通过使用同步辐射微尺度X射线CT识别元素的非破坏性和三维可视化,揭示了无氧颗粒性污泥中的微生物和腔分布

科学领域:

• 微生物学 微生物学
• 影像科学 影像科学
• 环境科学 环境科学

背景情况:

• 微生物居住在不同的环境中,经常形成息地结构影响社区动态的生物膜.
• 像SEM和CLSM这样的传统成像方法在可视化微生物息地的完整3D结构方面存在局限性.
• 了解微生物及其物理环境之间的关系对于微生物生态学至关重要.

研究的目的:

• 开发一种非破坏性的3D可视化方法,用于微生物在其息地内使用同步射X射线微尺度计算机断层扫描.
• 为了实现微生物分布和息地结构的单细胞分辨率成像.
• 为研究各种环境样本中的微生物生活提供一种新的工具.

主要方法:

• 利用同步辐射X射线微尺度计算机断层扫描用于3D成像.
• 在一般微生物细胞可视化中采用了-硫碳水化合物-染.
• 应用环氧树脂嵌入用于微断层分析和图像处理以区分信号.

主要成果:

• 在无氧颗粒中成功可视化微生物细胞和细胞外聚合物质.
• 在颗粒中确定了许多不同大小的独立空洞,突出了息地结构.
• 检测到有米染色的细胞,但由于黄金原子密度不足而面临黄金标记细胞的挑战.

结论:

• 开发的X射线微尺度计算机断层扫描方法允许在高分辨率下进行微生物及其息地的非破坏性3D可视化.
• 该技术有效地揭示了微生物细胞的空间分布及其环境的结构.
• 这种方法有可能在研究各种环境矩阵中的微生物群落中得到更广泛的应用.