Roger Raiche ve David McCrory bize Cedars erişmesi ve mekanlar için uzun süreli inkübasyon danışmanlık için kabul etmek istiyoruz. Biz de 2013-2014 sezonunda Cedars alan mürettebat teşekkür: Shino Suzuki, Shunichi Ishii, Greg Wanger, Grayson Chadwick, Bonita Lam ve Matthew Schechter. Ek Shino Suzuki ve anlayışlı araştırma ve destek kültür Gijs Kuenen sayesinde. Tıbbi araştırma ve geliştirme (17gm6010002h0002) için bu eser genç bilim adamları A ve B 17 H 04969 ve 26810085, sırasıyla numara bilim promosyon (JSP'ler) KAKENHI Grant için Japonya toplumdan ve Japonya ajansı için bir Grant-in-Aid finanse edildi. ABD finansman bize Office küresel deniz araştırma (N62909-17-1-2038) ve merkezi tarafından karanlık enerji biyosfer araştırmalar (C-DEBI) (OCE0939564) ve NASA astrobiyoloji Enstitüsü - hayat Metro (NAI-LU) (NNA13AA92A) için sağlanan. Bu eser parçası Bilimler promosyon için Japonya toplumun bir parçası gerçekleştirilmiştir: Annette Rowe (PE15019) Kazuhito Hashimoto laboratuvarın Tokyo Üniversitesi için kısa vadeli doktora sonrası bursu.

1. çevre kuluçka için bir iki elektrot sistemi inşaatı
<ol><li>
Anot malzeme hazırlanması ve karbon tedavisinde elektrot (Şekil 2) hissettim.
	<ol>
<li>Eşit boyutlara bağlı olarak istenilen biyokütle zenginleştirme hissettim karbon kesme. Elektroda % 90 etanol için 30 dk içinde emmek, o zaman en az 8 kere için 1 dk sonra her durulama sonicating deiyonize suyla durulayın.</li>
		<li>En az 12 h her yıkama için karıştırma iki kez 1 M HCl, elektrotlar yıkayın.</li>
		<li>Elektrotlar bir sıcak (37 ° C) fırında 6-12 h ya da sıvı ücretsiz kadar kuru.</li>
		<li>Grafit epoksi üreticinin iletişim kuralı başına Politetrafloroetilen tabağa (yapışmaz yüzey) kullanarak Titanyum tel elektrot iliştirin. Not: Biz aerobik korozyon onun yüksek tolerans nedeniyle bir titanyum tel kullanılır.</li>
		<li>Elektrot 6 h için 120 ° C'de pişirin.</li>
		<li>Titanyum tel arasında direncini test ve karbon ile bir ohmmeter hissettim ve tel ve keçe elektrotlar arasında direnç daha az 5 ohm olduğunu doğrulayın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Electroplation karbon platin elektrot katot malzeme hazırlanması için hissettim
	<ol>
<li>12 h bir cam kap içinde en az 2 M KOH 1.1, adımda hazırlanan karbon keçe elektrotlar daldırın.</li>
		<li>Elektrokimyasal temizlik için elektrot elektrot (biz) çalışma olarak da bir başvuru (RE) ve sayaç elektrot (CE) barındıran bir üç elektrot reaktörde yerleştirin. Biz, bağlanmak RE ve CE timsah klipleri tarafından potansiyostat için. Tüm bağlantıları bir ohmmeter ile onaylayın. Not: Biz bir Ag/AgCl (doymuş KCl) kullanılan elektrot ve bir platin tel olarak RE ve CE, anılan sıraya göre.</li>
		<li>Dengeli 1.0 V vs. , elektrot Ag/AgCl 600 s 2 M KOH (bütün elektrot daldırın için yeterli miktarda kullanarak) içeren elektrolit çözümde. Elektrot (hangi cam yapılmıştır) elektrokimyasal reaktör üzerinden dışarı çıkar. Elektrot deiyonize su en az 8 kere, sonra her durulama için 1 dk sonicating yıkayın. Elektrotlar için en az 12 h 100 ° C'de kuru.</li>
		<li>Kaplama çözüm hazırlamak için 100 g sitrik asit, sodyum sülfat 5 g ve 2 g dihydrogen hexachloroplatinate (IV) hekzahidrat 1 litre 2 M sülfürik asit ekleyin.</li>
		<li>Tartmak temizlenmiş ve adımları 1.2.1–1.2.2 hazırlanırken elektrotlar kurutulmuş ve elektrot bir kaplama çözümde 1.2.3. adımda hazırlanan kapak. 30 için üç kez kaplama çözümde elektrot solüsyon içeren temizleyicide her s.</li>
		<li>Elektrot elektrot potansiyel-0.2 poising tarafından electroplate V vs Ag/AgCl 460 için çözüm kaplama içinde s. Elektrotlar iki kez içinde deiyonize suyla durulayın ve platin atık atın.</li>
		<li>20 için sonicating en az 3 kez, elektrotlar deiyonize suyla durulayın sonra her durulama s. En az üç kez daha sonication durulayın.</li>
		<li>En az 12 h. karbon electroplated platin ölçmek için tartmak elektrot için 100 ° C'de kuru elektrot elektrot hissettim.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. yapı ve iki elektrot sisteminin
<ol><li>
Yükleme sitesi için elektroda doğal ortamda incelenmesi.
	<ol>
<li>Çözünmüş oksijen () sonda kullanarak oksijen konsantrasyonu belirlemek.</li>
		<li>Do site içindeki derinliği profil kontrol edin. Not: Tutarlı hidrasyon ve kanda oksijen azlığı anot için istenen çevresel koşullar vardır. İstenirse, temel fotosentez etkisi ışık anot koruma tarafından kaldırın. Katot yerleştirme için ideal koşulları sürekli sulu ve yakın yüzey suları oxic olmak. Gerekirse, katot yüzey temas korumak için yüzen iliştirin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Yakıt hücresi tür 2-elektrot kuluçka sistemi inşaatı
	<ol>
<li>İstenilen uzunluğa Yalıtımlı Tel ve Titanyum tel bir kurşun elektrotlar (bir anot ve bir platin kaplama katot) iki satır büküm tarafından bağlayın. Suya dayanıklı balmumu ile bağlantıları kapak ve daha fazla deniz sınıf ısı küçültme borular kullanarak korumak.</li>
		<li>İki tel bir katot ve bir anot ile bilinen direnç direnç tarafından bağlayın. Not: biyolojik sistemlerde, dirençler (10-1000 Ω) sonucu daha tutarlı biyolojik etkinliği indir. İstenirse, bir yüksek direnç direnç biyolojik etkinlik, bir negatif kontrol olarak engeller. Korozyon direnci ve müşteri adayları arasında herhangi bir bağlantı önlemek için biz onları ısı küçültme tüplerini korudum.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Ölçüm için voltaj ve sıcaklık günlük zaman içinde.
	<ol>
<li>Yakıt hücresi reaksiyon geçerli üretimden tahmin etmek için direnç uçları arasındaki gerilim kontrol edin.</li>
		<li>(Bkz: üretici Protokolü) anot ve katot lider uygun bağlantıları ile bir veri günlüğe kaydetme voltmetre kullanarak zaman içinde gerilim farkı ölçmek. Not: Aynı anda sıcaklık veri günlüğü isteğe bağlıdır, ancak bu bilgiler değişikliklerin geçerli olarak abiyotik için biyolojik dalgalanmalar içinde yardımcı olabilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Koruma veri logger ve elektrik bağlantıları
	<ol>
<li>Bir sabit ve/veya plastik çanta logger ve elektrik bağlantıları yağmurdan korumak için kullanın.</li>
		<li>Plastik torba ve sıkı bir şekilde güçlü rüzgar korumak için kablolar düzeltmek. Bir örnek Şekil 1' de gösterilen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. doğal ortamından elektrot örnek topluluğu
<ol><li>Anot örnek kalitesini oksijen kontaminasyon nedeniyle zarar görmesini önlemek için elektrot anaerobik koşul altında toplamak.</li>
	<li>Elektrot örnek toplama önce en az 30 dk anaerobik bir konumda bir tüp koy. Örneğin, test tüpü ve kapak ayrı olarak anaerobik içinde şişe yapmak için gölün dibinde koymak.</li>
	<li>Elektrot tel kesici ile titanyum adayından kesmek, yavaşça elektrot örnek test tüpüne toplamak ve anaerobik su bölgesinde kapatın. Örnek taze tutmak için hemen örnek toplandıktan sonra örnek 4 ° C'de depolayın. Not: Alternatif olarak, elektrotlar doğrudan anoksik (N2 tasfiye) ortamına aktarılır. Biz (Suzuki vd tarafından açıklanan Cedars orta kullanılır 11) yerinde ölçülen ve tadil sulu Jeokimya mikrobiyal büyüme için yeterli besin sağlamak için tasarlanmıştır. Bu medya farklı laboratuvar deneyleri için güncellenmiştir.</li>
</ol>4. laboratuvar onay geçerli üretim ve DNA analizi için
<ol><li>
Mikrobiyal konsorsiyumlar elektrot için bağlama elektrokimyasal onay için geçerli üretim kapasitesi.
	<ol>
<li>Örneklenen elektrot, platin tel ve bir Ag/AgCl (doymuş KCl) ile bir elektrokimyasal reaktör14,15 inşa elektrot olarak biz, CE ve, sırasıyla, anaerobik bir odasında. Elektrokimyasal reaktör çözünür karbonhidrat elektron bağış içeren Cedars orta ile doldurun.</li>
		<li>Elektrot potansiyel 0,2 dengeli V vs Ag/AgCl ve ölçü geçerli üretim.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Mikrobiyal DNA'yı kullanarak elektrot örnekten DNA ekstraksiyon kiti (tablo malzemeleri görmek).
	<ol>
<li>Anaerobik torpido ile % 70 etanol içinde temiz ve steril bir tabak alüminyum folyo koydu. Not: Anaerobik odası 1 ppm'den az oksijen konsantrasyonu yaklaşık ~ 2-3 oksijen Paladyum katalizör varlığında çöpçülük edecek % hidrojen atmosferinin tutarak tutar.</li>
		<li>Elektrokimyasal reaktör eldiven kutusunda açın, örnek elektrot çanak üzerinde koymak ve bir boyutu DNA kiti kullanılan tüp sığacak şekilde kesilmiş. Üreticinin iletişim kuralı ile devam edin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Nealson, K. H., Saffarini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+and+manganese+in+anaerobic+respiration:+environmental+significance,+physiology,+and+regulation.">Iron and manganese in anaerobic respiration: environmental significance, physiology, and regulation.</a> Annual Reviews of Microbiology. 48, 311-343 (1994).</li><li>Lovley, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bug+juice:+harvesting+electricity+with+microorganisms.">Bug juice: harvesting electricity with microorganisms.</a> Nature Reviews Microbiology. 4 (7), 497-508 (2006).</li><li>Rabaey, K., Rozendal, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+electrosynthesis+-+revisiting+the+electrical+route+for+microbial+production.">Microbial electrosynthesis - revisiting the electrical route for microbial production.</a> Nature Reviews Microbiology. 8 (10), 706-716 (2010).</li><li>Lovley, D. R., Coates, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioremediation+of+metal+contamination.">Bioremediation of metal contamination.</a> Current Opinion in Biotechnology. 8 (3), 285-289 (1997).</li><li>Dinh, H. T., 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=Iron+corrosion+by+novel+anaerobic+microorganisms.">Iron corrosion by novel anaerobic microorganisms.</a> Nature. 427 (6977), 829-832 (2004).</li><li>Myers, C. R., Nealson, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+manganese+reduction+and+growth+with+manganese+oxide+as+the+sole+electron+acceptor.">Bacterial manganese reduction and growth with manganese oxide as the sole electron acceptor.</a> Science. 240 (4857), 1319-1321 (1988).</li><li>Lovley, D. R., Phillips, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+mode+of+microbial+energy+metabolism:+organic+carbon+oxidation+coupled+to+dissimilatory+reduction+of+iron+or+manganese.">Novel mode of microbial energy metabolism: organic carbon oxidation coupled to dissimilatory reduction of iron or manganese.</a> Applied and Environmental Microbiology. 54 (6), 1472-1480 (1988).</li><li>Arnold, R. G., DiChristina, T. J., Hoffmann, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reductive+dissolution+of+Fe(III)+oxides+by+Pseudomonas+sp+200.">Reductive dissolution of Fe(III) oxides by Pseudomonas sp 200.</a> Biotechnology and Bioengineering. 32 (9), 1081-1096 (1988).</li><li>Rowe, A. 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=In+situ+electrochemical+enrichment+and+isolation+of+a+magnetite-reducing+bacterium+from+a+high+pH+serpentinizing+spring.">In situ electrochemical enrichment and isolation of a magnetite-reducing bacterium from a high pH serpentinizing spring.</a> Environmentakl Microbiology. 19 (6), 2272-2285 (2017).</li><li>Suzuki, S., 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=Microbial+diversity+in+The+Cedars,+an+ultrabasic,+ultrareducing,+and+low+salinity+serpentinizing+ecosystem.">Microbial diversity in The Cedars, an ultrabasic, ultrareducing, and low salinity serpentinizing ecosystem.</a> Proceedings of the National Academy of Science U S A. 110 (38), 15336-15341 (2013).</li><li>Suzuki, S., 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=Physiological+and+genomic+features+of+highly+alkaliphilic+hydrogen-utilizing+Betaproteobacteria+from+a+continental+serpentinizing+site.">Physiological and genomic features of highly alkaliphilic hydrogen-utilizing Betaproteobacteria from a continental serpentinizing site.</a> Nature Communications. 5, 3900 (2014).</li><li>McCollom, T. M., 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=Temperature+trends+for+reaction+rates,+hydrogen+generation,+and+partitioning+of+iron+during+experimental+serpentinization+of+olivine.">Temperature trends for reaction rates, hydrogen generation, and partitioning of iron during experimental serpentinization of olivine.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 181, 175-200 (2016).</li><li>Morrill, P. L., 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=Geochemistry+and+geobiology+of+a+present-day+serpentinization+site+in+California:+The+Cedars.">Geochemistry and geobiology of a present-day serpentinization site in California: The Cedars.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 109, 222-240 (2013).</li><li>Okamoto, A., Nakamura, R., Hashimoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-vivo+identification+of+direct+electron+transfer+from+Shewanella+oneidensis+MR-1+to+electrodes+via+outer-membrane+OmcA-MtrCAB+protein+complexes.">In-vivo identification of direct electron transfer from Shewanella oneidensis MR-1 to electrodes via outer-membrane OmcA-MtrCAB protein complexes.</a> Electrochimica Acta. 56 (16), 5526-5531 (2011).</li><li>Okamoto, A., Hashimoto, K., Nakamura, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Spectroelectrochemical Investigation on Biological Electron Transfer Associated with Anode Performance in Microbial Fuel Cells. , 207-222 (2012).</li><li>Deng, X., Nakamura, R., Hashimoto, K., Okamoto, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+from+an+Extracellular+Electrode+by+Desulfovibrio+ferrophilus+Strain+IS5+Without+Using+Hydrogen+as+an+Electron+Carrier.">Electron from an Extracellular Electrode by Desulfovibrio ferrophilus Strain IS5 Without Using Hydrogen as an Electron Carrier.</a> Electrochemistry. 83 (7), 529-531 (2015).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Açıklanan çalışmada, in situ geçerli üretimle bağlantılı bir mikrobiyal konsorsiyumun zenginleştirme gösteriyoruz. Geçerli destek mikrobiyal aktiviteyi bu sistemde kısa ve uzun zaman içinde gözlenen desenleri ölçekler. Bir işlev iki-elektrot (yakıt hücre tipi) sistemi oluşturmak için kritik adım belirlenmesi ve bir konum ile istikrarlı bir su düzeyi ve ortamdaki oksijen konsantrasyonu kullanan. Katot hava su arabirimi oksijen süre anot anaerobik koşul altında tutulur ve elektrot potansiyel farkı EET özellikli bakteri anaerobik solunum teşvik maruz kalmaktadır.
Biz günlük geçerli salınım çevre elektrokimyasal sistemi ama laboratuvar reaktör içinde gözlenen. Bu dalgalanma mevcut gözlenmiştir çünkü gündüz saat-maksimum ve minimum akımları şafak ve güneş ışığı dusk-etkisi arasında gözlendi/veya sıcaklık değişikliği mikrobiyal geçerli üretim açıklayabilir. Sıcaklık ölçme, güneş ışığı ve/veya diğer ortam değişkenleri daha fazla anlayış denetimlerin ve sürücüleri mikrobiyal elektron akışı çevre sistemleri genişletmek olabilir. Alternatif olarak, blok ışığına öğeleri kaldırmak veya temel fotosentez ve/veya potansiyel photoreactions elektrot üzerindeki etkilerini azaltmak yardımcı olabilir ekleyerek, hangi daha iyi optimal EET koşullar uyarmak için gidebilirim. Ancak, diğer çevresel faktörler ölçümü daha iyi EET özellikli mikropların potansiyel mikrobiyal topluluk etkileşimleri, hem de mikroplar ve çevre arasındaki ilişkileri de dahil olmak üzere, ekolojik bağlamda aydınlatmak.
İki elektrot sistemimiz potansiyel sadece anot respiring bakteri, ama enerji elektron alımını hasat Ayrıca oksijen azaltarak bakteri zenginleştirilmiş. Her ne kadar biz topluluk analiz katot temel kuralları değil, onların mikrobiyal elektron alımını olumsuz Oksijen varlığında toplanan katot elektrot poising ile laboratuvar üç elektrot reaktör içinde test edilebilir yetenektir. Elektron alıcısı üzerinden katot anot için istikrarlı bir konsantrasyon degrade bizim Yöntem teorik olarak da bakteri katot respiring zenginleştirmek için etkinleştirin. Katı elektron verici5olarak Fe(0) partikülleri veya kupon kullanımı katot respiring bakteriler için bir alternatif zenginleştirme yöntemidir. Hidrojen üretimi de yüzeyde meydana gelebilir rağmen başarılı yalıtım elektron elektrot yüzeyi doğrudan ayıklayabilirsiniz bakteri bildirilen5,16oldu.
Sonuç olarak, bizim Yöntem başarıyla EET özellikli konsorsiyumlar düşük-biyokütle ortamında kendi kendini idame ettiren bir elektrokimyasal sistemiyle zenginleştirilmiş. Birkaç önceki ekimi yaklaşım başarısız, hangi bir yerinde zenginleştirme düzeni geliştirmek için bize yol oldu. Sistemimiz, geçerli çıkış mikrobiyal aktiviteyi yansıyan ve bu sistemin mikrobiyal ekoloji hakkında daha fazla hipotezler yol açtı. EET özellikli mikroplar yalıtım yanı sıra ortamları çeşitliliği genişleyen EET için mekanizma anlayışımızı, hem de Çevre Mikrobiyolojisi elektron taşıma rolünü artıracaktır.

Çeşitli mineral azaltmak mikropların katı fazlı mineraller elektron alıcısı kullanmak için hücre redoks enzimler1yolu ile dış elektron kuralları ekstraselüler elektron taşıma (EET) işlemler tarafından gösterilmiştir. EET, sadece mikrop-maden işlemleri de uygulanan enerji ve çevre teknolojileri, mikrobik yakıt hücreleri2, elektrot sentez3ve biyoremidasyon4gibi çok önemlidir. Yeni EET özellikli bakteri çok sonra aranır ve temel veya uygulamalı perspektif5ila kapsamlı bir şekilde inceledik. Ancak, yalnızca bu bakterilerin ekolojik veya biyojeokimyasal önemini içgörü sınırlı olabilir. EET özellikli mikroplar çoğunluğu zenginleştirme aqua, tortu veya anaerobik çürütücüler katı elektron alıcısı MnO2, Fe2O3 veya hazır elektrotlar gibi laboratuar6', kullanarak aşağıdaki dış dünyadan uzak yaşıyor 7 , 8. ancak, bu yöntemler genellikle benzer konsorsiyumlar üretmek ve potansiyel olarak düşük enerji veya düşük biyokütle sistemleri, bu mikropların laboratuvar veya axenic kültür ortamı9 ' a uyum yeteneği kutuplama hakim olabilir daha duyarlı takson özledim . Genellikle düşük biyokütle ortamlarda, bir site su bol miktarda bakteri hücreleri konsantre için filtre uygulanır. Ancak, EET özellikli bakteri kez anaerobik metabolizmaya sergi ve bu nedenle oksijen pozlama daha da inhibe veya onların ekimi önlemek. Alternatif yerinde metodolojileri hücreleri oksijen açığa çıkarmadan konsantre için yalıtım EET özellikli bakterilerin kolaylaştırabilir. Burada, bir harici güç kaynağı için gerek kalmadan uzun bir süre EET özellikli mikrop zenginleştirmek yerinde bir elektrokimyasal tekniği için kurulum ayrıntılarını raporu.
Kuzey Kaliforniya, Cedars10, bizim electrocultivation deneylerde yüksek alkali ilkbahardan kullanarak bu yerinde elektrokimyasal tekniğini tanımlamak. Yaylar, Cedars Jeokimya içinde yeraltı serpentinization tarafından etkilenebilir. Yaylar çok indirgeyici, oksijen konsantrasyonları algılama mikrobiyal enerji üretiminde bu işlevsel olarak anoksik ortam11EET üzerinden için potansiyel vurgulayarak hava su arabirimi altındaki sınırın altındaki. Ancak, Cedars üzerinden EET özellikli mikroplar (16S rRNA veya Metagenomic analiz) destekleyecek hiçbir kanıt yoktur. Düz-se bile bu ortamda sınırlı, elektron alıcısı serpentinization (yani, neden mineraller barikat demir gibi mineraller de dahil olmak üzere elektron oluşumlarında çözünmez mineraller kullanmak için potansiyel olarak karakterize Manyetit), yaygın olarak incelenen12olmamıştır. Biz, bu nedenle, kamp bahar, EET özellikli mikrop (Şekil1)13için zenginleştirmek için Cedars, bir yüksek pH bahar, elektrokimyasal bizim sistemi dağıtmış.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="688">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Carbon felt sheet</td>
			<td style="width:147px;">n/a</td>
			<td style="width:115px;">n/a</td>
			<td style="width:212px;">Used for anode and cathode</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Titanium wire</td>
			<td>The Nilaco Cooporation</td>
			<td>TI-451485</td>
			<td>Used to construct fuel cell system</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Graphite epoxy</td>
			<td style="width:147px;">Electrolytica lnc.</td>
			<td style="width:115px;">n/a</td>
			<td style="width:212px;">Used to connect the 
			electrodes and Ti wire</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Drying oven</td>
			<td style="width:147px;">Yamato</td>
			<td style="width:115px;">DY300</td>
			<td style="width:212px;">bake the electrode to 
			solidify conductive graphite epoxy</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Digital multi meter</td>
			<td style="width:147px;">Fluke</td>
			<td style="width:115px;">616-1454</td>
			<td style="width:212px;">to check the ohmic value 
			of resistance</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Dissolved oxygen probe</td>
			<td style="width:147px;">Sper Science</td>
			<td style="width:115px;">#&#160; 850045</td>
			<td style="width:212px;">to check the oxygen 
			concentration in the environments</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Resistor</td>
			<td style="width:147px;">Sodial</td>
			<td style="width:115px;"></td>
			<td style="width:212px;">Used to construct fuel cell 
			system</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Conducting wire</td>
			<td style="width:147px;">Pico</td>
			<td style="width:115px;">81141s</td>
			<td style="width:212px;">Used to construct fuel cell 
			system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Voltmeter and Data logger</td>
			<td style="width:147px;">T&#38;D corporation</td>
			<td style="width:115px;">VR-71</td>
			<td>Used for data recording</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Hydrogen Hexachloroplatinate(IV) Hexahydrate</td>
			<td style="width:147px;">wako</td>
			<td style="width:115px;">18497-13-7</td>
			<td>Used for electropolation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Citric acid</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">038-06925</td>
			<td>Used for electropolation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">192-04696</td>
			<td>Used for electropolation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">HCl</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">083-01095</td>
			<td>Used for electrode washing</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Glass cylinder</td>
			<td style="width:147px;">N/A</td>
			<td style="width:115px;">N/A</td>
			<td style="width:212px;">Custom-made, used as the electrochemical reactor</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">PTFE cover and base</td>
			<td style="width:147px;">N/A</td>
			<td style="width:115px;">N/A</td>
			<td style="width:212px;">Custom-made, used as a cover and a foundation of the electrochemical reactor</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Buthyl rubber</td>
			<td style="width:147px;">N/A</td>
			<td style="width:115px;">N/A</td>
			<td style="width:212px;">Custom-made, inserted between each component of electrochemical reactor</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Septa</td>
			<td style="width:147px;">GL Science</td>
			<td style="width:115px;">3007-16101</td>
			<td style="width:212px;">Used as an injection port of electrochemical reactor</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Indium tin-doped oxide (ITO) electrode</td>
			<td style="width:147px;">GEOMATEC</td>
			<td style="width:115px;">No.0001</td>
			<td style="width:212px;">Used as a working electrode, 5&#937;/sq</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Ag/AgCl KCl saturated electrode</td>
			<td style="width:147px;">HOKUTO DENKO</td>
			<td style="width:115px;">HX-R5</td>
			<td style="width:212px;">Used as a reference electrode, &#934;0.30mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Platinum wire</td>
			<td style="width:147px;">The Nilaco Cooporation</td>
			<td style="width:115px;">PT-351325</td>
			<td style="width:212px;">Used as a counter electrode</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">NaHCO3</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">191-01305</td>
			<td style="width:212px;">Used for The Cedars Media (CMS)</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:215px;">CaCO3</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">030-00385</td>
			<td style="width:212px;">Used for CMS</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:215px;">NH4Cl</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">011-03015</td>
			<td style="width:212px;">Used for CMS</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:215px;">MgCl2&#160;&#8226; 6H2O</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">135-00165</td>
			<td style="width:212px;">Used for CMS</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">NaOH&#160;</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">198-13765</td>
			<td style="width:212px;">Used for CMS</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:215px;">Na2SO4</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">194-03355</td>
			<td style="width:212px;">Used for CMS</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:215px;">K2HPO4</td>
			<td style="width:147px;">Wako</td>
			<td style="width:115px;">164-04295</td>
			<td style="width:212px;">Used for CMS</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">CABS</td>
			<td style="width:147px;">SANTA CRUZ</td>
			<td style="width:115px;">SC-285279</td>
			<td style="width:212px;">Used for CMS</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Incubator</td>
			<td style="width:147px;">TOKYO RIKAKIKAI CO. LTD.</td>
			<td style="width:115px;">LTI-601SD</td>
			<td style="width:212px;">Used for precultivation</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Autoclave machine</td>
			<td style="width:147px;">TOMY SEIKO CO. LTD.</td>
			<td style="width:115px;">LSX-500</td>
			<td style="width:212px;">Used for sterilization of the electrochemical reactor and the medium</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:215px;">Clean bench</td>
			<td style="width:147px;">SANYO</td>
			<td style="width:115px;">MCV-91BNF</td>
			<td style="width:212px;">Used to prevent the contamination of the electrochemical reactor and the medium with other microbes</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Centrifuge separator</td>
			<td style="width:147px;">Eppendorf</td>
			<td style="width:115px;">5430R</td>
			<td style="width:212px;">Rotational speed upto 6000&#215;g is required</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Nitrogen gas generator</td>
			<td style="width:147px;">Puequ CO. LTD.</td>
			<td style="width:115px;">PNTN-2</td>
			<td style="width:212px;">Nitrogen gas cylinder can also be used instead of gas generator</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">UV-vis spectrometer</td>
			<td style="width:147px;">SHIMADZU</td>
			<td style="width:115px;">UV-1800</td>
			<td style="width:212px;">Used for optimization of cell density</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Potentiostat</td>
			<td style="width:147px;">BioLogic</td>
			<td style="width:115px;">VMP3</td>
			<td style="width:212px;">Used for biofilm formation and kinetic isotope effect experiments</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:215px;">Thermal water circulator</td>
			<td style="width:147px;">AS ONE</td>
			<td style="width:115px;">TR-1A</td>
			<td style="width:212px;">Used for maintanance of temperature of electrochemcial reactor</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Faraday cage</td>
			<td style="width:147px;">HOKUTO DENKO</td>
			<td style="width:115px;">HS-201S</td>
			<td style="width:212px;">Used for electrochemical experiments</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Anaerobic Chamber</td>
			<td style="width:147px;">COY</td>
			<td style="width:115px;">TypeB (Vinyl)</td>
			<td style="width:212px;">TO conduct experiments 
			under anaerobic condition</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ultraclean DNA Extraction kit</td>
			<td style="width:147px;">MoBio</td>
			<td style="width:115px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

self-standing electrochemical set-up to enrich anode-respiring bacteria on-site

Anaerobik solunum elektron taşıma için çözünmez mineraller (hücre dışı elektron taşıma [EET] anılacaktır) ile birleştiğinde mikrobiyal enerji üretim ve sebat birçok yeraltı ortamlarda, özellikle kritik olduğu düşünülmektedir çözünür elektron alıcısı eksik. EET özellikli mikroplar çeşitli ortamlarda başarılı bir şekilde izole edilmiş iken, bakteri EET yetenekli çeşitliliği hala kötü olduğunu anladım, özellikle zor-için-örnek, düşük enerji veya aşırı ortamlarda, örneğin birçok yeraltı ekosistemler. Burada, bir anot solunum elektron alıcısı olarak kullanarak EET özellikli bakteri zenginleştirmek için yerinde bir elektrokimyasal sistemi açıklanmaktadır. Bu anot bir katot abiyotik oksijen azaltma katalizlerler yeteneğine bağlıdır. Bu yaklaşım elektrot potansiyel poising için bir potansiyostat kullanan electrocultivation yöntemleri ile karşılaştırıldığında, iki elektrot sistem bir harici güç kaynağı gerektirmez. Biz bizim yerinde zenginleştirme Cedars, Kuzey California'da bir karasal serpentinization site alkali bir gölette içinde kullanılan bir örnek mevcut. Mineral azalan bakiyeli bakteri yetiştirmek için önceki girişimleri başarısız, hangi büyük olasılıkla bu site düşük-biyokütle doğası ve/veya mikropların azaltarak metal düşük göreli bolluğu nedeniyle oldu. Bizim iki elektrot zenginleştirme uygulamadan önce çözünmüş oksijen konsantrasyonu dikey profil şiddetindeydi. Bu bize karbon yerleştirmek izin anot ve platin alaşımlı karbon katot anaerobik ve aerobik destek vereceğini derinliklerde işler, sırasıyla hissetti. Yerinde kuluçka, biz daha fazla laboratuvarda anodik elektrot zenginleştirilmiş ve yüzey bağlı karşılaştırıldığında farklı bir mikrobiyal topluluk ya da normalde Cedars gözlenen biyofilm topluluklar doğruladı. Bu zenginleştirme daha sonra Cedars ilk electrogenic mikrop yalıtım için yol açtı. Bu yöntemi yerinde mikrobiyal zenginleştirme, büyük ölçüde düşük biyokütleden veya örnek habitatları zor EET özellikli bakterilerin yalıtım geliştirmek potansiyeline sahiptir.

Geçerli üretim başarıyla yaklaşık 3 ay Şekil 3' te gösterilen bir gerilim veri logger kullanılarak ölçüldü. En uzun istikrarlı kuluçka dönemi bahar, bahar etkileyen güçlü sonbahar yağmurlar nedeniyle için olduğu gibi bu kez seçildi. Daha uzun bir süre daha güçlü biyokütle zenginlik sağlayabilir daha kısa sürede yeterli olabilir. Biz iki elektrot sistem bağlantı elektrokimyasal kuluçka sonra doğruladı ve sistemde korozyon kanıtı yok görülmektedir. Daha yüksek geçerli üretim ile negatif kontrol 100 kΩ direnç ile karşılaştırıldığında daha düşük direnç (1.000 Ω) ile iki elektrot sisteminde gözlendi. Dereceli geçerli üretim artışı ilk ayında büyüme, birikimi veya konaklama mikroplar başka bir iki ay boyunca istikrarlı geçerli üretim takip elektrot yüzeyinde önerebilir miyim? İlginçtir, geçerli üretim içinde yaklaşık 24 s çevriminin elektrokimyasal zenginleştirme tüm süre boyunca salınımlı.
Mikrobiyal konsorsiyumlar elektrot üzerinde ekleme mevcut üretim kapasitesini doğrulamak için biz chronoamperometry bir 3-elektrot elektrokimyasal reaktör kullanarak laboratuvar toplanan anot ile gerçekleştirilen. 0,4 V elektrot potansiyel hazır vs. bir standart hidrojen elektrodu (SHE) çeşitli karbonhidrat elektron bağış huzurunda. Günlük salınımlar artık ne zaman laboratuvarda inkübe anot olarak tespit edildi. Bu çevresel faktörler mikrobiyal geçerli üretim etkiledi ve büyük olasılıkla neden gözlenen salınımları göstermektedir.
Ekli ve planktonik elektrot olmayan topluluklar ile zenginleştirilmiş elektrotlar gözlenen mikrobiyal topluluk karşılaştırarak, aşırı kemer yapı (Şekil 4) belirgin farklılıklar görülmektedir. Elektrot mikrobiyal topluluk son derece operasyonel taksonomik birimlerde (OTUs) kültürsüz soy olarak Bacillus Firmicute soy zenginleştirilmiş. Bir vardiyada bakteri oluşumunu da gözlenmiştir; Özellikle, Betaproteobacteria (ağırlıklı olarak Serpentinamonas sp.) çevresel kalsit ve planktonik örneklere hakim ve Gammaproteobacteria elektrot örnekleri10hakim. Mikrobiyal suşları çevre ve elektrot örnekleri arasında fark zenginleştirme mikrobiyal aktiviteyi gözlenen deney sürüş için destek sağlar. Bu daha fazla nihai yalıtım zenginleştirilmiş Firmictutes OTUs Cedars9dan mamüllerinin etkin bir baskı ile desteklenmiştir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57632/57632fig1.jpg"> Resim 1 : Elektrokimyasal sistemi. (bir) şematik görüntüsü yerinde elektrokimyasal sisteminin ortamında EET özellikli bakteri zenginleştirmek. Karbon keçe bir anot mikrop solunum elektron kabul eder ve Pt-alaşımlı karbon keçe katot oksijen azaltma tromboksan. Geçerli üretim V her iki ucunda da bir direnç R. (b) ile paralel olarak Kur örnek nereye anot bahar ve katot su yüzeye yakın dibinde konulmuştur Cedars bahar bağlı bir veri logger tarafından izlenen. (c) koruma veri logger ve direnç tarafından plastik bir çanta ve bir kaya. Anot boyutunu Şekil 2' de gösterilen bir aynıdır. <a href="/files/ftp_upload/57632/57632fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57632/57632fig2.jpg"> Resim 2 : Karbon hissettim elektrot bir titanyum kabloya bağlı. <a href="/files/ftp_upload/57632/57632fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57632/57632fig3.jpg"> Şekil 3 : Geçerli üretim gözlenen iki elektrot sisteminde için üç aylık kuluçka dönemi. Veri dirençler 100 kΩ ve 1.000 Ω'in kullanıldığı sistemler için (bir) gösterilir. Arka plan geçerli başlangıç geçerli değeri sıfır olarak düşülen. Paneli (b) (a) panelinde Meydanı'na karşılık gelir. Günlük geçerli salınımlarını panelinde (a) resimli deneyler arasında gözlendi.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57632/57632fig4.jpg"> Şekil 4: Mikrobiyal toplum sıra dağıtım kampı Site için yaylar. DNA elde filtre su (CampsiteSpring planktonik) veya havuzu alttan (kalsit CampsiteSpring bağlı) alınan kalsit 1 g karşılaştırıldığında hissettim karbon elektrotlar (elektrot ekli) çıkarılan DNA ya da DNA hücrelerden sıvı aşamasında elektrokimyasal reaktör (elektrot planktonik). Sıra belirtme baskın kültürlenebilen Firmicutes ve bakteriiçin şube düzeyinde veya sınıf düzeyi kimlik temel alır. Miktar yüzde toplam okuma temel alır. Proteobacterial soy değişiklikler noktalı çizgiler içinde özetlenmiştir. <a href="/files/ftp_upload/57632/57632fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Self-standing Electrochemical Set-up to Enrich Anode-respiring Bacteria On-site at JoVE.com

Self-standing Electrochemical Set-up to Enrich Anode-respiring Bacteria On-site

Otel bünyesindeki mikrobiyal zenginleştirme veya in situ yetiştirme teknikleri kültür zor mikrobiyal özellikleri, özellikle düşük-biyokütle veya geochemically aşırı ortamlar üzerinden Yalıtım kolaylaştırabilir. Burada, biz yeteneğine sahip hücre dışı elektron taşıma (EET) mikrobiyal suşları zenginleştirmek için bir harici güç kaynağı'nı kullanmadan bir elektrokimyasal set-up tanımlamak.

Anot respiring bakteri yerinde zenginleştirmek için kendini ayakta elektrokimyasal Set-up

Anaerobic respiration coupled with electron transport to insoluble minerals (referred to as extracellular electron transport [EET]) is thought to be ...

self-standing-electrochemical-set-up-to-enrich-anode-respiring

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Environment

7.5K Görüntüleme.  National Institute for Materials Science. Otel bünyesindeki mikrobiyal zenginleştirme veya in situ yetiştirme teknikleri kültür zor mikrobiyal özellikleri, özellikle düşük-biyokütle veya geochemically aşırı ortamlar üzerinden Yalıtım kolaylaştırabilir. Burada, biz yeteneğine sahip hücre dışı elektron taşıma (EET) mikrobiyal suşları zenginleştirmek için bir harici güç kaynağı'nı kullanmadan bir elektrokimyasal set-up tanımlamak.

Video: Self-standing Electrochemical Set-up to Enrich Anode-respiring Bacteria On-site

A Technique to Screen American Beech for Resistance to the Beech Scale Insect (Cryptococcus fagisuga Lind.)

Beech bark disease (BBD) results in high levels of initial mortality, leaving behind survivor trees that are greatly weakened and deformed.&#160;The disease is initiated by feeding activities of the invasive beech scale insect, Cryptococcus fagisuga, which creates entry points for infection by one of the Neonectria species of fungus.&#160;Without scale infestation, there is little opportunity for fungal infection. Using scale eggs to artificially infest healthy trees in heavily BBD impacted stands demonstrated that these trees were resistant to the scale insect portion of the disease complex1.&#160;Here we present a protocol that we have developed, based on the artificial infestation technique by Houston2, which can be used to screen for scale-resistant trees in the field and in smaller potted seedlings and grafts.&#160;The identification of scale-resistant trees is an important component of management of BBD through tree improvement programs and silvicultural manipulation.

A Technique to Screen American Beech for Resistance to the Beech Scale Insect Cryptococcus fagisuga Lind.

Beech bark disease is initiated by feeding activities of the beech scale insect that create fungal entry points in the bark.&#160;Trees that are resistant to the scale insect are also disease resistant.&#160;Here we present the protocol we have developed to screen individual beech trees for beech scale resistance.

Kayın Ölçek Böcek Direnç Amerikan kayını (Screen A Tekniği<em&gt; Cryptococcus fagisuga</em&gt; Lind.)

Beech bark disease (BBD) results in high levels of initial mortality, leaving behind survivor trees that are greatly weakened and deformed.&#160;The ...

Çevre

A Protocol for Conducting Rainfall Simulation to Study Soil Runoff

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The objective of this study was to characterize the effects of antecedent soil moisture content on the fate and transport of surface applied commercial urea, a common form of nitrogen (N) fertilizer, following a rainfall event that occurs within 24&#160;hr&#160;after fertilizer application. Although urea is assumed to be readily hydrolyzed to ammonium and therefore not often available for transport, recent studies suggest that urea can be transported from agricultural soils to coastal waters where it is implicated in harmful algal blooms. A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall across packed soil boxes that had been prewetted to different soil moisture contents. By controlling rainfall and soil physical characteristics, the effects of antecedent soil moisture on urea loss were isolated. Wetter soils exhibited shorter time from rainfall initiation to runoff initiation, greater total volume of runoff, higher urea concentrations in runoff, and greater mass loadings of urea in runoff. These results also demonstrate the importance of controlling for antecedent soil moisture content in studies designed to isolate other variables, such as soil physical or chemical characteristics, slope, soil cover, management, or rainfall characteristics. Because rainfall simulators are designed to deliver raindrops of similar size and velocity as natural rainfall, studies conducted under a standardized protocol can yield valuable data that, in turn, can be used to develop models for predicting the fate and transport of pollutants in runoff.

A rainfall simulator was used to apply a consistent rate of uniform rainfall to packed soil boxes in a study of the fate and transport of urea, a nonpoint source environmental contaminant. Under uniform soil and rainfall conditions, antecedent soil moisture content exerted strong control over urea loss in surface runoff.

Toprak Debinin Eğitim için Yağmur Simülasyon yürütülmesi için protokol

Rainfall is a driving force for the transport of environmental contaminants from agricultural soils to surficial water bodies via surface runoff. The ...

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling from hydrothermal sources in the Precambrian ocean was oxidized by molecular oxygen [O2] produced by cyanobacteria. The oldest BIFs, deposited prior to the Great Oxidation Event (GOE) at about 2.4 billion years (Gy) ago, could have formed by direct oxidation of Fe(II) by anoxygenic photoferrotrophs under anoxic conditions. As a method for testing the geochemical and mineralogical patterns that develop under different biological scenarios, we designed a 40 cm long vertical flow-through column to simulate an anoxic Fe(II)-rich marine upwelling system representative of an ancient ocean on a lab scale. The cylinder was packed with a porous glass bead matrix to stabilize the geochemical gradients, and liquid samples for iron quantification could be taken throughout the water column. Dissolved oxygen was detected non-invasively via optodes from the outside. Results from biotic experiments that involved upwelling fluxes of Fe(II) from the bottom, a distinct light gradient from top, and cyanobacteria present in the water column, show clear evidence for the formation of Fe(III) mineral precipitates and development of a chemocline between Fe(II) and O2. This column allows us to test hypotheses for the formation of the BIFs by culturing cyanobacteria (and in the future photoferrotrophs) under simulated marine Precambrian conditions. Furthermore we hypothesize that our column concept allows for the simulation of various chemical and physical environments &#8212; including shallow marine or lacustrine sediments.

Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

We simulated a Precambrian ferruginous marine upwelling system in a lab-scale vertical flow-through column. The goal was to understand how geochemical profiles of O2 and Fe(II) evolve as cyanobacteria produce O2. The results show the establishment of a chemocline due to Fe(II) oxidation by photosynthetically produced O2.

Prekambriyen Deniz upwelling Sistemi Fotosentetik Bakteri Büyüme Keşfet bakımından zengin bir Demir (II) Laboratuar Simülasyonu

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants

Bacteria are an important component of the ecosystem, and microbial community alterations can have a significant effect on biogeochemical cycling and food webs. Toxicity testing based on microorganisms are widely used because they are relatively quick, reproducible, cheap, and are not associated with ethical issues. Here, we describe an ecotoxicological method to evaluate the biological response of the marine bacterium Vibrio anguillarum. This method assesses the acute toxicity of chemical compounds, including new contaminants such as nanoparticles, as well as environmental samples. The endpoint is the reduction of bacterial culturability (i.e., the capability to replicate and form colonies) due to exposure to a toxicant. This reduction can be generally referred to as mortality. The test allows for the determination of the LC50, the concentration that causes a 50% decrease of bacteria actively replicating and forming colonies, after a 6 h exposure. The culturable bacteria are counted in terms of colony forming units (CFU), and the &#34;mortality&#34; is evaluated and compared to the control. In this work, the toxicity of copper sulphate (CuSO4) was evaluated. A clear dose-response relationship was observed, with a mean LC50 of 1.13 mg/L, after three independent tests. This protocol, compared to existing methods with microorganisms, is applicable in a wider range of salinity and has no limitations for colored/turbid samples. It uses saline solution as the exposure medium, avoiding any possible interferences of growth medium with the investigated contaminants. The LC50 calculation facilitates comparisons with other bioassays commonly applied to ecotoxicological assessments of the marine environment.

Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants

This work describes a new protocol to assess the ecotoxicity of pollutants, including emerging contaminants such as nanomaterials, using the marine bacterium Vibrio anguillarum. This method allows for the determination of the LC50, or mortality, the concentration that causes a 50% decrease in bacteria culturability, after a 6 h exposure.

Deniz Bakterileri ile Ekotoksikolojik Yöntem<emVibrio anguillarum</em&gt; Çevresel Kirleticilerin Akut Zehirliliğini Değerlendirmek

Bacteria are an important component of the ecosystem, and microbial community alterations can have a significant effect on biogeochemical cycling and food ...

Experimental Column Setup for Studying Anaerobic Biogeochemical Interactions Between Iron (Oxy)Hydroxides, Trace Elements, and Bacteria

Fate and speciation of trace elements (TEs), such as arsenic (As) and mercury (Hg), in aquifers are closely related to physio-chemical conditions, such as redox potential (Eh) and pH, but also to microbial activities that can play a direct or indirect role on speciation and/or mobility. Indeed, some bacteria can directly oxidize As(III) to As(V) or reduce As(V) to As(III). Likewise, bacteria are strongly involved in Hg cycling, either through its methylation, forming the neurotoxin monomethyl mercury, or through its reduction to elemental Hg&#176;. The fates of both As and Hg are also strongly linked to soil or aquifer composition; indeed, As and Hg can bind to organic compounds or (oxy)hydroxides, which will influence their mobility. In turn, bacterial activities such as iron (oxy)hydroxide reduction or organic matter mineralization can indirectly influence As and Hg sequestration. The presence of sulfate/sulfide can also strongly impact these particular elements through the formation of complexes such as thio-arsenates with As or metacinnabar with Hg.
Consequently, many important questions have been raised on the fate and speciation of As and Hg in the environment and how to limit their toxicity. However, due to their reactivity towards aquifer components, it is difficult to clearly dissociate the biogeochemical processes that occur and their different impacts on the fate of these TE.
To do so, we developed an original, experimental, column setup that mimics an aquifer with As- or Hg-iron-oxide rich areas versus iron depleted areas, enabling a better understanding of TE biogeochemistry in anoxic conditions. The following protocol gives step by step instructions for the column set-up either for As or Hg, as well as an example with As under iron and sulfate reducing conditions.

Experimental Column Setup for Studying Anaerobic Biogeochemical Interactions Between Iron OxyHydroxides, Trace Elements, and Bacteria

Fate and speciation of arsenic and mercury in aquifers are closely related to physio-chemical conditions and microbial activity. Here, we present an original experimental column setup that mimics an aquifer and enables a better understanding of trace element biogeochemistry in anoxic conditions. Two examples are presented, combining geochemical and microbiological approaches.

Demir (oksi) hidroksit, eser elementler ve bakteri anaerobik biyojeokimyasal Hofstede çalışmak için deneysel sütun Kur

Fate and speciation of trace elements (TEs), such as arsenic (As) and mercury (Hg), in aquifers are closely related to physio-chemical conditions, such as ...

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.

Laboratuvarda ölçmek yüzeyler bitki bakterilerin bağlılık

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

On-Site Molecular Detection of Soil-Borne Phytopathogens Using a Portable Real-Time PCR System

On-site diagnosis of plant diseases can be a useful tool for growers for timely decisions enabling the earlier implementation of disease management strategies that reduce the impact of the disease. Presently in many diagnostic laboratories, the polymerase chain reaction (PCR), particularly real-time PCR, is considered the most sensitive and accurate method for plant pathogen detection. However, laboratory-based PCRs typically require expensive laboratory equipment and skilled personnel. In this study, soil-borne pathogens of potato are used to demonstrate the potential for on-site molecular detection. This was achieved using a rapid and simple protocol comprising of magnetic bead-based nucleic acid extraction, portable real-time PCR (fluorogenic probe-based assay). The portable real-time PCR approach compared favorably with a laboratory-based system, detecting as few as 100 copies of DNA from Spongospora subterranea. The portable real-time PCR method developed here can serve as an alternative to laboratory-based approaches and a useful on-site tool for pathogen diagnosis.

Rapid and accurate detection of plant pathogens on-site, especially soil-borne pathogens, is crucial to prevent further inoculum production and proliferation of plant diseases in the field. The method developed here using a portable real-time PCR detection system enables on-site diagnosis under field conditions.

Toprak kaynaklı Phytopathogens bir taşınabilir gerçek zamanlı PCR sistemi kullanarak yerinde moleküler tespiti

On-site diagnosis of plant diseases can be a useful tool for growers for timely decisions enabling the earlier implementation of disease management ...

Detection of 3-Nitrotyrosine in Atmospheric Environments via a High-performance Liquid Chromatography-electrochemical Detector System

3-nitrotyrosine (3-NT) is generated from the tyrosine residue in atmospheric bio-aerosol proteins via a reaction with ozone (O3) and nitrogen dioxide (NO2). Stable 3-NT is a specific marker for oxidative damage and is reported to have a promotive effect to elicit allergies. In the present study, we report the development of a highly sensitive assay to quantify 3-NT in air sampler filters to collect &#60; 2.5 &#181;m of particulate matter (PM2.5) from urban environmental air, including bio-aerosol. In this method, a 6 mm-diameter round hole was cut from the filters of air samplers and mixed with a nonspecific protease cocktail in order to hydrolyze proteins. Protein samples digested to the amino acid level were tested for 3-NT using a high-performance liquid chromatography-electrochemical detector (HPLC-ECD). The maximum 3-NT content was detected in a prefilter for PM of sizes from 4.5 to 7.3 &#956;m, with a detection limit of 1.13 pg/m3.

Detection of 3-Nitrotyrosine in Atmospheric Environments via a High-performance Liquid Chromatography-electrochemical Detector System

We present a method to detect 3-nitrotyrosine chemical modifications of atmospheric proteins with 6 mm-diameter rounds cut from air sampler prefilters using a high-performance liquid chromatography-electrochemical detector (HPLC-ECD).

3-Nitrotyrosine atmosferik ortamlar üzerinden yüksek performanslı sıvı kromatografi elektrokimyasal dedektör sistemi tespiti

3-nitrotyrosine (3-NT) is generated from the tyrosine residue in atmospheric bio-aerosol proteins via a reaction with ozone (O3) and nitrogen dioxide ...

An Optimized Rhizobox Protocol to Visualize Root Growth and Responsiveness to Localized Nutrients

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive harvest or expensive equipment. We present a customizable and affordable rhizobox method that allows the non-destructive visualization of root growth over time and is particularly well-suited to studying root plasticity in response to localized resource patches. The method was validated by assessing maize genotypic variation in plasticity responses to patches containing 15N-labeled legume residue. Methods are described to obtain representative developmental measurements over time, measure root length density in resource-containing and control patches, calculate root growth rates, and determine 15N recovery by plant roots and shoots. Advantages, caveats, and potential future applications of the method are also discussed. Although care must be taken to ensure that experimental conditions do not bias root growth data, the rhizobox protocol presented here yields reliable results if carried out with sufficient attention to detail.

Visualizing and measuring root growth in situ is extremely challenging. We present a customizable rhizobox method to track root development and proliferation over time in response to nutrient enrichment. This method is used to analyze maize genotypic differences in root plasticity in response to an organic nitrogen source.

Kök büyüme ve yerelleştirilmiş besin kavramaları görselleştirmek için en iyi duruma getirilmiş bir Rhizobox Protokolü

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive ...

Composition and Distribution Analysis of Bioaerosols Under Different Environmental Conditions

Variable microorganisms in particulate matter (PM) under different environmental conditions may have significant impacts on human health. In this study, we described a protocol for multiple analyses of the biological compositions in environmental PM. Five experiments are presented: (1) PM number monitoring by using a laser particle counter; (2) PM collection by using a cyclonic aerosol sampler; (3) PM collection by using a high-volume air sampler with filters; (4) culturable microbes collection by the Andersen six-stage sampler; and (5) detection of biological composition of environmental PM by bacterial 16SrDNA and fungal ITS region sequencing. We selected hazy days and a livestock farm as two typical examples of the application in this protocol. In this study, these two sampling methods, cyclonic aerosol sampler and filter sampler, showed different sampling efficiency. The cyclonic aerosol sampler performed much better in terms of collecting bacteria, while these two methods showed the same efficiency in collecting fungi. Filter samplers can work under low temperature conditions while cyclonic aerosol samplers have a sampling limitation for temperature. A solid impacting sampler, such as an Andersen six-stage sampler, can be used to sample bioaerosols directly into the culture medium, which increases the survival rate of culturable microorganisms. However, this method mainly relies on culture while more than 99% of microbes cannot be cultured. DNA extracted from the culturable bacteria collected by the Andersen six-stage sampler and samples collected by cyclonic aerosol sampler and filter sampler were detected by bacterial 16S rDNA and fungal ITS region sequencing.All the methods above may have wide application in many fields of study, such as environmental monitoring and airborne pathogen detection. From these results, we can conclude that these methods can be used under different conditions and may help other researchers further explore the health impacts of environmental bioaerosols.

Understanding the biological composition of environmental particulate matter is important for the study of its significant impacts on human health and disease spread. Here, we used three types of bioaerosol sampling methods and a biological analysis of airborne microbes to better explore airborne microbial communities under different environmental conditions.

Kompozisyon ve Bioaerosols farklı çevresel koşullar altında dağıtım Analizi

Variable microorganisms in particulate matter (PM) under different environmental conditions may have significant impacts on human health. In this study, ...