Сбор, выделение и обогащение природного происхождения магнитотактических бактерий из окружающей среды
Summary
Мы демонстрируем метод сбора магнитотактических бактерий (MTB), которые могут быть применены к природной воды. MTB могут быть выделены и обогащенный из проб донных осадков с помощью сравнительно простой установки, которая использует природный магнетизм бактерий. Изолированные MTB могут быть подробно рассмотрены, используя как световой и электронной микроскопии.
Abstract
Магнитотактических бактерий (МТБ) являются водными микроорганизмами, которые впервые были описаны в частности 1975 1 из проб донных осадков, собранных в солончаки штата Массачусетс (США). С тех пор MTB были обнаружены в стратифицированную воды и осадка колонн со всего мира 2. Одной из особенностей, общих для всех MTB является то, что они содержат магнитосом, которые являются внутриклеточными, мембраносвязанных магнитных нанокристаллов магнетита (Fe 3 O 4) и / или грейгит (Fe 3 S 4) или как 3, 4. В Северном полушарии, MTB, как правило, привлекают к юго конца стержневого магнита, в то время как в южном полушарии они, как правило, привлекают к северному концу магнита 3,5. Это свойство может быть использовано при попытке изолировать MTB из проб окружающей среды.
Одним из наиболее распространенных способов обогащения MTB является использование прозрачных пластиковых контейнеров для сбора осадка и воды из природного источника,таких как пресноводный пруд. В Северном полушарии, в южной части стержневого магнита помещается в отношении внешней поверхности контейнера чуть выше осадок в осадок-вода. Через некоторое время, бактерии могут быть удалены из внутри контейнера рядом с магнитом с помощью пипетки, а затем обогащенный дальнейшем с помощью капиллярной ипподроме 6 и магнита. Как только обогащается, бактерии могут быть размещены на предметное стекло микроскопа использовании висячей капли метод и наблюдать в световой микроскоп или наносится на медную сетку и наблюдать с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ).
Используя этот метод, изолированные MTB могут быть изучены при помощи микроскопа, чтобы определить характеристики, такие как плавание поведения, тип и количество жгутиков, клеточной морфологии клеток, форма магнитных кристаллов, количество магнитосом, количество магнетосом сети в каждой ячейке, состав nanomineral кристаллов, а наличие внутриклеточных вакуолей.
Protocol
Representative Results
Discussion
Магнитотактических бактерии не обязательно имеются в каждом водную среду 8, но когда они происходят, они могут быть найдены порядка 100 – 1000 клеток на миллилитр 2. Для того чтобы наблюдать MTB с помощью оптической микроскопии, необходимо около 50 бактерий / мл в образце 8. Есл…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана грантами от Национального научного фонда США (EAR-0920299 и EAR-0745808), Национальный научный фонд США Восточной Азии и Тихого Летние институты; Геологического общества Америки Программа исследовательских грантов и грантов для выпускников Высшей исследования и стипендии из Университета штата Огайо. Мы хотели бы поблагодарить редактора и двух анонимных рецензентов за их ценные комментарии.
Materials
| Item Name | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Glass slides | Fisher Scientific | S95933 | |
| Glass Pasteur pipets | Fisher Scientific | 13-678-6A | |
| O-ring | Hardware store | ||
| Cover slips | Fisher Scientific | 12-542B | |
| Bar magnet | Fisher Scientific | S95957 | |
| Container | Any | Any plastic or glass container that can hold at least 0.5 L and can be sealed | |
| Cotton | Any | ||
| Microscope with 60X dry lens | Zeiss | A 60X dry lens is not absolutely necessary, but this gives a high NA without using oil | |
| Diamond pen | Fisher Scientific | 08-675 | |
| 0.22 mm filter | Fisher Scientific | 09-719C | |
| 1 ml syringe | Fisher Scientific | NC9788564 | |
| Microcentrifuge tubes | Fisher Scientific | 02-681-320 | |
| Formvar/Carbon 200 mesh, copper grids | Ted Pella Inc. | 01800 | |
| Uranyl acetate | Ted Pella Inc. | 19481 | |
| Tecnai Spirit TEM | FEI | ||
| Tecnai F20 S/TEM | FEI |
References
- Blakemore, R. Magnetotactic bacteria. Science. 190, 377-379 (1975).
- Blakemore, R. P. Magnetotactic bacteria. Annual Reviews in Microbiology. 36, 217-238 (1982).
- Bazylinski, D. A., Frankel, R. B. Controlled Biomineralization of Magnetite (Fe3O4) and Greigite (Fe3S4) in a Magnetotactic Bacterium. Applied and Environmental Microbiology. 61, 3232-3239 (1995).
- Lefevre, C. T., Menguy, N., et al. A Cultured Greigite-Producing Magnetotactic Bacterium in a Novel Group of Sulfate-Reducing Bacteria. Science. 334, 1720-1723 (2011).
- Simmons, S. L., Bazylinski, D. A., et al. South-seeking magnetotactic bacteria in the Northern Hemisphere. Science. 311, 371-374 (2006).
- Wolfe, R., Thauer, R., et al. A ‘capillary racetrack’ method for isolation of magnetotactic bacteria. FEMS Microbiology Letters. 45, 31-35 (1987).
- Rodgers, F. G., Blakemore, R. P. Intercellular structure in a many-celled magnetotactic prokaryote. Archives of Microbiology. 154, 18-22 (1990).
- Moench, T. T., Konetzka, W., et al. A novel method for the isolation and study of a magnetotactic bacterium. Archives of Microbiology. 119, 203-212 (1978).
- Balkwill, D., Maratea, D. Ultrastructure of a magnetotactic spirillum. Journal of Bacteriology. 141, 1399-1408 (1980).
- Lins, U., Freitas, F., et al. Simple homemade apparatus for harvesting uncultured magnetotactic microorganisms. Brazilian Journal of Microbiology. 34, 111-116 (2003).
- Jogler, C., Lin, W., et al. Toward Cloning of the Magnetotactic Metagenome: Identification of Magnetosome Island Gene Clusters in Uncultivated Magnetotactic Bacteria from Different Aquatic Sediments. Applied and Environmental Microbiology. 75, 3972-3979 (2009).
- Lin, W., Li, J., et al. Newly Isolated but Uncultivated Magnetotactic Bacterium of the Phylum Nitrospirae from Beijing, China. Applied and Environmental Microbiology. 78, 668-675 (2012).
- Li, J., Pan, Y., et al. Biomineralization, crystallography and magnetic properties of bullet-shaped magnetite magnetosomes in giant rod magnetotactic bacteria. Earth and Planetary Science Letters. 293, 368-376 (2010).
- Oestreicher, Z., Valerde-Tercedor, C. Magnetosomes and magnetite crystals produced by magnetotactic bacteria as resolved by atomic force microscopy and transmission electron microscopy. Micron. 43, 1331-1335 (2012).
