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 casca tecidos de coníferas são hospedeiras de milhares de organismos. Phloeophagy, a alimentação em tecidos do floema da casca interna, é um hábito normalmente associado com besouros, woodborers, e vários outros táxons de invertebrados e micróbios que vivem dentro de árvores 23 besouros. (Coleoptera: Curculionidae) desenvolver e viver dentro de floema, exceto para períodos curtos quando os adultos procuram novas árvores hospedeiras. 31 Casca besouros têm sido extensivamente estudadas devido aos seus impactos econômicos sobre árvores 18,19, mas observações comportamentais dos insetos dentro de materiais de árvores têm sido limitadas. 4 Além disso, as galerias construídas por besouros tornar-se o habitat de uma infinidade de espécies. 11 Um vasto número de fungos, bactérias 30 3, ácaros e nematóides 10,21, 16,19, juntamente com outros artrópodes predadores e parasitas 22,24 habitam o material floema. As técnicas fornecidas aquipermitem a observação direta de besouros, ácaros e brocas de madeira que normalmente vivem em ambientes subcorticais. Ligeiras alterações ao protocolo pode ser feita para estudar os fungos e bactérias.
Besouros e organismos associados, dentro dos tecidos de árvores foram estudadas utilizando um "sanduíche floema." O uso precoce dessa técnica podem ser encontrados na literatura, que remonta a 1933, quando foi usado para observar os estádios larvais de Douglas-fir beetle (Dendroctonus pseudotsugae). 2 O sanduíche floema passou por muitas derivações como diferentes materiais se tornaram disponíveis. Originalmente, este dispositivo consistia de um pedaço de floema colocado entre duas placas de vidro, pressionadas em conjunto por bandas elásticas. 2 Mais tarde, grampos, fita adesiva, cola, plástico, e outros materiais têm sido utilizados na construção da sanduíche. 13,14 , 15,17,26,28 O protocolo descrito aqui oferece melhorias sobre alguns dos projetos anteriores. Por exemplo, emAntigamente, as espécies de teste foram inseridos no lado da sanduíche, entre as placas de vidro ou de plástico. Isto restringiu a construção de galerias para uma direção. A utilização de orifícios de entrada na placa de topo permite uma maior liberdade para a espécie de ensaio para iniciar galeria construção natural. Uma outra vantagem do protocolo apresentado é o seu desenho simplificado, que pode ser facilmente construída com poucas ferramentas. O uso do sanduíche floema permitiu observações diretas do comportamento alimentar, reprodução, desenvolvimento e interações de organismos que de outra forma não teria sido possível. 1,5, 22 Este método também é uma excelente ferramenta para a K-12 educação e ciência programas e exibida.
Existem várias subtilezas na criação de uma sanduíche de floema que são difíceis de interpretar a partir ou não relatada em manuscritos. Cremos que um (isto é, vídeo) Descrição visual da produção de um sanduíche de floema é necessário e seriade valor para os cientistas e educadores interessados em estudar organismos phloeophagous. Nosso protocolo fornece uma maneira simples e barata para observar artrópodes, micróbios e outros organismos que habitam os tecidos do floema.
O sanduíche floema permite a introdução e observação de artrópodes, micróbios e outros pequenos organismos que habitam os tecidos do floema 1,7,8,9,17,18 Esta técnica tem resultado em novas descobertas e uma melhor compreensão dos comportamentos., Vida traços de história, desenvolvimento e interações de organismos dentro do floema da árvore. 1,5,10 O protocolo sanduíche descrito aqui é um híbrido de projetos anteriores, e irá fornecer um sanduíche econômico que é facilmente construído com equipamentos e materiais mínima. As peças de vidro, acrílico ou policarbonato podem ser reutilizados, e os únicos materiais de consumo são o Parafilm e floema.
Apesar de todas as etapas do protocolo são importantes, algumas etapas devem ser seguidas estritamente para garantir o mais alto grau de sucesso. Em primeiro lugar, uma árvore deve ser localizada, que tem uma parte do fuste livre, ou relativamente livre, de ramos. As árvores que têm muitos ramos são difíceis de fazer a barba e vontade yalgumas peças do floema viáveis ield, como todos os ramos devem ser cortados em torno ao remover o floema. Em seguida, é importante para minimizar a exposição ao ar do floema. Nós rapidamente colocar cada peça floema em um saco em cima da remoção. Depois de 3-6 peças são removidos, eles são transferidos para um saco selado a vácuo; usamos um inversor de potência para executar o aferidor de uma bateria de veículo no campo. Por último, saneantes as peças acrílicas e limpeza geral ao executar este protocolo irá reduzir o crescimento de fungos no sanduíche. Isto é especialmente importante para as observações estendidos.
Como mencionado acima, existem limitações do aparelho de sanduíche floema. Uma vez que a camada de floema é fina, apenas pequenos organismos que normalmente permanecem no floema pode ser introduzido na sanduíche. Insetos maiores, como brocas de madeira (ou seja, Buprestid, espécies Cerambycid) pode ser introduzido e observados para as fases iniciais do seu ciclo de vida. Este prazo é geralmente limitada a dois paratrês semanas; após este ponto as larvas necessitam de madeira xilema para perfurar para pupação. Em contraste, para besouros, especialmente aqueles no gênero Ips, um ciclo de vida completo pode ser observado, inclusive acasalamento, eclosão dos ovos, alimentação, pupating e eclosão em um besouro adulto. Neste ponto, a viabilidade da sanduíche é normalmente esgotado devido à dessecação e crescimento de fungos. 28 Além disso, este aparelho não permite a insectos livremente e colonizam naturalmente ou sair do floema sanduíche. 27
Nosso protocolo é flexível em termos de tamanho, forma, e tipo de floema utilizado. Estudos curtos exigem menos material floema e tamanho sanduíche pode ser adaptado em conformidade. Muitas espécies de coníferas foram utilizados como doadores de floema em um sanduíche floema (por exemplo, ponderosa pine 12, Douglas-fir 2, abeto 29, Pinus taeda 27, longleaf pinho 27). Materiais do sanduíche também pode ser alterada; para examplas, placas de vidro podem ser utilizados em vez de acrílico e epoxi ou fita, em vez de Parafilm.
A parte mais difícil deste protocolo é o processo de remoção do floema. Árvores ao lado da outra podem diferir em quão difícil seu floema é remover. Quando uma árvore tem floema difícil, paciência é fundamental. Nestes casos, executar cuidadosamente uma faca entre o xilema duro e floema esponjoso. Este processo se sente literalmente como esfola a árvore.
Depois de dominar a técnica básica sanduíche, alterações ao protocolo pode ajudar a necessidades específicas de ajuste. Por exemplo, por aperfeiçoar as técnicas necessárias para remover o floema, pedaços maiores podem ser removidos e usados para criar sanduíches maiores. Além disso, alterações podem ser feitas para acomodar instrumentos específicos, por exemplo, furos adicionais para monitorar as emissões químicas (Fig. 3), ou gravar ou reproduzir sons (Fig. 3B). As modificações podem ser feitas para permitir a preservação de semi-permanente do floema e seu órgãoismos, ou para observações temporárias de organismos que podem mais tarde ser deixado livre.
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 |