Summary
På plats mikrobiell anrikning eller i situ odlingsteknik kan underlätta isolering av svårt-att-kultur mikrobiell taxa, särskilt från låg-biomassa eller geochemically extrema miljöer. Här beskriver vi ett elektrokemiska uppställning utan att använda en extern strömkälla för att berika mikrobiell stammar som klarar av extracellulära elektrontransport (EET).
Abstract
Anaerob respiration tillsammans med elektrontransport till olösliga mineraler (kallad extracellulär elektrontransport [EET]) tros vara kritiska för mikrobiell energiproduktion och persistens i många subsurface miljöer, särskilt de saknas lösliga terminal Elektronacceptorer. Medan EET-kapabla mikrober har framgångsrikt isolerad från olika miljöer, mångfalden av bakterier kan EET är fortfarande dåligt förstått, särskilt i svåra till prov, låg energi eller extrema miljöer, såsom många under ytan ekosystem. Här beskriver vi ett Hotellets elektrokemiska system för att berika EET-kapabla bakterier med en anod som en respiratorisk terminal Elektronacceptor. Detta anoden är ansluten till en katod kan katalysera abiotiska syre minskning. Jämföra detta synsätt med electrocultivation metoder som använder en potentiostat för poising den potentiella elektroden, kräver två-elektrod systemet inte en extern strömkälla. Vi presenterar ett exempel på vår egen berikning som utnyttjas i en alkalisk damm på Cedars, ett marksänd serpentinization plats i norra Kalifornien. Tidigare försök odla mineral minska bakterier var mislyckade, som sannolikt på grund av låg-biomassa arten av denna webbplats eller det låga relativa överflödet av metall minska mikrober. Innan vi genomför vår två-elektrod anrikning, mätte vi den vertikala profilen för koncentrationen upplöst syrgas. Detta tillät oss att placera kolet känt mig anod- och platinum-elektropläteras kol kände katoden på djup som skulle stödja anaeroba och aeroba processer, respektive. Efter Hotellets inkubation, vi ytterligare berikad anodisk elektroden i laboratoriet och bekräftade en distinkt mikrobiell gemenskap jämfört med de surface-anslutna eller biofilm samhällen normalt observerades vid Cedars. Denna berikning som senare ledde till isolering av de första electrogenic mikroben från Cedars. Denna metod för hotellets mikrobiell anrikning har potential att kraftigt öka isoleringen av EET-kapabla bakterier från låg biomassa eller svårt att provet livsmiljöer.
Introduction
Flera mineral-reducerande mikrober har visat att utnyttja fasta fasen mineraler som terminal Elektronacceptorer, av extracellulära elektrontransport (EET) processer som genomföra elektroner till utsidan av cellen via redox enzymer1. OTTAN är avgörande, inte bara för mikrob-mineral processer men också tillämpad energi och miljöteknik, såsom mikrobiella bränsleceller2, elektrod syntes3och bioremediering4. Nya EET-kapabla bakterier är mycket eftertraktade, och har studerats från en grundläggande eller tillämpad perspektiv5. Dock har vi endast begränsad inblick i ekologiska eller biogeokemiska betydelsen av dessa bakterier. Majoriteten av EET-kapabla mikrober har isolerad efter berikning från aqua, sediment eller anaerob kokare med solid Elektronacceptorer t.ex MnO2, Fe2O3 eller redo elektroder i laboratoriet6, 7 , 8. dock dessa metoder ofta producera liknande konsortier och potentiellt missar känsligare taxonomiska enheter som får dominera låg energi eller låg biomassa system, förspänns dessa mikrober förmåga att anpassa sig till lab eller axenic kultur miljö9 . Oftast för låg biomassa miljöer filtreras stora mängder vatten från en webbplats för att koncentrera bakterieceller. Dock EET-kapabla bakterier uppvisar ofta anaerobic ämnesomsättning och därför syrgasexponeringen kan ytterligare hämma eller förhindra deras odling. Alternativa Hotellets metoder att koncentrera celler utan att utsätta dem för syre kan underlätta isolering av EET-kapabla bakterier. Här rapporterar vi Inställningsdetaljer för en Hotellets elektrokemiska teknik att berika EET-kapabla mikrob under en lång tid utan att behöva en extern strömkälla.
Med hjälp av vår electrocultivation experiment från en starkt alkaliska våren i norra Kalifornien, Cedars-10, beskriver vi denna Hotellets elektrokemiska teknik. Geokemi av fjädrar på The Cedars påverkas av serpentinization i markytan. Fjädrarna är mycket reduktiv, med syrehalter under detektionsgränsen under luft vatten gränssnitt belyser risken för mikrobiell energiproduktion via EET i denna funktionellt syrefria miljön11. Det finns dock inga belägg som stödjer EET-kapabla mikrober från Cedars (i antingen 16S rRNA eller gjorts analys). Även om denna miljö har karaktäriserats som Elektronacceptor begränsad, potentialen för att använda olösliga mineraler som terminal Elektronacceptorer, inklusive mineraler såsom järn blottar mineraler som resulterar från serpentinization (dvs. magnetit), har inte varit i stor utsträckning undersökta12. Vi, distribuerat därför vårt elektrokemiska system på campingen Spring, en högt pH fjädrar på Cedars, att berika för EET-kapabla mikrober (figur1)13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. byggande av en två-elektrod System för miljömässiga inkubation
-
Beredning av anoden materialet och behandling av kol kände elektrod (figur 2).
- Skär den kol som kände till samma dimensioner beroende på önskad biomassa anrikning. Blötlägg varje elektrod i 90% etanol för 30 min, skölj minst 8 gånger med avjoniserat vatten, sonicating för 1 min efter varje sköljning.
- Tvätta elektroderna två gånger i 1 M HCl, under omrörning i minst 12 h för varje tvätt.
- Torka elektroderna i ett varmt (37 ° C) ugn för 6 – 12 timmar eller tills den är fri vätska.
- Fäst elektroder Titan wire med grafit epoxi per tillverkarens protokollet på en polytetrafluoreten (non-stick yta).
Obs: Vi använde en titanium tråd på grund av dess höga tolerans mot aeroba korrosion. - Grädda elektroden vid 120 ° C i 6 h.
- Testa motståndet mellan Titan wire och kol kände med en ohmmeter och bekräfta att resistansen mellan tråden och kände elektroder är mindre än 5 ohm.
-
Electroplation av platina på kolet kände elektrod för beredning av katoden materialet
- Dränka filt Kolelektroder, bereddes i steg 1.1, i 2 M KOH i minst 12 h i en glasbehållare.
- För elektrokemisk rengöring, placera elektroden så arbetande elektroden (WE) i en tre-elektrod reaktor, som också rymmer en referens (RE) och counter elektrod (CE). Ansluter vi, RE, och CE till potentiostaten av alligator clips. Bekräfta alla anslutningar med en ohmmeter.
Obs: Vi använde en Ag/Granulatfyllda (mättad KCl) elektrod och en platinum tråd som RE och CE, respektive. - Poise elektroden på 1,0 V vs. AG/Granulatfyllda för 600 s elektrolyt lösning innehållande 2 M KOH (med en tillräcklig mängd för att dränka hela elektroden). Ta ut elektroden från elektrokemiska reaktorn (som är gjord av glas). Skölj elektroden i avjoniserat vatten minst 8 gånger, sonicating för 1 min efter varje sköljning. Torra elektroder vid 100 ° C i minst 12 h.
- För att förbereda plätering lösning, tillsätt 100 g citronsyra, 5 g natriumsulfat och 2 g kaliumdivätefosfat hexachloroplatinate (IV) hexahydrat till 1 L 2 M svavelsyra.
- Väga rengöras och torkas elektroder som förberett i steg 1.2.1–1.2.2, och sedan täcka elektroden i en plätering lösning som bereddes i steg 1.2.3. Sonikera elektroden i bordläggningen lösningen tre gånger för 30 s varje.
- Elektroplätera elektroderna av poising elektroden potentiella-0,2 V vs. Ag/Granulatfyllda för 460 s i plätering lösning. Skölj elektroder två gånger i avjoniserat vatten och kasta platina avfallet.
- Skölj elektroder i avjoniserat vatten minst 3 gånger, sonicating för 20 s efter varje sköljning. Skölj utan ultraljudsbehandling minst tre gånger.
- Torra elektroder vid 100 ° C i minst 12 h. väga elektroden att kvantifiera den elektrolytiska platina på kolet kände elektrod.
2. konstruktion och Installation av två-elektrod System
-
Utredning av installationsplatsen för varje elektrod i den naturliga miljön.
- Bestämma koncentrationen av syrgas med en löst syre (DO) sond.
- Kontrollera den djup profilen do i webbplatsen.
Obs: Önskad miljöförhållandena för anoden är konsekvent återfuktning och anoxi. Om du vill ta bort påverkan av syrerik fotosyntesen genom skärmning anoden från ljus. Idealiska förhållanden för katod placering är konsekvent hydrerad och nära ytvatten vara genotoxisk. Vid behov bifoga flöten för att upprätthålla kontakt i katoden.
-
Byggandet av typ 2-elektrod inkubation bränslecellsystem
- Anslut isolerad tråd av önskad längd och en ledning på Titan wire från elektroderna (en anod och en platina guldpläterade katod) genom att vrida de två linjerna. Täck anslutningarna med vattenavvisande vax och ytterligare skydda med marin kvalitet värme krympslangar.
- Ansluta två ledningar med en katod och en anod av ett motstånd av kända motstånd.
Notera: För biologiska system, lägre motstånd (10 till 1000 Ω) resultera i mer konsekvent biologisk aktivitet. Om så önskas, kommer att ett högt motstånd motstånd förhindra biologisk aktivitet, som en negativ kontroll. För att förhindra en korrosion av några anslutningar mellan motstånd och leder, skyddat vi dem med värme krympslangar.
-
Mätning för spänning och temperatur loggning över tid.
- Kontrollera spänningen mellan ändarna av motståndet för att uppskatta aktuell produktion från bränslecellen reaktionen.
- Mäta spänningen skillnaden över tid med hjälp av en voltmeter för loggning av data med lämpliga anslutningar leder till anoden och katoden (se tillverkarens protokollet).
Obs: Samtidiga temperatur dataloggning är valfritt, men denna information kan hjälpa relatera förändringar i nuvarande till abiotiska i motsats till biologiska variationer.
-
Skydd av datalogger och elektriska anslutningar
- Använda en stillastående eller plast väska för att skydda logger och alla elektriska anslutningar från regn.
- Fixa plastpåse och kablar tätt för att skydda mot stark vind. Ett exempel visas i figur 1.
3. insamling av elektroden provet från den naturliga miljön
- För att förhindra kvaliteten på anoden provet från att skadas på grund av syre kontaminering, samla elektroden under anaeroba förhållanden.
- Minst 30 min före insamling elektrod provet, sätta ett provrör i ett anaerob läge. Till exempel sätta provrör och lock separat på botten av dammen att göra flaskan släpper anaeroba.
- Minska Titan leda från elektroden med en Avbitartång, försiktigt samla in elektroden provet i provröret och försegla det i zonen anaerob vatten. För att hålla provet färska, förvara provet vid 4 ° C omedelbart efter provsamlingen.
Obs: Alternativt elektroder kan överföras direkt till anoxiska (N2 renade) medium. Vi använde ett Cedars medium (beskrivs av Suzuki et al. 11) som har utformats från den aqueous geokemi mätt på och ändrat för att ge tillräcklig näring för mikrobiell tillväxt. Detta media ändrades för olika laborationer.
4. laboratoriebekräftelse för nuvarande produktion och DNA-analys
-
Elektrokemiska bekräftelse för nuvarande produktionskapacitet av mikrobiell konsortier fästa till elektroden.
- Konstruera en elektrokemisk reaktorn14,15 med samplade elektroden, en platina tråd och en Ag/Granulatfyllda (mättad KCl) elektrod som vi, CE, och RE, respektive i en anaerob kammare. Fyll den elektrokemiska reaktorn med Cedars medium som innehåller lösliga kolhydrat Elektronoljedoseringar.
- Poise elektroden potentiella på + 0,2 V vs. Ag/Granulatfyllda och mäta den aktuella produktionen.
-
DNA-extraktion från elektroden provet med hjälp av en mikrobiell DNA kit (se tabell för material).
- Rengör insidan av anaerob handskfacket med 70% etanol och sätta en steriliserad maträtt på aluminiumfolie.
Obs: Anaerob kammare håller syrehalten är mindre än 1 ppm genom att upprätthålla en väte atmosfären på ca ~ 2-3% du rensa syre i närvaro av katalysator palladium. - Öppna den elektrokemiska reaktorn i handskfacket, sätta prov elektroden på skålen och skär till en storlek för att passa röret används i DNA kit. Fortsätt med tillverkarens protokollet.
- Rengör insidan av anaerob handskfacket med 70% etanol och sätta en steriliserad maträtt på aluminiumfolie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Nuvarande produktion mättes framgångsrikt för ca 3 månader med en spänning datalogger som visas i figur 3. Denna gång valdes eftersom det var den längsta stabila inkubationstiden för våren, på grund av stark höst regn påverkar våren. En kortare period kan vara tillräckligt, även om en längre period kan ge starkare anrikning av biomassa. Vi bekräftade anslutningen av två-elektrod systemet efter elektrokemiska inkubation och observerades inga tecken på korrosion i systemet. Högre strömproduktionen observerades i två-elektrod system med lägre motstånd (1000 Ω) jämfört med negativ kontroll med 100 kΩ motstånd. Gradvis aktuella produktionsökningen under den första månaden får föreslå tillväxt, uppsamling eller boende av mikrober på ytan av elektroden efter stabil nuvarande produktion i ytterligare två månader. Intressant, pendlade aktuella produktionen i en ungefär 24 h cykel genom hela perioden av den elektrokemiska berikning.
För att bekräfta den nuvarande produktionskapacitet av mikrobiell konsortier fästa på elektroden, utfört vi kronoamperometri med insamlade anoden i laboratoriet använder en 3-elektrod elektrokemiska reaktor. Vi redo elektroden potentiella på 0,4 V vs. en standard väte-elektrod (hon) i närvaro av olika kolhydrater Elektronoljedoseringar. På anoden när inkuberas i laboratoriet observerades inte längre dagliga svängningarna. Detta antyder att miljöfaktorer påverkade den mikrobiella aktuella produktionen, och sannolikt resulterat i observerade svängningarna.
Jämföra mikrobiell gemenskapen observerats på berikade elektroderna med den bifoga och plankton icke-elektrod samhällen, observerat vi tydliga skillnader i den övergripande strukturen (figur 4). Elektroden mikrobiell gemenskapen var höganrikat i operativa taxonomiska enheter (OTUs) från obildade härstamningar, liksom de Firmicute härstamningar bakteriestam. En förändring i sammansättningen av Proteobacteria observerades också; specifikt, Betaproteobacteria (huvudsakligen Serpentinamonas sp.) dominerade miljömässiga kalcit och plankton prover, och Gammaproteobacteria dominerade den elektrod prover10. Differentiell anrikning av mikrobiell stammar mellan miljö och elektroden prover ger stöd för mikrobiell aktivitet körning observerade experimentet. Detta stöddes ytterligare genom den ultimata isoleringen av ett elektrokemiskt aktiva stam från de berikade Firmictutes OTUs för Cedars9.
Figur 1 : Elektrokemiskt system. (en) Schematisk bild av hotellets elektrokemiska systemet att berika EET-kapabla bakterier i miljön. En anod av kol filt accepterar respiratoriska elektroner från mikrob och en katod av Pt-elektropläteras kol filt katalyserar syre minskning. Nuvarande produktion övervakades av en datalogger V ansluten parallellt med båda ändarna av en resistor R. (b) Setup exempel Cedars våren där anoden lades längst ned på våren och katoden nära vattenytan. (c) skydd av datalogger och motstånd av en plast påse och en rock. Storleken på anoden är samma som det som visas i figur 2. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2 : Carbon kände elektroden är ansluten till en titanium tråd. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3 : Aktuella produktionen observerades i två-elektrod system för en tremånaders inkubationstid. Data för system som använder motstånd 100 kΩ och 1,000 Ω visas i (en). Bakgrunden nuvarande var subtraheras nollställs nuvarande initialvärde. Panelen (b) motsvarar en ruta i panelen (a). Dagliga nuvarande svängningar observerades över experimenten illustreras i panelen (a).
Figur 4: Mikrobiell gemenskapen sekvens distribution för Camp Site fjädrar. DNA ur filtrerat vatten (CampsiteSpring plankton) eller 1 g av kalcit från pool botten (CampsiteSpring kalcit bifogas) jämfördes med DNA extraheras från kände Kolelektroder (elektrod bifogas) eller DNA från celler i den flytande fasen av den elektrokemiska reaktorn (elektrod plankton). Sekvens beteckningar är baserade på stam- eller klass-nivå identiteter för de dominerande phyla Firmicutes och Proteobacteria. Sammansättning baseras på procent totalt läser. Förändringar i Proteobacterial härstamningar beskrivs i streckade linjerna. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I den beskrivna studien visar vi berikning av en mikrobiell konsortium, kopplade i situ nuvarande produktion. Observerade mönstren i nuvarande stöd mikrobiell aktivitet i detta system med korta och långa tiden skalar. Det kritiska steget för att konstruera ett funktionellt två-elektrod (bränslecell typ) system är att identifiera och utnyttja ett läge med en stabil vattennivå och syrekoncentrationen i miljön. Katoden utsätts för syre vid luft vatten gränssnittet, medan anoden hålls under anaeroba förhållanden och elektroden potentialskillnaden främjar anaerob respiration av EET-kapabla bakterier.
Vi observerade dagliga nuvarande svängningen i miljömässiga elektrokemiska systemet men inte i laboratoriet reaktorn. Eftersom denna fluktuation av nuvarande observerades under dagsljus timmar högsta- och lägsta strömmar observerades mellan gryning och skymning-effekten av solljus och/eller temperatur kunde förklara förändringen i den mikrobiella aktuella produktionen. Mätning av temperatur, kunde solljus och/eller andra miljövariabler ytterligare expandera förståelse av kontroller och förare av mikrobiell elektronflödet miljösystem. Alternativt, lägga till element till block solljus kan hjälpa ta bort eller mildra effekterna av syrerik fotosyntes och potentiella photoreactions på elektroden, vilket kunde tjäna bättre stimulera optimala EET förhållanden. Mätning av andra miljöfaktorer kunde dock bättre belysa ekologiska sammanhang i EET-kapabla mikrober, inklusive potentiella mikrobiell gemenskapen interaktioner, samt relationerna mellan mikrober och miljön.
Våra två-elektrod system berikad potentiellt inte bara anod-respiring bakterier, men även syre-minska bakterier som skörda energi från electron upptag. Även om vi inte genomföra gemenskapens analysen på katoden, är deras mikrobiell elektron upptag förmåga testbara i laboratoriet tre-elektrod reaktorn med negativt poising den insamlade Katodelektrod i närvaro av syre. En stabil koncentration gradient av Elektronacceptorer från katod till anod aktivera vår metod att teoretiskt också berika katod-respiring bakterier. En anrikning av alternativa metod för katod-respiring bakterier är användningen av Fe(0) partiklar eller kuponger som en solid elektron donator5. Även om vätgas produktion kan också förekomma vid ytan, varit framgångsrika isolering av bakterier som kan direkt extrahera elektroner från elektrod ytan rapporterade5,16.
Sammanfattningsvis, berikad vår metod framgångsrikt EET-kapabla konsortier med ett självbärande elektrokemiska system i en låg-biomassa miljö. Flera tidigare odling metoder var mislyckade, som ledde oss att utveckla en egen berikning system. I vårt system, nuvarande produktion återspeglas i mikrobiell aktivitet, och ledde till ytterligare hypoteser om mikrobiell ekologi av detta system. Expanderande isolering av EET-kapabla mikrober liksom mångfalden av miljöer kommer att öka vår förståelse av mekanismen för EET, samt rollen som elektrontransport i miljömässiga mikrobiologi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Vi skulle vilja erkänna Roger Raiche och David McCrory för ger oss tillgång till Cedars och samråd på platser för lång sikt inkubation. Vi tackar också Cedars fältet besättningen under säsongen 2013-2014: Shino Suzuki, Shunichi Ishii, Greg Wanger, Grayson Chadwick, Bonita Lam och Matthew Schechter. Ytterligare tack vare Shino Suzuki och Gijs Kuenen för insiktsfulla forskning och odlingsskålar stöd. Detta arbete finansierades genom ett bidrag för unga forskare A och B från Japan sällskapet för främjande av vetenskap (JSPS) KAKENHI Grant nummer 17H 04969 och 26810085, respektive, och Japan byrån för medicinsk forskning och utveckling (17gm6010002h0002). USA: S finansiering som tillhandahålls av oss Office av globala Naval forskningen (N62909-17-1-2038), och centrum för mörk energi biosfären utredningar (C-DEBI) (OCE0939564) och NASA Astrobiology Institute - liv Underground (NAI-LU) (NNA13AA92A). Del av detta arbete genomfördes som en del av en Japan samhälle för befordran av vetenskaperna: kortsiktiga postdoktorsstipendium för Annette Rowe (PE15019) vid University of Tokyo i labbet 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).
