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.
Floema e corteccia di conifere tessuti ospitano migliaia di organismi. Phloeophagy, l'alimentazione sui tessuti floema della corteccia interna, è un'abitudine di solito associata a scolitidi, woodborers, e molti altri taxa di invertebrati e microrganismi che vivono entro 23 alberi di corteccia coleotteri. (Coleoptera: Curculionidae) sviluppare e vivere all'interno di floema ad eccezione di brevi periodi quando gli adulti cercano nuovi alberi ospitanti. 31 Scolitidi sono stati ampiamente studiati per i loro effetti economici sugli alberi 18,19, ma osservazioni dirette del comportamento degli insetti all'interno di materiali di alberi sono stati limitati. 4 Inoltre, le gallerie costruite da scolitidi diventare l'habitat di una miriade di specie. 11 Un gran numero di funghi, batteri 30 3, acari e nematodi 10,21, 16,19 insieme ad altri artropodi predatori e parassiti 22,24 abitano il materiale floema. Le tecniche di cui quiconsentire l'osservazione diretta di scolitidi, acari e tarli del legno che di solito vivono in ambienti sottocorticali. Lievi alterazioni del protocollo può essere fatto per studiare funghi e batteri.
Scolitidi e organismi associati all'interno dei tessuti degli alberi sono stati studiati con un "sandwich floema." L'uso precoce di questa tecnica può essere trovata nella datazione della letteratura indietro al 1933, quando è stato usato per osservare i stadi larvali di scarabeo Douglas-fir (Dendroctonus pseudotsugae). 2 Il panino floema è passato attraverso molte derivazioni da materiali diversi si sono resi disponibili. Originariamente, questo dispositivo costituito da un pezzo di floema posto tra due lastre di vetro, pressate insieme da fasce elastiche. 2 Successivamente, morsetti, nastro, colla, plastica e altri materiali sono stati utilizzati nella costruzione del sandwich. 13,14 , 15,17,26,28 Il protocollo qui descritto offre miglioramenti rispetto alcuni dei disegni del passato. Per esempio, inpassato, specie di prova sono stati inseriti nel lato del sandwich, tra le lastre di vetro o di plastica. Questo limita la costruzione di gallerie in una direzione. L'uso di fori di entrata nella piastra superiore permette una maggiore libertà per le specie di prova per avviare la costruzione della galleria naturale. Un altro vantaggio del protocollo presentato è il suo design semplificato, che può essere facilmente realizzato con pochi strumenti. L'uso del sandwich floema ha permesso l'osservazione diretta del comportamento alimentare, la riproduzione, lo sviluppo, e le interazioni di organismi che non sarebbe altrimenti stata possibile. 1,5, 22 Questo metodo è anche un ottimo strumento per la K-12 dell'istruzione e della scienza programmi e le indicazioni.
Ci sono diverse sfumature nella creazione di un panino floema che sono difficili da interpretare da o non riportate nei manoscritti. Crediamo che una visiva (cioè, video) descrizione della produzione di un panino floema è necessario e sarebbedi valore per gli scienziati e gli educatori interessati a studiare gli organismi phloeophagous. Il nostro protocollo fornisce un modo semplice e poco costoso per osservare artropodi, microbi e altri organismi che popolano i tessuti floema.
Il panino floema permette l'introduzione e l'osservazione degli artropodi, microbi, e altri piccoli organismi che popolano i tessuti floema. 1,7,8,9,17,18 Questa tecnica ha portato a nuove scoperte e una migliore comprensione dei comportamenti, vita tratti la storia, lo sviluppo, e le interazioni degli organismi all'interno dell'albero floema. 1,5,10 Il protocollo panino qui descritto è un ibrido di disegni del passato, e fornirà un panino economico che può essere facilmente costruito con attrezzatura minima e materiali. I pezzi di vetro, acrilico o policarbonato possono essere riutilizzati, e gli unici materiali di consumo sono il Parafilm e floema.
Anche se tutte le fasi del protocollo sono importanti, alcuni passaggi devono essere seguiti rigorosamente al fine di garantire il più alto grado di successo. In primo luogo, un albero deve essere situato che ha una porzione di tronco gratuito, o relativamente libera, di rami. Gli alberi che hanno molti rami sono difficili da radere e volontà yield pochi pezzi floema vitali, come ogni ramo deve essere tagliato attorno durante la rimozione del floema. Quindi, è importante minimizzare l'esposizione all'aria del floema. Abbiamo posto rapidamente ogni pezzo floema in un sacchetto al momento della rimozione. Dopo 3-6 pezzi vengono rimossi, vengono trasferiti in un sacchetto sottovuoto; usiamo un inverter di potenza per eseguire il sigillante fuori una batteria del veicolo nel campo. Ultimo, sanificazione i pezzi in acrilico e la pulizia generale durante l'esecuzione di questo protocollo consentirà di ridurre la crescita di funghi nel panino. Questo è particolarmente importante per le osservazioni estese.
Come accennato in precedenza, vi sono limitazioni dell'apparato panino floema. Poiché lo strato floema è sottile, solo piccole organismi che tipicamente rimangono nel floema possono essere introdotti nel panino. Insetti più grandi come tarli del legno (ad esempio, Buprestid, Cerambycidae specie) possono essere introdotti e osservati per le prime fasi del loro ciclo di vita. Questo lasso di tempo è di solito limitata a due atre settimane; dopo questo punto le larve richiede legno xilema annoiarvi in per impupamento. Al contrario, per gli scolitidi, in particolare quelli nel genere Ips, un ciclo di vita completo può essere osservato, tra cui l'accoppiamento, uova da cova, alimentazione, pupating, e eclosion in un coleottero adulto. A questo punto, la fattibilità del sandwich è di solito esaurito a causa di essiccazione e la crescita fungina. 28 Inoltre, questo apparecchio non consente insetti liberamente e naturalmente colonizzano o uscire il panino floema. 27
Il nostro protocollo è flessibile in termini di dimensioni, forma e tipo di floema utilizzato. Studi brevi richiedono meno materiale floema e dimensioni panino possono essere scalati di conseguenza. Molte specie di conifere sono stati utilizzati come donatori floema in un panino floema (ad esempio, ponderosa pino 12, Douglas-abete 2, abete rosso 29, loblolly pino 27, longleaf pino 27). Materiali a sandwich possono essere modificati; esampie, lastre di vetro possono essere utilizzati al posto di acrilico e resina epossidica o nastro invece di Parafilm.
La parte più difficile di questo protocollo è il processo di rimozione floema. Gli alberi accanto all'altro possono differire in quanto sia difficile il loro floema è quello di rimuovere. Quando un albero è difficile floema, la pazienza è fondamentale. In questi casi, eseguire accuratamente il coltello tra xilema duro e il floema spugnosa. Questo processo si sente letteralmente come la scuoiatura l'albero.
Dopo aver imparato la tecnica di base panino, modifiche al protocollo possono aiutare a bisogni specifici in forma. Ad esempio, affinando le tecniche necessarie per rimuovere floema, pezzi più grandi possono essere rimossi e utilizzati per creare panini grandi. Inoltre, le modifiche possono essere fatte per ospitare strumenti specifici, ad esempio, fori supplementari per monitorare le emissioni chimiche (Fig. 3A), o di registrazione o riproduzione di suoni (Fig. 3B). Le modifiche possono essere apportate per consentire la conservazione semipermanente del floema e l'organoismi, o per le osservazioni temporanee di organismi che possono poi essere lasciato libero.
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 |