We provide a technique to preserve intact tree phloem and prepare it for observation. We create an apparatus called a phloem sandwich that allows for the introduction and observation of arthropods, microbes, and other organisms that inhabit phloem tissues.
Phloem tissues of pine are habitats for many thousands of organisms. Arthropods and microbes use phloem and cambium tissues to seek mates, lay eggs, rear young, feed, or hide from natural enemies or harsh environmental conditions outside of the tree. Organisms that persist within the phloem habitat are difficult to observe given their location under bark. We provide a technique to preserve intact phloem and prepare it for experimentation with invertebrates and microorganisms. The apparatus is called a ‘phloem sandwich’ and allows for the introduction and observation of arthropods, microbes, and other organisms. This technique has resulted in a better understanding of the feeding behaviors, life-history traits, reproduction, development, and interactions of organisms within tree phloem. The strengths of this technique include the use of inexpensive materials, variability in sandwich size, flexibility to re-open the sandwich or introduce multiple organisms through drilled holes, and the preservation and maintenance of phloem integrity. The phloem sandwich is an excellent educational tool for scientific discovery in both K-12 science courses and university research laboratories.
Los tejidos del floema y corteza de coníferas son anfitriones de miles de organismos. Phloeophagy, la alimentación en los tejidos del floema de la corteza interior, es un hábito por lo general asociados con los escarabajos de corteza, las bromas, y varios otros taxones de invertebrados y microbios que viven dentro de los árboles 23 escarabajos de corteza. (Coleoptera: Curculionidae) desarrollar y vivir dentro de floema a excepción de períodos cortos cuando los adultos buscan nuevos árboles hospederos. 31 escarabajos de corteza han sido estudiados ampliamente debido a sus impactos económicos en los árboles 18,19, pero las observaciones conductuales directas de los insectos dentro de los materiales de los árboles han sido limitados. 4 Además, las galerías construidas por escarabajos de la corteza convertido en el hábitat de una gran variedad de especies. 11 Un gran número de hongos, bacterias 30 3, ácaros y nematodos 10,21, 16,19, junto con otros artrópodos depredadores y parásitos 22,24 habitan el material floema. Las técnicas proporcionadas aquípermitir la observación directa de los escarabajos de la corteza, los ácaros y los barrenadores de madera que normalmente viven en ambientes subcorticales. Alteraciones leves en el protocolo se pueden hacer para estudiar los hongos y las bacterias.
Los escarabajos de corteza y organismos asociados dentro de los tejidos de los árboles han sido estudiados utilizando un "sándwich floema." El uso temprano de esta técnica se puede encontrar en la literatura que se remonta a 1933, cuando fue utilizado para observar los estadios larvales de escarabajo de pino oregón (Dendroctonus pseudotsugae). 2 El sándwich floema ha pasado por muchas derivaciones como se dispusiera de diferentes materiales. Originalmente, este dispositivo consistía en una pieza de floema colocado entre dos placas de vidrio, prensadas entre sí por bandas elásticas. 2 Más tarde, abrazaderas, cinta adhesiva, pegamento, plástico y otros materiales se han utilizado en la construcción del sandwich. 13,14 , 15,17,26,28 El protocolo descrito aquí ofrece mejoras con respecto a algunos de los últimos diseños. Por ejemplo, enel pasado, las especies de ensayo se introdujeron en el lado del sándwich, entre las placas de vidrio o plástico. Esto restringe la construcción de galerías para una dirección. El uso de orificios de entrada en la placa superior permite una mayor libertad para las especies de prueba para iniciar la construcción de la galería natural. Otra ventaja del protocolo presentado es su diseño simplificado, que puede ser fácilmente construido con pocas herramientas. El uso del sándwich floema ha permitido la observación directa de la conducta de alimentación, la reproducción, el desarrollo, y las interacciones de los organismos que de otro modo no habría sido posible. 1,5, 22 Este método es también una excelente herramienta para la educación K-12 y de la ciencia programas y exhibiciones.
Hay varias sutilezas en la creación de un sándwich de floema que son difíciles de interpretar a partir de o no se informa en los manuscritos. Creemos que es necesario un visual (es decir, vídeo) Descripción de la producción de un sándwich de floema y seríade valor para los científicos y educadores interesados en el estudio de los organismos phloeophagous. Nuestro protocolo proporciona una forma simple y barata para observar los artrópodos, microbios y otros organismos que habitan en los tejidos del floema.
El sándwich floema permite la introducción y la observación de los artrópodos, los microbios, y otros pequeños organismos que habitan en los tejidos del floema. 1,7,8,9,17,18 Esta técnica ha dado lugar a nuevos descubrimientos y una mejor comprensión de los comportamientos, la vida rasgos de historia, el desarrollo, y las interacciones de los organismos dentro del floema del árbol. 1,5,10 El protocolo sándwich descrito aquí es un híbrido de los diseños anteriores, y proporcionará un sándwich económica que se construye fácilmente con los equipos y materiales mínimos. Las piezas de vidrio, acrílico, policarbonato o pueden ser reutilizados, y los únicos materiales consumibles son el Parafilm y floema.
A pesar de que todos los pasos del protocolo son importantes, ciertos pasos deben seguirse estrictamente para garantizar el más alto grado de éxito. En primer lugar, un árbol debe colocar que tiene una parte del tronco libre, o relativamente libres de las ramas. Los árboles que tienen muchas ramas son difíciles de afeitar y la voluntad yalgunas piezas del floema viables ield, como todas las ramas deben cortarse alrededor cuando retire el floema. A continuación, es importante reducir al mínimo la exposición al aire de la floema. Nos colocamos rápidamente cada pieza floema en una bolsa si se retira. Una vez que se eliminan cinco y cincuenta y siete piezas, se transfieren en una bolsa sellada al vacío; usamos un inversor de potencia para ejecutar el sellador fuera de una batería de vehículo en el campo. Por último, la desinfección de las piezas de acrílico y limpieza general en la ejecución de este protocolo se reducirá el crecimiento de hongos en el sándwich. Esto es especialmente importante para las observaciones extendidas.
Como se mencionó anteriormente, existen limitaciones del aparato de sándwich de floema. Puesto que la capa es delgada floema, sólo pequeños organismos que típicamente se mantienen en el floema pueden ser introducidos en el sándwich. Insectos más grandes, como los barrenadores de madera (es decir, buprestid, especies Cerambycid) se pueden introducir y se observan durante las primeras etapas de su ciclo de vida. Este plazo de tiempo se suele limitar a dos ade tres semanas; después de este punto las larvas requieren madera xilema a aburrir en para la pupación. En contraste, para los escarabajos de la corteza, especialmente los del género Ips, un ciclo de vida completo se puede observar, incluyendo el apareamiento, incubación de huevos, la alimentación, convertirse en pupas, y la eclosión en un escarabajo adulto. En este punto, la viabilidad del sándwich por lo general se agota debido a la desecación y el crecimiento de hongos. 28 Además, este aparato no permite a los insectos libre y naturalmente colonizan o salen del sándwich de floema. 27
Nuestro protocolo es flexible en términos de tamaño, forma y tipo de floema utilizado. Estudios cortos requieren menos material floema y tamaño sándwich se pueden escalar en consecuencia. Muchas especies de coníferas se han utilizado como donantes del floema en un sándwich de floema (por ejemplo, pino ponderosa 12, abeto de Douglas 2, picea 29, el pino de incienso 27, pino de hoja larga 27). Materiales en el sándwich también pueden ser alterados; para examplias, placas de vidrio se pueden usar en lugar de acrílico y epoxi o cinta en lugar de Parafilm.
La parte más difícil de este protocolo es el proceso de eliminación del floema. Los árboles próximos entre sí pueden diferir en lo difícil de su floema es quitar. Cuando un árbol tiene difícil floema, la paciencia es fundamental. En estos casos, ejecute cuidadosamente un cuchillo entre el xilema y el floema duro esponjoso. Este proceso se siente literalmente como pelar el árbol.
Después de dominar la técnica básica de sándwich, alteraciones en el protocolo pueden ayudar a las necesidades específicas de ajuste. Por ejemplo, por perfeccionar las técnicas requeridas para eliminar el floema, las piezas más grandes pueden ser removidos y utilizados para crear sándwiches más grandes. Además, las alteraciones se pueden hacer para dar cabida a instrumentos específicos, por ejemplo, agujeros adicionales para monitorear las emisiones químicas (Fig. 3A), o de grabación o reproducción de sonidos (Fig. 3B). Se pueden hacer modificaciones para permitir la conservación semi-permanente del floema y su órganoismos, o por observaciones temporales de organismos que más tarde se pueden dejan libre.
The authors have nothing to disclose.
We thank Eli Jensen, Stefano Padilla, and Kasey Yturralde for assistance, and Karen London and anonymous reviewers of the manuscript. We thank Jake Baker and Karla Torres for video footage. Funding was provided to R.W.H by the NAU School of Forestry and NAU Technology and Research Initiative Fund (TRIF).
Draw blade | Big Horn Brand | 20265 | 11” blade |
Fillet Knife | American Angler | 30530 | 9” blade |
Polycarbonate | Nexan | GE-33 | 0.093 in. thickness |
Parafilm M | Fisher Scientific | S37441 | 2” wide |
Clamps | Pony Jaw Opening | 3201-HT-K | 4” x 1” |
Vacuum Sealer | FoodSaver | V2840, | VacLoc vacuum |
and bags | FSFSBF0742-015 | bags in rolls |