Biofilm pads—an easy method to manufacture artificial biofilms embedded in an alginate polymer matrix
Biofilm pads—an easy method to manufacture artificial biofilms embedded in an alginate polymer matrix
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生物膜垫是一种制造嵌入藻酸盐聚合物基质的人工生物膜的简单方法
DOI：
10.1002/lom3.10339
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Patrick Fink
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Timm Reinhardt;Jana Moelzner;Thomas R. Neu;Patrick Fink
在海洋和淡水底栖生物中，植物周生生物膜是许多食草无脊椎动物的主要资源。它们对沿岸的区的底栖食物网、底质稳定性和海洋地球化学过程至关重要。虽然无脊椎动物放牧生物膜的重要性已被广泛研究，使用天然的，混合的藻类群落生长在人工基质上，到目前为止，没有方法可以创建定义的附着生物群落，这些放牧研究。其原因是许多底栖藻类与形成生物膜的非有机物部分的胞外聚合物（EPS）内的共存物种相互作用。在这里，我们提出了一种新的方法，允许通过使用藻酸盐聚合物作为人工EPS结构，其中藻类培养物可以嵌入定义的单培养物和多物种生物膜的制造。使用共聚焦激光扫描显微镜，我们表明，海藻酸盐有效地嵌入各种藻类类群的EPS矩阵是非常相似的天然生物膜。在放牧实验中，我们证明了几种常见的淡水食草无脊椎动物可以有效地放牧这些藻酸盐生物膜。由于该方法易于操作，它允许对底栖食草动物进行高度控制的饲养实验，以评估例如藻类生物多样性对自上而下控制效率的作用，环境驱动因素（如营养物，盐度或海水酸化）对生物膜群落结构的影响，以及底栖群落中食草动物的影响。
Periphytic biofilms are the major resource for many herbivorous invertebrates in both marine and freshwater benthos. They are of crucial importance for benthic food webs, substrate stability, and biogeochemical processes in littoral zones. While the importance of invertebrate grazing on biofilms has been studied extensively using natural, mixed algal communities grown on artificial substrates, there is so far no method available to create defined periphyton communities for these grazing studies. The reason for this is that many benthic algae interact with co‐occurring species within the extracellular polymeric substances (EPSs) that form the nonorganismic part of the biofilm. Here, we present a novel method that allows the manufacturing of defined monoculture and multispecies biofilms by using an alginate polymer as artificial EPS structure, into which algal cultures can be embedded. Using confocal laser scanning microscopy, we show that alginate effectively embeds various algal taxa in an EPS matrix that is very similar to natural biofilms. In a grazing experiment, we demonstrate that several common freshwater herbivorous invertebrates can graze these alginate biofilms efficiently. As the method is easy to handle, it allows for highly controlled feeding experiments with benthic herbivores to assess, for example, the role of algal biodiversity on the efficiency of top‐down control, the effects of environmental drivers such as nutrients, salinity, or seawater acidification on biofilm community structure, and the impacts of herbivory in benthic communities.
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