Summary
On-site mikrobielle berigelse eller i situ dyrkningsmetoder kan lette isolering af vanskelige at kultur mikrobielle taxa, især fra lav-biomasse eller geochemically ekstreme miljøer. Her, beskriver vi en elektrokemisk set-up uden at bruge en ekstern strømkilde til at berige mikrobielle stammer, der er i stand til af ekstracellulære elektron transport (EET).
Abstract
Anaerob respiration kombineret med elektron transport til uopløselige mineraler (benævnt ekstracellulære elektron transport [EET]) menes at være kritisk for mikrobiel energiproduktion og vedholdenhed i mange undergrunden miljøer, især dem mangler opløselige terminal elektronacceptorer. Mens EET-habil mikrober blevet med held isoleret fra forskellige miljøer, mangfoldigheden af bakterier i stand til at EET er stadig dårligt forstået, især i vanskelige at prøve, lav energi eller ekstreme miljøer, såsom mange undergrunden økosystemer. Her, beskriver vi en on-site elektrokemiske system for at berige EET-habil bakterier bruger en anode som en respiratorisk terminal elektron acceptor. Denne anoden er tilsluttet en katode i stand til at katalysere abiotiske ilt reduktion. Sammenligne denne tilgang med electrocultivation metoder, der bruger en potentiostat for poising potentielle elektrode, kræver to-elektrode system ikke en ekstern strømkilde. Vi præsenterer et eksempel på vores egen berigelse udnyttes i en basisk Dam på Cedars, en jordbaseret serpentinization site i det nordlige Californien. Forudgående forsøg på at dyrke mineral reduktion bakterierne var mislykket, hvilket er sandsynligt på grund af lav-biomasse karakter af dette websted og/eller lav relativ overflod af metal at reducere mikrober. Forud for gennemførelsen af vores to-elektrode berigelse, målte vi koncentration af opløst ilt lodret profil. Dette tillod os at placere carbon følt anode og platinum-galvaniseret carbon følte katode på dybder, som vil støtte de anaerobe og aerobe processer, henholdsvis. Efter stedets inkubation, vi yderligere beriget anodisk elektroden i laboratoriet og bekræftet en særskilt mikrobielle samfund i forhold til overflade-attached eller biofilm Fællesskaber normalt observeret på Cedars. Denne berigelse efterfølgende førte til isolering af de første electrogenic mikrobe fra Cedars. Denne metode til on-site mikrobielle berigelse har potentiale til at øge isoleringen af EET-habil bakterier fra lav biomasse eller vanskeligt at prøve levesteder.
Introduction
Flere mineral-reducerende mikrober har vist sig at udnytte fast-fase mineraler som terminal elektronacceptorer, af ekstracellulære elektron transport (EET) processer, at adfærd elektroner til ydersiden af cellen via redox enzymer1. EET er afgørende, ikke kun for mikrobe-mineralske processer, men også anvendt energi og miljøteknologi, mikrobiel brændselsceller2, elektrode syntese3og bioremediering4. Nye EET-habil bakterier er meget efterspurgte, og er blevet grundigt undersøgt fra en grundlæggende eller anvendt perspektiv5. Men, vi kun har begrænset indblik i den økologiske eller biogeokemiske betydningen af disse bakterier. Fleste af EET-habil mikrober er isoleret efter berigelse fra aqua, sediment eller anaerob kogere ved hjælp af solid elektronacceptorer MnO2, Fe2O3 eller klar elektroder i laboratoriet6, 7 , 8. dog disse metoder ofte producerer lignende konsortier og potentielt savner mere følsomme taxa, der kan dominere lavenergi eller lav biomasse systemer, påvirke disse mikrober evne til at tilpasse sig til lab eller axenic kultur miljø9 . Normalt til miljøer med lav biomasse, er store mængder vand fra et websted filtreret for at koncentrere bakterieceller. Men EET-habil bakterier udviser ofte en anaerob stofskifte og derfor ilt eksponering kan yderligere hæmme eller forhindre deres dyrkning. Alternative on-site metoder at koncentrere celler uden at udsætte dem for ilt kunne lette isolering af EET-habil bakterier. Her rapporterer vi opsætningsoplysninger for en on-site elektrokemiske teknik til at berige EET-habil mikrobe over en lang periode uden behov for en ekstern strømkilde.
Ved hjælp af vores electrocultivation eksperimenter fra et stærkt alkalisk forår i det nordlige Californien, Cedars10, beskriver vi denne on-site elektrokemiske teknik. Geokemi fjedre på The Cedars er påvirket af serpentinization i den undergrund. Fjedrene er meget reduktionistisk, med ilt koncentrationer under påvisningsgrænsen under luft vand interface fremhæve potentialet for mikrobiel energiproduktion via EET i denne funktionelt iltfrit miljø11. Der er imidlertid ingen beviser til støtte for EET-habil mikrober fra Cedars (i enten 16S rRNA eller Metagenomic analyse). Selv om dette miljø er blevet karakteriseret som elektron acceptor begrænset, mulighederne for ved hjælp af uopløselige mineraler som terminal elektronacceptorer, herunder mineraler som jern blottelse mineraler, der skyldes serpentinization (dvs., magnetit), har ikke været grundigt undersøgte12. Vi, derfor indsat vores elektrokemiske system på campingplads Spring, en høj pH foråret på Cedars, at berige for EET-habil mikrober (figur1)13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. opbygning af et to-elektrode System for miljømæssige inkubation
-
Forberedelse af anoden materiale og behandling af kulstof følte elektrode (figur 2).
- Skære kulstof følte lige dimensioner afhængigt af ønskede biomasse berigelse. Nyd hver elektrode i 90% ethanol i 30 min, så skyl mindst 8 gange med deioniseret vand, sonicating for 1 min efter hver skylning.
- Vask elektroderne to gange i 1 M HCl, omrøring i mindst 12 timer for hver vask.
- Tørre elektroder i en varm (37 ° C) ovnen i 6-12 timer, eller indtil væsken.
- Vedhæft elektroder til titanium tråd ved hjælp af grafit epoxy pr. producentens protokol på en polytetrafluorethylen plade (non-stick overflade).
Bemærk: Vi brugte en titanium wire på grund af sin høje tolerance for aerob korrosion. - Bage elektrode ved 120 ° C 6 h.
- Teste modstanden mellem titanium wire og carbon følte med et ohmmeter og bekræfte, at modstanden mellem metaltråd og følte elektroder er mindre end 5 ohm.
-
Electroplation af platinum på kulstof følte elektrode til forberedelse af katode materiale
- Dykke følte Kulelektroder, forberedt i trin 1.1, i 2 M KOH for et minimum af 12 h i en glasbeholder.
- Elektrokemisk rensning, læg elektrode som arbejder elektrode (WE) i en tre-elektrode reaktor, der også rummer en henvisning (RE) og counter elektrode (CE). Tilslut vi, RE, og CE-til potentiostat af krokodillenæb. Bekræfte alle forbindelser med et ohmmeter.
Bemærk: Vi brugte en Ag/AgCl (KCl mættet) elektrode og en platinum wire som RE og CE, henholdsvis. - Poise elektrode på 1,0 V vs. Ag/AgCl for 600 s i elektrolytten løsning indeholdende 2 M KOH (ved hjælp af en tilstrækkelig mængde til at oversvømme hele elektrode). Tegne en elektrode fra den elektrokemiske reaktor, (som er lavet af glas). Skyl elektrode i ionbyttet vand, mindst 8 gange, sonicating for 1 min efter hver skylning. Tør elektroder ved 100 ° C i mindst 12 timer.
- For at forberede plating løsning, tilføje 100 g citronsyre, 5 g natriumsulfat og 2 g af dihydrogen hexachloroplatinate (IV) hexahydrat til 1 L, 2 M svovlsyre.
- Vejer rengjort og tørret elektroder, som er udarbejdet i trin 1.2.1–1.2.2, og derefter dække elektrode i en plating løsning som udarbejdet i trin 1.2.3. Der sonikeres elektrode i opløsningen plating tre gange for 30 s hver.
- Elektroplade elektroderne af poising potentielle elektrode på-0.2 V vs Ag/AgCl for 460 s i plating løsning. Skyl elektroder to gange i deioniseret vand og kassér den platin affald.
- Skyl elektroder i ionbyttet vand mindst 3 gange, sonicating for 20 s efter hver skylning. Skyl uden sonikering mindst tre gange.
- Tør elektroder ved 100 ° C i mindst 12 h. vejer elektrode at kvantificere galvaniseret platin om at kulstoffet følte elektrode.
2. konstruktion og Installation af to-elektrode System
-
Undersøgelse af installationen site for hver elektrode i det naturlige miljø.
- Bestemme koncentrationen af ilt ved hjælp af et opløst ilt () sonde.
- Tjek den dybde profil af i stedet.
Bemærk: De ønskede miljøforhold for anoden er konsekvent hydrering og iltmangel. Hvis det ønskes, skal du fjerne indflydelse af iltdannende fotosyntese ved afskærmning anode fra lys. De ideelle betingelser for katode placering er konsekvent hydreret, og i nærheden af overfladevand skal oxic. Hvis det er nødvendigt, fastgøre flåd for at opretholde overflade kontakt i katoden.
-
Opførelsen af brændselscelle type 2-elektrode inkubation system
- Tilslut den isolerede ledning ønskede længde og spidsen af titanium wire fra elektroder (en anode og en platin forgyldt katode) ved at dreje de to linjer. Dække forbindelser med vandafvisende voks og yderligere beskyttelse ved hjælp af marine grade heat shrink rør.
- Tilslut to ledninger en anode og en katode af en modstand af kendte modstand.
Bemærk: For biologiske systemer, lavere modstande (10 til 1.000 Ω) resultere i mere konsekvent biologisk aktivitet. Hvis det ønskes, vil en høj modstand modstand forhindre biologiske aktivitet, som en negativ kontrol. For at hindre korrosion af eventuelle forbindelser mellem modstand og fører, beskyttet vi dem med heat shrink rør.
-
Måling af spænding og temperatur logger over tid.
- Kontrol af spændingen mellem enderne af modstand til vurdering af nuværende produktion fra brændselscelle reaktion.
- Måle spændingsforskel over tid ved hjælp af et data logging voltmeter med de passende forbindelser fører til anode og katode (Se producentens protokol).
Bemærk: Samtidige temperatur datalogning er valgfri, men disse oplysninger kan hjælpe vedrører ændringer i nuværende til abiotiske i modsætning til biologiske svingninger.
-
Beskyttelse af datalogger og elektriske forbindelser
- Bruge en stationær og/eller plast pose til at beskytte loggeren og alle de elektriske forbindelser fra regn.
- Fix plasticpose og kabler stramt at beskytte mod stærk vind. Et eksempel er vist i figur 1.
3. indsamling af elektrode prøven fra det naturlige miljø
- For at forhindre, at kvaliteten af eksemplet anode bliver beskadiget på grund af ilt forurening, indsamle elektrode under anaerobe betingelser.
- Mindst 30 min før indsamling elektrode prøven, sætte et reagensglas i en anaerob placering. For eksempel sætte reagensglas og låg separat i bunden af dammen til gøre flaske inde anaerobe.
- Skære titanium bly fra elektrode med en wire cutter, forsigtigt indsamle elektrode prøven i reagensglasset, og forsegle det i den anaerobe vand zone. For at holde prøven friske, lagre prøve ved 4 ° C umiddelbart efter prøven samling.
Bemærk: Alternativt elektroder kan overføres direkte til anoxiske (N2 udrenset) medium. Vi brugte en Cedars medium (beskrevet af Suzuki et al. 11) der blev designet fra den vandige Geokemi målt på webstedet og ændret til at give tilstrækkelige næringsstoffer for mikrobiel vækst. Dette medie blev ændret for forskellige laboratorieforsøg.
4. laboratorieverifikation for nuværende produktion og DNA analyse
-
Elektrokemiske bekræftelse for nuværende produktionskapacitet af mikrobielle konsortier knyttet til elektrode.
- Konstruere en elektrokemisk reaktor14,15 med stikprøven elektroden, en platin ledning og en Ag/AgCl (KCl mættet) elektrode som vi, CE, og RE, henholdsvis i en anaerob kammer. Fyld den elektrokemiske reaktor med Cedars medium indeholder opløselige kulhydrat electron donorer.
- Poise elektrode potentielle på + 0,2 V vs Ag/AgCl og måle den aktuelle produktion.
-
DNA-ekstraktion fra elektrode prøven ved hjælp af en mikrobiel DNA kit (se tabel af materialer).
- Rengøre indersiden af anaerobe handskerum med 70% ethanol og sætte en steriliseret parabol på aluminiumsfolie.
Bemærk: Anaerob afdeling holder iltkoncentrationen er mindre end 1 ppm ved at opretholde en brint atmosfære på omkring ~ 2-3% til at skyllepumpetab ilt i tilstedeværelse af en palladium katalysator. - Åbn den elektrokemiske reaktor i handskerummet, sætte prøve elektrode på skålen og beskåret til en størrelse til at passe røret bruges i DNA-kit. Fortsætte med producentens protokol.
- Rengøre indersiden af anaerobe handskerum med 70% ethanol og sætte en steriliseret parabol på aluminiumsfolie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Nuværende produktion blev med succes målt i ca 3 måneder ved hjælp af en spænding datalogger som vist i figur 3. Denne gang blev valgt som det var den længste stabil inkubationstiden for foråret, på grund af stærk falder regn påvirker foråret. En kortere periode kunne være tilstrækkelige, selv om en længere periode kunne give stærkere berigelse af biomasse. Vi bekræftede tilslutning af to-elektrode system efter elektrokemiske inkubation og observerede ingen tegn på korrosion i systemet. Højere nuværende produktion blev observeret i to-elektrode system med lavere modstand (1.000 Ω) sammenlignet med negative kontrol med 100 k ω modstand. Den gradvise nuværende produktionsstigning i den første måned kan tyde på vækst, akkumulering eller overnatning af mikrober på overfladen af elektroden efter stabil nuværende produktion for yderligere to måneder. Interessant, svinget nuværende produktion i en ca 24 h cycle gennem hele perioden af den elektrokemiske berigelse.
For at bekræfte den nuværende produktionskapacitet af mikrobielle konsortier fastgørelse på elektroden, udført vi chronoamperometry med den indsamlede anode i laboratoriet ved hjælp af en 3-elektrode elektrokemiske reaktor. Vi balancerer det potentielle elektrode på +0.4 V vs. en standard hydrogen elektrode (hun) i nærværelse af forskellige kulhydrat electron donorer. De daglige svingninger var ikke længere observeret på anoden når inkuberes i laboratoriet. Dette tyder på, at miljøfaktorer påvirket den mikrobielle nuværende produktion, og sandsynligvis resulterede i de observerede svingninger.
Sammenligne den mikrobielle samfund observeret på elektroderne for beriget med de vedlagte og planktoniske ikke-elektrode Fællesskaber, observeret vi tydelige forskelle i den overordnede struktur (figur 4). Elektrode mikrobielle samfund var stærkt beriget i operationelle taksonomiske enheder (OTUs) fra ukultiveret lineages samt Firmicute lineages af Bacillus. Et skift i sammensætningen af proteobakterier blev også observeret; specifikt, Betaproteobacteria (overvejende Serpentinamonas sp.) dominerede miljømæssige calcit og planktoniske prøver, og Gammaproteobacteria dominerede elektrode prøver10. Differential berigelse af mikrobielle stammer mellem miljø og elektrode prøver giver støtte til mikrobiel aktivitet kørsel den observerede eksperiment. Dette blev yderligere støttet gennem den ultimative isolation af en elektrokemisk aktiv stamme fra de beriget Firmictutes OTUs for Cedars9.
Figur 1 : Elektrokemiske system. (en) skematisk billede af ejendommen elektrokemiske systemet til at berige EET-habil bakterier i miljøet. En anode carbon filt accepterer respirationsudstyr elektroner fra mikrobe og en katode af Pt-galvaniseret carbon filt katalyserer ilt reduktion. Nuværende produktion blev overvåget af en datalogger V forbundet parallelt med begge ender af en modstand R. (b) Setup eksempel i Cedars foråret hvor anoden blev sat nederst i foråret og katode nær vandoverfladen. (c) beskyttelse af datalogger og modstand ved en plastik pose og en rock. Størrelsen af anoden er det samme som vist i figur 2. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2 : Carbon følte elektrode tilsluttet en titanium wire. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3 : Nuværende produktion observeret i to-elektrode system for en tre-måneders inkubationstid. Data for systemer, der anvender modstande af 100 kΩ og 1.000 Ω er vist i (et). Baggrund nuværende blev trukket til nul den indledende aktuelle værdi. Panel (b) svarer til pladsen i panelet (a). Daglige aktuelle svingninger blev observeret på tværs af eksperimenter illustreret i panelet (a).
Figur 4: Mikrobielle samfund sekvens distribution for Camp Site fjedre. DNA ekstraheret fra filtreret vand (CampsiteSpring planktoniske) eller 1 g af calcit taget nedefra pool (CampsiteSpring calcit vedlagt) sammenlignet med DNA ekstraheret fra følte Kulelektroder (elektrode vedlagt) eller DNA fra celler i den flydende fase af den elektrokemiske reaktor (elektrode planktoniske). Sekvens betegnelser er baseret på phylum eller klasse-niveau identiteter for de dominerende phyla Firmicutes og proteobakterier. Mængder er baseret på procent samlede læser. Ændringer i Proteobacterial lineages er skitseret i punkterede linjer. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I den beskrevne undersøgelse viser vi berigelsen af en mikrobiel konsortium, forbundet med i situ nuværende produktion. De observerede mønstre i nuværende støtte mikrobielle aktivitet i dette system over korte og lange tid skalaer. Den kritiske trin til at opbygge en funktionel to-elektrode (brændselscelle type) system at identificere og udnytte en placering med en stabil vand-niveau og iltkoncentrationen i miljøet. Katoden er udsat for ilt i luft vand interface, mens anoden er holdt under anaerobe betingelser, og elektrode spændingsforskel fremmer anaerob respiration af EET-habil bakterier.
Vi observerede daglige aktuelle svingning i den miljømæssige elektrokemiske system, men ikke i laboratorium reaktor. Fordi denne udsving af nuværende blev observeret under dagslys timer-maksimum og minimum strømninger blev observeret mellem dawn og dusk-den effekt af sollys og/eller temperatur kan forklare ændringen i den mikrobielle nuværende produktion. Måling af temperatur, kunne sollys og/eller andre miljøvariabler udvide yderligere forståelse af kontrolelementerne og førere af mikrobielle elektron flow i miljømæssige systemer. Alternativt, tilføjelse af elementer til at blokere sollyset kunne hjælpe med at fjerne eller afbøde virkningerne af iltdannende fotosyntese og/eller potentielle photoreactions på elektroden, der kunne tjene til at bedre stimulere optimale EET betingelser. Dog kan måling af andre miljøfaktorer bedre belyse økologiske sammenhæng i EET-habil mikrober, herunder potentielle mikrobielle samfund interaktioner, samt relationer mellem mikrober og miljøet.
Vores to-elektrode system beriget potentielt ikke kun anode-respiring bakterier, men også ilt-reducerende bakterier, at høste energi fra elektron optagelse. Selv om vi ikke gennemføre Fællesskabets analyse på katoden, er deres mikrobielle elektron optagelse evne testbare i laboratoriet tre-elektrode reaktor med negativt poising indsamlede katode elektrode ved tilstedeværelse af ilt. En stabil koncentration gradient elektronacceptorer fra katoden at anoden aktiverer vores metode til teoretisk også berige katode-respiring bakterier. En alternativ berigelse metode for katode-respiring bakterier er brugen af Fe(0) partikler eller kuponer som en solid elektron donor5. Selv om brintproduktion kan også forekomme på overfladen, har vellykket dyrkning af bakterier, der kan direkte uddrag elektroner fra elektrode overflade været rapporteret5,16.
Afslutningsvis, beriget vores metode med held EET-habil konsortier ved hjælp af en selvbærende elektrokemiske system i et miljø med lav-biomasse. Flere tidligere dyrkning tilgange var mislykket, som førte os til at udvikle en on-site berigelse ordning. I vores system, nuværende produktion afspejlede den mikrobielle aktivitet, og førte til yderligere hypoteser om den mikrobielle økologi i dette system. Voksende isolation af EET-habil mikrober og mangfoldigheden af miljøer vil forbedre vores forståelse af mekanismen for EET, samt rollen som elektron transport i miljøet Mikrobiologi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at oplyse.
Acknowledgments
Vi vil gerne anerkende Roger Raiche og David McCrory for giver os adgang til Cedars og høring på steder for langsigtet inkubation. Vi takker også Cedars felt besætning i løbet af sæsonen 2013-2014: Shino Suzuki, Shunichi Ishii, Greg Wanger, Grayson Chadwick, Bonita Lam og Matthew Schechter. Yderligere Shino Suzuki og Gijs Kuenen for indsigtsfulde forskning og dyrkning støtte. Dette arbejde blev finansieret gennem en licensbetaling for unge videnskabsfolk A og B fra Japan-samfund til fremme af videnskab (JSP'ER) KAKENHI Grant nummer 17H 04969 og 26810085, henholdsvis, og Japan Agency for medicinalforskning og udvikling (17gm6010002h0002). Amerikanske støtte, som den os Office of Global Naval Research (N62909-17-1-2038) og Center for mørk energi biosfæren undersøgelser (C-DEBI) (OCE0939564) og NASA Astrobiology Institute - liv Underground (NAI-LU) (NNA13AA92A). En del af dette arbejde blev udført som del af en Japan samfundet for fremme Sciences: kortsigtede postdoc stipendium for Annette Rowe (PE15019) på University of Tokyo i laboratoriet af Kazuhito Hashimoto.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Carbon felt sheet | n/a | n/a | Used for anode and cathode |
| Titanium wire | The Nilaco Cooporation | TI-451485 | Used to construct fuel cell system |
| Graphite epoxy | Electrolytica lnc. | n/a | Used to connect the electrodes and Ti wire |
| Drying oven | Yamato | DY300 | bake the electrode to solidify conductive graphite epoxy |
| Digital multi meter | Fluke | 616-1454 | to check the ohmic value of resistance |
| Dissolved oxygen probe | Sper Science | # 850045 | to check the oxygen concentration in the environments |
| Resistor | Sodial | Used to construct fuel cell system |
|
| Conducting wire | Pico | 81141s | Used to construct fuel cell system |
| Voltmeter and Data logger | T&D corporation | VR-71 | Used for data recording |
| Hydrogen Hexachloroplatinate(IV) Hexahydrate | wako | 18497-13-7 | Used for electropolation |
| Citric acid | Wako | 038-06925 | Used for electropolation |
| Sulfuric acid | Wako | 192-04696 | Used for electropolation |
| HCl | Wako | 083-01095 | Used for electrode washing |
| Glass cylinder | N/A | N/A | Custom-made, used as the electrochemical reactor |
| PTFE cover and base | N/A | N/A | Custom-made, used as a cover and a foundation of the electrochemical reactor |
| Buthyl rubber | N/A | N/A | Custom-made, inserted between each component of electrochemical reactor |
| Septa | GL Science | 3007-16101 | Used as an injection port of electrochemical reactor |
| Indium tin-doped oxide (ITO) electrode | GEOMATEC | No.0001 | Used as a working electrode, 5Ω/sq |
| Ag/AgCl KCl saturated electrode | HOKUTO DENKO | HX-R5 | Used as a reference electrode, Φ0.30mm |
| Platinum wire | The Nilaco Cooporation | PT-351325 | Used as a counter electrode |
| NaHCO3 | Wako | 191-01305 | Used for The Cedars Media (CMS) |
| CaCO3 | Wako | 030-00385 | Used for CMS |
| NH4Cl | Wako | 011-03015 | Used for CMS |
| MgCl2 • 6H2O | Wako | 135-00165 | Used for CMS |
| NaOH | Wako | 198-13765 | Used for CMS |
| Na2SO4 | Wako | 194-03355 | Used for CMS |
| K2HPO4 | Wako | 164-04295 | Used for CMS |
| CABS | SANTA CRUZ | SC-285279 | Used for CMS |
| Incubator | TOKYO RIKAKIKAI CO. LTD. | LTI-601SD | Used for precultivation |
| Autoclave machine | TOMY SEIKO CO. LTD. | LSX-500 | Used for sterilization of the electrochemical reactor and the medium |
| Clean bench | SANYO | MCV-91BNF | Used to prevent the contamination of the electrochemical reactor and the medium with other microbes |
| Centrifuge separator | Eppendorf | 5430R | Rotational speed upto 6000×g is required |
| Nitrogen gas generator | Puequ CO. LTD. | PNTN-2 | Nitrogen gas cylinder can also be used instead of gas generator |
| UV-vis spectrometer | SHIMADZU | UV-1800 | Used for optimization of cell density |
| Potentiostat | BioLogic | VMP3 | Used for biofilm formation and kinetic isotope effect experiments |
| Thermal water circulator | AS ONE | TR-1A | Used for maintanance of temperature of electrochemcial reactor |
| Faraday cage | HOKUTO DENKO | HS-201S | Used for electrochemical experiments |
| Anaerobic Chamber | COY | TypeB (Vinyl) | TO conduct experiments under anaerobic condition |
| Ultraclean DNA Extraction kit | MoBio |
References
- Nealson, K. H., Saffarini, D. Iron and manganese in anaerobic respiration: environmental significance, physiology, and regulation. Annual Reviews of Microbiology. 48, 311-343 (1994).
- Lovley, D. R. Bug juice: harvesting electricity with microorganisms. Nature Reviews Microbiology. 4 (7), 497-508 (2006).
- Rabaey, K., Rozendal, R. A. Microbial electrosynthesis - revisiting the electrical route for microbial production. Nature Reviews Microbiology. 8 (10), 706-716 (2010).
- Lovley, D. R., Coates, J. D. Bioremediation of metal contamination. Current Opinion in Biotechnology. 8 (3), 285-289 (1997).
- Dinh, H. T., et al. Iron corrosion by novel anaerobic microorganisms. Nature. 427 (6977), 829-832 (2004).
- Myers, C. R., Nealson, K. H. Bacterial manganese reduction and growth with manganese oxide as the sole electron acceptor. Science. 240 (4857), 1319-1321 (1988).
- Lovley, D. R., Phillips, E. J. Novel mode of microbial energy metabolism: organic carbon oxidation coupled to dissimilatory reduction of iron or manganese. Applied and Environmental Microbiology. 54 (6), 1472-1480 (1988).
- Arnold, R. G., DiChristina, T. J., Hoffmann, M. R. Reductive dissolution of Fe(III) oxides by Pseudomonas sp 200. Biotechnology and Bioengineering. 32 (9), 1081-1096 (1988).
- Rowe, A. R., et al. In situ electrochemical enrichment and isolation of a magnetite-reducing bacterium from a high pH serpentinizing spring. Environmentakl Microbiology. 19 (6), 2272-2285 (2017).
- Suzuki, S., et al. Microbial diversity in The Cedars, an ultrabasic, ultrareducing, and low salinity serpentinizing ecosystem. Proceedings of the National Academy of Science U S A. 110 (38), 15336-15341 (2013).
- Suzuki, S., et al. Physiological and genomic features of highly alkaliphilic hydrogen-utilizing Betaproteobacteria from a continental serpentinizing site. Nature Communications. 5, 3900 (2014).
- McCollom, T. M., et al. Temperature trends for reaction rates, hydrogen generation, and partitioning of iron during experimental serpentinization of olivine. Geochimica et Cosmochimica Acta. 181, 175-200 (2016).
- Morrill, P. L., et al. Geochemistry and geobiology of a present-day serpentinization site in California: The Cedars. Geochimica et Cosmochimica Acta. 109, 222-240 (2013).
- Okamoto, A., Nakamura, R., Hashimoto, K. In-vivo identification of direct electron transfer from Shewanella oneidensis MR-1 to electrodes via outer-membrane OmcA-MtrCAB protein complexes. Electrochimica Acta. 56 (16), 5526-5531 (2011).
- Okamoto, A., Hashimoto, K., Nakamura, R. Spectroelectrochemical Investigation on Biological Electron Transfer Associated with Anode Performance in Microbial Fuel Cells. , InTech. 207-222 (2012).
- Deng, X., Nakamura, R., Hashimoto, K., Okamoto, A. Electron from an Extracellular Electrode by Desulfovibrio ferrophilus Strain IS5 Without Using Hydrogen as an Electron Carrier. Electrochemistry. 83 (7), 529-531 (2015).
