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活性微生物

活性炭的品种生物活性酶活性污泥颗粒特征

作者:狗万滚球 时间:2019-06-18 14:14

  活性炭的品种生物活性酶活性污泥颗粒特征很多未培育的微生物在调理地球的生物地球化学历程中饰演着鲜为人知的脚色; 从调理动物康健到在陆地和海洋情况中驱动营养轮回,这些历程都可能影响环球天气。尽管钻研职员正在操纵多种方式来识别这些被称为“微生物暗物质”的微生物,并确定它们正在做什么,但大大都手艺都不答应它们同时进行这两种微生物。

  在一项钻研在线日,在国度科学学院院刊(PNAS),钻研职员在加利福尼亚手艺学院(加州理工学院)和能源部结合基因组钻研所,美国能源部(DOE JGI)的美国能源部处事处科学用户设备,操纵比来改良的手艺来识别个别活泼细胞,以及微生物群落内的活泼细菌和古细菌的单个聚类。领会地球微生物多样性的实在范畴是DOE感乐趣的,以便领会若何操纵它们来应答各类能源和情况应战。

  “摸索微生物暗物质的最大问题之一是到目前为止,确定何时未培育的微生物拥有代谢活性以及它们在体系中的生态功效长短常庞大的,”钻研第一作者Roland Hatzenpichler说,他是一名博士后钻研员在微生物生态学家Victoria Orphan的加州理工学院尝试室事情。作为DOE生物与情况钻研(BER)打算的一部门,Orphan的尝试室不断在钻研未培育微生物的生态学和心理学,催化情况中甲烷的厌氧氧化。“当咱们处置糊口在庞大社区内的情况或寄主有关生物 - 凡是同时产生数千种或更多种 - 时,很难确定个别物种或细胞的感化。从汗青上看,这曾经利用单细胞分辩同位素标识表记标帜完成。这是一种相对繁琐且高贵的方式,但长短常具体和敏感。可是,若是咱们想要更好地领会微生物组的功效,咱们必要新的,互补的方式,这些方式拥有更高的吞吐量,能够并行化,并且价钱廉价。BONCAT [新手艺]就是如许一种方式。“

  短为乙 IO rthogonal 导通 anonical 甲美浓酸Ťagning,BONCAT是加州理工学院开辟的用于生物工程钻研的手艺,但由Hatzenpichler和Orphan改编用于微生物生态学钻研。BONCAT利用合成氨基酸标识表记标帜卵白质制作细胞。然后能够用荧光标签染色这些氨基酸,点亮其歇息地中的活性细胞。在这项钻研中,Hatzenpichler及其同事利用从俄勒冈州和加利福尼亚州海岸外的深海甲烷渗漏堆积物中网络的堆积物样本进行了一系列孵化尝试,追踪甲烷代谢细菌和古菌种群的迟缓发展。这些堆积物中的微生物群落包罗甲烷氧化古菌的堆积体,活性污泥颗粒特征称为ANME(用于AN有氧ME)(生物多样性)和硫酸盐还原菌(SRB)共生共存,有助于去除海洋堆积物开释的80%甲烷。

  加州理工学院的钻研职员将BONCAT与荧光原位杂交(FISH)相连系,阐发这些模仿情况中的活性微生物,并确定它们在哪些前提下拥有活性。“凡是环境下,每个甲烷渗漏点都有几个分歧的古菌甲烷氧化剂,”Hatzenpichler说。“一个持久具有的假设是,来自这些群体的分歧成员在分歧期间的勾当分歧。活性炭的品种生物活通过操纵以相对高通量模式进行BONCAT阐发的威力,咱们发觉所有甲烷氧化古菌群的成员在孵化历程中拥有合成代谢活性。此刻咱们能够起头问为什么了。“

  然后,DOE JGI钻研职员协助开辟了一个流程,使团队可以或许将BONCAT使用于流式细胞仪。“这与单细胞基因组学不异,生物活性酶但对付共生细菌和古细菌的堆积,”DOE JGI微型使用小组担任人Rex Malmstrom称该手艺称为BONCAT-FACS(BONCAT - F luorescence - A ctivated C ell S奥廷)。“咱们正在对单个聚合体进行分类,这些堆积体中充满了在模仿情况中活泼的细胞,活性炭的品种而且通细致胞分选仪,咱们能够抓取活性细胞来钻研它们。咱们必需弄清晰若何调解流式细胞仪的历程。在分选后,咱们对单个堆积体进行全基因组扩增,然后对16S rRNA标识表记标帜基因进行测序以判定蕴含堆积体的细胞。咱们此刻正在对这些样本进行全基因组测序。“测序可认为钻研职员供给遗传消息,注释为什么有些微生物在某些前提下是活泼的,为什么其他微生物不是。

  通过BONCAT-FACS,钻研小组发觉,甲烷氧化古菌并不像曾经预期的那样只与已知的硫酸盐还原菌彼此感化,但有时也与钻研较少的Verrucomicrobia门的成员接洽起来。之前没有发觉过这些彼此感化,钻研成果表白,甲烷氧化古菌拥有比人们想象的更普遍的共生关系。目前正在处理这些彼此感化能否对两种细胞类型都无益的问题。

  “JGI的次要气力在于破译微生物遗传暗码的威力,”Hatzenpichler指出。“通过竞争,咱们可以或许从样本平分离出与温室气体甲烷降解相关的单个细胞群,确定参与该历程的细胞伙伴,并深切领会其遗传暗码。”Orphan和她的团队打算操纵配对的甲烷氧化古菌和细菌朋友的基因组消息,深切领会分歧甲烷氧化菌群在情况中共存的彼此感化和能量互换的心理学和机制。性酶活性污泥颗粒特征

  秋季,Hatzenpichler将在蒙大拿州立大学博兹曼分校开设本人的尝试室。他将继续与DOE JGI钻研职员密符合作,揭示未培育微生物的生物地球化学影响和生物手艺潜力。

  这项事情获得了美国国度科学基金会暗能生物圈钻研核心,戈登和贝蒂摩尔基金会,奥地利科学基金和美国能源部科学办公室的支撑。