JoVE Logo

Sign In

הדמיית מיקרואורגניזמים קרקע באמצעות מצג שקופיות מגע ומיקרוסקופיה

Overview

מקור: מעבדות של ד"ר איאן פפר וד"ר צ'ארלס גרבה - אוניברסיטת אריזונה
מחבר מפגין: בראדלי שמיץ

האדמה כוללת את השכבה הדקה על פני כדור הארץ, המכילה גורמים ביוטיים ואביוטיים התורמים לחיים. החלק האביוטי כולל חלקיקים אנאורגניים הנעים בגודלם ובצורתם הקובעים את מרקם הקרקע. החלק הביוטי משלב שאריות צמחים, שורשים, חומר אורגני ומיקרואורגניזמים. שפע חיידקי הקרקע ומגוון הוא נרחב, כמו גרם אחד של אדמה מכיל 107-8 חיידקים, 106-8 actinomycetes, 105-6 פטריות, 103 שמרים, 104-6 פרוטוזואה, 103-4 אצות, ו 53 נמטודות. יחד, הגורמים הביוטיים והאביוטיים יוצרים ארכיטקטורות סביב שורשי הצמח, המכונה הריזוספירה, המספקות תנאים נוחים למיקרואורגניזמים בקרקע.

גורמים ביוטיים ואביוטיים מקדמים את החיים בקרקעות. עם זאת, הם גם תורמים דינמיקה מלחיצה המגבילה חיידקים. מתח ביוטי כרוך בתחרות בין החיים כדי להסתגל ולשרוד בתנאים סביבתיים. לדוגמה, חיידקים יכולים להפריש חומרים מעכבים או רעילים כדי לפגוע במיקרואורגניזמים שכנים. פניציליום נוטטום הוא פטרייה ידועה לשמצה, כפי שהוא מפחית את התחרות על חומרים מזינים על ידי ייצור מיקרוביאלית, אשר בני אדם לקצור כדי ליצור פניצילין התרופות. לחצים אביוטיים נובעים ממאפיינים פיזיים או כימיים המגבילים את ההישרדות המיקרוביאלית, כגון אור, לחות, טמפרטורה, pH, חומרים מזינים ומרקם.

Principles

התבוננות ישירה בקשרי הגומלין בין אורגניזמים, חלקיקים והתנהגויות בקרקע בסביבות קרקע שונות היא קשה, אך בדיקת שקופיות המגע, הידועה גם כניקת הגלישה הקבורה, שפותחה על ידי רוסי ואח ' (1936) מספקת נקודת מבט למיקרוביולוגיה של הקרקע. שיטה זו שימושית לצפייה בפטריות קרקע, אקטינומיצטים וחיידקים באמצעות מיקרוסקופיה. אמנם, זה לא מיועד לכימותים מיקרוביאליים, כפי שהוא מרמז רק חלק קטן אחד של סביבה הטרוגנית גדולה יותר.

שיטה זו מבוצעת בקלות על ידי קבורת שקופית זכוכית לתוך האדמה במשך מספר ימים, ולאחר מכן תיקון המיקרואורגניזמים על השקופית עם חומצה אצטית. החיידקים מוכתמים בצבע רוז בנגלי ונצפתם באמצעות מיקרוסקופיה באמצעות טבילת שמן במטרה 100X. ניתן להבחין בין שלוש קבוצות מיקרוביאליות, שכן חיידקים מופיעים כצורות מעוגלות קטנות, חוטי אקטינומיצ'ט כחוטות דקות, והייפ פטרייתי כחוטים עבים. בקרקע, כמעט כל החיידקים קטנים ועגולים יותר מאלה בתרבות הטהורה בשל מתח תזונתי, מה שגורם להתכווצות ועיגול למשטח נוח יותר: יחס נפח. הצורות הכהות הלא סדירות שאינן מוכתמות הן חלקיקי אדמה. ניתן להוסיף תיקונים תזונתיים שונים לקרקע כדי לספק מקורות פחמן וגלוקוז המקדמים צמיחה מיקרוביאלית ואינטראקציות. טכניקה זו מאפשרת תצפית קלה על מיקרוביולוגיה הקרקע ומסייעת לזהות מספר אורגניזמים הקיימים בסביבה.

Procedure

1. הכנת מיקרוקוסמוס של שקופית הקרקע

  1. אוספים אדמת גן מפני השטח (עומק 0-6 אינץ'), ומשקלים 150 גרם אדמה לשתי כוסות נפרדות.
    1. אם לקרקע יש צפיפות גבוהה של חומר אורגני, שקול 100 גרם.
  2. תייג אחת טיפול והשני בקרה.
  3. חשב את כמות המים הדרושה לשינוי תכולת הלחות.
    1. תכולת הלחות קרובה לעתים קרובות לקיבולת השדה.
      Equation 1 1
  4. למדוד כמות של מים מזוקקים עם גליל מדורג.
  5. יוצקים כמות מים מזוקקים לשני בקבוקונים.
  6. תייגו את ה"טיפול" ובאחר "בקרה".
  7. לתקן את המים במתקנה "טיפול" עם מספיק גלוקוז עבור ריכוז גלוקוז הקרקע הסופי של 1%, על בסיס משקל יבש בקרקע "טיפול".
  8. מוסיפים 200 מ"ג NH4NO3 לחקירה "טיפול" ומערבבים כדי להמיס את התיקונים. החנקות משמשות כמקור חנקן של חומרים מזינים עבור חיידקי הקרקע.
  9. אל תתקן את ממתקנת ה"בקרה".
  10. ב aliquots קטן של כ 50 מג, לערבב את התוכן של טיפול ביקאלי לתוך טיפול. מערבבים עם מרית לאחר כל תוספת עליקוט.
  11. ב aliquots קטן, לערבב את התוכן של בקרה בקוקאלי לתוך שליטה. מערבבים עם מרית לאחר כל תוספת עליקוט.
  12. תווית ארבע שקופיות מיקרוסקופ נקיות: שתי שקופיות "טיפול" ושתי שקופיות "בקרה".
  13. הכנס את שתי שקופיות טיפול לתוך הקרקע טיפול, ולהכניס את שתי שקופיות בקרה לתוך הקרקע שליטה. השאר 2 ס"מ מכל שקופית המוקרנת מעל פני הקרקע, והקפידו להשאיר רווח בין שתי השקופיות.
  14. מכסים את הכוסות בניילון נצמד ומאבטחים אותה בגומייה.
  15. לנקב את העטיפה מספר פעמים כדי לאפשר אוויר, אבל עדיין למנוע אידוי מוגזם.
  16. תקליט את המשקל של שתי הכוסות.
  17. לדגור על הכוסות מלאות הקרקע בטמפרטורת החדר באזור / אינקובטור ייעודי במשך 7 ימים.

2. כתמי שקופיות ומיקרוסקופיה

  1. תקליט את המשקל של שתי הכוסות.
  2. חשב את לחות הקרקע בזמן הסרת שקופיות.
  3. הסר את שתי השקופיות מכל על-ידי הקשה על כל שקופית למיקום נוטה ונסיגה כך שהפנים העליונות של השקופית לא יפריעו.
  4. זהה וסמן את צד השקופית כך שיוכתם ויתבונן.
  5. הקש בעדינות על השקופיות על הספסל העליון כדי להסיר חלקיקי קרקע גדולים.
  6. בעזרת מגבת נייר לחה, נקו את הפנים התחתונות של המגלשות. יבש את השקופיות בטמפרטורת החדר.
  7. מרכיב משקפי מגן ומחזיק כל מגלשה במלקחיים, טובל את השקופיות בחומצה אצטית של 40% (v/v) למשך 1-3 דקות מתחת למכסה המנוע.
  8. לשטוף את החומצה עודפת תחת זרם עדין של מים.
  9. באמצעות בקבוק טפטפת, לכסות את פני השטח של השקופיות עם רוז בנגל פנולי. תמוך בשקופית על מתלה כתמים מעל מיכל כדי לתפוס את הכתם העודף. היזהר, לא לשטוף בכוח שעלול להסיר מיקרואורגניזמים מפני השטח של השקופיות.
  10. מכתימים את השקופיות למשך 5-10 דקות. אל תתנו למגלשה להתייבש. מוסיפים עוד כתם לפי הצורך.
  11. יש לשטוף בעדינות את השקופיות כדי להסיר כתם עודף.
  12. תן לשקופיות להתייבש בטמפרטורת החדר.
  13. בעזרת המטרה טבילת שמן, התבונן בשקופית באמצעות מיקרוסקופ (איור 1).

Figure 1
איור 1. שקופית מתחת למיקרוסקופ.

Results

פטריות מציגות הייהה עבה, חוטית(איור 2). Actinomycetes להציג hyphae דק, filamentous. חיידקים מציגים צורות קטנות של קוצ'י או מוט. הם נמצאים לעתים קרובות בגושים, על חלקיקי אדמה, או רירית hyphae פטרייתי. חלקיקי קרקע מציגים צורות כהות ולא סדירות(איור 3).

Figure 2
איור 2. תמונת שקופית מגע באמצעות עדשה אובייקטיבית 100X.
התמונה באדיבות ו.ה. פולר.

Figure 3
איור 3. תמונת שקופית מגע באמצעות עדשה אובייקטיבית 100X.
התמונה באדיבות ו.ה. פולר.

Application and Summary

בדיקת שקופיות המגע, המכונה גם שקופית קבורה, היא טכניקה פשוטה המשמשת להתבוננות איכותית בביוטה הקרקע. בדיקת אסקור זו מראה באופן איכותי את האינטראקציות המרחביות בין hyphae פטרייתי, חוטי actinomycete, חיידקים, וחלקיקי קרקע. יחידים או תעשייה יכולים להשתמש בבחינה זו כדי לאסוף ידע על בריאות האדמה הספציפית בכל הנוגע לחקלאות, גינון, קומפוסט, הוראה ולימוד. עם זאת, טכניקה זו אינה לכמת את ביוטה מיקרו הקרקע, כפי שהוא מקיף רק דיוקן קטן של סביבה הטרוגנית גדולה יותר.

ניתן להבחין ביחסי אורגניזם קרקע על ידי ביצוע בדיקות שקופיות מגע וצפייה בתוצאות באמצעות מיקרוסקופיה טבילת שמן 100X(איורים 2 ו -3). הפשטות והקלות בביצוע בדיקת ההסתה הזו הופכת אותה לטכניקת התחלה נהדרת עבור אלה שמעולם לא נחשפו למיקרוביולוגיה ועשויים לצפות במיקרואורגניזמים דרך מיקרוסקופ בפעם הראשונה.

References

  1. Pepper, I. L., & Gerba, C P. 'Contact Slide Assay.' Environmental Microbiology A Laboratory Manual. 2nd ed. Elsevier 19-25 (2004).
  2. Pepper, I. L., Gerba, C. P., & Gentry, T. J. 'Earth Environments.' Environmental Microbiology. 3rd ed. Elsevier 59-88 (2014).
  3. Rossi, G., Ricardo, S., Gesue, G., Stanganelli, M., and Want, T.K. Direct Microscopic and bacteriological investigations of the soil. Soil Science. 41, 52 – 66 (1936).

Tags

Soil MicroorganismsContact Slide AssayMicroscopyVisualizationSoil ChangesEnvironmental StressesRhizosphereAbiotic ComponentsInorganic ParticlesBiotic ComponentsPlant ResiduesRootsOrganic MatterMicroorganismsWater In Soil PoresBacteriaCocciBacilliFilamentous FormsFungal SpeciesYeastMolds

Skip to...

0:00

Overview

1:12

Principles of Soil Microorganisms

2:41

Soil Slide Microcosm Preparation

5:12

Slide Staining and Microscopy

6:47

Microscopy Results

7:32

Applications

9:40

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

הדמיית מיקרואורגניזמים קרקע באמצעות מצג שקופיות מגע ומיקרוסקופיה

Environmental Microbiology

42.2K Views

article

קביעת תכולת הלחות בקרקע

Environmental Microbiology

359.4K Views

article

טכניקה אספטית במדעי הסביבה

Environmental Microbiology

126.4K Views

article

כתמי גרם של חיידקים ממקורות סביבתיים

Environmental Microbiology

100.3K Views

article

פטריות נלאמנטיות

Environmental Microbiology

57.3K Views

article

הפקת דנ"א קהילתי ממושבות חיידקים

Environmental Microbiology

28.8K Views

article

זיהוי מיקרואורגניזמים סביבתיים עם תגובת שרשרת פולימראז ואלקטרופורזה ג'ל

Environmental Microbiology

44.6K Views

article

ניתוח RNA של דגימות סביבתיות באמצעות RT-PCR

Environmental Microbiology

40.4K Views

article

כימות מיקרואורגניזמים סביבתיים ווירוסים באמצעות qPCR

Environmental Microbiology

47.8K Views

article

ניתוח איכות מים באמצעות אורגניזמים מחוון

Environmental Microbiology

29.5K Views

article

בידוד חיידקים צואתיים מדגימות מים על ידי סינון

Environmental Microbiology

39.3K Views

article

זיהוי בקטריופאג'ים בדגימות סביבתיות

Environmental Microbiology

40.7K Views

article

פולחן ופירום חיידקים מדגימות קרקע

Environmental Microbiology

184.4K Views

article

ניתוח עקומת גדילה חיידקית והיישומים הסביבתיים שלה

Environmental Microbiology

296.0K Views

article

1 200 אצות באמצעות מתודולוגיה של Culturable

Environmental Microbiology

13.8K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved