Omsättningshastigheten av virus i havs-och sötvatten system kan uppskattas genom en minskning och återkommer teknik. De data som möjligt för forskare att sluta andelen virus-medierad mikrobiell dödlighet i akvatiska system.
Virus är genomgående komponenter av marina och sötvatten system och är kända för att vara betydande agenter för mikrobiell dödlighet. Utveckla kvantitativa beräkningar av denna process är avgörande när vi sedan kan utveckla bättre modeller av mikrobiella struktur och funktion samt förbättra vår förståelse av hur virus fungerar att ändra vattenlevande biogeokemiska kretsloppen. Viruset minskning Tekniken gör det möjligt för forskare att bedöma i vilken takt viruspartiklar frigörs från endemiska mikrobiella. I korthet är det överflöd av fria (extracellulärt) virus minskat i ett prov, medan den mikrobiella hålls på nära omgivande koncentration. Den mikrobiella inkuberas sedan i avsaknad av fria virus och i vilken takt virus återkommer i urvalet (genom lysering av redan smittade medlemmar i gemenskapen) kan kvantifieras genom epifluorescence mikroskopi eller, i fråga om specifika virus, kvantitativa PCR. Dessa kurser kan sedan användas för att uppskatta graden av mikrobiella dödlighet på grund av virus-lys av celler.
En viktig komponent i förståelsen av hur virus påverkar marina mikrobiella samhällen är att bestämma i vilken takt viruspartikeln produceras. Med tanke på att abundances är (mer eller mindre) statiskt i de flesta system (Wilhelm & Suttle 1999, Weinbauer 2004), och att virus tas bort eller gjorts icke-infektiösa snabbt i akvatiska system (Wilhelm et al. 1998), då produktionstakten måste relativt snabba att ersätta förlorade partiklar.
Uppskattning av dödlighet virus orsakar att den mikrobiella kräver en kunskap om hur många virus produceras varje gång ett virus lyserar en cell (den "burst storlek"). Virus brast storlekar i naturliga prover kan variera kraftigt. Burst storlekar kan avgöras direkt av transmissionselektronmikroskopi (t.ex. Weinbauer & Peduzzi 1994), men detta är ofta inte klarar av ett visst laboratorium eller inte alltid praktiskt. I situationer där de inte kan empiriskt fastställas kan litteraturen värden på 24 virus per lytisk omständigheter användas för marina system och 34 för sötvatten system (Parada et al. 2006). Om graden av virus produktionen delat med detta nummer, är resultatet det överflöd av celler per volym förstörs av virus på en daglig basis. Mikroberna lyserade värde kan sedan delas med den stående beståndet av bakteriell överflöd resulterar i inducerade virus dödligheten för systemet i fråga: befintliga uppskattningarna varierar från några få procent till nästan hela befolkningen och är ofta beroende av andra faktorer i systemet i fråga (Wilhelm & Matteson 2008). För att bestämma andel av den totala dödligheten detta nummer är ofta multipliceras med två (arbetar från antagandet att 50% av cellerna fortsätta att reproducera och 50% av cellerna försvinner, Weinbauer 2004).
Med tanke på att näringsämnen och spårämnen biotillgänglighet (t.ex. N, P, Fe) kan begränsa graden av primär produktivitet, och som sådan kolflöde via akvatiska system och förståelse för betydelsen av virus-driven mikrobiell dödligheten i denna process har blivit av intresse för marina geokemister. Flera uppskattningar finns nu som tyder på virus släppa en betydande koncentration av näringsämnen till vattnet på daglig basis (Rowe et al. 2008, Higgins et al. 2009) och att dessa element är snabbt assimileras av den mikrobiella (Poorvin et al. 2004, Mioni et al. 2005). Graden av näringsämnen flux för miljön kan bestämmas genom att multiplicera antalet celler förstörs av mängden näringsämnen per cell (betecknas "kvoter"). Denna information kan ge en kritisk komponent för förståelsen av hur mikrobiella näringsväven fungerar i akvatiska system.
Pågående utveckling: Nuvarande insatser av en rad forskargrupper innebära att anpassa ovanstående strategi att räkna upp specifika virus i samhället och som sådan, för att avgöra hur specifika organismer påverkas av virus aktivitet. För att göra detta använder forskarna den kvantitativa polymeraskedjereaktion (qPCR) för att uppskatta mängden av specifika virus grupper eller familjer parallellt med uppskattningar av de totala viruset gemenskapen. Resultaten är sedan direkt användas för att ge skattningar av viruset dödlighet, näringsomsättning, etc för vissa plankton grupper. Denna kraftfulla nya metod kommer att låta forskare under de kommande åren att gräva mycket djupare in i processerna i samband med ekologi av virus och för första gången, att kvantifiera interaktioner av specifika virus-värd samhällen bortom de begränsningar av laboratorie-system.
The authors have nothing to disclose.
Publiceringen av denna artikel stöddes av ett bidrag från Office of Research vid University of Tennessee. Författarna tackar den tidigare generationen av studenter och forskare som har arbetat för att förfina dessa förfaranden. Forskningen har finansierats med bidrag från National Science Foundation (NSF-0.851.113, NSF-0.825.405 och NSF-0.550.485).
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
2.5% p-phenylenediamine | Acros | 130575000 | Stock for Antifade | |
Amicon Proflux M12 system | Millipore | N/A | Any ultrafiltration device may be used for this step | |
SYBR Green I nucleic acid gel stain | Invitrogen | S-7563 | ||
Helicon S10 30kDa Filter | Millipore | CDUF010LT | ||
Pelicon XL filters 0.22 μm | Fisher | PXGVPPC50 | ||
GE 0.2 μm PCTE membrane filters (47mm) | Fisher | 09-732-35 | ||
Millipore Labscale Tangential Flow Filtration System | Millipore | XX42LSS11 | Other TFF systems may be used for this step | |
0.45 μm Micronstep, Cellulosic, white plain filters (25mm) | Fisher | E04WP02500 | ||
GE Whatman 0.02 μm Anodisc filters (25mm) | Fisher | 68-09-6002 | ||
Leica DMRXA microscope | Any epifluorescence microscope with a blue filter set may be used | |||
20L polycarbonate carboys | Fisher | |||
Glycerol | Fisher | BP229-4 | ||
PBS (0.05 M Na2HPO4, 0.85% NaCl, pH 7.5) | Fisher | BP329-500, S640-500 | ||
50% Glutaraldehyde | Fisher | G151-1 | ||
Corning 2 mL Cryovials-External Thread polypropylene | Fisher | 09-761-71 | Any cryovials may be used | |
Corning 5 mL Cryovials-External Thread polypropylene | Fisher | 09-761-74 | Any cryovials may be used | |
85% H3PO4 | Fisher | A242-212 | Spiral Membrane storage | |
NaOH pellets | Fisher | S318-3 | M12 cleaning | |
Graduated Cylinders | ||||
Isopore 0.8-μm pore-size membrane filter (142mm) | Millipore | ATTP14250 | ||
Millipore Stainless Steel Pressure Filter Holder (142mm) | Fisher | YY30 090 00 |