Indsamling, Isolering og berigelse af naturligt forekommende Magnetotactic Bakterier fra Miljø
Summary
Vi viser en fremgangsmåde til at indsamle magnetotactic bakterier (MTB), der kan anvendes til naturlige vande. MTB kan isoleres og beriget fra sedimentprøver under anvendelse af en relativt enkel opsætning, der udnytter bakteriernes naturlige magnetisme. Isoleret MTB kan derefter blive undersøgt nærmere ved hjælp af både lys-og elektronmikroskopi.
Abstract
Magnetotactic bakterier (MTB) er akvatiske mikroorganismer, der først blev især beskrevet i 1975 1 fra sedimentprøver indsamlet på strandengene i Massachusetts (USA). Siden da MTB er blevet opdaget i lagdelt vand-og sediment-kolonner fra hele verden 2. Ét fælles træk for alle MTB er, at de indeholder magnetosomes, som er intracellulære, membranbundne magnetiske nanokrystaller af magnetit (Fe 3 O 4) og / eller greigite (Fe 3 S 4) eller begge dele 3, 4. På den nordlige halvkugle, er MTB typisk tiltrukket af den sydlige ende af en stangmagnet, mens der i den sydlige halvkugle, de er som regel tiltrukket af den nordlige ende af en magnet 3,5. Denne egenskab kan udnyttes, når de forsøger at isolere MTB fra miljøprøver.
En af de mest almindelige måder at berige MTB er at anvende en klar plast beholder til opsamling af sediment og vand fra en naturlig kilde,såsom en ferskvand dam. På den nordlige halvkugle, er den sydlige del af en stangmagnet anbragt mod ydersiden af beholderen lige over sedimentet i sediment-vand-grænsefladen. Efter nogen tid kan bakterierne fjernes fra indersiden af beholderen nær magneten med en pipette og derpå beriget yderligere ved anvendelse af en kapillær racerbane 6 og en magnet. Når beriget, bakterierne kan placeres på et objektglas under anvendelse af en hængende dråbe fremgangsmåde og observeret i et lysmikroskop eller afsættes på et kobbernet og observeret under anvendelse transmissionselektronmikroskopi (TEM).
Under anvendelse af denne fremgangsmåde kan isoleret MTB undersøges mikroskopisk for at bestemme egenskaber såsom svømning adfærd, arten og antallet af flageller, cellemorfologi af cellerne, formen af de magnetiske krystaller, antal magnetosomes, antal magnetosome kæder i hver celle, sammensætning af De nanomineral krystaller, og tilstedeværelse af intracellulære vakuoler.
Protocol
Representative Results
Discussion
Magnetotactic bakterier ikke nødvendigvis findes i alle vandmiljøet 8, men når de finder sted, kan de findes i størrelsesordenen 100 – 1000 celler per milliliter 2. For at observere MTB ved optisk mikroskopi, skal du cirka 50 bakterier / ml i din prøve 8. Hvis der ikke er eller kun få MTB i din prøve, så vil du enten nødt til at vælge en ny miljømæssig websted for at hente dine prøver eller du bliver nødt til at prøve et eller flere af de teknikker diskuteres i næste afsn…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af tilskud fra den amerikanske National Science Foundation (EAR-0.920.299 og EAR-0.745.808), US National Science Foundation East Asien og Stillehavsområdet Summer Institutes, Geologisk Society of America Research Grant Program og Alumni Tilskud til Graduate Research og Scholarship fra The Ohio State University. Vi vil gerne takke redaktøren og to anonyme korrekturlæsere for deres indsigtsfulde kommentarer.
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 |
Referências
- 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).
