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.
Флоэме и тканей коры хвойных кочуют тысяч организмов. Phloeophagy, кормление на флоэмы тканях внутренней коры, это привычка, как правило, связаны с короедом, woodborers и ряд других беспозвоночных и микроорганизмов таксонов, которые живут в деревьях 23 Короеды. (Coleoptera: Curculionidae) развиваться и жить в флоэмы за исключением короткие периоды, когда взрослые стремятся новых хозяев деревья. 31 Короеды были широко изучены в связи с их экономическим последствиям на деревьях 18,19, но прямые поведенческие наблюдения за насекомыми внутри дерева материалов были ограничены. 4 Кроме того, галереи построено короедом стать местом обитания для множества видов. 11 Огромное количество грибов 30, бактерии 3, клещи 10,21 и нематоды 16,19 наряду с другими хищных и паразитических членистоногих 22,24 населяют флоэмы материал. Методы, приведенные здесьдля обеспечения непосредственного наблюдения короедов и клещей, а древоточцев, что, как правило, живут в подкорковых средах. Незначительные изменения в протоколе могут быть сделаны для изучения грибков и бактерий.
Короеды и связанные с ними организмы внутри деревьев тканей были изучены с помощью "флоэмы бутерброд." Раннее использование этой техники можно найти в литературе, восходящей к 1933 году, когда он был использован для наблюдения за личиночных возрастов из ели Дугласа жука (Dendroctonus pseudotsugae). 2 флоэмы сэндвич пережил много выводов, как различные материалы стали доступны. Изначально это устройство состояло из куска флоэмы помещен между двумя пластинами стекла, прижимаются друг к другу с помощью резинки. 2 Позже, зажимы, ленты, клей, пластик и другие материалы, которые были использованы в строительстве сэндвич. 13,14 , 15,17,26,28 Протокол, описанный здесь предлагает улучшения по сравнению с некоторыми из последних конструкций. Например, вмимо, тестовые видов были введены в сторону бутерброд, между пластинами стекла или пластика. Это ограничивало строительство галерей в одном направлении. Использование входных отверстий в верхней плите позволяет большую свободу для испытаний видов инициировать естественную конструкцию галереи. Еще одно преимущество представленного протокола является его упрощенной конструкции, которые могут быть легко сконструированы с несколькими инструментами. Использование флоэмы сэндвич позволил непосредственных наблюдений пищевого поведения, размножения, развития и взаимодействия организмов, которые в противном случае не было бы возможным. 1,5, 22 Этот метод также является отличным инструментом для K-12 образования и науки программы и дисплеи.
Есть несколько тонкостей в создании флоэмы бутерброд, которые трудно интерпретировать из или не сообщили в рукописях. Мы считаем, что визуальная (т.е. видео) описание производстве флоэмы сэндвич необходима и будетценность для ученых и педагогов, заинтересованных в изучении phloeophagous организмов. Наш протокол обеспечивает простой и недорогой способ наблюдать членистоногих, микробы и другие организмы, обитающие флоэмы ткани.
Флоэмы сэндвич позволяет для введения и наблюдения членистоногих, микробов и других мелких организмов, населяющих флоэмы тканей. 1,7,8,9,17,18 Эта методика привела к новым открытиям и лучшего понимания поведения, жизненного История черты, развития и взаимодействия организмов внутри дерева флоэмы. 1,5,10 Протокол сэндвич описано здесь является гибридом последние конструкций, и обеспечит экономичную бутерброд, который легко строится с минимальным оборудованием и материалами. Стеклянные, акриловые или поликарбонатные части могут быть повторно использованы, и только расходные материалы парафильмом и флоэмы.
Хотя все шаги в протоколе важны, определенные шаги должны строго соблюдаться, чтобы обеспечить самую высокую степень успеха. Во-первых, дерево должно быть расположено, что имеет часть ствола свободном или относительно свободным, из ветвей. Деревья, которые имеют много филиалов трудно бриться и будет уIELD несколько жизнеспособных флоэмы штук, а каждая ветвь должна быть обвести при снятии флоэму. Далее, важно, чтобы свести к минимуму воздействие воздуха флоэме. Мы быстро поместить каждую флоэмы часть в сумке при удалении. После 5:57 кусочки отбирают, они передаются в вакуумном мешке уплотнением; мы используем мощности инвертора для запуска герметик от транспортного средства батареи в области. Последнее, дезинфекции акриловых штук и общую чистоту при выполнении этого протокола позволит снизить рост грибков в бутерброде. Это особенно важно для расширенных наблюдений.
Как упоминалось выше, существуют ограничения флоэмы сэндвич аппарата. Поскольку флоэмы слой тонкий, только небольшие организмы, которые обычно остаются в флоэме может быть введен в бутерброде. Более крупные насекомые, такие как древоточцев (т.е. Buprestid, Cerambycid видов) может быть введен и наблюдали в течение ранних стадий своего жизненного цикла. Эти временные рамки, как правило, ограничиваются двумя, чтобытри недели; после этого момента личинки требуют ксилемы древесины в отверстие в течение окукливания. В отличие от этого, для короедов, особенно тех, в роду IPS, полный жизненный цикл можно наблюдать, в том числе спаривания, яйца штриховкой, кормления, окукливания и вылупления во взрослую жука. В этот момент, жизнеспособность сэндвича, как правило, исчерпаны в связи с высыханием и роста грибов. 28 Кроме того, это устройство не позволит насекомым свободно и естественно колонизировать или выхода из флоэмы бутерброд. 27
Наш протокол является гибким с точки зрения размера, формы и типа флоэмы используется. Короткие исследования требуют меньше флоэмы материал и размер сэндвич можно масштабировать соответственно. Многие хвойные породы были использованы в качестве доноров флоэмы в флоэмы сэндвича (например, Пондероса сосны 12, ель Дугласа 2, ель 29, ладанной сосны 27, Longleaf сосна 27). Материалы в бутерброде также может быть изменена; для эксширокие стеклянные пластины, может быть использован вместо акриловой и эпоксидной смолы или ленты вместо парафильмом.
Самой трудной частью этого протокола является процесс удаления флоэмы. Деревья рядом друг с другом, могут отличаться в том, как их трудно флоэмы, чтобы удалить. Когда дерево имеет сложную флоэму, терпение имеет решающее значение. В этих случаях, тщательно запустить нож между жестким ксилемы и флоэмы губчатого. Этот процесс чувствует буквально, как шкуры дерево.
После освоения основную технику бутерброда, изменения к протоколу может помочь учетом специфических потребностей. Например, с помощью хонингования приемы, необходимые для удаления флоэмы, крупные куски могут быть удалены и используется для создания больших бутерброды. Кроме того, изменения могут быть сделаны, чтобы разместить конкретные инструменты, например, дополнительные отверстия для контроля химических выбросов (рис. 3а), или запись или воспроизведение звука (рис. 3б). Модификации могут быть сделаны, чтобы обеспечить полу-постоянного сохранения флоэме и его органаизмы, или для временных наблюдений организмов, которые в дальнейшем могут быть отпущены.
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 |