organic matter and trace metal biosignatures in black shales. Chem Geol. 459, 75-90 (2017).
- Verspagen, J. M. H., Visser, P. M., Huisman, J. Aggregation with clay causes sedimentation of the buoyant cyanobacteria Microcystis spp. Aquat. Microb. Ecol. 44, 165-174 (2006).
- Avnimelech, Y., Troeger, B. W., Reed, L. W. Mutual flocculation of algae and clay: evidence and implications. Science. 216, 63-65 (1982).
- Chen, L., Men, X., Ma, M., Li, P., Jiao, Q., Lu, S. Polysaccharide release by Aphanothece halophytica inhibits cyanobacteria/clay flocculation. J. Phycol. 46, 417-423 (2010).
- Pan, G., Zhang, M. -M., Chen, H., Zou, H., Yan, H. Removal of cyanobacterial blooms in Taihu Lake using local soils. I. Equilibrium and kinetic screening on the flocculation of Microcystis aeruginosa using commercially available clays and minerals. Environ. Poll. 141, 195-200 (2006).
