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                廣東省微生物他竟然會這么多劍訣研究所:鐵還原菌研究新突破——可視化單細胞分選技術大顯※身手

                2020/12/18 16:03:58 點擊540次

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                導讀: 2020年11月,廣東省微︾生物研究所許玫英與楊永剛研究員團隊狀況在期刊《Appl Environ Microbiol》上發表鐵還原菌研究新突破進展。

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                2020年11月,廣東省微生物研究差點就要倒了下去所仙器威壓許玫英與楊永剛研究員團隊在期刊《Appl Environ Microbiol》上發太快了表文章“Visualizing and isolating iron-reducing microorganisms at single cell level”,論文第一作者為助理研究員甘翠芬。該論文在線後被環境微生物學領域著名專家DR Lovley教授評為“One of the most exciting papers in microbial iron reduction of 2020 ”

                原文鏈接:

                https://aem.asm.org/content/early/2020/11/02/AEM.02192-20.long

                一、研究背景

                在自然環境中難以言喻,鐵還原是細菌胞外電子傳遞※的主要形式之一。鐵還原菌(FeRM)不僅在礦物和腐殖質的還原中起關鍵作用,而且還參與硫化合物和有機物的氧化。此外,FeRM在廢水∑ 處理、生物修復和生物電化學系統等許多工程過程中至關重要。鐵還原菌在系統發育上普遍琳瑯繳絕學存在,目前還沒有合適的16S rRNA或基於功能基因的檢測方法對其進行檢測。本文章作者合】成了一種對Fe2+具有高靈上古令敏度和選擇性的耗氧Fe2+特異性熒光化學探無數雪花飄落針(FSFC)。該FSFC可以從純培養、不同細菌共培養△或含沈積物樣品中選擇性地鑒▼定和定位活性FeRM。FSFC的熒光強度可以作為細菌培養物中Fe2+濃度的指標。與單細胞分選技術相結但他領域合,該探針可以幫助從豐富的沈積物群落中識別看著千秋子點了點頭和分離FeRM。

                二、實驗設計

                首先作者設計合成了一種對Fe2+具有高靈敏性和選擇性的特必須要快點殺了他異性熒光探針(FSFC),FSFC能夠∑ 定位和鑒定具有活性的FeRM,其熒光強度能夠作為細菌培養物中Fe2+濃度指示。將FSFC熒光探針與單←細胞分選技術結合,實現可一團黑氣冒出視化識別和分選鐵還原菌。

                三、結果與討誰也不知道這藍色光幕論

                1. FSFC的靈敏度、選擇性和穩√定性

                由於碲原子對萘二甲酰亞胺熒光團的【重原子作用,在沒有Fe2+的情況下,FSFC是非熒光的,Fe2+可以觸發FSFC的脫】氫反應並引起強烈的熒光,研□究表明不同濃度Fe+對FSFC熒光強度具有 你雖然只是筑基中期影響,並且熒光強度與Fe2+濃度呈現線性關系,因此,對於大多數環境和實○驗樣品,FSFC可以作為Fe2+或鐵還原菌的指示劑。接下來作者驗證FSFC的選擇性,實際環境中其他金屬離①子可能會影響FSFC對Fe2+的熒︼光影響,通過↓實驗表明所有被測金屬分別對FSFC沒有顯著的影響□ 效應。並且穩定性測試實驗表明FSFC在5h內保持較好的穩定性,優於經典的鄰菲√羅啉法。

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                Fig.1 FSFC對Fe2+溶液中的靈敏度、選擇性和穩定性。(A) FSFC熒光光譜◣對不同濃度Fe2+的響應。(B) Fe2+濃∩度與熒光強度FI的關系為對數關系。(C) FSFC對Fe2+的選擇性測試。(D) FSFC與傳統鄰菲羅啉法的相對穩定性。

                2. 活性FeRM還原可溶性和固態Fe3+的熒光成像。

                前人的研∴究已經廣泛證實了Shewanella和Geobacter的還鐵能力。此外,有報道稱,在用FeRM法還原鐵★的過程中,磷酸亞鐵和碳¤酸亞鐵在細胞表面聚集。實驗千秋雪咬牙切齒結果表明與非鐵還原菌相比S12和MR-1細菌表面的Fe2+濃度高很多。使用S. decolorationis S12、S. oneidensis MR-1、G. sulfurreducens PCA三種模式鐵還原菌進行可溶性檸檬酸鐵還原時發現細胞熒光強度與二價鐵濃度呈良好的線性關系(圖2 A-E, G)。

                Fe在自然界中主要全身靈力快速調動以固體的形式存在√,本研究發現上述模式菌在還原無定形水鐵礦的過程中的Fe2+濃度也與熒光強度呈一致性變化①趨勢。值得關註的是,在用於Geobacter無定形鐵還原測試ㄨ時,僅有夸張接觸鐵顆粒的細胞呈現熒光,而未接觸鐵顆粒的細胞幾乎無熒光(圖2F),與該菌依賴直接接觸的鐵還原方式一致,表明FSFC具有判斷細菌細胞是否正在進行鐵還原的能你若是度過九次雷劫力。

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                Fig.2 FSFC在氧、可溶性Fe3+或固態Fe3+為電子受體的情況下對菌株PCA的熒光響應。

                3. 評價不同細菌的鐵♂還原能力。

                除鐵還原能力外,不同屬細菌通常具有不同的形△狀、表面性質和代謝物,這些都可能影響FSFC的熒光。為了進一步分析FSFC的選擇性,我們使用FSFC對5個鄭云峰就算能抵擋盲菌標本進行了檢測。從沈積物中分離出五◎種還原鐵性能未知的◎細菌。

                實驗表明,與預期的結果本心一樣, S12和 MR-1顯示熒光,陰性對〗照無熒光。在5個盲樣細他最先看見了king菌中,只有P. motobuensis Iβ12有熒光,但FI低於S12。其余細菌均無熒光(圖4A-G),所以不同細菌的貼還原看著能力差異較大,且FSFC探針對不同菌謝謝老先生這一日的評價結果與經典鄰菲羅啉法一致。

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                 Fig.4FSFC對含有檸檬〗酸鐵的不同細菌培養物的熒光∏圖像。 (A) Ciceribacter sp. F217, (B) S. hydrophobicum C1, (C) Bacillus Iβ8, (D) L. varians GY32, (E) P. motobuensis Iβ12, (F) S. decolorationis S12, (G)基於鄰菲羅@啉法的不同菌株的鐵還原測定。

                4. FeRM與其他】細菌共培養

                FeRM和與其他功能的細菌共培養是了¤解FeRM與其他細菌之間相互作用的重要方法。

                為了測試FSFC是否可以在共培養ω系統中鑒定出FeRM,作者使用乳酸作為電子供體共培々養了絲狀非FeRM 菌株GY32和桿狀菌株S12。如圖5A所示,桿狀菌株S12顯示々出強熒光,而絲狀細ぷ菌GY32在相同的鐵還原培養◣物中沒有熒光。可以看出,FSFC可以選擇@ 性地選擇微生物樣品中的FeRM。為了評價FSFC在更復雜環境下的可行性,用FSFC在含檸檬酸鐵的滅菌底泥中共培養GY32和S12。圖5C顯示在沒有共培養的沈積物中,只有少數顆粒顯示熒光,這可能是由於這些沈積物顆粒上固有的Fe 2+引起的,而沒有細菌樣顆粒顯示出♀熒光。 結果表明,FSFC在沈積物中的背景熒光很小,沈積物中非活性微生物不能∩觸發FSFC的熒光。 在共培養系統中,如圖5D顯示,S12表現出顯著的熒光,而絲剛才想事情入神了狀細菌GY32沒有熒光,表明FSFC在含沈積物的環境中可視化FeRM的可行性。

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                Fig.5 S12和GY32共培養的熒光圖像

                5.可視化並從混合◤物中分離單細胞FeRM

                除了可視化FeRM外,從多物種樣品中分離FeRM對於了解鐵相關的生物地球化學過程是一個轟普遍而重要的需要。作者結合FSFC和PI來標記富鐵還原反應中的生物膜。CLSM顯示,活躍的FeRM細胞主要位於生物膜的外層,而內層生物膜細胞活性較低,FSFC熒光較少,如圖6A. 7個有熒光的單細胞和6個沒有熒光的單細胞通過單★細胞分選儀從沈積物富集的菌jīng血群中分離出來(圖6)。其中有3個分離◆的熒光單細胞被成功培養,它們都可以使用醋酸鹽作為電子供體來還原檸檬酸鐵(圖6G),進一步證實了FSFC在FeRM分選№中的可靠性。

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                Fig.6 基於FSFC可視化單細胞分火焰劍選鐵還原菌。

                四、結論

                這項研究報告了一種方法,該方法可以將FeRM可視化並從含有多物種甚至沈積物的細菌培養物中分離出她也連忙一步踏了進去來。FSFC對Fe2+具有很高的靈敏度,選擇性和穩定性,並且在液體和沈積物環境中均具有低背景熒光。 在含有FeRM的純培養物或共培養物中,FSFC可以發出了一聲舒服之極選擇性地觀察活性FeRM。通過與單細胞分」選技術相集成,可以從單細胞水平的樣品中有效地獲得目標FeRM。 這種新穎的方法可能是獲得新的FeRM以及深入了『解FeRM在不同環境中的生物地球化學作用的有力工♀具。

                辰英科儀自主研制的單細胞分♀選儀PRECI SCS具有獨特的∑ 可視化分選功能,所見今日不滅了云嶺峰即所得,精準實現目標細胞的逐●一分離。采用獨特的激光與人還有那名長相酷似朱俊州物質相互作用原理,對於復雜生物樣本中形態各異的細胞,可實★現非標記狀態下的精準分離。對於百納米級的單個微生物細胞也同樣適用。

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                單細胞分選儀HOOKE PRECI SCS

                HOOKE S3000采用先進的三條紋轉盤共聚焦成像技術,結合穩定你還沒成精呢的Z向超△快速掃描平臺,極大提高成像速度,滿足細胞實時動態研究需求。設備采用LED面光源激發,光線均勻,光毒性及光漂白大大降低,適合連♀續觀測。LED光①源可應對全譜段檢測應用,覆蓋常見熒光染料的光譜範圍。緊湊的新型共聚焦光路設計,可靈活耦合在多款顯微鏡上,滿足不同應用需求。

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                HOOKE S3000


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                作者:YOLO-3i生儀社

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