The adjustment of granular sludge DNA isolation for PCR-based methods

• Autorzy: Ziembińska-Buczyńska A. , Kociołek B. , Ślipko K. , Daniłowicz A. , Cema G. , Surmacz-Górska J.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

European Union regulations require very high standards of wastewater treatment due to both, economic and environmental reasons. Thus wastewater treatment plants are searching for new, efficient technologies to obtain the best quality of WWTPs’ effluent. Among other biological methods granular sludge is known to be effective and useful way for sewage purification due to its better sedimentation properties. Granular sludge is interesting also from microbial ecology point of view. The composition of the granules is very difficult to be analyzed with traditional cultivation methods so molecular tools usage is advisable. In order to perform any molecular analysis DNA isolation is required. In this article we compared two DNA isolation methods – mechanical method and commercial GeneMatrix Soil DNA Isolation Kit (Eurx) and two ways of granular sludge preparation with PBS washing before isolation to check does the method of isolation and preparation influence further laboratory procedures, such as polymerase chain reaction (PCR) amplification and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) separation and fingerprint obtainment. It was stated that there is no influence of the DNA isolation method on the amount of PCR products obtained, but it influences qualitative DGGE resolution and bioinformatical analysis of the results.

PL

Regulacje Unii Europejskiej zaostrzają standardy dotyczące ścieków oczyszczonych, zarówno z powodów ekonomicznych, jak i ochrony środowiska. Dlatego też oczyszczalnie ścieków poszukują nowych, wydajniejszych technologii oczyszczania ścieków. Wśród tych metod osad granulowany wydaje się być efektywną i użyteczną drogą oczyszczania ścieków, ze względu na lepsze niż tradycyjny osad czynny właściwości sedymentacyjne. Osad granulowany jest interesujący również z punktu widzenia ekologii mikroorganizmów. Analiza składu granul jest niezmiernie trudna do wykonania tradycyjnymi metodami mikrobiologicznymi, dlatego też do takich badań niezbędne jest wykorzystanie metod biologii molekularnej. W celu prowadzenia analiz z zakresu biologii molekularnej konieczne jest izolowanie DNA bakteryjnego. W tej pracy podjęto próbę porównania izolacji DNA dwiema metodami – mechaniczną i z użyciem komercyjnego zestawu odczynników GeneMatrix Soil DNA Isolation Kit (Eurx) oraz wykorzystano dwie modyfikacje przygotowania materiału do izolacji poprzez płukanie buforem PBS. Badania miały na celu określenie, czy procedury przygotowawcze i metoda izolacji mają wpływ na efektywność dalszych procedur badawczych, takich jak amplifikacja z użyciem łańcuchowej reakcji polimerazy (polymerase chain reaction, PCR) oraz rozdział w gradiencie czynnika denaturującego (denaturing gradient gel electrophoresis; DGGE) i uzyskanie wzorów struktury genotypowej zbiorowiska. W badaniach wykazano, że wybór metody izolacji nie ma większego wpływu na ilość uzyskanego produktu PCR, ma jednak wpływ na jakość rozdziału DGGE i wynik analizy bioinformatycznej uzyskanych wyników.

Słowa kluczowe

EN

granular sludge; DNA isolation; mechanical method; biodiversity measurement; PCR-DGGE

PL

osad granulowany; izolacja DNA; metoda mechaniczna; bioróżnorodność; pomiar bioróżnorodności; PCR-DGGE

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 8, no. 2
• Strony: 91--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Ziembińska-Buczyńska A.

• The Silesian University of Technology, Environmental Biotechnology Department, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Kociołek B.

• The Silesian University of Technology, Environmental Biotechnology Department, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Ślipko K.

• The Silesian University of Technology, Environmental Biotechnology Department, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Daniłowicz A.

• The Silesian University of Technology, Environmental Biotechnology Department, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Cema G.

• The Silesian University of Technology, Environmental Biotechnology Department, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Surmacz-Górska J.

• The Silesian University of Technology, Environmental Biotechnology Department, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Díaz E., Amils R., Sanz J.L.; Molecular ecology of anaerobic granular sludge grown at different conditions. Water Science and Technology, Vol.48, No.6, 2003; p.57-64
• [2] Muyzer G., Smalla K.; Application of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) in microbial ecology. Mini Review. Antonie van Leeuwnhoek, Vol.73, 1998; p.127-141
• [3] Muyzer G., De Waal E.C., Uitterlinden A.G.; Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16S rRNA. Applied and Environmental Microbiology, Vol.59, No.3, 1993; p.695-700
• [4] Amann R.I.; In situ identification of microorganisms by whole cell hybridization with rRNA-targeted nucleic acid probes. In: Akkermans, D.L., van Elsasand, J.D. de Bruijn, F.J. (eds.) Molecular Microbial Ecology Manual. Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, 1995
• [5] Abdullah N., Yuzir A., Curtis T.P., Yahya A., Ujang Z.; Characterization of aerobic granular sludge treating high strength agro-based wastewater at different volumetric loadings. Bioresource Technology, Vol.127, 2013; p.181-187
• [6] Liu H., Tang D., Li G., Zhang M., Du G., Chen J.C.; A comparable study of microbial community in aerobic granular sludge and activated sludge for wastewater treatment. Journal of Environmental Science and Engineering, Vol.1, No.1, 2007; p.69-77
• [7] Cheng M., Cook A.E., Fukushima T., Bond P.L.; Evidence of compositional differences between the extracellular and intracellular DNA of a granular sludge biofilm. Letters in Applied Microbiology, Vol.53, 2011; p.1-7
• [8] Tsai Y.L., Olson B.H.; Rapid method for separation of bacterial DNA from humic substances in sediments for polymerase chain reaction. Applied and Environmental Microbiology, Vol.58, 1992; p.2292-2295
• [9] Watson R.J., Blackwell B.; Purification and characterization of a common soil component which inhibits the polymerase chain reaction. Canadian Journal of Microbiology, Vol.46, 2000; p.633-642
• [10] Monteiro L., Bonnemaison D., Vekris A., Petry K.G., Bonnet J., Vidal R., Cabrita J., Mégraud F.; Complex polysaccharides as PCR inhibitors in feces: Helicobacter pylori model. Journal of Clinical Microbiology, Vol.35, 1997; p.995-998
• [11] Demeke T., Adams R.P.; The effects of plant polysaccharides and buffer additives on PCR. Biotechniques, Vol.12, 1992; p.332-334
• [12] Khan G., Kangro H.O., Coates P.J., Heath R.B.; Inhibitory effects of urine on the polymerase chain reaction for cytomegalovirus DNA. Journal of Clinical Pathology, Vol.44, 1991; p.360-365
• [13] Ziembińska-Buczyńska A., Żabczyński S., Folkert J., Meresta A., Cema G.; Diversity and changeability of activated sludge bacteria in two stage nitritationanammox membrane bioreactor treating coke wastewater. Architecture, Civil Engineering, Environment, Vol.4, 2013; p.67-72
• [14] Ziembińska A., Ciesielski S., Miksch K.; Ammonia oxidizing bacteria community in activated sludge monitored by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Journal of General and Applied Microbiology, Vol.55, 2009; 375-380
• [15] Bramucci M., Kane H., Chen M., Nagarajan V.; Bacteria diversity in an industrial wastewater bioreactor. Applied Microbiology and Biotechnology, Vol.62, 2003; p.594-600