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.
conifers के फ्लोएम और छाल ऊतकों जीवों के हजारों को होस्ट कर रहे हैं. Phloeophagy, भीतरी छाल का फ्लोएम ऊतकों पर खिला, आमतौर पर पेड़ों के भीतर रहते हैं कि छाल बीटल, woodborers, और कई अन्य अकशेरुकी और माइक्रोबियल taxa के साथ जुड़े एक आदत है 23 छाल बीटल. (Coleoptera: Curculionidae) का विकास और के लिए छोड़कर फ्लोएम के भीतर रहते हैं वयस्कों के नए मेजबान पेड़ों की तलाश जब संक्षिप्त अवधि. 31 छाल बीटल बड़े पैमाने पर पेड़ों 18,19 पर उनकी आर्थिक प्रभावों की वजह से अध्ययन किया गया है, लेकिन पेड़ सामग्री के भीतर कीड़े की प्रत्यक्ष व्यवहार टिप्पणियों सीमित कर दिया गया है. 4 इसके अलावा, दीर्घाओं छाल बीटल द्वारा निर्माण . प्रजाति के असंख्य के लिए निवास स्थान बन कवक 30 से 11 विशाल संख्या, बैक्टीरिया 3, कण 10,21, और नेमाटोड अन्य हिंसक और परजीवी आर्थोपोड्स के साथ 16,19 22,24 फ्लोएम सामग्री रहती है. यहाँ प्रदान तकनीकछाल बीटल, कण, और आम तौर पर subcortical वातावरण में रहते हैं कि लकड़ी borers का प्रत्यक्ष अवलोकन के लिए अनुमति देते हैं. प्रोटोकॉल के लिए मामूली परिवर्तन कवक और बैक्टीरिया का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है.
पेड़ ऊतकों के भीतर छाल बीटल और एसोसिएटेड जीवों एक का उपयोग कर अध्ययन किया गया है "फ्लोएम सैंडविच." इस तकनीक की प्रारंभिक उपयोग Dendroctonus (इसे वापस डगलस-देवदार बीटल के लार्वा instars निरीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया गया था जब 1933, के लिए साहित्य डेटिंग में पाया जा सकता है विभिन्न सामग्री उपलब्ध हो गया के रूप में pseudotsugae). 2 फ्लोएम सैंडविच कई derivations के माध्यम से चला गया है. मूल रूप से, इस डिवाइस इलास्टिक बैंड द्वारा एक साथ दबाया कांच की दो प्लेटों के बीच रखा फ्लोएम के एक टुकड़े के शामिल. 2 बाद में, Clamps, टेप, गोंद, प्लास्टिक, और अन्य सामग्री सैंडविच के निर्माण में इस्तेमाल किया गया है. 13,14 यहाँ वर्णित 15,17,26,28 प्रोटोकॉल पिछले डिजाइनों में से कुछ अधिक सुधार प्रदान करता है. उदाहरण के लिए, मेंअतीत, परीक्षण प्रजातियों कांच या प्लास्टिक की प्लेटों के बीच में, सैंडविच के पक्ष में प्रवेश कर रहे थे. यह एक दिशा को दीर्घाओं का निर्माण प्रतिबंधित. शीर्ष थाली में प्रवेश छेद का उपयोग परीक्षण प्रजातियों प्राकृतिक गैलरी निर्माण आरंभ करने के लिए अधिक से अधिक स्वतंत्रता की अनुमति देता है. प्रस्तुत प्रोटोकॉल का एक अन्य लाभ यह है कि आसानी से कुछ उपकरणों के साथ निर्माण किया जा सकता है, जो अपनी सरल डिजाइन, है. फ्लोएम सैंडविच का उपयोग खिला व्यवहार, प्रजनन, विकास का प्रत्यक्ष टिप्पणियों के लिए अनुमति दी गई है, और जीवों की बातचीत अन्यथा संभव नहीं होता है. 1,5, 22 इस विधि भी K-12 शिक्षा और विज्ञान के लिए एक उत्कृष्ट उपकरण है कार्यक्रमों और प्रदर्शित करता है.
से व्याख्या करने के लिए मुश्किल या पांडुलिपियों में रिपोर्ट नहीं कर रहे हैं कि एक फ्लोएम सैंडविच के निर्माण में कई बारीकियों रहे हैं. हम एक फ्लोएम सैंडविच के उत्पादन के एक दृश्य (यानी, वीडियो) विवरण की जरूरत है और होगा मानना है किवैज्ञानिकों और phloeophagous जीवों का अध्ययन करने में रुचि शिक्षकों के लिए मूल्य का. हमारी प्रोटोकॉल आर्थोपोड्स, रोगाणुओं, और फ्लोएम ऊतकों में निवास करने वाले अन्य जीवों का निरीक्षण करने के लिए एक सरल और सस्ता तरीका प्रदान करता है.
फ्लोएम सैंडविच आर्थोपोड्स, रोगाणुओं, और फ्लोएम ऊतकों में निवास करने वाले अन्य छोटे जीवों का परिचय और अवलोकन के लिए अनुमति देता है. यह तकनीक नई खोजों में हुई है 1,7,8,9,17,18 और व्यवहार का एक बेहतर समझ, जीवन इतिहास लक्षण, विकास, और पेड़ फ्लोएम भीतर जीवों की बातचीत. सैंडविच प्रोटोकॉल यहाँ वर्णित 1,5,10 पिछले डिजाइन की एक संकर है, और आसानी से न्यूनतम उपकरणों और सामग्री के साथ निर्माण किया है कि एक किफायती सैंडविच प्रदान करेगा. कांच, एक्रिलिक, या पॉली कार्बोनेट टुकड़े पुन: उपयोग किया जा सकता है, और केवल उपभोज्य सामग्री Parafilm और फ्लोएम हैं.
प्रोटोकॉल में सभी कदम महत्वपूर्ण हैं हालांकि, कुछ कदम सफलता का भरपूर ध्यान यह सुनिश्चित करने के लिए सख्ती से पालन किया जाना चाहिए. सबसे पहले, एक पेड़ की शाखाओं की, स्वतंत्र, या अपेक्षाकृत मुक्त बोले का एक हिस्सा है कि स्थित होना चाहिए. कई शाखाएँ हैं कि पेड़ दाढ़ी बनाने के लिए मुश्किल हैं और y होगाफ्लोएम हटाने जब हर शाखा के आसपास कटौती की जानी चाहिए ield कुछ व्यवहार्य फ्लोएम टुकड़े,. इसके बाद, यह फ्लोएम की हवा जोखिम को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है. हम जल्दी से हटाने पर एक बैग में प्रत्येक फ्लोएम टुकड़ा जगह है. 3-6 टुकड़े निकाल दिए जाते हैं, वे एक निर्वात सील बैग में स्थानांतरित कर रहे हैं; हम क्षेत्र में एक वाहन बैटरी से मुहर चलाने के लिए एक शक्ति पलटनेवाला का उपयोग करें. पिछले है, इस प्रोटोकॉल को क्रियान्वित सैंडविच में कवक विकास कम हो जाएगा जब एक्रिलिक टुकड़े और सामान्य सफाई sanitizing. इस विस्तारित टिप्पणियों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है.
जैसा कि ऊपर कहा, फ्लोएम सैंडविच तंत्र की सीमाएं हैं. फ्लोएम परत पतली है, आम तौर पर फ्लोएम में रहते हैं कि केवल छोटे जीवों सैंडविच में पेश किया जा सकता है. इस तरह की लकड़ी borers के रूप में बड़े कीड़े (यानी, Buprestid, Cerambycid प्रजाति) शुरू की है और उनके जीवन चक्र के प्रारंभिक दौर के लिए मनाया जा सकता है. इस समय सीमा आमतौर पर दो तक सीमित हैतीन सप्ताह; इस बिंदु के बाद लार्वा प्यूपीकरण के लिए में बोर करने जाइलम लकड़ी की आवश्यकता होती है. इसके विपरीत, जीनस आईपीएस में विशेष रूप से उन छाल बीटल, के लिए, एक पूर्ण जीवन चक्र मनाया सहित किया जा सकता है एक वयस्क बीटल में संभोग, अंडे सेने, खिला, pupating, और eclosion. इस बिंदु पर, सैंडविच की व्यवहार्यता आमतौर पर सुखाना और कवक वृद्धि के कारण समाप्त हो रहा है. 28 इसके अतिरिक्त, इस तंत्र कीड़े स्वतंत्र रूप से और स्वाभाविक रूप से उपनिवेश या फ्लोएम सैंडविच से बाहर निकलने की अनुमति नहीं है. 27
हमारी प्रोटोकॉल आकार, आकृति, और इस्तेमाल फ्लोएम के प्रकार के मामले में लचीला है. लघु पढ़ाई कम फ्लोएम सामग्री की आवश्यकता होती है और सैंडविच आकार के हिसाब से बढ़ाया जा सकता है. कई शंकुधारी प्रजाति एक फ्लोएम सैंडविच में फ्लोएम दाताओं के रूप में इस्तेमाल किया गया है (उदाहरण के लिए, Ponderosa पाइन 12, डगलस-देवदार 2, सजाना 29, विनोदी पाइन 27, Longleaf पाइन 27). सैंडविच में माल भी बदला जा सकता है; पूर्व के लिएपर्याप्त, गिलास प्लेट के बजाय एक्रिलिक और epoxy या बजाय parafilm का टेप का इस्तेमाल किया जा सकता है.
इस प्रोटोकॉल का सबसे कठिन हिस्सा फ्लोएम हटाने की प्रक्रिया है. एक दूसरे के बगल में पेड़ अपनी फ्लोएम दूर करने के लिए कितना मुश्किल में अलग हो सकता है. एक पेड़ मुश्किल फ्लोएम है, धैर्य महत्वपूर्ण है. इन मामलों में, ध्यान से कठिन जाइलम और चिमड़ा फ्लोएम के बीच एक चाकू चलाते हैं. इस प्रक्रिया पेड़ skinning जैसे सचमुच लगता है.
बुनियादी सैंडविच तकनीक माहिर के बाद, प्रोटोकॉल के लिए परिवर्तन फिट विशिष्ट जरूरतों मदद कर सकते हैं. उदाहरण के लिए, फ्लोएम को दूर करने के लिए आवश्यक तकनीक honing से, बड़े टुकड़े हटा दिया है और बड़ा सैंडविच बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इसके अलावा, परिवर्तन रासायनिक उत्सर्जन (छवि. 3 ए), या रिकॉर्ड या पार्श्व ध्वनि (अंजीर. 3 बी) की निगरानी के लिए जैसे विशिष्ट उपकरणों, अतिरिक्त छेद को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है. संशोधन अर्द्ध स्थायी फ्लोएम के संरक्षण और उसके अंग के लिए अनुमति देने के लिए बनाया जा सकता हैवाद, या बाद में मुक्त जाने जा सकता है कि जीवों की अस्थायी टिप्पणियों के लिए.
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 |