Summary
Stedets mikrobiell berikelse eller i situ dyrking teknikker kan lette isolering av vanskelig-å-kultur mikrobiell taxa, spesielt fra lav-biomasse eller geochemically ekstreme miljøer. Her beskriver vi en elektrokjemisk oppsett uten å bruke en ekstern strømkilde for å berike mikrobiell stammer som kan ekstracellulære elektronet transport (lunsj).
Abstract
Bruke karbohydrater respirasjon kombinert med elektronet transport til uløselig mineraler (referert til som ekstracellulære elektronet transport [lunsj]) er antatt å være avgjørende for mikrobiell energiproduksjon og utholdenhet i mange undergrunnen miljøer, spesielt de mangler løselig terminal elektron acceptors. Mens lunsj-kompatible mikrober har vært vellykket isolert fra ulike miljøer, mangfoldet av bakteriene i stand til lunsj er fremdeles dårlig forstått, spesielt i vanskelige-å-prøve, lav energi eller ekstreme miljøer som mange undergrunnen økosystemer. Her beskriver vi en på stedet elektrokjemiske system for å berike lunsj-kompatible bakterier bruker en anode som en åndedretts terminal elektron acceptor. Denne anoden er koblet til en katode i stand til katalyserende abiotiske oksygen reduksjon. Sammenlignende denne med electrocultivation metoder som bruker en potentiostat for poising elektroden potensielle, krever to elektrode systemet ikke en ekstern strømkilde. Vi presenterer et eksempel vår on-site berikelse benyttet i et alkalisk tjern på sedertrær, et terrestrial serpentinization område i Nord-California. Tidligere forsøk på å dyrke mineral redusere bakterier var mislykket, som er trolig på grunn av lav-biomasse av dette nettstedet eller lav relative overflod av metall redusere mikrober. Før du implementerer våre to elektrode berikelse, målt vi loddrett profilen oppløst oksygen konsentrasjon. Dette tillot oss å plassere karbon følte trioden og platina-galvanisert karbon følte katoden på dybder som ville støtte aerobe og anaerobe prosesser, henholdsvis. Etter hotellets inkubering, vi ytterligere beriket anodic elektroden i laboratoriet og bekreftet en distinkt mikrobiell fellesskapet forhold til overflaten-vedlagt eller biofilm samfunn vanligvis observert på Cedars. Denne berikelse senere førte til isolering av den første electrogenic mikrobe fra sedertrær. Denne metoden på stedet mikrobiell berikelse har potensial til å øke isolering av lunsj-kompatible bakterier lav eller vanskelig å prøve habitater.
Introduction
Flere mineral-reduserende mikrober har vist å utnytte solid-fase mineraler som terminal elektron acceptors, av ekstracellulære elektronet transport (lunsj) prosesser som utfører elektroner på utsiden av cellen via redoks enzymer1. LUNSJ er avgjørende ikke bare for mikrobe-mineral prosesser, men også brukt energi og miljøteknologi, som mikrobielle brenselceller2, elektrode syntese3og bioremediation4. Nye lunsj-kompatible bakterier er svært ettertraktet, og har blitt grundig studert fra grunnleggende eller anvendt perspektiv5. Men har vi bare begrenset innsikt i økologiske eller biogeochemical betydningen av disse bakteriene. Fleste lunsj-kompatible mikrober har vært isolert etter berikelse fra aqua, sediment eller anaerob råtnetanker med solid elektron acceptors som MnO2, Fe2O3 eller klar elektrodene i laboratoriet6, 7 , 8. imidlertid disse metodene ofte produsere lignende konsortier og potensielt savner mer følsomme taxa som kan dominere lav energi eller lav biomasse systemer, biasing evne til disse mikrobene å tilpasse til lab eller axenic kultur miljø9 . Vanligvis for lav biomasse miljøer, er store mengder vann fra et område filtrert for å konsentrere bakterielle celler. Men lunsj-kompatible bakterier oppfører seg ofte anaerob metabolisms og derfor oksygen eksponering kan videre hemme eller hindre deres dyrking. Alternativ på stedet metoder å konsentrere celler uten å utsette dem til oksygen kan forenkle isolering av lunsj-kompatible bakterier. Her rapporterer vi oppsettdetaljer for en stedets elektrokjemiske teknikk å berike lunsj-kompatible mikrobe over en lang periode uten behov for en ekstern strømkilde.
Bruke vår electrocultivation eksperimenter fra en sterkt alkaliske våren i Nord-California, Cedars10, beskrive vi dette stedet elektrokjemiske teknikk. Geokjemi av fjærene på hotellet påvirkes av serpentinization i undergrunnen. Kildene er svært reductive, med Oksygenkonsentrasjoner under grensen for påvisning under luft vann grensesnittet fremhever potensialet for mikrobiell energiproduksjon via lunsj i denne funksjonelt anoksisk miljø11. Men er det ingen bevis for å støtte lunsj-kompatible mikrober fra Cedars (i 16S rRNA eller Metagenomic analyse). Selv om dette miljøet har blitt karakterisert som elektron acceptor begrenset, potensialet for bruk av uløselig mineraler som terminal elektron acceptors, inkludert mineraler som jern baring mineraler som følge av serpentinization (dvs. magnetitt), har ikke grundig undersøkt12. Vi har derfor deployert elektrokjemiske systemet på campingplassen vår, en høy pH våren på sedertrær, å berike for Fornying-kompatible mikrober (figur1)13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. bygging av en to-elektrode System for miljømessige inkubasjon
-
Fremstillingen av anode og behandling av karbon følte elektrode (figur 2).
- Kuttet karbon følte lik størrelse avhengig av ønsket biomasse berikelse. Suge hver elektrode i 90% etanol i 30 minutter, og skyll minst 8 ganger med deionisert vann, sonicating for 1 min etter hver skylling.
- Vask elektrodene to ganger i 1 M HCl, stirring på minst 12 h for hver vask.
- Tørr elektrodene i en varm (37 ° C) ovn i 6 – 12 h eller til gratis væske.
- Fest elektrodene Titan wire med grafitt epoxy per produsentens protokollen på en polytetrafluoroethylene plate (ikke-stick overflaten).
Merk: Vi brukte en Titan wire på grunn av dens høy toleranse for aerobic korrosjon. - Stek elektroden på 120 ° C 6t.
- Teste motstanden mellom Titan wire og karbon følte med en ohmmeter og bekrefte at motstanden mellom ledningen og følte elektrodene er mindre enn 5 ohm.
-
Electroplation Platinum på karbon følte elektrode for utarbeidelse av katoden materiale
- Senk karbon følte elektroder, utarbeidet i trinn 1.1, i 2 M KOH i minst 12 h i en glassbeholder.
- For elektrokjemiske rengjøring, plass elektroden som arbeider elektrode (vi) i tre elektrode reaktoren, som rommer også en referanse (RE) og telleren elektrode (CE). Koble vi RE og CE potentiostat av alligator klipp. Kontroller alle tilkoblinger med en ohmmeter.
Merk: Vi brukte en Ag/AgCl (KCl mettet) elektroden og platinum wire som RE og CE, henholdsvis. - Likevekt elektroden på 1,0 V vs. AG/AgCl for 600 s i electrolyte løsning som inneholder 2 M KOH (med tilstrekkelig for å senke hele elektroden). Ta ut elektroden fra elektrokjemiske reaktoren (som er laget av glass). Skyll elektroden i deionisert vann minst 8 ganger, sonicating i 1 min etter hver skylling. Tørr elektroder ved 100 ° C i minst 12 h.
- For å forberede plating løsning, kan du legge 100 g sitronsyre, 5 g av natrium sulfat og 2 g dihydrogen hexachloroplatinate (IV) hexahydrate til 1 L 2 M svovelsyre.
- Veie rengjort og tørket elektroder som utarbeidet i trinn 1.2.1–1.2.2, og da dekke elektroden i en plating løsning som forberedt i trinn 1.2.3. Sonicate elektroden i plating løsningen tre ganger for 30 s hver.
- Electroplate elektrodene av poising elektroden potensielle på-0.2 V vs Ag/AgCl for 460 s i plating løsning. Skyll elektroder to ganger i deionisert vann og forkaste platina avfall.
- Skyll elektrodene deionisert vann minst 3 ganger, sonicating for 20 s etter hver skylling. Skyll uten sonication minst tre ganger.
- Tørr elektroder ved 100 ° C i minst 12 h. veie elektrode å kvantifisere galvanisert platina på karbon følte elektroden.
2. konstruksjon og installasjon av to elektrode System
-
Undersøkelse av installasjonsstedet for hver elektrode i naturen.
- Bestemme oksygen konsentrasjon bruke en oppløst oksygen (DO) sonde.
- Sjekk dybden profilen gjøre i området.
Merk: Ønsket miljømessige forhold for anoden er konsekvent hydrering og anoxia. Eventuelt fjerne påvirkning av oxygenic fotosyntese ved skjerming anoden fra lys. De ideelle forholdene for katoden plassering er konsekvent hydrert, og nær overflaten vannet skal oksisk. Eventuelt fest flottører for å opprettholde overflate kontakt i katoden.
-
Byggingen av brenselcelle Typesystemet 2 elektrode inkubasjon
- Koble isolert ledningen ønsket lengde og fører av Titan ledningen fra elektrodene (en anode og en platinum belagt katode) ved å vri de to linjene. Dekk forbindelser med vanntett voks og beskytte ytterligere med marine grade varme krympe rør.
- Koble to ledninger med en katode og en anode ved en motstand kjent motstand.
Merk: For biologiske systemer, lavere motstander (10 til 1000 Ω) resultere i mer konsekvent biologiske aktivitet. Hvis ønsket, forhindre en høy motstand motstand biologisk aktivitet, som en negativ kontroll. For å hindre korrosjon av noen forbindelser mellom motstand og fører, beskyttet vi dem med varme krympe rør.
-
Mål for spenning og temperatur logging over tid.
- Kontrollere spenningen mellom endene av motstanden for estimering av gjeldende produksjon brenselcelle reaksjonen.
- Måle spenning forskjellen over tid en data logging voltmeter med riktige tilkoblinger fører til anoden og katoden (se produsentens protokollen).
Merk: Samtidig temperatur datalogging er valgfri, men denne informasjonen kan hjelpe gjelder endringer i gjeldende til abiotiske i motsetning til biologiske svingninger.
-
Beskyttelse av datalogger og elektriske tilkoblinger
- Bruk en stasjonær og/eller plast pose for å beskytte loggeren og alle elektriske tilkoblinger fra regn.
- Fastsette plastposen og kabler tett for å beskytte mot sterk vind. Et eksempel er vist i figur 1.
3. samling på elektroden utvalget fra naturen
- For å forhindre kvaliteten på anode prøven blir skadet på grunn av oksygen forurensning, samle elektroden under anaerob tilstand.
- Minst 30 min før du samler inn elektrode prøven, sette et anaerob beliggenhet. For eksempel sette reagensglasset og lokk separat på bunnen av dammen å gjøre flasken i anaerob.
- Kuttet Titan ledelsen fra elektroden med en wire kutter, forsiktig samle elektrode prøven i reagensglasset og forsegle den i vannsonen anaerob. For å holde prøven frisk, lagre prøven på 4 ° C umiddelbart etter eksempel samlingen.
Merk: Alternativt elektrodene kan overføres direkte til anoksisk (N2 renset) medium. Vi brukte en Cedars medium (beskrevet av Suzuki et al. 11) som ble utviklet fra den vandige Geokjemi målt på stedet og endret til å gi tilstrekkelig næringsstoffer for mikrobiell vekst. Dette mediet ble endret for ulike laboratorieforsøk.
4. laboratorium bekreftelse for gjeldende produksjon og DNA-analyse
-
Elektrokjemiske bekreftelse for gjeldende produksjon evne av mikrobielle konsortier vedlegges elektroden.
- Konstruere en elektrokjemisk reaktoren14,15 samplet elektroden, en platina ledning og en Ag/AgCl (KCl mettet) elektroden som vi, CE, og RE, henholdsvis i en anaerob kammer. Fyll elektrokjemiske reaktoren med sedertrær medium som inneholder løselig karbohydrater elektron givere.
- Kroppsholdning elektroden potensielle på +0.2 V vs Ag/AgCl og måle den gjeldende produksjonen.
-
DNA utvinning fra elektrode prøven ved hjelp av en mikrobiell DNA kit (se tabell for materiale).
- Rengjør innsiden av anaerob hanskerom med 70% etanol og sette en sterilisert rett på aluminiumsfolie.
Merk: Anaerob kammer holder oksygen konsentrasjon mindre enn 1 ppm ved å opprettholde en hydrogen atmosfære på rundt ~ 2-3% åtseleter oksygen i nærvær av palladium katalysator. - Åpne elektrokjemiske reaktoren i i hanskerommet sette eksempel elektroden på fatet og kutt til en størrelse som passer røret brukes i DNA kit. Fortsett med produsentens protokollen.
- Rengjør innsiden av anaerob hanskerom med 70% etanol og sette en sterilisert rett på aluminiumsfolie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Gjeldende produksjon ble vellykket målt for ca 3 måneder med en spenning datalogger som vist i Figur 3. Denne gangen ble valgt som det var lengste stabil inkubasjonstiden for våren, på grunn av kraftig fall regnet påvirker våren. En kortere periode kan være tilstrekkelig, men lengre kunne gi sterkere berikelse av biomasse. Vi bekreftet tilkobling av to elektrode systemet etter elektrokjemiske inkubasjon og observert bevis for korrosjon i systemet. Høyere gjeldende produksjon ble observert i to elektrode systemet med lavere motstand (1000 Ω) sammenlignet med negativ kontroll med 100 kΩ motstand. Den gradvise gjeldende produksjon økningen i den første måneden kan foreslå vekst og akkumulering av mikrober på overflaten av elektroden etter stabil gjeldende produksjon for ytterligere to måneder. Interessant, oscillated gjeldende produksjon i en ca 24 h bla gjennom hele perioden av den elektrokjemiske berikelse.
For å bekrefte gjeldende produksjon evnen av mikrobielle konsortier feste på elektroden, utført vi chronoamperometry med samlet anoden i laboratoriet ved hjelp av en 3-elektrode elektrokjemiske reaktoren. Vi klar elektroden potensielle på 0,4 V vs. en standard hydrogen elektrode (hun) i nærvær av ulike karbohydrat elektron givere. Daglige svingninger ble ikke observert på anoden når ruges i laboratoriet. Dette tyder på at miljømessige faktorer påvirket mikrobiell gjeldende produksjon, og trolig resultert i observerte svingninger.
Sammenligne mikrobiell samfunnet observert på beriket elektrodene med den vedlagte og planktoniske ikke elektrode samfunn, observerte vi distinkte forskjeller i den overordnede strukturen (Figur 4). Elektroden mikrobiell samfunnet var høyanriket i operative taksonomisk enheter (OTUs) fra uncultured linjene, samt Firmicute linjen av Bacillus. En endring i sammensetningen av Proteobacteria ble også observert; spesielt Betaproteobacteria (hovedsakelig Serpentinamonas sp.) dominert miljømessige kalsitt og planktoniske eksempler, og Gammaproteobacteria dominert elektrode prøver10. Differensial berikelse av mikrobielle stammer mellom miljø og elektroden prøver gir støtte for mikrobiell aktivitet kjøring observert eksperimentet. Dette ble videre støttet gjennom ultimate isolering av en electrochemically aktive belastning fra de beriket Firmictutes OTUs for Cedars9.
Figur 1 : Elektrokjemiske systemet. (en) skjematisk bilde av stedets elektrokjemiske systemet å berike lunsj-kompatible bakterier i miljøet. En anode av karbon følte godtar åndedretts elektroner fra mikrobe og en katode av Pt-galvanisert karbon følte gir oksygen reduksjon. Gjeldende produksjon ble overvåket av en datalogger V koblet i parallell med begge ender av en motstand R. (b) installasjon eksempel Cedars våren der anoden ble satt på bunnen av våren og katoden nær vannflaten. (c) beskyttelse av datalogger og motstand ved en plast-bag og en stein. Størrelsen på anoden er det samme som vist i figur 2. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2 : Karbon følte elektrode tilkoblet en Titan ledning. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3 : Gjeldende produksjon observert i to elektrode systemet for en tre måneders inkubasjonstid. Data for systemer som bruker motstander av 100 kΩ og 1000 Ω vises i (en). Bakgrunn gjeldende ble trukket til null innledende gjeldende verdi. Panelet (b) tilsvarer torget i panelet (a). Daglig gjeldende svingninger ble observert over eksperimenter illustrert i panelet (a).
Figur 4: Mikrobiell samfunnet sekvens distribusjon for campingplassen fjærer. DNA utvunnet fra filtrert vann (CampsiteSpring planktoniske) eller 1 g kalsitt tatt fra bassenget bunnen (CampsiteSpring kalsitt vedlagt) ble sammenlignet DNA Hentet fra karbon følte elektroder (elektrode vedlagt) eller DNA fra celler i flytende fase av den elektrokjemiske reaktor (elektrode planktoniske). Sekvensen betegnelser er basert på rekke nivå eller klasse-nivå identiteter for dominerende stamtreet Firmicutes og Proteobacteria. Antall er basert på prosent totale leser. Endringer i Proteobacterial linjene er skissert med stiplede linjer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I beskrevet studien viser vi anriking av en mikrobiell consortium, knyttet i situ gjeldende produksjon. Observerte mønstre i gjeldende mikrobiell aktivitet i systemet over kort og lang tid skalaer. Det avgjørende skrittet for å konstruere en funksjonell to elektrode (brenselcelle type) system er identifisere og utnytte en plassering med en stabil vannstanden og oksygen konsentrasjon i miljøet. Katoden er utsatt for oksygen i luften vann grensesnittet, mens anoden holdes under anaerob tilstand, og elektroden potensielle forskjellen fremmer bruke karbohydrater respirasjon lunsj-kompatible bakterier.
Vi observerte daglig gjeldende oscillation i miljømessige elektrokjemiske systemet, men ikke i laboratoriet reaktoren. Fordi denne svingninger i gjeldende ble observert i løpet av dagslys timer-maksimum og minimum strøm ble observert mellom daggry og skumring-effekten av sollys og/eller temperatur kan forklare endringen i mikrobiell gjeldende produksjon. Måler temperaturen, kan sollys og/eller andre miljøvariabler ytterligere utvide forståelse av kontrollene og drivere av mikrobielle elektron i miljømessige systemer. Alternativt legge elementer til blokk sollys kan hjelpe fjerne eller redusere effekten av oxygenic fotosyntese og/eller potensielle photoreactions på elektroden, som kan tjene til å bedre stimulere optimale EET forhold. Måling av andre miljøfaktorer kan imidlertid bedre belyse økologiske sammenheng lunsj-kompatible mikrober, inkludert potensielle mikrobielle samfunn interaksjoner, samt forholdet mellom mikrober og miljøet.
To elektrode systemet beriket potensielt ikke bare anode-respiring bakterier, men også oksygen-reduserende bakterier som høster energien fra electron opptak. Selv om vi ikke gjennomføre samfunnet analysen på katoden, er deres mikrobiell elektron opptak evne testbare i laboratoriet tre elektrode reaktor med negativt poising samlet katoden elektroden i nærvær av oksygen. En stabil konsentrasjon gradient elektron acceptors fra katoden til anode aktivere vår metode å teoretisk også berike katode-respiring bakterier. En alternativ berikelse metode for katoden-respiring bakterier er bruk av Fe(0) partikler eller kuponger som en solid elektron donor5. Selv om hydrogen produksjon kan også oppstå på overflaten, har vellykket isolering av bakterier som kan direkte pakke ut elektroner fra elektrode overflaten vært rapportert5,16.
Avslutningsvis beriket vår metode er lunsj-kompatible konsortier bruker et selvdrevet elektrokjemiske system i en lav-biomasse miljø. Flere tidligere dyrking tilnærminger var mislykket, som førte oss til å utvikle en egen berikelse ordningen. I vårt system, gjeldende utdataene reflektert mikrobiell aktivitet og førte til ytterligere hypoteser om mikrobiell økologi av dette systemet. Utvide isolering av lunsj-kompatible mikrober og mangfoldet i miljøer vil forbedre vår forståelse av mekanismen for lunsj og rollen elektronet transport i miljømessige mikrobiologi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne ikke avsløre.
Acknowledgments
Vi ønsker å erkjenne Roger Raiche og David McCrory gir oss tilgang til Cedars og rådgivning på steder for langsiktig inkubasjon. Vi takker også Cedars feltet mannskapet i 2013-2014 sesongen: Shino Suzuki, Shunichi Ishii, Greg Wanger, Grayson Chadwick, Bonita Lam og Matthew Schechter. Ytterligere Shino Suzuki og Gijs Kuenen for innsiktsfulle forskning og dyrking støtte. Dette arbeidet ble finansiert gjennom en Grant-in-Aid for unge forskere A og B fra Japan Society for fremme av vitenskap (JSPER) KAKENHI Grant nummer 17H 04969 og 26810085, henholdsvis, og Japan byrået for medisinsk forskning og utvikling (17gm6010002h0002). USA midler gitt av det oss Office of Global Naval Research (N62909-17-1-2038) og Center for mørk energi biosfæren undersøkelser (C-DEBI) (OCE0939564) og NASA Davidreiss666 Institute - livet underjordiske (NAI-LU) (NNA13AA92A). Del av dette arbeidet ble gjennomført som del av en Japan Society for fremme av vitenskap: kortsiktige postdoktorstipend for Annette Rowe (PE15019) på Universitetet i Tokyo i laboratoriet av 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).
