この仕事は契約号の下で米国エネルギー省の科学のオフィスでサポートされているローレンス ・ バークレー国立研究所の研究室監督研究と開発 (LDRD) プログラムによってサポートされて・ デ ・ AC02 05CH11231、カリフォルニア大学バークレー校に米国のエネルギー オフィス科から賞・ デ ・ SC0014079。分子鋳物工場で作業はエネルギー契約号の米国部の下でサポートされていたデ-AC02-05CH11231。我々 はまた彼らの助けのスザンヌ ・ m ・ Kosina、キャサリン ルイ、ベンジャミン ・ p. ボーウェン、ローレンス ・ バークレー国立研究所のベンジャミン ・ J ・ コールをありがちましょう。

<ol>
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Chem. 88 (3), 1625-1630 (2016).</li><li>Gao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology-Driven+Control+of+Metabolite+Selectivity+Using+Nanostructure-Initiator+Mass+Spectrometry.">Morphology-Driven Control of Metabolite Selectivity Using Nanostructure-Initiator Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. 89 (12), 6521-6526 (2017).</li><li>Woo, H. -. K., Northen, T. R., Yanes, O., Siuzdak, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructure-initiator+mass+spectrometry:+a+protocol+for+preparing+and+applying+NIMS+surfaces+for+high-sensitivity+mass+analysis.">Nanostructure-initiator mass spectrometry: a protocol for preparing and applying NIMS surfaces for high-sensitivity mass analysis.</a> Nat. 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P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steep,+cheap+and+deep:+an+ideotype+to+optimize+water+and+N+acquisition+by+maize+root+systems.">Steep, cheap and deep: an ideotype to optimize water and N acquisition by maize root systems.</a> Ann. Bot. 112 (2), 347-357 (2013).</li><li>Rell&#225;n-&#193;lvarez, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GLO-Roots:+an+imaging+platform+enabling+multidimensional+characterization+of+soil-grown+root+systems.">GLO-Roots: an imaging platform enabling multidimensional characterization of soil-grown root systems.</a> eLife. 4, e07597 (2015).</li><li>Kamilova, F., Validov, S., Azarova, T., Mulders, I., Lugtenberg, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enrichment+for+enhanced+competitive+plant+root+tip+colonizers+selects+for+a+new+class+of+biocontrol+bacteria.">Enrichment for enhanced competitive plant root tip colonizers selects for a new class of biocontrol bacteria.</a> Environ. Microbiol. 7 (11), 1809-1817 (2005).</li><li>Klitgaard, A., Nielsen, J. B., Frandsen, R. J. N., Andersen, M. R., Nielsen, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+Stable+Isotope+Labeling+and+Molecular+Networking+for+Biosynthetic+Pathway+Characterization.">Combining Stable Isotope Labeling and Molecular Networking for Biosynthetic Pathway Characterization.</a> Anal. Chem. 87 (13), 6520-6526 (2015).</li></ol>

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プロトコルは生態系の作製を使用して作成するここで報告 EcoFABs は、高度に制御された実験室で生物学体系的な植物のコミュニティ リソースを提供します。3 D 印刷の進歩は、広くアクセス可能な技術を構築し、EcoFAB のデザインを繰り返し微調整を提供します。紹介ルート室はイメージングと不妊、植物と微生物の相互作用を調査するため微生物の制御に加えを有効に維持することに適していることがわかった。EcoFAB プラットフォームは、様々 な植物種と互換性が。追加実験は自然環境で育つ植物に調査結果を一般化する必要がありますその狭いルート チャンバ内で生育中の生理学的な効果を認識することが重要です。
LED の成長ライト、滅菌チェンバーの使用する波長、強度、期間、植物の成長と並行して関連する生理学的パラメーターなど、さまざまな光の条件の影響を検討できます。可逆的接合ルート室は、空間的生化学的および遺伝的分析のための試料を収集にも固体基板の使用を許可します。土、砂、水晶ビーズなどの固体基板上のアプリケーションより生態学的関連研究所生態系を構築する EcoFABs を使用しての可能性を提供しています。ただし、さらにほとんど土壌の正確な反射である飽和液 (水耕文化) が重要になる使用を紹介すべてのシステムは彼らをよりよく表すような土の内で空気のポケットを維持するためにこれらのデザインを絞り込む自然な土壌。
簡単なカメラや顕微鏡の使用は、携帯電話のレベルに両方のバルクでイメージ根系形態の開発に記載されます。監視の根の形態のイメージングと定量この適性は植物成長の条件に遺伝子型 adaptions によって発生する植物生理・分子シグナルの調節機構を理解するために役立つでしょう。しかし、生理学的な根の発育を研究するため制限は、EcoFAB デバイスの現在の水平方向の配置です。自然環境で根の重力反応は根系の主に垂直方向の開発に します。したがって、自然環境からいくつかの要因で異なる可能性がここに示す水平システムとルート室の垂直方向の配置による EcoFAB システムの作製は将来の EcoFAB バージョンのための望ましい目標です。現在の EcoFAB デバイスが水平に置かれているルート形態パラメーター、微生物に応答したり、さまざまな条件での分析が可能です。高分解能イメージングは、単一の菌株や植物についての部分は各種栄養十分なおよび欠乏条件下で植民地化した情報を提供するコミュニティのルート植民地化ダイナミクスをキャプチャに適用できます。このような研究がどのように工場内細菌叢解析を組み立てているし、これらのダイナ ミックスが時間とともにどのように変化に重要な新しい洞察を提供することが予想される、例えば根として開発。
マイクロ流体デバイスは、非常に若い植物のイメージングを有効にして、通常収集された代謝物の量は LCMS 分析のために十分ではありません。化学発光構造 (グロ ルート) や NMR 手法33,34どちらか植物が変換されると、rhizotrons など、土壌ベースのシステムから歯根形態のイメージングが可能します。これらのシステムからの代謝物抽出が大量のサンプルのため時間がかかるです。EcoFABs は、両方の組み合わせ: 製作、マイクロ流体デバイスに似ています。EcoFABs がシンプルで安価な再現するために設計されていますが、彼らの生殖段階まで、規模の大小の根系を持つ植物を育てるための部屋のサイズを調整できます。根の形態変化とルート滲出物の同時観測が可能です。システムは無菌、特定微生物の制御に加えを有効にすることです。
EcoFABs は、制御の導入、微生物と代謝物のサンプリングを有効にするのに設計されています。具体的には、ルート成長室から採取した試料は質量分光学的代謝物プロファイリングのための十分なことが判明します。質量分析イメージングの統合 (e.g。、NIMS テクニック) 代謝物根系の空間分布の非破壊的なアプローチを提供します。この手法は有用な将来の安定同位体トレース実験および特定の代謝物36マッピング微生物ローカリゼーションでしょう。このプロトコルは、単一の菌株に集中している、確かには同じ設計はより複雑なコミュニティのため使用できます。サンプル ボリュームと、EcoFABs 内のバイオマスは、DNA シーケンシング技術とそれ以上の統合のために十分以上、特性と微生物群集構造と遺伝子発現を監視することが重要されます可能性があります。
結論としては、このプロトコルの詳細を簡単に実装および周りの研究者によって拡張できるシンプルでアクセス方法に重点を置いて、植物と微生物の相互作用の調査のために設計された実験生態系の作製、世界。現在の取り組みは、各 EcoFAB が個別に制御光と温度などの温度制御システムの統合と研究所の再現性をデモンストレーションを目指しています。自動サンプリングの統合、EcoFABs 内にある関連工場内細菌叢解析を確立するための再現可能なプロトコルの開発、EcoFAB ルート チェンバーの補充システムのさらなる進化にあります。

農業植物有益な微生物の応用は、持続可能な食糧と成長人口1,2,3、4を提供するバイオ燃料の生産を向上させる大きな可能性を提供しています。かなりの作業量は、植物栄養摂取、ストレス、耐性と病気5,6,7,8への抵抗の工場内細菌叢解析の重要性をサポートします。しかし、それは複雑さと関連付けられている irreproducibility とマイクロバイ組成と遺伝学を正確に制御することができないのためのフィールド生態系における植物微生物相互作用のこれらのメカニズムを調査することは困難 (e.gを使用して。微生物突然変異体)4,9,10。
1 つの戦略は有効にする簡易モデル生態系を構築する制御、レプリケートされた実験フィールド10、11、さらにテストすることができます洞察力を生成する植物微生物相互作用の調査 12。この概念は、土入りのポット栽培植物を使用して従来のアプローチまたは温室やインキュベーター13内で寒天平板をビルドします。これらは、おそらくまま最も広く使用されるアプローチが、彼らは正確に監視および植物成長環境を操作する能力を欠いています。これらの端に地下プロセス14,15を勉強する能力の主要な改善を表す rhizoboxes と rhizotrons と、根圏土壌16代謝産物の分析のプロトコルは、最初が掲載されました。最近では、高スループットの解析を有効にするには、高度なマイクロ デバイス13,17工場チップ18,19、RootArray20、RootChip21などをされています。液体の流れの中で小さなモデル植物シロイヌナズナの初期成長段階を監視するマイクロ メートル スケールの空間分解能で植物を表現型解析のための効率的なツールとして開発されました。最近では、2 層のイメージング プラットフォームは、マイクロ流体プラットフォーム22幼苗期におけるシロイヌナズナ根毛イメージングを可能にする記述されていた。
ここでは、詳しいプロトコル制御研究所デバイス (EcoFABs) を構築するため、植物微生物相互作用やショーの多様な研究に使用できる植物シロイヌナズナ、コムギを含む提供distachyon23, 生態学的重要な野生エンバクエンバク barbataとバイオ エネルギー作物キビ virgatum (グラス)。EcoFAB は 2 つの主要なコンポーネントを含む無菌植物成長プラットフォーム: EcoFAB デバイスと滅菌工場サイズの透明容器。3 D 印刷プラスチック金型からレイヤーをデバイス製造プロセス鋳造 PDMS を含むポリジメチルシロキサン (PDMS) から作られています EcoFAB と24,25 報告以前メソッドを使用して顕微鏡スライド上に PDMS レイヤーを結合.EcoFAB ワークフロー、デバイス作製、殺菌、種子の発芽、苗移植、微生物接種/cocultivation、試料の調製、分析などの詳細な手順は、このプロトコル (図 1) のとおりです。基本的なワークフローのさらなる変更は、説明、コンピューターのインストールを含む可能 LED ライトを育てる、固体基板の使用率。イメージング技術の根の形態を調査するための利用、根の微生物植民地化および根分泌物の質量分光イメージングを説明しました。標準化研究所植物マイクロバイ研究紹介、詳細なプロトコルと同様に、すぐに利用できる材料に基づく単純な安価な設計コミュニティ リソースに EcoFAB プラットフォームになることと見込んでください。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D printed custom mold</td>
			<td>LBNL</td>
			<td></td>
			<td>STL files available here www.eco-fab.org; The EcoFABs molds described here were printed by FATHOM: http://studiofathom.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dow sylgard 184 silicone elastomer clear kit</td>
			<td>Ellsworth Adhesives</td>
			<td>184 SIL ELAST KIT 0.5KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air duster spray</td>
			<td>VWR</td>
			<td>75780-350</td>
			<td>any compressed gas duster should work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 gauge blunt needle</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89166-240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL syringe with Luer-Lok Tip</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BD309646</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3&#8221;x2&#8221; microscope glass slide</td>
			<td>VWR</td>
			<td>48382-179</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.75&#34; x 2.56&#34; x 3.56&#34; EcoFAB box</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B005GAQ25Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4&#8221; x 3 &#188;&#8221; microscope glass slide</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>260231</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4.87&#34; x 4.87&#34; x 5.50&#34; EcoFAB box</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B00P9QVOS2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma Cleaner</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printed custom clamp</td>
			<td>LBNL</td>
			<td></td>
			<td>STL files available from Trent Northen&#39;s lab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile hood</td>
			<td>AirClean&#160;Systems</td>
			<td>AC600 Series PCR Workstations</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE syringe tubing</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z117315-1EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89125-172</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bleach</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Murashige and Skoog (MS) Macronutrient Salt Base</td>
			<td>Phytotechnologies Laboratories</td>
			<td>M502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Murashige and Skoog (MS) Micronutrient Salt Base</td>
			<td>Phytotechnologies Laboratories</td>
			<td>M554</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soil</td>
			<td>Hummert International</td>
			<td>Pro-Mix PGX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phytagel</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71010-52-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arabidopsis thaliana</td>
			<td>Lehle Seeds</td>
			<td>WT-24 Col-4 Columbia wild type</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brachypodium distachyon</td>
			<td>LBNL</td>
			<td>Standard Bd-21 line</td>
			<td>Available from John Vogel&#39;s lab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Panicum virgatum</td>
			<td>The Samuel Roberts Noble Foundation</td>
			<td>Alamo switchgrass</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropore tape</td>
			<td>VWR</td>
			<td>56222-182</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC-MS grade methanol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>JT9830-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lyophilizer</td>
			<td>LABCONCO</td>
			<td>FreeZone 2.5 Plus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpeedVAC concentrator</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Savant&#8482; SPD111 SpeedVac</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafree-MC GV Centrifugal Filter-0.22 &#181;m</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>UFC30GV00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid chromotography system</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>Agilent 1290 LC system</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q Exactive mass spectrometer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Q Exactive&#8482; Hybrid Quadrupole-Orbitrap MS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIMS chip and custom MALDI plate</td>
			<td>LBNL</td>
			<td></td>
			<td>For detailed protocol see: doi:10.1038/nprot.2008.110</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MALDI mass spectrometer</td>
			<td>AB Sciex</td>
			<td>TOF/TOF 5800 MALDI MS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nano-coated LED grow light strip</td>
			<td>LED World Lighting</td>
			<td>HH-SRB60F010-2835</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>LED World Lighting</td>
			<td>MD45W24VA, LV100-24N-UNV-J</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TC420 controller</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B0197U7R8Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone LED clips</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B00N9X1GI0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot glue gun</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B006IY359K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Female-to-bare LED connector cable</td>
			<td>LED World Lighting</td>
			<td>HH-F05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Female-to-male LED connector extension cable</td>
			<td>LED World Lighting</td>
			<td>HH-MF1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20AWG 2-wire cable</td>
			<td>LED World Lighting</td>
			<td>6102051TFT4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WAGO 221-415 Splicing Connector</td>
			<td>LED World Lighting</td>
			<td>221-415</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ecosystem fabrication (ecofab) protocols for the construction of laboratory ecosystems designed to study plant-microbe interactions

有益な植物・微生物相互作用は、低入食品とバイオ エネルギー生産を後押しする可能性と持続可能な生物学的ソリューションを提供しています。これらの複雑な植物と微生物の相互作用のより機械論的理解は同様に実行する基本的な生態学的研究調査植物土壌微生物相互作用として工場の生産を改善することが重要になります。ここでは、生態系作製の詳細な説明が表示されが、広く利用可能な 3 D 印刷技術を使用して、環境固有の植物・微生物相互作用の解明のため制御室生息地 (EcoFABs) を作成するには条件。EcoFABs の 2 つのサイズは、シロイヌナズナ、コムギ distachyon、キビ virgatumなど様々 な植物と微生物の相互作用の調査に適しているとおりです。これらの流れによってデバイスは、制御操作とルート内細菌叢解析、ルート化学のサンプリングし同様根の形態および微生物のローカリゼーションのイメージングします。このプロトコルには、EcoFABs 内の無菌状態を維持してマウント EcoFABs に独立した LED ライト システムの詳細が含まれています。砂の土壌を含むメディアの種類を追加するための詳細な手順、およびイメージングを使ったこれらのシステムの評価と結合した液体の成長媒体メタボロミクスは、説明。一緒に、これらのシステムは植物の植物微生物コンソーシア マイクロバイ組成 (含む変異体)、植物の生育、根の形態、滲出液組成の監視操作を含む動的かつ詳細な調査を有効にして制御環境下における微生物のローカライズ。これらの詳細なプロトコルは、理想的には植物と微生物の相互作用を調査するための標準化された実験装置の作成を支援、他の研究者の重要な出発点となることを期待しています。

各 EcoFAB システムには EcoFAB デバイスが含まれています、植物サイズの透明なプラスチック容器。1 つの EcoFAB デバイスは工場の貯水池、ルート成長室、1.6 mm 流入口および標準 EcoFAB デバイス (2 D 図・図 3 H) の 1.6 mm コンセントまたはワイド コンセント EcoFAB デバイス (図 2 階・図 3 i の 10 mm コンセント).工場貯留層は 6 mm トップを開くと 3 mm 下部開口部を持つ台形形状で設計されています、このデザイン液体注入時リークのチャンスを軽減し、植物の成長に十分なスペースができます。ルート成長室は、図 2とEに示すように多くのモデル植物の根系に合わせて深さ 2 mm の楕円形を採用しています。培養液は EcoFAB コンテナーを開くことがなくルート成長室に流れることができるので、標準 EcoFAB デバイスの入口と出口の両方のチャンネルを PTFE チューブで接続できます。ワイド コンセント EcoFAB デバイス大幅にコンセントの流れの抵抗を削減し、複雑な根系が植物から派生した後定期的に収集根分泌物や厚いルート システムと植物を育てるときはできれば使用されます。
EcoFAB デバイスの PDMS 層を製造するため、金型、設計ソフトウェアで作成され、3 D 印刷の硬質不透明なマイクロホロ グラム生産、図 2と図 3に示すように。EcoFABs 中の植物は、無菌環境 (図 8 a、補助ファイル 1) の成長を確保する長い作業距離を使用して顕微鏡で直接観測することができます。植物と EcoFAB デバイスは、(図 8 bの補足ファイル 2) 植物微生物相互作用の高分解能イメージングを可能にする高解像度顕微鏡ステージ上にも合うことができます。不妊はこの環境に保持されません、高分解能イメージングのみエンドポイント測定用に適しています。
EcoFABs は、彼らの異なる生育段階でのライフ サイクルにわたって形態、代謝、微生物などの植物の分類学的研究を有効にするのに設計されています。ここでは、さまざまな植物の種を研究する一般的なプラットフォームとして EcoFABs を調べた。図 8-Eを示し、7 日間の古いシロイヌナズナ、コムギ distachyon、キビ virgatum EcoFABs で成長しています。すべての 3 つの植物は、一ヶ月以上、EcoFAB でよく育つと見つけられました。両方、双子葉植物、シロイヌナズナ単子葉、コムギの distachyonが、EcoFABs での再生の段階に見つかりました。
シーリング システム リバーシブル固体基板の使用が可能 (e.g。、土壌) 内 EcoFABs (ステップ 2.2)。この可逆的なアプローチをシール ルート成長室へ固体基板の読み込みを有効と根の根圏の特定の地域からのサンプルのコレクションができます。図 8 階-Hは、14 日間の古いコムギ distachyonは、養液栽培培地と同様に砂と養液栽培培地 (砂) と水 (土壌) を添加した土壌での成長のグループを表示します。ルート成長室で薄い固体基質の層は、根系の顕微鏡イメージング用貫通して光をことができます。
根の形態、植物の根系の分布と空間構成として定義され、栄養や水の可用性32,33など、多様な生育環境に不可欠な生理応答として成立しています。 34。EcoFABs は、時間の経過や栄養条件下で植物の形態を勉強の便利な方法を提供します。図 9 A-Fは、最初の 3 週間でdistachyon コムギの根の形態を追跡する EcoFABs を使用しての例を示します。コムギ distachyon苗 EcoFAB デバイスに転送され、そのルート構造がバイオ ・ ラッドのゲル撮像素子内にカメラによって記録されました。画像 J、python、matlab などの画像処理プログラムは、時間の経過やさまざまなメディア環境で根の形態の変化を定量化するさらに適用できます。3 週間にわたって総根領域の定量化が初期の段階で徐々 に増加を示した (< 1 週間)図 9で示すように、3 週間の終わりに線形成長傾向が続きます。
EcoFAB を構築するための主な動機は、植物と微生物の相互作用を調査することです。5.4 の手順で説明するよう、微生物は入口チャネルを介して EcoFAB デバイスのルート成長室に転送されます。図 10に示す緑膿菌 simea (以前の fluorescens) WCS417 を含む、EcoFAB (WCS417) の濃度と植物根系に植物成長促進化学発光ラベル付き苗を追加しました個体当たり 10 の6セルです。ゲルのイメージャは、ルート成長室 WCS417 微生物の異なる分布を示したで WCS417 信号が検出されました。両方 MS 液体培地で砂の固体基板の有無にかかわらず、WCS417 微生物は微生物栄養ルート ヒント (図 10 の生産のためのルートの先端領域の周りに集中するいると全体のルート システムの表面を植民地化。 
代謝産物の吸収と同様、植物根分泌物の代謝物プロファイリング研究、植物と微生物の相互作用から解放ルート成長室から滲出液ソリューションは EcoFABs で植物のさまざまな成長段階にわたって収集されました。手順 6 で説明した滲出液のサンプルはその後液体クロマトグラフィー質量分析用抽出します。このメソッドを使用すると、植物によってしみ出させるし、微生物によって消費される代謝物の範囲が検出され、根分泌物細菌の植民地化との関連代謝物プロファイリングは現在調査中。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig1.jpg"> 図 1:、EcoFAB ワークフロー 。植物は皿の上に発芽、微生物を追加ことができます滅菌 EcoFAB に転送。非破壊サンプリング: 根の形態を視覚化することができ、根分泌物をサンプリングしのイメージを作成することができます。破壊的なサンプリングは、詳細で微生物、ルート、および撮影パラメーターの解析を許可します。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig2.jpg"> 図 2: 3 D のコンポーネントは EcoFAB デバイス作製のための型を印刷します。(A) 上および傾斜鋳造フレームの表示。(B) 上部と傾斜挿入のビュー。(C) 上下標準モールド ベースのビューを傾斜します。(ワイド コンセント モールド ベースの E) 上および傾斜表示。(D, F)標準・ ワイド コンセントの EcoFAB デバイスをそれぞれ加工組み立て用金型。楕円形の寸法が小型の EcoFAB 型のため 51 mm × 34 mm と 76 mm × 62 mm 大きい EcoFAB 型のためです。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig3.jpg"> 図 3: EcoFAB デバイス作製。(A) エラストマー ベースと硬化剤の混合物を金型に注ぐ。(B) 4 h (C) 金型からカバーの取り外しのための 85 ° c の混合物と金型を加熱します。(D) 鋳造のフレームから、PDMS を分離します。(E) 金型鋳造フレームから基本を押します。(F)、PDMS をエッジに沿って金型から分離するナイフを使用しています。(G) 金型ベースから離れてゆっくりと PDMS 層を剥離。(H) 標準の PDMS 層の入口と出口の両方のチャネルの穴を突き。(I) はワイド コンセント PDMS 層の入口チャネルの穴を開けます。(J)、PDMS 膜 (15:1 エラストマーの基本剤混合物を硬化する) および顕微鏡のスライドは、洗浄し、接合用クリーナー プラズマに転送。(K) 使用は、顕微鏡のスライドに (硬化剤混合物を 5:1 エラストマー ベース製) PDMS のレイヤーを保持するクランプします。(L) 顕微鏡のスライドに直接 (エージェントの混合物を硬化に 30: 1 エラストマー ベース製) PDMS 層を押します。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig4.jpg"> 図 4: カスタム クランプのデザイン。(上の A) 上および傾斜表示はクランプ プレートです。(B) 上および傾斜表示下のクランプ プレートです。(C) 上下 4 セット hex キャップネジの組み立てられたクランプ ビューを傾斜。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig5.jpg"> 図 5: LED の取り付けはライトを育てる。(A) EcoFAB コンテナーを螺旋状に 9 LED クリップの場所をマーキング。(B) LED クリップ EcoFAB コンテナーに接続されています。(C) これらのクリップを通して LED ストリップのスレッド。(D) LED ストリップを 24 v の電源と有線コント ローラーに接続します。(E) コント ローラーに配線の回路図。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig6.jpg"> 図 6: EcoFABs に苗を転送することです。コムギ distachyon植物が 0.5 MS プレート上に 2 日間の成長した (、)。(B) ルート室植物成長培地充填。(C) ピンセットを使用して工場の貯水池にルートを慎重に挿入します。(D) 容器の底に 3 mL の水を追加した後、孔テープで EcoFAB コンテナーをシールします。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig7.jpg"> 図 7: EcoFABs にルーツを植物の NIMS イメージングします。(A)コムギ distachyon滅菌 EcoFAB で成長しています。(B) 添付 NIMS チップ 20 分 (C) による銅テープ カスタム MALDI プレート上に NIMS チップを添付するために工場と PDMS 層と MALDI 質量分析計に読み込みます。(D G) 7 日の古い 1 つ 1 つ 20 日間の古いコムギ distachyonイメージング機構用 (D, E) と (F, G) は、対応する NIMS イメージ。優勢なイオンが赤、緑、および青で強調表示されます。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig8.jpg"> 図 8: EcoFABs の一般的なアプリケーションです。(A) 直接コムギ distachyon長い作業距離顕微鏡のセットアップと EcoFAB での根の生長をキャプチャします。(B) 直接高分解能顕微鏡のセットアップをルート ・微生物相互作用を観察すること。(C E) 7 日間の古いシロイヌナズナ(C)、コムギ distachyon (D)、0.5 MS 水耕培地、砂 (G) と (h) で 0.5 MS 水耕 (F) (F ・ H) 14 日の古いコムギ distachyonでキビ virgatum (E)0.5 MS 培地と水、それぞれ付属基板。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig8large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig9.jpg"> 図 9: 根の形態を研究する EcoFABs を使用しています。(A ~ F)コムギ distachyonは、EcoFABs の成長の根の開発は最初の 3 週間の間に 0.5 MS 培地でいっぱい: (A) 2 日、(B) 4 日、(C) 7 日、(D) 11 日、(E) 14 日、成長の (F) 21 日。(ImageJ ソフトウェアは G) 平均歯根表面積を推定しました。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig9large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57170/57170fig10.jpg"> 図 10: 根と微生物の相互作用を研究する EcoFABs を使用しています。(A、B、C)15 日間の古いコムギ distachyonをメディア MS 液体のソリューション、砂および土の基板上のさまざまな形で緑膿菌の fluorescens WCS417 と植民地化のグループ。(D、E、F)その根系の明るいフィールド画像。(G、H、私)14 日共同栽培した後これらのルート システムの対応する化学発光イメージ。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/57170fig10large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
の補足ファイル 1。根の成長をキャプチャする EcoFAB を使用しています。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/video1_capture_growing_roots_(2).mp4">このファイルをダウンロードするここをクリックしてください</a>。
の補足ファイル 2。ルート微生物の相互作用をキャプチャする EcoFAB を使用しています。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57170/video2_capture_root_microbes_interaction.avi">このファイルをダウンロードするここをクリックしてください</a>。

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Ecosystem Fabrication EcoFAB Protocols for The Construction of Laboratory Ecosystems Designed to Study Plant-microbe Interactions

この資料では、生態系の植物や高度に制御された実験室で植物微生物相互作用研究を可能にするデバイス (EcoFABs) の作製のための詳しいプロトコルについて説明します。

植物と微生物の相互作用を調査するように設計研究所生態系の建設のため生態系製造 (EcoFAB) のプロトコル

Beneficial plant-microbe interactions offer a sustainable biological solution with the potential to boost low-input food and bioenergy production. A ...

ecosystem-fabrication-ecofab-protocols-for-construction-laboratory

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Environment

Ecosystem Fabrication (EcoFAB) Protocols for The Construction of Laboratory Ecosystems Designed to Study Plant-microbe Interactions

18.3K ビュー.  Lawrence Berkeley National Laboratory. この資料では、生態系の植物や高度に制御された実験室で植物微生物相互作用研究を可能にするデバイス (EcoFABs) の作製のための詳しいプロトコルについて説明します。

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A Fish-feeding Laboratory Bioassay to Assess the Antipredatory Activity of Secondary Metabolites from the Tissues of Marine Organisms

Marine chemical ecology is a young discipline, having emerged from the collaboration of natural products chemists and marine ecologists in the 1980s with the goal of examining the ecological functions of secondary metabolites from the tissues of marine organisms. The result has been a progression of protocols that have increasingly refined the ecological relevance of the experimental approach. Here we present the most up-to-date version of a fish-feeding laboratory bioassay that enables investigators to assess the antipredatory activity of secondary metabolites from the tissues of marine organisms. Organic metabolites of all polarities are exhaustively extracted from the tissue of the target organism and reconstituted at natural concentrations in a nutritionally appropriate food matrix. Experimental food pellets are presented to a generalist predator in laboratory feeding assays to assess the antipredatory activity of the extract. The procedure described herein uses the bluehead, Thalassoma bifasciatum, to test the palatability of Caribbean marine invertebrates; however, the design may be readily adapted to other systems. Results obtained using this laboratory assay are an important prelude to field experiments that rely on the feeding responses of a full complement of potential predators. Additionally, this bioassay can be used to direct the isolation of feeding-deterrent metabolites through bioassay-guided fractionation. This feeding bioassay has advanced our understanding of the factors that control the distribution and abundance of marine invertebrates on Caribbean coral reefs and may inform investigations in diverse fields of inquiry, including pharmacology, biotechnology, and evolutionary ecology.

This bioassay employs a model predatory fish to assess the presence of feeding-deterrent metabolites from organic extracts of the tissues of marine organisms at natural concentrations using a nutritionally comparable food matrix.

海洋生物の組織からの二次代謝産物のAntipredatory活性を評価するために魚の供給研究所バイオアッセイ

Marine chemical ecology is a young discipline, having emerged from the collaboration of natural products chemists and marine ecologists in the 1980s with ...

環境学

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most experiments examine only two or a few levels of CA concentration and a single soil type, but if CA can be varied as a gradient from subambient to superambient concentrations on multiple soils, we can discern whether past ecosystem responses may continue linearly in the future and whether responses may vary across the landscape. The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility applies a 250 to 500 &#181;l L-1 CA gradient to Blackland prairie plant communities established on lysimeters containing clay, silty clay, and sandy soils. The gradient is created as photosynthesis by vegetation enclosed in in temperature-controlled chambers progressively depletes carbon dioxide from air flowing directionally through the chambers. Maintaining proper air flow rate, adequate photosynthetic capacity, and temperature control are critical to overcome the main limitations of the system, which are declining photosynthetic rates and increased water stress during summer. The facility is an economical alternative to other techniques of CA enrichment, successfully discerns the shape of ecosystem responses to subambient to superambient CA enrichment, and can be adapted to test for interactions of carbon dioxide with other greenhouse gases such as methane or ozone.

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility creates a 250 to 500 &#181;l L-1 linear carbon dioxide gradient in temperature-controlled chambers housing grassland plant communities on clay, silty clay, and sandy soil monoliths. The facility is used to determine how past and future carbon dioxide levels affect grassland carbon cycling.

CO<sub&gt; 2</subテスト用のCO&gt;濃度勾配施設<sub&gt; 2</sub&gt;濃縮および草地生態系の機能に及ぼす土壌の影響

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. Yet the in situ study of DOM is difficult as the molecular complexity of the DOM pool cannot be easily reproduced for experimental purposes. Nutrient additions to streams however, have been shown to repeatedly alter the in situ and ambient DOM pool. Here we demonstrate an easily replicable field-based method for manipulating the ambient pool of DOM at the ecosystem scale. During nutrient pulse experiments changes in the concentration of both dissolved organic carbon and dissolved organic nitrogen can be examined across a wide-range of nutrient concentrations. This method allows researchers to examine the controls on the DOM pool and make inferences regarding the role and function that certain fractions of the DOM pool play within ecosystems. We advocate the use of this method as a technique to help develop a deeper understanding of DOM biogeochemistry and how it interacts with nutrients. With further development this method may help elucidate the dynamics of DOM in other ecosystems.

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Dissolved organic matter provides an important source of energy and nutrients to stream ecosystems. Here we demonstrate a field-based method to manipulate the ambient pool of dissolved organic matter in situ through easily replicable nutrient pulses.

溶存有機物生物地球化学を理解します<em&gt;その場で</em&gt;ストリーム生態系における栄養操作を

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

Procedures of Laboratory Fumigation for Pest Control with Nitric Oxide Gas

Nitric oxide (NO) is a newly discovered fumigant for postharvest pest control. This paper provides detailed protocols for conducting NO fumigation on fresh products and procedures for residue analysis and product quality evaluation. An airtight fumigation chamber containing fresh fruit and vegetables is first flushed with nitrogen (N2) to establish an ultralow oxygen (ULO) environment followed by injection of NO. The fumigation chamber is then kept at a low temperature of 2 - 5 &#176;C for a specified time period necessary to kill a target pest to complete a fumigation treatment. At the end of a fumigation treatment, the fumigation chamber is flushed with N2 to dilute NO prior to opening the chamber to ambient air to prevent the reaction between NO and O2, which produces NO2 and may damage delicate fresh products. At different times after NO fumigation, NO2 in headspace and nitrate and nitrite in liquid samples were measured as residues. Product quality was evaluated after 2 weeks of post-treatment cold storage to determine effects of NO fumigation on product quality. Keeping&#160;O2 from reacting with NO is critical to NO fumigation and is an important part of the protocols. Measuring NO levels is challenging and a practical solution is provided. Possible protocol modifications are also suggested for measuring NO levels in the fumigation chambers as well as residues. NO fumigation has the potential to be a practical alternative to methyl bromide fumigation for postharvest pest control on fresh and stored products. This publication is intended to assist other researchers in conducting NO fumigation research for postharvest pest control and accelerating the development of NO fumigation for practical applications.

This paper describes nitric oxide (NO) fumigation protocols for postharvest pest control. Fumigation chambers are flushed with nitrogen (N2) to establish ultralow oxygen conditions before NO is injected. At the end, chambers are flushed with N2 to dilute NO before exposing products to ambient air to prevent exposure to NO2.

窒素酸化物ガスで害虫駆除のため研究所くん蒸処理の手順

Nitric oxide (NO) is a newly discovered fumigant for postharvest pest control. This paper provides detailed protocols for conducting NO fumigation on ...

Adherence of Bacteria to Plant Surfaces Measured in the Laboratory

This manuscript describes a method to measure bacterial binding to axenic plant surfaces in the light microscope and through the use of viable cell counts. Plant materials used include roots, sprouts, leaves, and cut fruits. The methods described are inexpensive, easy, and suitable for small sample sizes. Binding is measured in the laboratory and a variety of incubation media and conditions can be used. The effect of inhibitors can be determined. Situations that promote and inhibit binding can also be assessed. In some cases it is possible to distinguish whether various conditions alter binding primarily due to their effects on the plant or on the bacteria.

An easy method for measuring and characterizing bacterial adhesion to plants, particularly roots and sprouts, is described in this article.

植物実験室で測定した表面への細菌の付着

This manuscript describes a method to measure bacterial binding to axenic plant surfaces in the light microscope and through the use of viable cell ...

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. Rather than discharging treated wastewater to a stream, and thereby directly impacting the stream quality, the effluent is applied to forested and cropped land managed by the University. Concerns related to reductions in soil hydraulic conductivity occur when considering wastewater reuse. The methodology described in this manuscript, matching soil sample size with the size of the laboratory-based hydraulic conductivity measurement apparatus, provides the benefits of a relatively rapid collection of samples with the benefits of controlled laboratory boundary conditions. The results suggest that there may have been some impact of wastewater reuse on the soil&#39;s ability to transmit water at deeper depths in the depressional areas of the site. Most of the reductions in the soil hydraulic conductivity in the depressions appear to be related to the depth from which the sample was collected, and by inference, associated with the soil structural and textural differences.

Here we present a methodology which matches a soil sample size and a hydraulic conductivity measurement device to prevent the so-called wall flow along the inside of the soil container from being erroneously included in water flow measurements. Its use is demonstrated with samples collected from a wastewater irrigation site.

土壌透水排水灌漑への影響: 結合フィールド サンプリングと飽和透水係数の実験室測定

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...

Evaluating Dryocosmus Kuriphilus-induced Damage on Castanea Sativa

Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu has become a major pest for Castaneasativa since its arrival in Europe. Its galling activity results in the formation of different gall types and prevents the development of normal shoots. Repeated and uncontrolled attacks cause, besides the production of galls and the attendant gall-related reduction in leaf area, progressive corruption of the branch architecture, including the death of branch parts, and an increase in dormant bud activation. Thus far, there have been few attempts to quantify branch architecture damage. Further, the different methods for assessing infestation degree (MAID) that have been developed focus only on the galls' presence and abundance.
Using the leaf area to sapwood area relationship as a green biomass indicator, we developed in a previous study a damage composite index (DCI) that takes into account the most important branch architectural features, allowing for realistic damage assessment during the entire epidemic process. 
The aim of this study is to present this novel method and highlight differences in the damage description with respect to other broadly used indices. Results show how the DCI depicts branch damage better, especially during the epidemic peak, compared to MAID, which tend to underestimate it. We conclude by suggesting how to properly evaluate the overall impact of the pest by means of our composite damage index, the infestation degree using classic methods, and crown transparency evaluations.

Evaluating Dryocosmus Kuriphilus-induced Damage on Castanea Sativa

It is common practice to assess the damage caused by Dryocosmus kuriphilus by considering the abundance of galls alone rather than by also taking related branch corruption into consideration. We propose a composite damage index that takes into account the most important branch features, thus enabling more realistic damage assessment.

クリタマバチの評価-ヨーロッパグリを照射

Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu has become a major pest for Castaneasativa since its arrival in Europe. Its galling activity results in the formation of ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water quality. However, commercially available incubators are often costly, difficult to transport, not flexible in terms of volume, and/or poorly adapted to local field conditions where access to electricity is unreliable. The purpose of this study was to develop an adaptable, low-cost and transportable incubator that can be constructed using readily available components. The electronic core of the incubator was first developed. These components were then tested under a range of ambient temperature conditions (3.5 &#176;C - 39 &#176;C) using three types of incubator shells (polystyrene foam box, hard cooler box, and cardboard box covered with a survival blanket). The electronic core showed comparable performance to a standard laboratory incubator in terms of the time required to reach the set temperature, inner temperature stability and spatial dispersion, power consumption, and microbial growth. The incubator set-ups were also effective at moderate and low ambient temperatures (between 3.5 &#176;C and 27 &#176;C), and at high temperatures (39 &#176;C) when the incubator set temperature was higher. This incubator prototype is low-cost (&lt; 300 USD) and adaptable to a variety of materials and volumes. Its demountable structure makes it easy to transport. It can be used in both established laboratories with grid power or in remote settings powered by solar energy or a car battery. It is particularly useful as an equipment option for field laboratories in areas with limited access to resources for water quality monitoring.

This paper describes a method for building an adaptable, low-cost and transportable incubator for microbial testing of drinking water. Our design is based on widely available materials and can operate under a range of field conditions, while still offering the advantages of higher-end laboratory-based models.

フィールドと実験室の使用のための低コスト モバイル インキュベーターの建設

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...

Measuring the Shape and Size of Activated Sludge Particles Immobilized in Agar with an Open Source Software Pipeline

Experimental bioreactors, such as those treating wastewater, contain particles whose size and shape are important parameters. For example, the size and shape of activated sludge flocs can indicate the conditions at the microscale, and also directly affect how well the sludge settles in a clarifier.
Particle size and shape are both misleadingly &#39;simple&#39; measurements. Many subtle issues, often unaddressed in informal protocols, can arise when sampling, imaging, and analyzing particles. Sampling methods may be biased or not provide enough statistical power. The samples themselves may be poorly preserved or undergo alteration during immobilization. Images may not be of sufficient quality; overlapping particles, depth of field, magnification level, and various noise can all produce poor results. Poorly specified analysis can introduce bias, such as that produced by manual image thresholding and segmentation.
Affordability and throughput are desirable alongside reproducibility. An affordable, high throughput method can enable more frequent particle measurement, producing many images containing thousands of particles. A method that uses inexpensive reagents, a common dissecting microscope, and freely-available open source analysis software allows repeatable, accessible, reproducible, and partially-automated experimental results. Further, the product of such a method can be well-formatted, well-defined, and easily understood by data analysis software, easing both within-lab analyses and data sharing between labs.
We present a protocol that details the steps needed to produce such a product, including: sampling, sample preparation and immobilization in agar, digital image acquisition, digital image analysis, and examples of experiment-specific figure generation from the analysis results. We have also included an open-source data analysis pipeline to support this protocol.

The size and shape of particles in activated sludge are important parameters that are measured using varying methods. Inaccuracies arise from non-representative sampling, suboptimal images, and subjective analysis parameters. To minimize these errors and ease measurement, we present a protocol specifying every step, including an open source software pipeline.

オープン ソース ソフトウェア パイプラインによる寒天培地に固定化活性汚泥粒子径・形状を測定

Experimental bioreactors, such as those treating wastewater, contain particles whose size and shape are important parameters. For example, the size and ...

Modeling the Size Spectrum for Macroinvertebrates and Fishes in Stream Ecosystems

The size spectrum is an inverse, allometric scaling relationship between average body mass (M) and the density (D) of individuals within an ecological community or food web. Importantly, the size spectrum assumes that individual size, rather than species&#8217; behavioral or life history characteristics, is the primary determinant of abundance within an ecosystem. Thus, unlike traditional allometric relationships that focus on species-level data (e.g., mean species&#8217; body size vs. population density), size spectra analyses are &#8216;ataxic&#8217; &#8211; individual specimens are identified only by their size, without consideration of taxonomic identity. Size spectra models are efficient representations of traditional, complex food webs and can be used in descriptive as well as predictive contexts (e.g., predicting responses of large consumers to changes in basal resources). Empirical studies from diverse aquatic ecosystems have also reported moderate to high levels of similarity in size spectra slopes, suggesting that common processes may regulate the abundances of small and large organisms in very different settings. This is a protocol to model the community-level size spectrum in wadable streams. The protocol consists of three main steps. First, collect quantitative benthic fish and invertebrate samples that can be used to estimate local densities. Second, standardize the fish and invertebrate data by converting all individuals to ataxic units (i.e., individuals identified by size, irrespective of taxonomic identity), and summing individuals within log2 size bins. Third, use linear regression to model the relationship between ataxic M and D estimates. Detailed instructions are provided herein to complete each of these steps, including custom software to facilitate D estimation and size spectra modeling.

This is a protocol to model the size spectrum (scaling relationship between individual mass and population density) for combined fish and invertebrate data from wadable streams and rivers. Methods include: field techniques to collect quantitative fish and invertebrate samples; lab methods to standardize the field data; and statistical data analysis.

河川生態系におけるマクロ無脊椎動物と魚類のサイズスペクトルのモデリング

The size spectrum is an inverse, allometric scaling relationship between average body mass (M) and the density (D) of individuals within an ecological ...