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.
Het floëem en schors weefsels van naaldbomen zijn gastheer voor duizenden organismen. Phloeophagy, het voeden op floëem weefsels van de bast, is een gewoonte meestal geassocieerd met schors kevers, woodborers, en diverse andere ongewervelde en microbiële taxa die leven binnen de bomen 23 Bastkevers. (Coleoptera: Curculionidae) te ontwikkelen en te leven binnen floëem behalve voor korte periodes waarin volwassenen op zoek naar nieuwe gastheer bomen. 31 Bastkevers zijn uitgebreid bestudeerd door hun economische effecten op bomen 18,19, maar directe gedragsobservaties van de insecten binnen boom materialen zijn beperkt. 4 Bovendien, de galerijen gebouwd door schorskevers geworden habitat voor een groot aantal diersoorten. 11 Grote aantallen schimmels 30, bacteriën 3, mijten 10,21, en nematoden 16,19 samen met andere roofzuchtige en parasitaire geleedpotigen 22,24 bewonen het floëem materiaal. De technieken die hierzorgen voor directe observatie van de schors kevers, mijten, en houtboorders die typisch leven in subcorticale omgevingen. Kleine veranderingen in protocol kan worden gemaakt schimmels en bacteriën te bestuderen.
Schorskevers en bijbehorende organismen in boom weefsels zijn onderzocht met behulp van een "floëem sandwich." Vroege toepassing van deze techniek is te vinden in de literatuur dateert uit 1933, toen het werd gebruikt om de larvale stadia van de Douglas-spar kever observeren (Dendroctonus pseudotsugae). 2 De floëem sandwich is gegaan door vele afleidingen zoals verschillende materialen beschikbaar kwamen. Oorspronkelijk dit apparaat bestond uit een stuk floëem geplaatst tussen twee glasplaten, samengedrukt door elastiekjes. 2 later klemmen, plakband, lijm, kunststof en andere materialen gebruikt bij de constructie van de sandwich. 13,14 , 15,17,26,28 Het hier beschreven protocol biedt verbeteringen ten opzichte van een aantal van de laatste ontwerpen. Bijvoorbeeld, inVroeger testsoort werden in de zijkant van de sandwich tussen de platen van glas of plastic ingevoerd. Dit beperkt de bouw van galerijen naar een richting. Het gebruik van binnenkomst gaten in de bovenplaat zorgt voor een grotere vrijheid voor de test soorten die de natuurlijke galerij bouw te starten. Een ander voordeel van het gepresenteerde protocol is zijn vereenvoudigd ontwerp, dat gemakkelijk kan worden vervaardigd met weinig hulpmiddelen. Het gebruik van het floëem sandwich heeft het mogelijk gemaakt voor de directe waarneming van eetgedrag, de voortplanting, de ontwikkeling, en de interacties van organismen die anders niet mogelijk zijn geweest. 1,5, 22 Deze methode is ook een uitstekend hulpmiddel voor K-12 onderwijs en wetenschap programma's en displays.
Er zijn verschillende subtiliteiten in de oprichting van een floëem sandwich die moeilijk te interpreteren vanuit of niet gemeld in manuscripten zijn. Wij geloven dat een visuele (bijvoorbeeld, video) beschrijving van de productie van een floëem sandwich noodzakelijk en zouvan waarde zijn voor wetenschappers en opvoeders geïnteresseerd in het bestuderen phloeophagous organismen. Ons protocol een eenvoudige en goedkope manier om geleedpotigen, microben en andere organismen die floëem weefsels bewonen observeren.
Het floëem sandwich maakt de invoering en observatie van geleedpotigen, microben en andere kleine organismen die floëem weefsels bewonen. 1,7,8,9,17,18 Deze techniek heeft geleid tot nieuwe ontdekkingen en een beter begrip van gedrag, leven- history kenmerken, de ontwikkeling, en de interacties van organismen in boom floëem. 1,5,10 De sandwich protocol hier beschreven is een hybride van verleden ontwerpen, en zal een economische sandwich die gemakkelijk is gebouwd met een minimale uitrusting en materialen. Het glas, acryl, polycarbonaat of stukken kunnen worden hergebruikt, en de enige verbruiksmaterialen de Parafilm en floëem.
Hoewel alle stappen in het protocol zijn belangrijk, moeten bepaalde stappen strikt worden opgevolgd om de hoogste mate van succes te verzekeren. Ten eerste moet een boom worden geplaatst dat een deel van de stam vrij, of relatief vrij van takken heeft. Bomen die veel takken hebben, zijn moeilijk te scheren en wil yield weinige levensvatbare floëem stukken, zoals elke tak rond moet worden gesneden bij het verwijderen van het floëem. Vervolgens is het belangrijk blootstelling lucht van het floëem minimaliseren. We plaatsen snel elke floëem stuk in een zak bij verwijdering. Zodra 5:57 stukken zijn verwijderd, worden deze overgebracht in een vacuüm zak; we maken gebruik van een omvormer om de sealer vandoor accu van een voertuig in het veld. Last, ontsmetten de acryl stukken en de algemene netheid bij de uitvoering van dit protocol zal schimmelgroei in de sandwich te verminderen. Dit is vooral belangrijk voor uitgebreide observaties.
Zoals hierboven vermeld, zijn er beperkingen van het floëem sandwich inrichting. Aangezien het floëem dun is, kan slechts kleine organismen die gewoonlijk in het bastweefsel nog worden ingebracht in de sandwich. Grotere insecten zoals hout boren (dwz Buprestid, Cerambycid species) kunnen worden ingevoerd en gecontroleerd op het begin van hun levenscyclus. Dit tijdsbestek is meestal beperkt tot twee totdrie weken; na dit punt de larven vereisen xylem hout te boren in voor de verpopping. In contrast, voor schorskevers, vooral die in het geslacht Ips, een volledige levenscyclus kan worden waargenomen, waaronder de paring, ei uitbroeden, voeden, pupating en verpopping tot een volwassen kever. Op dit punt wordt de levensvatbaarheid van de sandwich meestal uitgeput als gevolg van verdroging en schimmelgroei. 28 Bovendien wordt dit apparaat niet toe insecten te vrij en natuurlijk te koloniseren of verlaat het floëem sandwich. 27
Ons protocol is flexibel in termen van grootte, vorm en het type van floëem gebruikt. Korte studies vereisen minder floëem materiaal en sandwich grootte kan dienovereenkomstig worden aangepast. Veel naaldbomen zijn gebruikt als floëem donoren in een floëem sandwich (bijv ponderosapijnboom 12, Douglas-spar 2, sparren 29, loblolly grenen 27, longleaf grenen 27). Materialen in de sandwich kan worden gewijzigd; exruim, glasplaten gebruikt worden in plaats van acryl- en epoxy of tape in plaats van Parafilm.
Het moeilijkste deel van dit protocol is het floëem verwijdering proces. Bomen naast elkaar kunnen verschillen hoe moeilijk het floëem te verwijderen. Wanneer een boom heeft moeilijke floëem, geduld is kritiek. In deze gevallen nauwkeurig uitvoeren van een mes tussen de harde xyleem en floëem het sponsachtige. Dit proces voelt letterlijk als het villen van de boom.
Na het beheersen van de basis-sandwich-techniek, kan wijzigingen in het protocol te helpen fit specifieke behoeften. Bijvoorbeeld door honen technieken nodig floëem verwijderen grotere stukken kunnen worden verwijderd en gebruikt om grotere sandwiches maken. Ook kunnen wijzigingen worden aangebracht in specifieke instrumenten, bijvoorbeeld, extra gaten aan chemische uitstoot (Fig. 3A), of opnemen of afspelen geluiden (Fig. 3B) monitor tegemoet. Modificaties kunnen worden gemaakt om semi-permanente instandhouding van het floëem en orgelismen, of voor tijdelijke waarnemingen van organismen die later kan worden verhuurd gratis.
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 |