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如何读懂微生物群落的“健康密码”?微电极分析方法为您揭秘

更新时间:2024-06-20   点击次数:84次

微生物群落是生态系统中重要的组成部分,它们参与了从能量流动到物质循环的几乎所有生物地球化学过程。评估这些群落的健康状况对于理解生态系统的功能和稳定性至关重要。微电极技术作为一种强有力的工具,能够在微观尺度上提供关于微生物群落微环境条件的实时数据。本文将探讨如何利用微电极测量来评估微生物群落的健康状况。

微电极技术的原理与应用:

微电极分析系统是通过结合微电极、升降台和自动分析系统来获取水体、沉积物、土壤以及植物根际中DO、pH、Eh以及H2S等物理化学参数的垂直分布及动态的高分辨率变化,适用于实验室模拟研究。在测定时,需要将电极置于水体/沉积物/土壤/植物根际附近,利用自动升降系统将电极带动测定设置的梯度,电极再将化学信号转换为电信号,传输到电脑终端,通过软件式使被测物在纵向移动时所测指标的动态变化进行可视化呈现。

1. 溶解氧(DO)水平:DO水平的变化可以指示微生物呼吸作用的强度。在好氧微生物群落中,较高的DO水平可能表明微生物代谢活动较低,而较低的DO水平可能表明较高的微生物代谢速率和有机物的分解。

2. 氧化还原电位(Eh):Eh值的变化可以反映微生物群落中发生的氧化还原反应的类型和强度。例如,较高的Eh值通常与好氧条件相关,而较低的Eh值可能指示厌氧或还原性条件,这可能影响微生物群落的结构和功能。

3. pH值:pH值的变化可以指示微生物代谢产物的积累,如有机酸或氨,这些代谢产物可以改变环境的酸碱度。pH的剧烈变化可能对微生物群落产生压力。

4.H2S:在自然界中,H2S可以通过有机物的分解和某些微生物的代谢活动产生。由于其特殊的化学性质,H2S在评估微生物群落健康状况方面发挥着重要作用。H2S的存在可能导致微生物群落的拓扑性发生变化。微生物群落的拓扑性评估了微生物之间的相互作用网络,进而判断群落的健康状态。

微电极数据的解读:

通过微电极获得的数据需要结合微生物群落的生态特性进行解读。以下是一些解读微电极数据以评估微生物群落健康状况的方法:

1. 时间序列分析:通过在不同时间点进行微电极测量,可以观察到微环境条件的动态变化,这有助于了解微生物群落对环境扰动的响应和适应能力。

2. 微生物群落结构的关联:将微电极测量结果与通过分子生物学方法获得的微生物群落结构信息相结合,可以更好地理解不同微生物类群如何响应微环境条件的变化。

3. 环境压力指标:如果微电极测量显示剧烈或快速变化的环境条件,这可能表明微生物群落正面临环境压力,如缺氧、酸化或毒性物质的影响。

测量为评估微生物群落的健康状况提供了一个窗口,通过精确监测微环境条件的变化,科学家们可以对微生物群落的健康状况、功能和对环境变化的适应性有一个更全面的理解。然而,微电极测量仅提供了评估的一部分信息,通常需要与其他生物学、化学和物理测量方法结合使用,以获得更全面的评估结果。随着技术的进步和应用的深入,微电极测量有望在微生物生态学和环境科学领域发挥更大的作用。

智感环境是为数较少能够实现微电极系统开发和商业化推广的公司,并创新性地推出了微电极多通道分析系统,可以同步高分辨率检测pH、DO、Eh、H2S等多种指标实现了我国在该技术领域的弯道超车。Easysensor微电极的设计特殊,它的穿刺能力可深入水体、生物膜、颗粒污泥、植物的根茎叶以及液体与固体的扩散边界层,为微生态和微区研究提供了强有力的工具。这款微电极的末端细至微米级别,在不破坏被测对象结构和生理活性的前提下,快速刺入样品内部,实现对微环境的精确测量。

如何读懂微生物群落的“健康密码

Easysensor多通道微电极分析系统

技术优势

智感团队拥有多年的微电极技术开发基础,此次对单通道微电极分析系统进行创新性设计,历经两年研发实验,突破性地成功推出——多通道微电极分析系统(Micro2100)。此次研发的多通道微电极分析系统在系统稳定性和同步性方面比单通道微电极分析系统具备更加显著的优势:

1、可同时实现2种及以上类型指标的同步测定;最大限度降低错时监测造成的误差,实时快速地获取到更具同步性的信息;

2、增加了一种可视水下摄像系统,用于可视度低、空间狭小的水下环境,用户可通过电脑实时监控水土界面情况,为光线不够强的环境补充亮度,大大提高电极垂向监测效率。

如何读懂微生物群落的“健康密码

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应用场景

湿地 / 土壤孔隙水 / 植物根际 / 生物膜 / 藻垫等

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