Określenie dynamiki formowania biofilmu przez mikroorganizmy złoża metanogennego techniką mikroskopii fluorescencyjnej i ciemnego pola z wykorzystaniem komputerowej analizy obrazu

• Autorzy: Chudy D. , Jablonski S. , Lukaszewicz M.

Warianty tytułu

EN

Determination the dynamics of biofilm formation by microorganisms the methanogenic consortium, by the fluorescence microscopy and dark field technique, using computer image analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Większość znanych populacji mikroorganizmów wykształciła uzdolnienia adhezyjne prowadzące do wytwarzania biofilmu, będącego swoiście niepowtarzalnym mikroekosystemem. Badania koncentrowały się na dynamice adhezji i tworzeniu biofilmu w warunkach beztlenowych przez złoże metanogenne. Opracowano metodę umożliwiającą szacowanie liczby metanogennych archebakterii na podstawie technik mikroskopowych. Identyfikację metanogenów oparto na autofluorescencji koenzymów F420 i F430. W przeprowadzonych eksperymentach powstawanie biofilmu badano na płytkach polistyrenowych, zanurzonych w beztlenowym reaktorze wypełnionym złożem fluidalnym. Badana płytka była częściowo zanurzona w złożu granulowanym, a częściowo w supernatancie nad złożem. Początkowo liczba komórek metanogennego biofilmu wynosiła 4,4 x 104 cm-2 po 6 godz. kolonizacji, a następnie wzrosła do 1 x 107 cm-2 w 27 dobie kolonizacji. Biofilm zawierający więcej bakterii metanogennych szybciej powstawał w części płytki zanurzonej w supernatancie niż w tej części, która była zanurzona w złożu granulowanym. Przełomowym momentem w tworzeniu biofilmu była 21. doba, po której agregaty (mikrokolonie) znacznie się powiększały oraz zaczynała rosnąć ilość archebakterii metanogennych.

EN

Most of known populations of microorganisms evolved adhesive abilities leading to a biofilm formation which is a unique microecosystem. This study is focused on dynamic of adhesion and biofilm formation in anaerobic conditions by the methanogenic consortium. Within this work the microscopic method enabling estimation of the number of the mathanogenic Archaea has been developed. Identification of methanogenes was based on autofluorescence of F420 and F430 coenzymes. Initially, the number of cells in methanogenic biofilm, was 4,4 x 104 cm-2 (at 6 h colonization), then increased to 1 x 107 cm-2 (on day 27 of colonization). Biofilm formation was faster on the plate section within the supernatant. The crucial point in biofilm formation was around 21 day, after which aggregates (microcolonies) were significantly increasing and fluorescent methanogens accumulated.

Słowa kluczowe

PL

biofilmy; mikroorganizmy; zloza metanogenne; mikroskopia fluorescencyjna; komputerowa analiza obrazu; mikroskop fluorescencyjny; warunki beztlenowe; bakterie metanogenne; aktywnosc metanogenna

EN

biofilm; microorganism; methanogenic consortium; fluorescence microscopy; computer image analysis; fluorescence microscope; anaerobic condition; methanogenic bacteria; methanogenic activity

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia
• Rocznik: 2011
• Tom: 10
• Numer: 4
• Opis fizyczny: s.17-27,rys.,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Chudy D.

• Uniwersytet Wrocławski, Wrocław

autor

Jablonski S.

• Uniwersytet Wrocławski, Wrocław

autor

Lukaszewicz M.

• Zakład Biotransformacji, Wydział Biotechnologii, Uniwersytet Wrocławski, Przybyszewskiego 63-77, 51-148 Wrocław

Bibliografia

• Bower C.K., McGuire J., Daeschel M.A., 1996. The adhesion and detachment of bacteria and spores on food-contact surfaces. Trends in Food Science & Technology, 7 (5), 152-157.
• Cheeseman P., Toms-Wood A., Wolfe R.S., 1972. Isolation and properties of a fluorescent compound, factor 420, from Methanobacterium strain M.o.H. J Bacteriol, 112 (1), 527-531.
• Dey M., Kunz R.C., Van Heuvelen K.M., Craft J.L., Horng Y.C., Tang Q., Bocian D.F., George S.J., Brunold T.C., Ragsdale S.W., 2006. Spectroscopic and computational studies of reduction of the metal versus the tetrapyrrole ring of coenzyme F430 from methyl-coenzyme M reductase. Biochemistry, 45 (39), 11915-11933.
• Doddema H.J., Vogels G.D., 1978. Improved identification of methanogenic bacteria by fluorescence microscopy. Appl Environ Microbiol., 36 (5), 752-754.
• Drenkard E., 2003. Antimicrobial resistance of Pseudomonas aeruginosa biofilms. Microbes Infect, 5(13), 1213-1219.
• Habouzit F., Gevaudan G., Hamelin J., Steyer J.-P., Bernet N., 2011. Influence of support material properties on the potential selection of Archaea during initial adhesion of a methanogenic con­sortium. Bioresource Technology, 102 (5), 4054-4060.
• Harvey M., Forsberg C.W., Beveridge T.J., Pos J., Ogilvie J.R., 1984. Methanogenic activity and structural characteristics of the microbial biofilm on a needle-punched polyester support. Appl. Environ. Microbiol., 48 (3), 633-638.
• Hogan D.A., Vik A., Kolter R., 2004. A Pseudomonas aeruginosa quorum-sensing molecule influences Candida albicans morphology. Mol. Microbiol., 54 (5), 1212-1223.
• Krasowska A., Murzyn A., Dyjankiewicz A., Łukaszewicz M., Dziadkowiec D., 2009. The antagonistic effect of Saccharomyces boulardii on Candida albicans filamentation, adhesion and biofilm formation. FEMS Yeast Research, 9 (8), 1312-1321.
• Kuroda M., Yuzawa M., Sakakibara Y., Okamura M., 1988. Methanogenic bacteria adhered to solid supports. Water Research, 22 (5), 653-656.
• Murzyn A., Krasowska A., Stefanowicz P., Dziadkowiec D., Łukaszewicz M., 2010. Capric Acid Secreted by S. boulardii Inhibits C. albicans Filamentous Growth, Adhesion and Biofilm For­mation. PLoS ONE 5 (8): e12050.
• Nettmann E., Bergmann I., Pramschufer S., Mundt K., Plogsties V., Herrmann C., Klocke M., 2010. Polyphasic Analyses of Methanogenic Archaeal Communities in Agricultural Biogas Plants. Appl. Environ. Microbiol., 76 (8), 2540-2548.
• Orgaz B., Kives J., Pedregosa A.M., Monistrol I.F., Laborda F., SanJosé C., 2006. Bacterial biofilm removal using fungal enzymes. Enzyme and Microbial Technology, 40 (1), 51-56.
• Silva A.J., Hirasawa J.S., Varesche M.B., Foresti E., Zaiat M., 2006. Evaluation of support materi­als for the immobilization of sulfate-reducing bacteria and methanogenic archaea. Anaerobe 12 (2), 93-98.
• Weiland P., 2001. Grundlagen der Methangärung-Biologie der Substrate., VDI-Verlag.
• Xie B., Liang S.B., Tang Y., Mi W.X., Xu Y., 2009. Petrochemical wastewater odor treatment by biofiltration. Bioresour Technol., 100 (7), 2204-2209.