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.
針葉樹の師部および樹皮組織は生物の何千ものホストである。 Phloeophagy、内樹皮の篩部組織に対する供給は、通常、木の中に住んキクイムシ、woodborers、および他のいくつかの無脊椎動物と微生物の分類群に関連付けられている習慣です23キクイムシ(甲虫目:ゾウムシ科)の開発および除き師部の範囲内で生活大人は新しいホストの木を求めて短い期間。31キクイムシが広く木々 18,19に及ぼす経済的影響のために研究されてきたが、木の材料内の昆虫の直接行動観察が限られていた。4さらに、ギャラリーはキクイムシによって構築種の無数のための生息地になって。菌類30、細菌3、ダニ10,21、および他の捕食や寄生節足動物22,24とともに線虫16,19の11、膨大な数の師部の材料に生息しています。ここで提供される技術通常、皮質下の環境に住んでいるキクイムシ、ダニ、及び木材ボーラーを直接観察することを可能にする。プロトコルのわずかな改変は、真菌および細菌を研究することができる。
木の組織内キクイムシおよび関連する生物が使用して研究されてきた「師部サンドイッチを。 "この技術の早期使用がDendroctonus(バックそれはダグラスモミカブトムシの幼虫齢を観察するために使用された1933年に文学の出会い系で見つけることができます異なる材料が使用可能になったとしてpseudotsugae)。2師部サンドイッチは、多くの派生を経験してきた。元々 、このデバイスは、弾性バンドによって互いに押圧2その後、クランプ、テープ、糊、プラスチック、および他の材料は、サンドイッチの構造で使用されている、ガラスの二つのプレートの間に配置された師部片から成っていた13,14 、ここで説明15,17,26,28プロトコルは、過去のデザインの一部に対する改良を提供しています。例えば、内過去、試験種は、ガラスまたはプラスチックのプレートの間に、サンドイッチの横に入力した。これは、1つの方向へのギャラリーの建設を制限した。天板のエントリ穴の使用は試験種は、自然ギャラリー構築を開始するためのより大きな自由を可能にする。提示されたプロトコルの別の利点は、簡単にいくつかのツールを用いて構築することができ、その単純化された設計である。師部サンドイッチの使用は、直接摂食行動の観察、生殖、発達、そうでなければ不可能だったでしょう生物の相互作用を可能にした。1,5、22また、このメソッドは、K-12教育と科学のための優れたツールです。プログラムと表示されます。
から解釈することが困難または原稿で報告されていない師部サンドイッチの作成にいくつかの微妙な点があります。私たちは、師部サンドイッチの生産の視覚的な( すなわち、ビデオ)の説明が必要であると信じているとなります科学者やphloeophagous生物を研究することに興味教育者にとって価値のある。我々のプロトコルは、節足動物、微生物、および師部組織に生息する他の生物を観察するための簡単で安価な方法を提供します。
師部サンドイッチは節足動物、微生物、および師部組織に生息する他の小さな生物の導入や観察が可能になります。この技術は、新しい発見をもたらした1,7,8,9,17,18や行動をより良く理解する、ライフ史形質、開発、およびツリー師部内の 生物の相互作用。1,5,10ここで説明サンドイッチプロトコルは、過去の設計のハイブリッドであり、容易に、最小限の機器や材料で構成され、経済的なサンドイッチを提供します。ガラス、アクリル、ポリカーボネート片を再利用することができ、唯一の消耗品は、パラフィルムおよび師部である。
プロトコルのすべてのステップが重要であるが、いくつかのステップは成功の最高度を確保するために厳格に従うべきである。まず、ツリーは、木の幹の自由な部分を有することを配置する必要があり、または比較的自由な、枝の。多くの支店を持っている木は剃るのが困難であり、yは意志師部を取り外すときは、すべてのブランチが周りに切断しなければならないように、いくつかの実行可能な師部の作品をield。次に、篩部の空気暴露を最小限にすることが重要である。我々はすぐに除去する際にバッグの中にそれぞれの師部ピースを置きます。三から六個が除去されると、それらは真空密封バッグに移す。我々は、フィールドでの車両バッテリからシーラーを実行するためにパワーインバータを使用します。最後に、このプロトコルを実行する際にアクリル作品や一般的な清浄度を消毒することはサンドイッチで真菌の増殖を削減します。これは、拡張の観察のために特に重要です。
上述したように、師部サンドイッチ装置の限界がある。師部層が薄いため、一般的に師部に残るわずかな生物は、サンドイッチに導入することができる。木材ボーラーとして大きな昆虫( すなわち、タマムシ、カミキリムシ科の種)が導入され、そのライフサイクルの初期段階のために観察することができる。この時間枠は、通常は2つに制限されています三週間。この時点の後に幼虫は蛹化のために穴に木部の木材を必要とします。これとは対照的に、キクイムシ属Ipsをでは特にそれらのために、完全なライフサイクルが観察-含むことができる大人のカブトムシに交配、卵孵化、給餌、pupating、および羽化。この時点で、サンドイッチの生存率は、通常、乾燥し、真菌の増殖のために排出される。28はさらに、この装置は、昆虫が自由にかつ自然に植民地化または師部サンドイッチを終了することはできません。27
我々のプロトコルは、サイズ、形状、および使用される師の種類の点で柔軟である。短い研究は少ない師材料を必要とし、サンドイッチのサイズはそれに応じてスケーリングすることができる。多くの針葉樹種は師部サンドイッチ( 例えば、ポンデローサマツ12、ダグラスファー2、トウヒ29、テーダマツ27、longleaf松27)に師部ドナーとして用いられてきた。サンドイッチ材料もまた変えることができる。 EX用十分な、ガラス板の代わりに、アクリル、エポキシ、またはその代わりにパラフィルムテープを用いることもできる。
このプロトコルの中で最も難しい部分は、師部除去プロセスである。隣同士の木は彼らの師部が削除することがいかに困難で異なる場合があります。ツリーが困難な師部を有する場合には、忍耐が重要です。これらのケースでは、慎重にハード木部と師部の間にスポンジ状のナイフを実行します。このプロセスは、木をスキニングのように文字通りに感じている。
基本的なサンドイッチ法を習得した後、プロトコルへの変更は、特定のニーズに合わせて助けることができます。たとえば、師部を除去するために必要な技術をホーニングにより、より大きな断片を除去し、より大きなサンドイッチを作成するために使用することができる。また、改変は、化学排出量(図3A)、または記録または再生音(図3B)を監視するために、特定の機器、 例えば 、追加の孔に対応させることができる。修飾は、半永久的な師部の保存およびその器官を可能にすることができるISMS、以降無料で逃がすことができる生物の一時的な観測のために。
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 |