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.
Les tissus du phloème et l'écorce de conifères sont l'hôte de milliers d'organismes. Phloeophagy, l'alimentation sur les tissus du phloème de l'écorce interne, est une habitude généralement associée à des scolytes, insectes xylophages, et plusieurs autres taxons d'invertébrés et microbienne qui vivent dans les arbres 23 scolytes. (Coleoptera: Curculionidae) développer et vivre dans le phloème, sauf pour de courtes périodes lorsque les adultes cherchent de nouveaux arbres. 31 scolytes ont été largement étudiés en raison de leurs impacts économiques sur les arbres 18,19, mais les observations directes du comportement des insectes dans les matériaux d'arbres ont été limitées. 4 En outre, les galeries construites par les scolytes devenir un habitat pour une multitude d'espèces. 11 Un grand nombre de champignons, de bactéries 30 3, les acariens et les nématodes 10,21, 16,19 avec d'autres arthropodes prédateurs et parasites 22,24 habitent la matière phloème. Les techniques proposées icipermettre une observation directe de scolytes, les acariens et les insectes xylophages qui vivent habituellement dans des environnements sous-corticales. De légères modifications au protocole peuvent être faites pour étudier les champignons et les bactéries.
Les scolytes et les organismes associés au sein de tissus d'arbres ont été étudiés à l'aide d'un "phloème sandwich." L'utilisation précoce de cette technique peut être trouvé dans la littérature remonte à 1933, quand il a été utilisé pour observer les stades larvaires de dendroctone du Douglas (Dendroctonus pseudotsugae). 2 Le sandwich phloème a traversé de nombreuses dérivations que différents matériaux sont devenus disponibles. A l'origine, ce dispositif se composait d'un morceau de phloème placé entre deux plaques de verre, maintenues en contact par des bandes élastiques. 2 Plus tard, pinces, ruban adhésif, de la colle, de plastique et d'autres matériaux ont été utilisés dans la construction du sandwich. 13,14 , 15,17,26,28 Le protocole décrit ici offre des améliorations sur certains des dessins passés. Par exemple, dansle passé, les espèces d'essai ont été entrées dans le côté du sandwich, entre les plaques de verre ou de plastique. Cette limite la construction de galeries à une direction. L'utilisation de trous d'entrée dans la plaque supérieure permet une plus grande liberté pour l'espèce utilisée pour initier la construction de la galerie naturelle. Un autre avantage du protocole présenté sa conception est simplifiée, ce qui peut être facilement réalisé avec peu d'outils. L'utilisation du sandwich phloème a permis des observations directes du comportement alimentaire, la reproduction, le développement, et les interactions des organismes qui seraient autrement pas été possible. 1,5, 22 Cette méthode est également un excellent outil pour K-12 l'éducation et de la science des programmes et des écrans.
Il ya plusieurs subtilités de la création d'un sandwich phloème qui sont difficiles à interpréter à partir ou non déclarés dans les manuscrits. Nous pensons qu'une (c.-à-vidéo) description visuelle de la production d'un sandwich phloème est nécessaire et seraitde valeur pour les scientifiques et les éducateurs intéressés à étudier les organismes de phloème. Notre protocole fournit un moyen simple et peu coûteux à observer les arthropodes, des microbes et autres organismes qui vivent dans les tissus du phloème.
Le sandwich phloème permet l'introduction et l'observation des arthropodes, des microbes et autres petits organismes qui vivent dans les tissus du phloème 1,7,8,9,17,18 Cette technique a donné lieu à de nouvelles découvertes et une meilleure compréhension des comportements., Vie traits d'histoire, le développement, et les interactions des organismes au sein d'arbre phloème. 1,5,10 Le protocole sandwich décrite ici est un hybride de conceptions passées, et fournira un sandwich à économique qui est facilement construit avec des équipements et des matériaux minime. Les morceaux de verre, acrylique, polycarbonate ou peuvent être réutilisés, et les seules matières consommables sont les Parafilm et le phloème.
Bien que toutes les étapes du protocole sont importantes, certaines étapes doivent être suivies strictement afin d'assurer le plus haut degré de succès. Tout d'abord, un arbre qui doit être située comporte une partie libre du fût, ou relativement libre, des branches. Les arbres qui ont de nombreuses branches sont difficiles à raser et la volonté yDOMAINE quelques morceaux phloème viables, comme chaque branche doit être coupé autour lors du retrait du phloème. Ensuite, il est important de minimiser l'exposition à l'air du phloème. Nous mettons rapidement chaque pièce phloème dans un sac lors de l'enlèvement. Après trois à six pièces sont enlevées, elles sont transférées dans un sac scellé sous vide; nous utilisons un variateur de puissance pour exécuter le scellant avec une batterie de véhicule sur le terrain. Dernière, la désinfection des pièces en acrylique et propreté générale lors de l'exécution de ce protocole permettra de réduire la croissance fongique dans le sandwich. Ceci est particulièrement important pour les observations prolongées.
Comme mentionné ci-dessus, il existe des limitations de l'appareil sandwich phloème. Etant donné que la couche mince est phloème, seuls de petits organismes qui restent généralement dans le phloème peuvent être introduits dans le sandwich. Grandes insectes tels que les insectes xylophages (c.-à-buprestid, espèces Cerambycid) peuvent être introduits et observés pendant les premiers stades de leur cycle de vie. Ce délai est généralement limité à deux pourde trois semaines; après ce point les larves nécessitent bois xylème pour percer pour la nymphose. En revanche, pour les scolytes, en particulier ceux dans le genre Ips, un cycle de vie complet peut être observée, y compris l'accouplement, l'éclosion des œufs, l'alimentation, la nymphose et l'éclosion dans un coléoptère adulte. À ce stade, la viabilité du sandwich est généralement épuisé en raison de la dessiccation et de la croissance fongique. 28 En outre, cet appareil ne permet pas les insectes de coloniser ou quitter le sandwich phloème librement et naturellement. 27
Notre protocole est flexible en termes de taille, la forme et le type de phloème utilisé. Les études à court nécessitent moins de matériel phloème et la taille sandwich peuvent être réduites en conséquence. De nombreuses espèces de conifères ont été utilisés comme donneurs phloème dans un sandwich phloème (par exemple, le pin ponderosa 12, Douglas-sapin 2, l'épinette 29, 27 pin à encens, pin des marais 27). Matériaux dans le sandwich peut également être modifiée; pour exspacieuses, plaques de verre peuvent être utilisés à la place de l'acrylique et époxy ou du ruban à la place de parafilm.
La partie la plus difficile de ce protocole est le processus de suppression phloème. Les arbres à côté de l'autre peuvent différer dans la difficulté de leur phloème est à supprimer. Quand un arbre a phloème difficile, la patience est critique. Dans ces cas, exécutez soigneusement un couteau entre le xylème et le phloème dur spongieux. Ce processus se sent littéralement comme le dépouillement de l'arbre.
Après avoir maîtrisé la technique sandwich de base, des modifications au protocole peuvent aider à besoins spécifiques ajustement. Par exemple, en affinant les techniques nécessaires pour enlever le phloème, les gros morceaux peuvent être enlevés et utilisés pour créer de plus grands sandwichs. En outre, des modifications peuvent être faites pour accueillir des instruments spécifiques, par exemple, des trous supplémentaires pour surveiller les émissions de produits chimiques (Fig. 3A), ou enregistrement ou de lecture des sons (Fig. 3B). Des modifications peuvent être apportées afin de permettre à la préservation semi-permanent de la phloème et son orgueismes, ou pour les observations provisoires des organismes qui peuvent ensuite être remis en liberté.
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 |