Bilgi

8.3: pH'ın Mikrobiyal Büyüme Üzerindeki Etkileri - Biyoloji

8.3: pH'ın Mikrobiyal Büyüme Üzerindeki Etkileri - Biyoloji


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Geliştirilecek Beceriler

  • Büyüme için minimum, optimum ve maksimum pH gereksinimlerini örnekleyin ve kısaca açıklayın
  • Büyüme için pH gereksinimleri olan farklı mikrop kategorilerini tanımlayın ve tanımlayın: asidofiller, nötrofiller ve alkalifiller
  • Her pH gereksinimi kategorisi için mikroorganizma örnekleri verin

Yoğurt, turşu, lahana turşusu ve limonlu yemeklerin tümü keskin tatlarını yüksek asit içeriğine borçludur (Şekil (PageIndex{1})). Asitliğin hidrojen iyonlarının konsantrasyonunun bir fonksiyonu olduğunu hatırlayın [H+] ve pH olarak ölçülür. pH değeri 7.0'ın altında olan ortamlar asidik olarak kabul edilirken, pH değeri 7.0'ın üzerinde olan ortamlar bazik olarak kabul edilir. Aşırı pH, tüm makromoleküllerin yapısını etkiler. DNA zincirlerini bir arada tutan hidrojen bağları yüksek pH'da parçalanır. Lipitler, son derece bazik bir pH ile hidrolize edilir. Hücresel solunumda ATP üretiminden sorumlu proton hareket gücü, H konsantrasyon gradyanına bağlıdır.+ plazma zarı boyunca (bkz. Hücresel Solunum). H ise+ iyonlar hidroksit iyonları tarafından nötralize edilir, konsantrasyon gradyanı çöker ve enerji üretimini bozar. Ancak hücrede pH'a en duyarlı bileşen, onun beygir gücü olan proteindir. pH'daki orta dereceli değişiklikler, amino asit fonksiyonel gruplarının iyonizasyonunu değiştirir ve hidrojen bağını bozar, bu da sırasıyla molekülün katlanmasındaki değişiklikleri teşvik ederek denatürasyonu teşvik eder ve aktiviteyi yok eder.

Şekil (PageIndex{1}): Sütü yoğurda fermente eden veya sebzeleri turşuya dönüştüren laktik asit bakterileri 4.0'a yakın bir pH'ta gelişir. Lahana turşusu ve pico de gallo gibi yemekler keskin lezzetlerini asitliklerine borçludur. Asitli gıdalar yüzyıllardır insan beslenmesinin temel dayanağı olmuştur, bunun nedeni kısmen gıda bozulmasına neden olan mikropların çoğunun en iyi nötre yakın pH'da gelişmesi ve asitliği iyi tolere etmemesidir. (kredi "yoğurt": eserin "nina.jsc"/Flickr tarafından değiştirilmesi; kredi "pickles": eserin Noah Sussman tarafından değiştirilmesi; kredi "lahana turşusu": işin Jesse LaBuff tarafından değiştirilmesi; kredi "pico de gallo": değişiklik “regan76”/Flickr tarafından yapılan çalışma)

Optimum büyüme pH'ı, bir organizmanın büyümesi için en uygun pH'dır. Bir organizmanın tolere edebileceği en düşük pH değerine minimum büyüme pH'ı denir ve en yüksek pH'a maksimum büyüme pH'ı denir. Bu değerler, gıdanın korunması ve mikroorganizmaların midede yaşaması için önemli olan geniş bir aralığı kapsayabilir. Örneğin, optimum büyüme pH'ı Salmonella spp. 7,0–7,5'tir, ancak minimum büyüme pH'ı 4,2'ye yakındır.

Bakterilerin çoğu nötrofildir, yani 7 olan nötr pH'ın bir veya iki pH birimi içindeki bir pH'ta optimal olarak büyürler (bkz. Şekil (PageIndex{2})). En tanıdık bakteriler, örneğin Escherichia koli, stafilokoklar ve Salmonella spp. nötrofillerdir ve midenin asidik pH'ında iyi sonuç vermezler. Bununla birlikte, patojenik suşları vardır. E.coli, S.typhi, ve mide asidine çok daha dirençli olan diğer bağırsak patojenleri türleri. Buna karşılık, mantarlar 5.0-6.0 gibi hafif asidik pH değerlerinde gelişirler.

5,55'in altındaki pH'da optimal olarak büyüyen mikroorganizmalara asidofiller denir. Örneğin, kükürt oksitleyici sülfolobüs spp. Yellowstone Milli Parkı'ndaki kükürt çamur alanlarından ve kaplıcalardan izole edilenler aşırı asidofillerdir. Bu arkeler 2.5-3.5 pH değerlerinde hayatta kalırlar. Arkean cinsinin türleri ferroplazma 0–2,9 pH değerlerinde asit maden drenajında ​​yaşar. laktobasil vajinanın normal mikrobiyotasının önemli bir parçası olan bakteriler, 3.5-6.8 pH değerlerinde asidik ortamları tolere edebilir ve ayrıca metabolik üretimleri yoluyla vajinanın asitliğine (pH 4, adetin başlangıcı hariç) katkıda bulunur. laktik asitten. Vajinanın asitliği, asitliğe daha az toleranslı olan diğer mikropların engellenmesinde önemli bir rol oynar. Asidofilik mikroorganizmalar, güçlü asidik ortamlarda hayatta kalmak için bir dizi adaptasyon sergiler. Örneğin, proteinler, onları düşük pH'ta stabilize eden artan negatif yüzey yükü gösterir. Pompalar aktif olarak H'yi çıkarır+ iyonlar hücrelerden çıkar. Membran fosfolipidlerinin bileşimindeki değişiklikler, muhtemelen, düşük pH'da membran akışkanlığını koruma ihtiyacını yansıtmaktadır.

Şekil (PageIndex{2}): Eğriler, pH'a özgü prokaryotların farklı sınıflarının büyümesi için yaklaşık pH aralıklarını gösterir. Her eğri, büyümenin çok azaldığı bir optimal pH ve aşırı pH değerlerine sahiptir. Çoğu bakteri nötrofildir ve en iyi nötre yakın pH'da (merkez eğri) büyür. Asidofiller, 3'e yakın pH değerlerinde optimal büyümeye sahiptir ve alkalifiller, 9'un üzerindeki pH değerlerinde optimal büyümeye sahiptir.

Spektrumun diğer ucunda alkalifiller, yani pH 8.0 ile 10.5 arasında en iyi şekilde büyüyen mikroorganizmalar bulunur. titreşimli kolerakolera patojenik ajanı, en iyi 8.0'lık hafif bazik pH'ta büyür; 11.0 pH değerlerinde hayatta kalabilir ancak mide asidi tarafından inaktive edilir. Yüksek pH'da hayatta kalma söz konusu olduğunda, parlak pembe arkean NatronobakteriAfrika Rift Vadisi'ndeki soda göllerinde bulunan , rekoru 10.5 pH'ta tutabilir (Şekil (PageIndex{3})). Aşırı alkalifiller, lipid ve protein yapısının evrimsel modifikasyonu ve proton hareket gücünü alkali bir ortamda sürdürmek için telafi edici mekanizmalar yoluyla zorlu ortamlarına uyum sağlamıştır. Örneğin, alkalifil Bacillus firması Na'dan taşıma reaksiyonları ve motilite için enerji elde eder.+ bir proton hareket kuvveti yerine iyon gradyanı. Bazik amino asitlerin sayısındaki artış nedeniyle alkalifillerden gelen birçok enzim, nötrofillerden gelen homolog enzimlerden daha yüksek bir izoelektrik noktasına sahiptir.

Şekil (PageIndex{3}): Tanzanya'daki Natron Gölü'nün uzaydan görünümü. Pembe renk, gölü kolonize eden aşırı alkalifilik ve halofilik mikropların pigmentasyonundan kaynaklanmaktadır. (kredi: NASA)

Anahtar Kavramlar ve Özet

  • Bakteriler genellikle nötrofiller. 7.0'a yakın nötr pH'da en iyi şekilde büyürler.
  • asidofiller 3.0'a yakın bir pH'da optimal olarak büyür. alkalifiller pH değeri 8 ile 10.5 arasında optimal olarak büyüyen organizmalardır. Aşırı asidofiller ve alkalifiller, nötr pH'a yakın bir değerde yavaş büyürler veya hiç büyümezler.
  • Mikroorganizmalar en iyi şekilde büyürler. optimum büyüme pH'ı. Büyüme yavaş gerçekleşir veya hiç olmaz minimum büyüme pH'ı ve üstünde maksimum büyüme pH'ı.

Çoktan seçmeli

pH 1-2'de maden drenajında ​​üreyen bakteriler muhtemelen aşağıdakilerden hangisidir?

A. alkalifiller
B. asidofiller
C. nötrofiller
D. zorunlu anaeroblar

B

Su pH'ının 10'a yakın olduğu Natron Gölü'nden izole edilen bakteriler aşağıdakilerden hangisidir?

A. fakültatif anaeroblar
C. zorunlu anaeroblar

A

Bir asidofil ile en çok hangi ortamda karşılaşırsınız?

A. pH 7.2'de insan kanı
B. pH 1.5'te sıcak bir havalandırma
C. pH 8.5'te insan bağırsağı
D. pH 6.5'te süt

B

Boşluğu doldur

Ortalama pH'ın 10.5 olduğu bir soda gölünde gelişen bir bakteri a(n) ________ olarak sınıflandırılabilir.

alkalifil

yoğurt mayası pH 4.5'te en iyi şekilde büyür. (n) ________ olarak kabul edilir.

asidofil

Kısa cevap

Hücredeki hangi makromolekül pH değişikliklerine en duyarlıdır?

Bakteri hücresindeki hangi metabolik süreç yüksek pH'da özellikle zorlayıcıdır?

Kritik düşünce

Proton pompası inhibitörleri veya antasitler kullanan kişiler gastrointestinal sistem enfeksiyonlarına daha yatkındır. Öğrendikleriniz ışığında gözleminizi açıklayabilir misiniz?

Katkıda Bulunan

  • Nina Parker, (Shenandoah Üniversitesi), Mark Schneegurt (Wichita Eyalet Üniversitesi), Anh-Hue Thi Tu (Gürcistan Güneybatı Eyalet Üniversitesi), Philip Lister (Central New Mexico Community College) ve Brian M. Forster (Saint Joseph's Üniversitesi) pek çok kişiyle birlikte. katkıda bulunan yazarlar. Openstax aracılığıyla orijinal içerik (CC BY 4.0; https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction adresinden ücretsiz erişim)


Madura Boğazı'nda Koliform Bakterilerinin Oluşumuna pH Özelliklerinin Etkisi ☆

Okyanusta bulunan en yaygın bakteri türlerinden biri, Koliform bakterileri de dahil olmak üzere gram negatif bakterilerdir. Bu bakteriler, Madura adasını çevreleyen sularda düzenli olarak gözlemlenmiştir. Asitlik derecesi (pH), bakterilerin büyümesinde önemli faktörlerden biridir. Bu araştırma, Madura Boğazı'nda pH özelliklerini ve gram negatif bakterilerin oluşumu üzerindeki etkilerini bilmeyi amaçlamıştır. Sonuç, çalışma alanındaki pH dağılım paternlerinin 6.9-8.3 (2012) ve 6.3-8 (2013) olduğunu ve bakterinin asidik ortamda hayatta kalmasının sırasıyla %7.5 ve alkalin ortamda %66.11 olduğunu göstermektedir.


Tanıtım

Şekil 1. Prokaryotlar, diğer yaşam biçimleri için önemli sonuçları olan büyük metabolik çeşitliliğe sahiptir. Asidik maden drenajı (solda), madencilik işlemleri sırasında sülfürü oksitleyen bakterilere su ve oksijenin katılmasından kaynaklanan ciddi bir çevre sorunudur. Bu bakteriler, metabolizmalarının bir yan ürünü olarak büyük miktarlarda sülfürik asit üretirler ve bu da birçok su bitkisini ve hayvanı öldürebilen düşük pH'lı bir ortama neden olur. Öte yandan, bazı prokaryotlar diğer yaşam formları için gereklidir. Birçok bitkinin kök nodülleri (sağda), atmosferik nitrojeni amonyağa dönüştüren ve bu bitkiler için kullanılabilir bir nitrojen kaynağı sağlayan nitrojen sabitleyen bakterileri barındırır. (sol kredi: çalışmanın modifikasyonu D. Hardesty, USGS Columbia Environment Research Center tarafından yapılan kredi hakkı: çalışmanın Celmow SR, Clairmont L, Madsen LH ve Guinel FC tarafından modifikasyonu)​

Dünyanın tarihi boyunca, mikrobiyal metabolizma, gezegenin biyosferinin gelişimi ve bakımının arkasındaki itici güç olmuştur. Bitkiler ve hayvanlar gibi ökaryotik organizmalar tipik olarak enerji, büyüme ve üreme için organik moleküllere bağımlıdır. Öte yandan prokaryotlar, selüloz gibi karmaşık organik moleküllerden inorganik moleküllere ve atmosferik nitrojen (N) gibi iyonlara kadar çok çeşitli organik ve inorganik maddeleri metabolize edebilir.2), moleküler hidrojen (H2), sülfür (S 2− ), manganez (II) iyonları (Mn 2+ ), demirli demir (Fe 2+ ) ve demirli demir (Fe 3+ ), bunlardan birkaçıdır. Mikroplar bu tür maddeleri metabolize ederek kimyasal olarak başka formlara dönüştürürler. Mikrobiyal metabolizma, bazı durumlarda diğer organizmalara zararlı olabilecek kimyasallar üretirken, diğer yaşam formlarının metabolizması ve hayatta kalması için gerekli olan maddeleri üretir (Şekil 1).


PH neden önemlidir?

pH, bir çözeltinin kimyasal koşullarını yansıtan önemli bir miktardır. pH, besinlerin mevcudiyetini, biyolojik fonksiyonları, mikrobiyal aktiviteyi ve kimyasalların davranışını kontrol edebilir. Bu nedenle, çok çeşitli uygulamalar için toprak, su ve yiyecek veya içecek ürünlerinin pH'ını izlemek veya kontrol etmek önemlidir.

Tarım ve bahçecilik

Toprak, mikrobiyal aktivite, mantar gelişimi, besinlerin mevcudiyeti ve kök gelişimi gibi toprak pH'ından etkilenen birçok farklı faktörü içeren karmaşık bir sistemdir [1].

Asidik koşullar altında, topraktaki birçok mineral çözünür hale gelir ve alüminyum gibi toksik metalleri serbest bırakır. Fosfor ve molibden gibi bazı besinler, daha düşük pH değerlerinde daha az kullanılabilir hale gelir. Alkali (bazik) koşullar altında toprak çinko, bakır, demir, manganez, bor ve fosfor gibi besin maddelerinde yetersiz kalabilir.

Çoğu bitki, en fazla besin maddesinin mevcut olduğu aralık olan yaklaşık 6,0 ila 7,0 pH aralığında en iyisini yapma eğilimindedir. Bununla birlikte, bazı bitkiler yaban mersini (4.0-6.0) veya sümbül (6.5-7.5) gibi daha asidik veya bazik koşulları tercih eder.

Toprak pH'ı istenen aralığın dışında olduğunda, toprağa asidik (ör. doğal kükürt) veya bazik (ör. kireç) malzeme eklenerek pH değiştirilebilir. Asitli toprağın pH'ını kireçleme yoluyla düzeltmek için, gerekli kireç miktarının hesaplanabilmesi için değiştirilebilir bir asitlik analizi yapılmalıdır.

Su ürünleri yetiştiriciliği ve su ekosistemleri

pH'ı çok düşük veya çok yüksek olan su, balıklara ve diğer su yaşamına zararlı olabilir. Düşük pH'da, alüminyum gibi toksik metaller suya daha yüksek konsantrasyonlarda girebilir, bazı nitrojen içeren kimyasallar daha toksik hale gelir ve balıkların metabolik süreçleri daha az verimli hale gelebilir. pH değeri 5'in altında olan su üremeyi engelleyebilir veya ölüme yol açabilir ve genç balıklar ve diğer suda yaşayan organizmalar özellikle hassastır. pH'ı 6.5'in altında olan su, büyümeyi engelleyebilir.

Yüksek pH değerlerinde (>gt9 gibi), çoğu amonyum iyonu, balıklar için toksik olan amonyağa dönüştürülür. Bu sorun daha yüksek sıcaklıklarda daha da kötüleşir. pH değeri 9 ile 10 arasında olan su büyümeyi engelleme eğiliminde olacak ve pH değeri 11 veya daha yüksek olan su balıkları öldürecektir.

6,5-9 pH aralığı çoğu balık için kabul edilebilir. Akvaryumlarda ve diğer kapalı su sistemlerinde, pH'daki vahşi dalgalanmaları önlemek için suyun yeterince tamponlanması (genellikle bikarbonat ve karbonat iyonları ile) önemlidir.

Su arıtma

İster içme suyu ister atık su arıtımında olsun, pH önemlidir. İçme suyunun pH'ı 6,5 ile 8,5 arasında olmalıdır. Düşük pH'lı içme suyu boruları bozarak bakır gibi toksik metallere neden olabilir ve su kaynağına sızmasına neden olabilir. pH'ı çok yüksek olan su, hoş olmayan bir tada sahiptir ve klor gibi dezenfektanların etkinliği azalır.

Atık su arıtımında (örneğin kanalizasyon veya endüstriyel atık), pH kontrol edilir, böylece istenen kimyasal veya mikrobiyal reaksiyonlar mümkün olduğunca verimli bir şekilde ilerler. Operatörler, değişen kimyasal veya mikrobiyolojik koşullara yanıt vermek için pH'ı dikkatle izler ve ayarlar.

Yüzme havuzu bakımı

Yüzme havuzları tipik olarak 7,2 ila 7,8 aralığında pH değerlerine sahiptir. pH çok yüksekse, klorlu dezenfektanın etkinliği çok düşük olur, bu da havuzun alg büyümesine duyarlı hale gelmesine ve virüsleri ve bakterileri etkili bir şekilde öldürmesini engellemesine neden olur. pH çok düşükse, su gözleri ve burnu tahriş eder ve alçı veya metal yüzeyleri aşındırabilir.

Gıda endüstrisi

Gıda endüstrisinde pH, kaliteyi test etmek, mikrobiyal aktiviteyi kontrol etmek, tadı ve diğer özellikleri kontrol etmek ve gıdanın raf ömrünü uzatmak için ölçülür. Sütte, safsızlık veya enfeksiyon olup olmadığını kontrol etmek için pH test edilir. pH ayrıca sütün ekşimesi ve kremanın olgunlaşmasından da etkilenir ve pH peynirin yumuşak mı yoksa sert mi olacağını belirler. Kremin pH'ı ayrıca tereyağının ekşi mi tatlı mı olacağını belirler. Yoğurt üretimi için, kültürlenmiş sütün pH'ı, uygun mikrobiyal aktivite için arzu edilen bir ortamı korumak için düşük tutulur.

Gıdanın pH'ı da kalitesini izlemek için kullanılır. Örneğin, çok yüksek bir pH, bozulmuş eti gösterebilir.

Birçok gıda için, gıdanın daha uzun süre muhafaza edilebilmesi için pH'ın dar bir aralıkta tutulması gerekir. Örneğin, mayonez gibi soslar gibi ekmeğin raf ömrünü uzatmak için ekmek pişirme hamuru asitlenir. Düşük asitli yiyecekleri (pH < 4.6 ile) konserve ederken, bakteri sporlarını öldürmek için ekstra özen gösterilmelidir, çünkü pH 4.6'dan büyük olduğunda büyüyebilirler ve potansiyel olarak botulizme neden olabilirler.

Bira ve şarap yapımı

Mikrobiyal aktiviteyi içeren diğer işlemlere benzer şekilde pH, bira demleme işleminin birçok farklı yönünü etkiler. Özellikle mayşe pH'ı, demlemede kullanılan çeşitli enzimlerin davranışlarını kontrol eder ve çoğu mayşe için 5,3 ile 5,8 arasında olmalıdır.

Bakterilerin şarabı bozmasını önlemek için şarabın pH'ı düşük seviyede tutulmalıdır. Düşük pH şarapları daha yavaş olgunlaşma eğiliminde olacak ve bozulmaya karşı daha az duyarlı olacaktır. Daha asidik şaraplar kuru olma eğiliminde olduğundan, şarabın pH'ı da tadını etkiler. Şaraplar için pH değerleri genellikle 3.0 ila 4.0 arasındadır ve beyaz şaraplar, kırmızı şaraplardan daha düşük pH değerlerine sahip olma eğilimindedir.


Malzemeler ve yöntemler

Toprak numunesi

Belçika loess kuşağı içinde yer alan Haplic veya Albic Luvisol (IUSS Çalışma Grubu WRB, 2014) üzerindeki dokuz sanayi öncesi CKS'nin üst toprağı Nisan 2012'de örneklenmiştir. Çalışma alanlarında, yıllık ortalama yağışlar 864 ile 937 mm arasında değişirken, ortalama yıllık sıcaklık 9,6 ile 10ଌ arasında değişmektedir. WRB sınıflamasına göre toprak dokusu, silt veya silt tın olarak tanımlanmıştır (IUSS Working Group WRB, 2014). Dört alan ormanlarda (Hardy ve diğerleri, 2016) ve beşi ekili alanlarda (Hardy ve diğerleri, 2017a), odun kömürü üretiminden sonra ekim için ormansızlaştırılmış alanlarda bulunuyordu. Ana materyal (loess tortusu) dokuz bölgede aynı olduğu için, ekili alanları orman alanlarından ayıran ana toprak oluşturan faktörün arazi kullanımı olduğunu varsaydık. Örneklenen orman topraklarının tümü, sıklıkla kireçlenen ve nötre yakın pH değerlerine sahip olan ekili arazi topraklarından keskin bir şekilde farklı olan kömür varlığında bile çok asidiktir. Her saha için, CKS'nin organo-mineral (A) horizonunun toprak özellikleri, doğrudan bitişik referans toprağınkiyle karşılaştırıldı. Tarım arazileri için, fırın ve referans topraklara benzer şekilde, pulluk tabakasının (0� cm) derinliğine kadar toprak örnekleri alınmıştır. Orman alanları için, CKS'de kömürce zengin A horizonları için 40� cm derinliğe kadar olan A horizonunun tam derinliği örneklenirken, referans topraklar için Ah horizonları üst 5 ila 10 cm ile sınırlandırılmıştır.

Toprak Fiziko-Kimyasal Özellikleri

Toprak pH'ı suda ölçüldü (pH-H2O) ve 1M KCl (pH-KCl) içinde 1:5 toprak:çözelti kütle oranında. Elemental C ve N içerikleri kuru yanma (vario MAX, Elementar) ile ölçülmüştür. İnorganik C içeriği, ince öğütülmüş alt numunelerde (𼈀 μm) değiştirilmiş basınçlı kalsimetre yöntemiyle ölçülmüştür (Sherrod ve diğerleri, 2002). İnorganik C içeriği her zaman boştu veya saptama sınırının altındaydı (π.2 g kg 𢄡 ). Bu nedenle, toplam C'nin, kömür-C'yi içeren toplam organik C'ye (TOC) karşılık geldiği kabul edildi. Potansiyel CEC, İM amonyum asetatın (doğal olarak pH 7'de tamponlanmış) toprak kolonları üzerine süzülmesiyle belirlendi (Metson, 1956). Amonyum, 1.33 M KCl çözeltisi ile desorbe edildi ve kolorimetri (ISO7150/1) ile ölçüldü. Değiştirilebilir Ca2'43 , Mg 2'43 , K '43 ve Na '43, ekstrakte endüktif olarak eşleştirilmiş plazma-atomik emisyon spektroskopisi (ICP-AES 6500 duo, Thermo Scientific) ile ölçülmüştür. Toprağın baz doygunluğunu, değişebilir Ca 2+ , Mg 2+ , K + , ve Na + toplamı ile CEC arasındaki oran olarak hesapladık. Bitkide mevcut olan P, 1:5 toprak:çözelti kütle oranında (Lakanen ve Ervi's000F6, 1971) pH 4.65'te 0.5 M amonyum asetat#x022120.02 M EDTA solüsyonu ile ekstrakte edildi ve ekstraktlar ICP-AES ile analiz edildi. .

Kömür-C İçeriğinin Kantifikasyonu

Topraktaki kömür-C ve kömürleşmemiş SOC içeriğini belirlemek için diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) kullanıldı. Kömür-C miktar tayini metodolojisi Hardy ve ark. (2017a). Kısaca, 15 ila 25 mg arasında toz haline getirilmiş toprak, 10'luk bir ısıtma hızında, oda sıcaklığından 600'C0C'ye kadar 50 ml dk. sentetik hava akışı altında bir DSC 100 (TA Instruments) ile taranmıştır. min 𢄡 (Leifeld, 2007). Kömür-C içeriğinin oranı, kömürleşmemiş organik maddenin yanmasından kaynaklanan ana zirveye göre kömürün yanmasından elde edilen üç tepe noktasının yüksekliğine dayalı olarak belirlendi (Leifeld, 2007). Analizden önce, orman toprakları, 1 M amonyum asetat (doğal olarak pH 7'de tamponlanmıştır) ile dengelenerek pH 7'de tamponlanmıştır ve daha sonra 1M CaCl çözeltisi içinde çalkalanarak Ca2's43 ile doyurulmuştur.2. Bu ön-muamele, kömürün yüzeyinde bulunan çoğu karboksilik asidi deprotone etmeyi ve karboksilat anyonlarını Ca2' ile doyurmayı amaçladı. Hardy et al. (2017b), Ca'nın varlığının, kömürün O bakımından zengin fraksiyonunun termal stabilitesini azalttığını göstermiştir. Bu daha sonra, aksi takdirde BC içeriğinin nicelleştirilmesini saptıracak olan tepe noktalarının çakışmasını önler. Tarımsal toprak örnekleri pH-H değerleri nedeniyle ön hazırlık yapılmadan taranmıştır.2O zaten nötre yakındı ve sık sık kireçlendikleri için zaten Ca 2'ye neredeyse doymuştular.

Kuluçka Deneyi

Her numune için, 2 mm'de elenmiş 120 g kuru toprak, alt kısmı gözenekli bir naylon zar ile kapatılmış 100 cm3'lük çelik silindirlerde tartıldı. Toprak çekirdekleri, mineralden arındırılmış su ilavesiyle doyuruldu ve daha sonra, yaklaşık olarak bozulmamış bir toprak için tarla kapasitesine tekabül eden, 2.5'lik bir pF'ye ulaşılana kadar bir basınçlı tavada bırakıldı. Dengeleme 2 hafta sürdü. Yeniden ıslatılan her toprak daha sonra benzer boyutlarda üç alt örneğe bölündü ve bu numuneler 500 ml'lik hermetik kavanozlarda 138 gün boyunca iklimsel bir odada, 20 °C 1 °C sabit sıcaklıkta inkübe edildi. CO'yu takip etmek için2 CO2'yi yakalamak için her kavanozun ortasına 25 ml 0,5 M NaOH içeren açık bir kap yerleştirildi.2. NaOH çözeltisinin elektriksel iletkenliği (EC), CO miktarı ile doğrusal olarak azalır.2 tüketilen ve yayılan CO miktarını belirlemek için 3, 5, 10, 17, 24, 31, 38, 45, 52, 61, 68, 75, 90, 97, 115, 124 ve 138 gün sonra ölçülmüştür.2 topraktan (Rodella ve Saboya, 1999). Her EC ölçümü için, üst boşluk havasının yenilenmesini sağlamak için kavanozlar açık bırakıldı. O olduğunu hesapladık2 iki ölçüm arasındaki tüketim hiçbir zaman toplam O hacminin %10'unu geçmedi2 O garanti eden kavanozda2 mikrobiyal solunum için yetersiz değildi. İnkübasyonlar 138 günde durduruldu çünkü 68. günde CO paterni2 topraktan gelen emisyonlar sabit bir orana ulaşmıştı ve PLFA analizi için her bir toprak çekirdeğinden bir kısım numune alındı.

Mikrobiyal Biyokütle ve Topluluk Yapısı

PLFA ölçümlerinin sayısını her toprak için bir ile sınırlamak için aynı toprağın üçlü kopyalarından alınan alikuotlar bir araya toplandı. İnkübasyon kavanozlarından numune alındıktan hemen sonra, topraklar dondurularak kurutuldu ve �ଌ'de saklandı. Nakliye sırasında dondurularak kurutulmuş numuneler kuru buzda soğuk tutulmuştur. PLFA, Sleutel ve diğerleri tarafından ayrıntılı olarak açıklanan prosedüre göre Ghent Üniversitesi Toprak Yönetimi Bölümünde çıkarıldı. (2012), toprakta bulunmayan bir PLFA standardı olan bilinen miktarda 1,2-dihenarachidoyl-sn-glisero-3-fosfokolin (C21:0 PC Avanti Polar Lipids Inc.) sunmamız dışında, kömürün varlığı, taze biyokömürler için gözlendiği gibi PLFA ekstraksiyon verimliliğini düşürür (Gomez ve diğerleri, 2014). PLFA ekstraksiyonu başlamadan önce her numuneye otuz μg C21:0 PC eklendi (Gomez ve diğerleri, 2014). Kömürün C21:0 PC ve toprakta doğal olarak bulunan PLFA ile benzer şekilde etkileştiğini varsaydık.

Kısaca, 4 g dondurularak kurutulmuş toprak, 3.6 ml fosfat tamponu (pH 7.0), 4 ml kloroform ve 8 ml metanol ile karıştırıldı. Santrifüjden sonra, süpernatant çözeltisindeki fosfolipidler, silika kolonları (Chromabond, Macherey-Nagel GmbH, D'x000FCren, Almanya) üzerinde kloroform ve asetonun sıralı elüsyonuyla nötr ve glikolipidlerden ayrıldı. Fosfolipitler metanol ile geri kazanıldı ve yağ asitleri elde etmek için sabunlaştırıldı. Bunlar kurutuldu, bir metanol:toluen karışımı içinde çözüldü ve 0.2 M metanolik KOH ile metilasyon yoluyla yağlı asit metil esterlerine dönüştürüldü. PLFA biyobelirteçlerinin konsantrasyonu, elektron iyonizasyon modunda bir Thermo DSQ dört kutuplu MS (Interscience BVBA) ile birleştirilmiş bir Thermo Focus GC ile gaz kromatografisi-kütle spektroskopisi (GC-MS) ile belirlendi. Toprak PLFA konsantrasyonları, toplam mikrobiyal biyokütle ve mikrobiyal topluluk yapısı hakkında nicel bilgi sağlar. PLFA'ların iC15:0, aC15:0, iC16:0, iC17:0 ve aC17:0'ın Gram pozitif (G+) bakterileri ve PLFA'ların C16:1𼥼, C18:1𼥼'yi temsil ettiğini düşündük. ve Gram-negatif (G-) bakteriler için cyC17:0. PLFA'lar C15:0, C17:0 ve cyC19:0 genel bakteriler için belirteçler olarak kabul edildi ve PLFA'lar 10MeC16:0 ve 10MeC18:0 aktinomisetler için belirteçler olarak kabul edildi. PLFA'lar C18:2㲖,9c, C18:1𼦜, C18:2c9,1 ve C18:3c9,12,15 ve PLFA'lar C20:4㲖,9,12,15c ve C18:3c9,12,15 olarak kabul edildi. C20:5㲓,6,9,12,15c protozoa (Sleutel ve diğerleri, 2012).


Appel T, Mengel K (1992) Azotlu gübre uygulamasına bağlı olarak kumlu topraklarda yetiştirilen tahılların azot alımı ve elektroultrafiltrasyon (EUF) ve CaCl ile elde edilen toprak azot fraksiyonları2 çıkarma. Eur J Agron 1:1–9

Barekzai A, Mengel K (1993) Olgun yaprakların mikrobiyal ayrışmasının toprak pH'ına etkisi. Z Pflanzenernähr Bodenkd 156:93–94

Bessho T, Clive Bell L (1992) Organik madde ile alüminyum toksisitesinin iyileştirilmesi sırasında toprak katı ve çözelti faz değişiklikleri ve maş fasulyesi tepkisi. Bitki Toprak 140:183–196

Bolan NS, Hedley MJ, White RE (1991) Baklagil meralarına vurgu yaparak azot döngüsü sırasında toprak asitleştirme süreçleri. Bitki Toprağı 134:53–63

Feng K, Hua-ting Dou, Mengel K (1990) Elektro-ultrafiltrasyon ve CaCl ile değerlendirildiği üzere topraktaki bitki maddesinin devri2 özler. Agribiol Res 43:337–347

Gonzalez-Prieto SJ, Carballas M, Carballas T (1991) İki asitli toprakta azot içeren bir organik sustrat modeli 14 C, 15 N-glisin mineralizasyonu. Toprak Biol Biyokimya 23:53–63

Hafner H, George E, Bationo A, Marschner H (1993) Nijer'deki aicd kumlu bir toprakta mahsul kalıntılarının kök büyümesi ve inci darı fosfor alımı üzerindeki etkisi. Bitki ve Toprak 150:117–127

Hauter R, Steffens D (1985) Einfluß einer mineralischen ve simbiontischen Stickstoffernährung auf Protonenabgabe der Wurzeln. Phosphataufnahme ve Wurzelentwicklung von Rotklee. Z Pflanzenernähr Bokenkd 148:633–646

Houba VJG, Novozamsky AW, Huybregts M, van der Lee JJ (1986) 0.01 ile toprak çıkarma karşılaştırması m CaCl2, EUF ve bazı geleneksel ekstraksiyon prosedürleri ile. Bitki Toprak 96:433–437

Hoyt PB, Turner RC (1975) Çok asitli topraklara eklenen organik maddelerin pH, alüminyum, değişebilir NH + üzerine etkileri 4 ve mahsul verimi. Toprak Bilimi 119:227–237

Hue NV: Amien I (1989) Yeşil gübrelerle alüminyum detoksifikasyonu. Comm Soil Sci Plant Anal 20:1499–1511

Jungk A (1968) Die Alkalität der Pflanzensache als Maß für den Kationenüberschuß in der Pflanze. Z Pflanzenernähr Bodenkd 120:99–105

Kirkby EA (1968) Seyreltik besin çözeltilerinde yetiştirilen beyaz hardal bitkilerinin katyon-anyon dengesi ve azot ve karbonhidrat metabolizması üzerine amonyum ve nitrat beslemesinin etkisi. Toprak Bilimi 105:133–141

Kirkby EA, Mengel K (1967) Domates bitkisinin farklı dokularında nitrat, üre veya amonyum beslenmesi ile ilgili iyonik denge. Bitki Fizyol 42:6–14

Kretzschmar RM, Hafner H, Bationo A, Marschner H (1991) Ekin kalıntılarının alüminyum toksisitesi, fosfor mevcudiyeti ve asitli kumlu bir toprakta inci darı büyümesi üzerindeki uzun ve kısa vadeli etkileri. Bitki ve Toprak 136:215–223

Mengel K (1994) Simbiyotik dinitrojen fiksasyonu - bitki beslenmesine bağımlılığı ve ekofizyolojik etkisi. Z Pflanzenernähr Bodenkd 157:233–241

Mengel K, Schubert (1985) Bozulmamış mısır bitkilerinin kökleri tarafından deiyonize suya protonların aktif ekstrüzyonu. Bitki Physiol 79:344–348

Mengel K, Steffens D (1982) Kırmızı yoncanın kökleri tarafından katyon/anyon alımı ve proton salınımı arasındaki ilişki. Z Pflanzenernähr Bodenkd 145:229–236

Michael G, Schumacher H, Marschner H (1965) Aufnahme von Ammonium-und Nitratstickstoff aus markiertem Amoniumnitrat und deren Verteilung in der Pflanze. Z Pflanzenernähr Düng Bodenkd 110:225–238

Schubert E, Schubert S, Mengel K (1990) Kök ortamının düşük pH'ının tarla fasulyesinin proton salınımı, büyümesi ve besin alımı üzerindeki etkisi (Vicia faba) İçinde: Van Beusichem (ed) Bitki besleme — fizyoloji ve uygulamalar. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, s. 443–448

Serrano R (1989) Plazmamembran ATPaz'ın yapısı ve işlevi. Annu Rev Tesisi Mol Biol 40:61–94

Smith FA, Raven JA (1979) Hücre içi pH ve düzenlenmesi. Annu Rev Plant Physiol 30:289–311

Williams CH (1980) Yonca altında toprak asitlenmesi. Aust J Exp Agric Animal Husb 20:561–567

Yan F, Schubert S, Mengel K (1992) Düşük kök ortamı pH'ının mısırın net proton salınımı, kök solunumu ve kök büyümesi üzerindeki etkisi (zea mayası L.) ve bakla (Vicia faba L.). Bitki Fizyol 99:415–421

Yan F, Schubert S, Mengel K (1996) Organik anyonların biyolojik dekarboksilasyonundan dolayı toprak pH artışı. Toprak Biol Biochem 28:617–624

Yang X, Römheld V, Marschner H (1994) Bikarbonatın kök büyümesi ve organik asitlerin Zn-verimsiz ve Zn-verimli pirinç çeşitlerinde birikmesi üzerindeki etkisi (Oryza sativa L.). Bitki ve Toprak 164:1–7


Atıksu Arıtmada pH Testi

Ortamın pH'ının mikrobiyal büyüme hızı üzerinde derin bir etkisi vardır. pH, metabolik enzimlerin işlevini etkiler. Asidik koşullar (düşük pH) veya bazik koşullar (yüksek pH), enzimin yapısını değiştirir ve büyümeyi durdurur. Çoğu mikroorganizma, 6,5 ila 8,5 pH aralığında iyi performans gösterir. Bununla birlikte, bazı enzim sistemleri aşırı pH'ları tolere edebilir ve asidik veya bazik ortamlarda gelişebilir. Örneğin mantarlar asidik bir ortamda iyi iş çıkarırlar. Bununla birlikte, çoğu bakteri ve protozoa, en iyi nötr (pH 7) ortamlarda büyür. Biyolojik arıtma proseslerinde anormal veya düzensiz pH, biyokimyasal oksijen ihtiyacı (BOD) ölçümlerini etkileyecek olan organik bileşiklerin ortamdan uzaklaştırılma oranında önemli bir düşüşe neden olabilir.

Birçok tesis, Havalandırmalı Stabilizasyon Havzasında (ASB) veya Aktif Çamur Sisteminde biyokütle ile karıştırılmadan önce proses atıklarının pH'ını kabul edilebilir bir aralıkta kontrol etmelidir. Aşırı pH'a kısa süreli maruz kalma (bir dakikadan az süren maruz kalma) bile önemli mikrobiyal yıkıma neden olur. Bazı girişler (proses çıkışları), pH'ları 9,0 ile 10.5 arasında olan bazik taraftadır. Bakteriler metabolizmanın bir yan ürünü olarak CO2 (asidik bir gaz) ürettiğinden, pH bakterinin metabolizmasını tamamen durduracak kadar şiddetli olmadığı sürece pH'ı bir dereceye kadar kendi kendine düzenlerler.

pH, bir çözeltideki hidrojen iyonlarının konsantrasyonuna yaklaşır. pH değeri, çözeltideki H + iyonlarının konsantrasyonunun negatif logaritmasıdır (taban 10). Laboratuvarda pH, standart bir hidrojen elektrotu ve bir referans elektrot kullanılarak potansiyometrik ölçüm ile hidrojen iyonlarının aktivitesinin belirlenmesi olan elektrometrik pH ölçümü ile ölçülür. pH probu numuneye yerleştirilir (karıştırılırken) ve okumalar stabilize olduğunda sayı kaydedilir. Logaritmik bir ölçekte olduğu için, pH'ı iki birim yükseltmek veya düşürmek, bir birim yükseltmek veya düşürmek için olduğundan on kat daha fazla asit veya baz (kostik) alacaktır. Örneğin, bir suyun pH'ını 10'dan 9'a düşürmek için belirli bir asitten 10 galon gerekiyorsa, pH'ı 10'dan pH'a 8'e düşürmek 100 galon alacaktır.


Topraktaki Mikrobiyal Topluluğu Etkileyen 5 Faktör | Mikrobiyoloji

Topraktaki mikrobiyal topluluğu etkileyen başlıca dış faktörler şunlardır: 1. Toprak Nemi 2. Organik ve İnorganik Kimyasallar 3. Toprak Organik Maddesi 4. Bitki Örtüsü Türleri ve Büyüme Aşamaları 5. Farklı Mevsimler.

Faktör # 1. Toprak Nemi:

Nem, toprak gözeneklerinde film şeklinde bulunur. Toprağın gözenekliliği arttıkça su miktarı artar. Gözenek boyutu toprak dokusuna, yani kum, silt ve killerin bileşimine bağlıdır. Ayrıca, toprak nemi, suyun toprak tarafından alınmasını ve iletimini artıran toprak işleme veya ürün rotasyonu gibi sulama, drenaj veya yönetim uygulamalarından etkilenir.

Faktör # 2. Organik ve İnorganik Kimyasallar:

Kimyasallar mikroorganizmalar için çok önemlidir, çünkü bunlar toprakta ekolojik olarak yetersiz nişlerde mikroorganizmaların büyümesi, aktivitesi ve hayatta kalması için besin sağlar. Kimyasal faktörler gazlar, asitler, mikro ve makro elementler, kil mineralleri vb.dir. Toprak çözeltisinde gazlar (oksijen, metan ve karbondioksit) ve mikroorganizmalar çözülür.

However, the dissolved components are in constantly shifting equilibrium with the solid phase, soil air, and moisture as well as with soil organ­isms and plant root activity. It has been found that low potassium and high nitrogen favour cotton wilt by Fusarium vasinfectum.

Soil-borne fungi are sen­sitive to pH. As a result of pH range for vigour and growth, they are more destructive at acid and neutral at alkaline conditions.

For example, Plasmodiophora brassicae favours best in acid soil, and the disease produced by it is uncommon or mild in soil of pH more than 7.5. Acidophilic natives of Trichoderma viride increased in soil on addition of sulphur, carbon disulphide, and methylbromide due to lowering down of pH to about 4.0.

Factor # 3. Soil Organic Matter:

The dead organic material of plant and animal origin serve as total soil organic matter which later is subjected to microbial colonization and decomposition. However, upon incorporation of green manures, crop residues, etc. in soil, the community size of microorganisms gets increased.

At the same time application of these organic matter alters the composition of soil micro­flora, microfauna, and relative dominance of antagonistic bacteria, actinomycetes, fungi, amoebae, etc.

Faktör # 4. Types of Vegetation and its Growth Stages:

The dominance of one or the other groups is related to the type of vegetation and growth stages of a plant. Dubey and Dwivedi (1988) found an increased population of fungi in the non-rhizosphere and rhizosphere of soybean according to season and growth stages, respectively (Table 30.2).

In the rhizosphere aspergilli, fusaria and penicillia were dominant in addition to the other fungal species. However, frequency of Macrophomina phaseolina and Neocosmospora vasinfecta increased on rhizoplane with onset of senescence.

This selective action of plants is attributed to microbial response either to specific root-exudates or chemical constituents of sloughed-off tissues that undergo decomposition. Moreover, Mueller (1985) determined the incidence of fungi and bacteria occurring in the roots of six soybean cultivars growing in fields cropped for 3 years either with corn or soybean.

Cropping history affected the recovery of M. phaseolina, Phomopsis spp. and Trichoderma spp. but not Fusarium spp. or Gliocladium roseum. Recovery of Trichoderma spp. was greater following com than following soybean. After death of the plant soil saprophytes colonize rapidly, thus total spectrum of microflora in the rhizosphere is changed.

Factor # 5. Different Seasons:

The amount of plant available nutrients is governed by the number and activity of microorganisms. They remain in constant dynamic state in soil where microbial community is greatly influenced by physicochemical and biological factors. Changes in microbial community are known in soils of tropical, sub-tropical and temperate regions.

Shail and Dubey (1997) have studied the seasonal changes in microbial community (bacteria and fungi) and species diversity in fungi in banj-oak and chir-pine forest soils of Kumaon Himalaya in relation to edaphic factors. Maximum number of fungal taxa and average number of bacteria and fungi (per gram soil) were recorded in rainy season and minimum in summer season from both the soils (Table 30.3).

Table 30.3 : Seasonal changes in average number of fungi and bacteria per gram dry soil in banj-oak and chir-pine forest soils of himalaya.


Sonuçlar ve tartışma

Geochemical properties of soils in the studied area

Anions and exchangeable cation concentrations, pH values, and CEC at both sites are summarized in Table 1. The soil from site 1 (lodging area of Jiri National Park) had an acidic pH of 5.2, while that from site 2, which was located close to the metropolitan city of Busan, was almost neutral (pH 7.7), which is in the optimal range (pH 6–8) required for microbial growth (Maier and Pepper 2009). The pH value of soil affects the solubilities of chemicals by influencing ionization degrees (Maier and Pepper 2009). It should be added that the pH values at the two sited mentioned above are integrated results due to numerous interactions between cations and anions in the soil solution (Fierer and Jackson 2006). Just the large difference in pH values at the two sites implies that the geochemical environment of both sites differed. As has been reported by others (Fierer and Jackson 2006 Lauber et al. 2009), we presumed that pH played a definite role on the diversities and compositions of bacterial community.

The total concentration of anions at site 1 was greater than at site 2. In particular, the concentration of NO3 − , which can be utilized immediately by microbes and plants, was much higher at site 1 (12.7 cmol/kg) than at site 2 (0.04 cmol/kg). For total exchangeable cations (Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + ), their summed concentration at site 1 was almost the same as that at site 2 (Table 1). CEC, a measure of the capacity of soils and organic colloids to remove cations from solution, varies depending on the type of soil, and its value increases in line with the decomposition rate of organic matter by microorganisms (Alexander 1977). At the time of the sampling in November of 2012, the sites were already densely covered by litter to be degraded by microbes determined values of CEC to an extent reflect the decomposing of organic matter (leaves).

The CEC of 30.7 meq/100 g determined for soil from site 1 indicates relatively better conditions for microbial growth than at site 2 (13.0 meq/100 g). According to Maier and Pepper (2009), the average of CEC of soils range from 15 to 20 meq/100 g, and that CEC values of <15 meq/100 g leads to low nutrient levels in soil because of a reduced capacity to retain cations and essential nutrients, such as NO3 − and PO4 3− . Other factors, such as soil particle size, water, and nutrient availability not investigated in this study, might also have influenced the soil environment in various, but not fully explored, ways, as reported by others (Cookson et al. 2007 Brons and van Elsas 2008 Hartman et al. 2008 Will et al. 2001 Han et al. 2008). Particle size might change chemical properties by changing adsorption affinities (Maier and Pepper 2009). For example, small particle soil (silt and clay) allow more diverse microbial inhabitants than large particle. In terms of dominant bacterial groups related to particle size, bacteria belonging to the phylum Acidobacteria and the genus Prosthecobacter sp. (phylum Verrucomicrobia) were found to be more diverse in soils with small particles, whereas α-Proteobacteria dominated in large particle soils (Sessitsch et al. 2001). In addition, the availabilities of nutrients and organic matter also strongly influence bacterial abundances and diversities (Smit et al. 2001 Hartman et al. 2008 Will et al. 2001 Han et al. 2008).

Ağır metaller

Of the eight heavy metals detected in this study, Cr 6+ and Hg were almost undetectable (less than 0.0001 mg/kg) at both sites. Addressing the remaining six metals in decreasing order, Zn was detected at the highest concentration at both sites, although its value at site 1 (47.26 mg/kg) was lower than at site 2 (58.43 mg/kg). Pb and Ni were present at site 1 at slightly higher concentrations (19.43 and 13.27 mg/kg vs. 13.04 and 11.44 mg/kg), which was unexpected. Cu had concentrations of 11.67 and 14.25 mg/kg at sites 1 and 2, respectively. As had concentrations of 4.64 and 5.11 mg/kg, respectively, and Cd had concentrations of 0.40 and 1.35 mg/kg, respectively. So the concentrations of heavy metals, with the exception of Pb and Ni, were higher at site 2 than in soil from the Korean National Park (site 1), as depicted in Fig. 2. It has been reported that heavy metals can not only inhibit microbial growth and activity but also shift bacterial populations from heavy metal non-resistant to resistant populations over time (Kelly et al. 1999 Roane and Pepper 2000). Kelly and coworkers (1999), in a laboratory investigation on the effects of a Zn smelter on microbes, added 6000 mg/kg of Zn to soil, and 15 days later found Zn level in soil had reduced to 4660 mg/kg, which was ascribed to adsorption on the surfaces both of soil and microbes (Lee et al. 2008), and that cultured bacteria (isolates) had reduced by 87 %. However, over the course of the experiment, it was found that the bacterial composition had changed from a non-resistant to a resistant population. In addition, contamination by Cd or Pb at concentrations of 5–55 mg/kg and 75–1660 mg/kg, respectively, reduced of bacterial numbers by up to 1 %. Accordingly, it would appear the relatively low concentration of heavy metals found at both sites was insufficient to have affected microbial growth. However, the slightly higher heavy metal levels at site 2 might have had a negative effect on the dynamics of the bacterial community.

The concentration of heavy metals in soils sampled from site 1 and site 2

Moreover, in accord with the abovementioned results concerning the geochemical property of soils, the number of heterotrophic bacteria/fungi was higher at site 1 than at site 2 (Table 2). In the site 1 soil sample, numbers of heterotrophic bacteria (HPC) which is considered as an indicator of easily degradable organic compounds (Maier and Pepper 2009) were more than ten times greater than that at site 2.

Taken all together, the geochemical environment at site 1 seems to be more favorable for microbial growth than that at site 2. Because of the greater heterogeneity of soil per se that was revealed from millimeters of a micro scale, the so-called micro-environment (Madigan et al. 2010 Schramm et al. 1998 Hartman et al. 2008), maybe up to a continental scale, soil investigations are very time-demanding and costly, as compared with similar investigation on water or air. Nevertheless, overall but precise knowledge regarding the physico-geochemical properties of soil gathered through sophisticated methods is an important prerequisite to the understanding of its microbiological characteristics.

Comparison of bacterial compositions at the two sites

From the 7614 retrieved sequences, 344 chimeric sequences were removed using ChimeraSlayer (Haas et al. 2011) to avoid misreading, and the remaining 7270 classifiable sequences were analyzed by pyrosequencing (Table 3). For checking the validity of data used in this study, rarefaction curves, which were generated using the relationship between the OTU numbers and the sequence reads, were created using mothur output (data not shown) (OTU clustering, mothur (version 1.27.0). (http://www.mothur.org), CD-HIT-OTU (http: //weizhong-lab.ucsd.edu/cd-hit-otu/). Accessed 29 Aug 2013). Based on the rarefaction curve, the numbers of reads obtained were sufficient to assess the bacterial diversity at both sites.

Bacteria at both sites were affiliated with 12 phyla across the entire data set. Regarding the bacterial diversity observed on the phylum level in Table 4, with the exception of unclassified (1.4 %), the 1428 classifiable sequences retrieved from site 1 were distributed widely to 11 different phyla, while those for site 2 belonged to only six phyla. Three phyla, Proteobacteria (site 1 49.2 %, site 2 21.8 %), Actinobacteria (site 1 21.8 %, site 2 29.8 %), and Cyanobacteria (site 1 9.8 %, site 2 17.5 %) dominated both sites. The next most abundant phylum, Planctomycetes (7.2 %), at site 1 was not observed at site 2, whereas Bacteroidetes, which is regarded as a typical inhabitant of soil (Madigan et al. 2010 Lauber et al. 2009 Will et al. 2001), was much more abundant at site 2 (site 1 0.5 %, site 2 24.3 %,). Acidobacteria, known as bacteria occurring frequently in not only acidic soil but in all kinds of soil (Smit et al. 2001 Lauber et al. 2009 Will et al. 2001 Han et al. 2008), accounted only for a small proportion at both sites (site 1 2.7 %, site 2 1.1 %). On the other hand, somewhat unexpectedly, Cyanobacteria made up high proportion (site 1 9.8 %, site 2 17.5 %) at both sites. In a study on the bacterial diversity based on 16S rDNA clone from Korean acidic pine (pH 4.1) and oak wood (pH 5.3) soil, Proteobacteria was found to be the most dominant, followed by Firmicutes, Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Verrucomicrobia, and Planctomycetes, but not Cyanobacteria (Han et al. 2008). In a loamy sand soil with a little acidic pH (5.5–6.5), Brons and van Elsas (2008) observed the bacterial community by clone analysis and found Cyanobacteria in a minor proportion.

In agreement with studies by others (Madigan et al. 2010 Brons and van Elsas 2008 Han et al. 2008), Proteobacteria, the most abundant phylum in soil, composed almost half of total bacteria at site 1, and of the classes of this phylum, Alpha(α)·Beta(β)·Gamma(γ)·Delta(δ)·Zeta(ζ)·Epsilon(ε)-Proteobacteria, the first three classes α·β·γ-Proteobacteria dominated with proportions of 28.7, 5.3, and 13.6 % at site 1, while those at site 2 accounted for 18.3, 5.2, and 2.0 %, respectively (Fig. 3). In a comprehensive study, bacterial composition based on the analysis of 287,933 sequences obtained from soil across the large spatial scale revealed that the phyla Proteobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes, Verrucomicrobia, and Planctomycetes dominated, but in different proportions depending on soil characteristics and geographical location (Madigan et al. 2010).

Difference in bacterial composition on class level obtained from soils at site 1 and site 2. Their relative abundance was assessed by grouping the OTUs derived from 16S rDNA retrieved from each soil. Based on classifiable sequences, the OTUs were determined from the mothur clustering. Others are the sum of minor classes which individually show a relative abundance of less than 3 %

Agricultural use of land also causes changes in bacterial diversity and composition (Smit et al. 2001 Will et al. 2001). Smit et al. (2001) analyzed the bacterial community in a wheat field using a cultivation-based method and by analyzing 16S rDNA clone sequences and found that high GC Gram-positive bacteria were mainly detected by a cultivation-based method and not by clone analysis. Instead, based on clone analysis, Acidobacteria Proteobacteria, Nitrospira, Cyanobacteria, and green sulfur bacteria dominated, and they were found to be more evenly distributed. This result demonstrates the limitation of the cultivation-based method. Moreover, the abundance of γ-Proteobacteria, which is regarded as a fast growing bacteria in nutrient-rich environment like Pseudomonas sp. (Smit et al. 2001), was unexpectedly greater at site 1 than at site 2 (Fig. 4), which was probably due to litter decomposition. It was reported that plant root showed a selective effect towards γ-Proteobacteria (Marilley and Aragno 1999), which comprise the majority of fast growing decomposer for easily degradable substrates (Madigan et al. 2010). In addition, the phylum Elusimicrobia, previously known as “Termite Group 1” and occurring in various environments (Herlemann et al. 2007), was present in a lower proportion at site 1 (1.2 %), but not at site 2 (Table 4).

A Venn diagram showing the distribution of phylotypes identified on order level by 16S rDNA pyrosequencing from soils at site 1 and site 2. There were only two orders, Burkholderiales and Rhizobiales, belonging to β-Proteobacteria and α-Proteobacteria, respectively, at both sites

Differences between the bacterial compositions at the two sites became clearer when the distribution of phylotypes were examined on the order level using a Venn diagram, as shown in Fig. 4. To make the Venn diagram, orders which represented less than 3 % of relative abundance were discarded. Only two orders, Burkholderiales and Rhizobiales, were found at both sites. The common order Burkholderiales belongs to β-Proteobacteria and was found in similar proportions at both sites (Fig. 4). The other order Rhizobiales belongs to α-Proteobacteria and includes genus rizobyum that is able to fix nitrogen and is associated with the roots of legumes (Madigan et al. 2010). cins rizobyum is a typical soil inhabitant in the rhizosphere, which is considered a nutrient-rich niche (Marilley and Aragno 1999). Rhizobiales constituted a high proportion at both sites [site 1 18.2 %, site 2 10.3 % (Fig. 4)]. At site 2, bacteria belonged to three different orders, Acidobacteriales, Clostridiales, and Sphingomonadales, whereas at site 1, seven different orders were identified (Actinomycetales, Caulobacterales, Legionellales, Planctomycetales, Rhodospirillales, Solirubrobacterales, Xanthomonadales). Based on our assessment of the bacterial community, it could be concluded that the soil ecosystem at site 1 may have a higher degree of bacterial diversity than at site 2. Of course, the degree of variability resulted from phylogenetic assemblages does not reflect degree of functional or ecological diversity. Therefore, more detailed studies, including its functional capability, are needed to determine why these bacteria are present in given soil.

Status of bacterial communities as evaluated using different indices

Originally, the diversity index was developed to assess diversity and stability of plant and animal communities (Kennedy and Smith 1995), but nowadays it is also used in bacterial community (Smit et al. 2001 Liang et al. 2011 Han et al. 2008 Hwang et al. 2014). In the present study, the Shannon-Weaver index and the reciprocal of Simpson index were used to assess diversity, and the Margalef and Pielou indices were used to assess richness and evenness (Kennedy and Smith 1995). As shown in Table 3, the index of diversity refers to the number of different phylotypes, the index of richness refers to the abundance of the same phylotype, and the index of evenness refers to how close in numbers phylotypes are to each other in the bacterial community. The numbers were much higher for site 1, even showing an acidic pH (5.2).

This implies that at site 1 bacterial communities, which act primarily as decomposers, were more diverse than at site 2. Accordingly, it would appear that nutrient cycling, which is achieved by the interactions between many types of microbes, would be smoother at site 1 than at site 2 (Cookson et al. 2007 Hartman et al. 2008 Will et al. 2001). As compared with the results obtained for bacterial diversities in Korean mountain pine and oak woods, for which the Shannon-Weaver index was estimated to fall in a range of from 3.42 to 3.63 (Han et al. 2008), our results (site 1 4.76, site 2 2.65) show that in terms of bacterial biodiversity, the soil ecosystem at site 1 was more stable than that at site 2.


8.3: The Effects of pH on Microbial Growth - Biology

Soyut

The objective : The objective of my project was to discover the effect that liquids of different acidities would have on the growth of bacteria found on raw meat. It was predicted that the stronger the acid, the more the growth of the bacteria would be inhibited.

Methods/Materials

Petri dishes were prepared with an agar-broth mixture. Six different solutions, water, vinegar, 0.5 normal HCl, 1 normal HCl, pure lemon juice, and lemon juice diluted with an equal part of water, were prepared, and their pH measured.

Pieces of chicken, each approximately 1 cubic centimeter, were placed in each liquid for two minutes.

The chicken pieces were then removed, and each one rubbed over the surface of a Petri dish. Other pieces of chicken not dipped in any solution, were also rubbed against the surfaces of five Petri dishes, for comparison.

The Petri dishes were then sealed. After four days, the lids were removed from the Petri dishes, and the percent of surface area covered in visible bacteria colonies was measured.

Sonuçlar

There were no visible bacteria colonies on the surfaces of the Petri dishes rubbed with chicken dipped in 1 normal HCl, while the 0.5 normal HCl showed the next least amount of bacteria growth.

The Petri dishes rubbed with chicken dipped in pure lemon juice had a larger amounts of bacteria than those rubbed with chicken dipped in diluted lemon juice and vinegar.

The Petri dishes rubbed with chicken dipped in water grew the most bacteria out of the chicken dipped in any solution, while the Petri dishes rubbed with chicken not dipped in anything had the most bacteria.

Conclusions/Discussion

My conclusion is that stronger acids tend to inhibit bacterias growth, unless there is another affecting factor, such as the sugar in the lemon juice, which seems to have affected the speed at which the bacteria grew.

This project is a study of the effect that different acidic solutions have on the growth of bacteria found on raw chicken.


Supplemental Information

Tablo S1

Citizen science identifiers include participant letter code (A–T), Left (L) versus Right (R) armpit, day 2 or day 5 sampling, product category (Anti, antiperspirant Deod, deodorant None, no product use), and Female (F) versus Male (M). Cells shaded gray correspond to data from the pit that was not used for downstream sequence analysis. Participants reported how many times they showered during the study reported per week along the top.


Videoyu izle: Plastiklerin Biyodegradasyonu (Temmuz 2022).


Yorumlar:

  1. Javier

    Harika, başka ne söyleyebilirim.

  2. Ghazi

    Yani bu sadece değil

  3. Vallois

    Fena değil

  4. Tad

    Kabul, oldukça kullanışlı mesaj



Bir mesaj yaz