Liệu có một Niche Sinh Thái Cụ Thể cho Tế Bào Vi Sinh Điện Hoạt?

ChemElectroChem - Tập 3 Số 9 - Trang 1282-1295 - 2016
Christin Koch1, Falk Harnisch1
1UFZ-Helmholtz Centre for Environmental Research, Department of Environmental Microbiology, Permoserstrasse 15, 04318 Leipzig, Germany

Tóm tắt

Tóm tắt

Đặc điểm cốt lõi của các công nghệ điện hóa vi sinh vật chính (METs) là khả năng tương tác của các vi sinh vật điện hoạt với các điện cực thông qua quá trình chuyển giao điện tử ngoại bào (EET), cho phép dẫn dòng điện và chuyển hóa vi sinh vật. Geobacter sulfurreducens và Shewanella oneidensis là những sinh vật mô hình để hiểu và thiết kế EET. Nhiều vi sinh vật khác được báo cáo là điện hoạt nhưng thường ít được mô tả chi tiết. Dựa trên khảo sát tài liệu, có 94 loài được coi là điện hoạt. Sự đa dạng vốn có của chúng đặt ra câu hỏi về tầm quan trọng tự nhiên và sự phân bố của khả năng EET, tức là về niche sinh thái của hoạt động điện vi sinh vật. Để xác định niche tiềm năng này, các sở thích môi trường và đặc điểm habitat tự nhiên của tất cả các loài điện hoạt đã được kết hợp với các đặc tính về chuyển hóa, tăng trưởng và EET của chúng, và một phân tích meta toàn diện đã được thực hiện. Kết quả chỉ ra rằng không có một niche sinh thái duy nhất cho các vi sinh vật điện hoạt. Chắc chắn có nhiều loài điện hoạt hơn hiện có trong tự nhiên cũng như trong các bộ sưu tập chủng đã tồn tại, nhưng do các kỹ thuật nuôi cấy hiện tại, tiềm năng EET của chúng chưa được khai thác. Do đó, dưới ánh sáng của những đặc điểm cụ thể cần thiết cho ứng dụng công nghiệp, việc khai thác tài nguyên vi sinh vật dựa trên kiến thức sinh thái có tiềm năng lớn để mở rộng nền tảng của hóa học điện vi sinh vật cũng như để phát triển trong tương lai của các MET chính.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1002/9780470753842

10.1016/j.electacta.2012.02.087

10.1007/s12566-012-0033-x

10.1039/C4EE03359K

10.1007/s00253-014-6005-z

10.1002/cssc.201100817

10.1146/annurev-micro-092611-150104

10.1016/j.biotechadv.2015.03.002

10.1016/j.copbio.2011.03.003

10.1038/nrmicro2113

Friedrich M. W., 2005, Methods Enzymol., Vol. 397, 428

Sturm G., 2012, Microbial Metal Respiration, 129

10.1002/bit.25723

Schoener T. W., 2009, The Princeton Guide to Ecology, Vol. 2

Losos J. B., 2009, The Princeton Guide to Ecology, Vol. 2

Bacteriology Bergey's Manual of Systematic, 2005, Volume 2. The Proteobacteria. Part A Introductory Essays

D. Meyer A. Zeileis K. Hornik vcd: Visualizing Categorical Data. R package version 1.4–1 2015.

Madigan M. T., 2000, Brock Biology of Microorganisms, 9

Fuchs G., 2006, Allgemeine Mikrobiologie, 8

10.1093/nar/gks1195

10.1128/AEM.00062-07

10.1128/AEM.06803-11

10.1128/AEM.69.3.1548-1555.2003

10.1126/science.1066771

10.1016/S0141-0229(01)00478-1

10.1007/s00253-009-2259-2

10.1128/AEM.00961-08

10.1111/j.1462-2920.2004.00593.x

10.1039/c2ra20478a

10.1371/journal.pone.0089918

10.1128/AEM.01142-09

10.1016/j.biortech.2010.06.078

10.1007/BF00290916

10.1128/AEM.72.4.2775-2782.2006

10.1099/00207713-51-2-581

Bacteriology Bergey's Manual of Systematic, 2005, Volume 2. The Proteobacteria. Part C The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteobacteria

10.1038/ismej.2007.85

Miceli J. F., 2012, Environ. Sci. Technol., 46, 10349, 10.1021/es301902h

10.1016/B978-0-12-387661-4.00004-5

10.1128/JB.01787-05

10.1128/AEM.71.2.811-816.2005

10.1099/ijs.0.63198-0

10.1146/annurev.micro.61.080706.093257

10.1038/nrmicro1947

10.1007/s00253-011-3653-0

10.1038/ismej.2014.264

10.1007/s00253-007-1248-6

10.1016/j.electacta.2016.03.074

10.1002/celc.201402151

10.1128/AEM.00895-14

10.1126/science.1196526

10.1111/j.1462-2920.2009.01971.x

10.1111/j.1462-2920.2005.00731.x

10.1111/j.1462-2920.2007.01470.x

10.1039/b810642h

10.1016/j.bioelechem.2015.04.001

10.1016/j.copbio.2010.03.010

10.1039/C4EE03875D

10.1101/gr.092759.109

10.1128/AEM.02642-10

10.1128/mBio.00103-10

10.1021/es803531g

10.1128/mBio.00496-15

10.1128/mBio.00553-12

10.1016/j.biortech.2010.07.008

10.1128/MMBR.00027-09

10.1128/AEM.70.4.2525-2528.2004

10.1016/j.febslet.2006.12.053

10.1099/ijs.0.061598-0

10.1016/j.elecom.2010.01.026

10.1073/pnas.1220823110

10.1099/ijs.0.02298-0

10.1038/nrmicro2166

10.3389/fmicb.2015.00744

10.1038/ngeo2084

10.1002/celc.201402216

10.1038/ismej.2013.217

10.1039/C0EE00064G

10.1039/C4CS00122B

10.3389/fmicb.2015.00287

10.1128/mBio.00591-12

10.1021/es0605016

H. M. Jensen M. A. TerAvest M. G. Kokish C. M. Ajo-Franklin ACS Synth. Bio. DOI:10.1021/acssynbio.5b00279.

10.1016/j.copbio.2014.03.003

10.1007/s10529-008-9700-y

10.1016/j.bios.2010.07.037

10.1128/JB.62.5.605-611.1951

10.1016/j.electacta.2009.09.027

10.1099/00207713-36-2-228

10.1016/j.bioelechem.2009.06.006

10.1128/JB.181.8.2403-2410.1999

10.1099/00207713-49-1-207

10.1016/S0378-1097(03)00354-9

10.1002/jctb.280350304

Carr N. G., 1982, The Biology of Cyanobacteria, Vol. 19

10.1021/es062772m

10.1099/00207713-51-2-527

10.1016/j.jpowsour.2009.01.019

Bacteriology Bergey's Manual of Systematic, 2009, Volume 3. The Firmicutes

Baumann P., 1968, J. Bacteriol., 95, 58, 10.1128/jb.95.1.58-73.1968

10.1099/00207713-44-3-499

10.1111/j.1348-0421.1992.tb02129.x

10.1021/es402749f

10.1099/ijs.0.65714-0

10.1007/s12010-014-1418-9

Bacteriology Bergey's Manual of Systematic, 2005, Volume 2. The Proteobacteria. Part B The Gammaproteobacteria

10.1111/j.1365-2672.2011.05129.x

10.1016/j.biortech.2010.06.149

10.4236/aim.2012.23040

10.1006/anae.2001.0399

10.1038/srep06961

10.1002/elsc.201000220

10.1002/bit.24520

10.1007/s00253-009-2240-0

10.1099/00207713-51-3-999

10.1016/j.elecom.2015.07.007

10.1271/bbb1961.43.2075

Bacteriology Bergey's Manual of Systematic, 2012, Volume 5. The Actinobacteria, Part A

10.1016/j.biortech.2009.10.003

10.1007/s00253-006-0564-6

10.1099/00207713-46-2-442

10.1128/AEM.70.2.1234-1237.2004

10.1007/BF00411187

10.1016/0141-0229(95)00132-8

10.1007/BF00416962

10.1016/0302-4598(87)80026-0

10.1016/j.biortech.2010.06.038

10.1128/AEM.66.4.1292-1297.2000

10.1089/ars.2012.4701

10.1128/mBio.00144-13

e00144-13.

10.1007/s00792-006-0004-7

10.1039/c3cp54045f

10.1099/ijs.0.001537-0

10.1038/ismej.2008.48

10.1111/1758-2229.12193

10.1099/ijs.0.63417-0

10.1371/journal.pone.0034216

10.1099/00207713-51-5-1805

10.1128/AEM.60.10.3752-3759.1994

10.1099/ijs.0.65377-0

10.1128/AEM.70.10.6023-6030.2004

10.1128/AEM.71.4.2186-2189.2005

Coates J. D., 1999, Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 49, 1615, 10.1099/00207713-49-4-1615

10.1016/S1567-5394(02)00115-9

10.1099/00207713-26-4-451

10.1016/j.elecom.2008.08.030

10.1007/s11434-009-0563-y

10.1099/00207713-46-2-595

10.1128/mBio.00420-12

e00420-12.

10.1371/journal.pone.0000667

10.1007/BF00444660

10.1007/BF00408015

10.5012/bkcs.2007.28.9.1591

10.1128/AEM.02732-07

Emde R., 1990, Appl. Environ. Microbiol., 56, 2771, 10.1128/aem.56.9.2771-2776.1990

10.1002/bit.21914

10.1099/00221287-131-6-1393

Choi Y., 2003, Bull. Korean Chem. Soc., 24, 4

10.1016/j.bios.2011.06.025

10.1016/j.tibtech.2005.04.008

10.1016/j.biortech.2011.04.093

10.1002/bit.24554

10.1099/00207713-51-2-349

10.1039/b005995l

10.1099/ijs.0.058826-0

10.1016/j.bioelechem.2012.05.004

10.1021/es0505447

10.1038/nbt867

10.1021/es800312v

10.1038/ncomms4391

10.1128/AEM.71.8.4487-4496.2005

10.1002/elan.200800016

10.1099/00207713-48-3-965

10.1016/j.biortech.2011.04.073

10.1099/ijs.0.63157-0

10.1099/ijs.0.000345

10.1016/j.bios.2012.06.039

10.1099/00207713-47-4-1040

10.1099/00207713-51-3-1027

10.1099/ijs.0.64354-0

10.1021/es052254w

10.1099/00207713-49-2-705

10.1128/AEM.69.5.2800-2809.2003

10.1016/j.ijhydene.2013.04.081

10.1080/01490450601134291

10.1016/j.biortech.2012.09.138

10.1201/9781482272970

10.1099/00207713-32-2-153

10.1016/j.bioelechem.2009.04.001

10.1016/0265-928X(89)80011-2

10.1039/b823237g

10.1021/es400321c

10.1128/AEM.05365-11

10.1016/j.biortech.2013.04.031

10.1099/ijs.0.023853-0

10.1099/ijs.0.63661-0

10.1038/nature08656

Thông tin
Thông tin xuất bản

ChemElectroChem

Tập 3 Số 9

1282-1295

Thông tin tác giả