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.
Barken og bark vev av bartrær er vert for tusenvis av organismer. Phloeophagy, fôring på barken vev av indre bark, er en vane som vanligvis forbindes med barkbiller, woodborers, og flere andre virvelløse og mikrobiell taxa som bor innenfor trær 23 Barkbiller. (Coleoptera: Curculionidae) utvikle og leve innenfor barken bortsett korte perioder når voksne søker nye vertstrær. 31 Barkbiller har blitt grundig studert på grunn av deres økonomiske virkninger på trær 18,19, men direkte atferdsobservasjoner av insekter innenfor tre materialer har vært begrenset. 4 Videre galleriene konstruert av barkbiller bli habitat for en myriade av arter. 11 Med enorme mengder sopp 30, bakterier 3, midd 10,21, og nematoder 16,19 sammen med andre rov og parasitt leddyr 22,24 bebo phloem materiale. Teknikkene som tilbys hertillate direkte observasjon av barkbiller, midd, og tre boremaskiner som vanligvis lever i subkortikale miljøer. Små endringer til protokollen kan bli gjort for å studere sopp og bakterier.
Barkbiller og tilhørende organismer innenfor tre vev har blitt studert ved hjelp av en "phloem sandwich." Tidlig bruk av denne teknikken kan bli funnet i litteraturen som kan dateres tilbake til 1933, da den ble brukt til å observere larve instars av Douglas-fir bille (Dendroctonus pseudotsugae). 2 phloem smørbrød har gått gjennom mange utledninger som ulike materialer ble tilgjengelig. Opprinnelig besto denne enheten av et stykke phloem plassert mellom to plater av glass, presset sammen av elastiske bånd. 2 Senere har klemmer, tape, lim, plast og andre materialer er brukt i konstruksjonen av sandwich. 13,14 , 15,17,26,28 Protokollen er beskrevet her tilbyr forbedringer i forhold til noen av de siste design. For eksempel, iTidligere testarter ble ført inn i siden av sandwich, mellom plater av glass eller plast. Dette begrenset bygging av gallerier til en retning. Bruken av innføringshull i topplaten gir større frihet for forsøksarten å initiere naturlig galleri konstruksjon. En annen fordel med den fremlagte protokoll er dens forenklet konstruksjon, som lett kan konstrueres med noen verktøy. Bruken av barken smørbrød har åpnet for direkte observasjoner av fôring atferd, reproduksjon, utvikling, og interaksjoner mellom organismer som ellers ikke ville vært mulig. 1,5, 22 Denne metoden er også et utmerket verktøy for K-12 utdanning og vitenskap programmer og skjermer.
Det er flere nyanser i etableringen av en phloem sandwich som er vanskelig å tolke fra eller ikke rapportert i manuskripter. Vi tror at en visuell (dvs. video) beskrivelse av fremstillingen av et sandwich-barken er nødvendig og ville bliav verdi for forskere og lærere som er interessert i å studere phloeophagous organismer. Vår protokollen gir en enkel og rimelig måte å observere leddyr, mikrober og andre organismer som lever phloem vev.
Barken Sandwich gir mulighet for innføring og observasjon av leddyr, mikrober og andre små organismer som lever phloem vev. 1,7,8,9,17,18 Denne teknikken har resultert i nye funn og en bedre forståelse av atferd, livs historietrekk, utvikling, og interaksjoner mellom organismer i treet phloem. 1,5,10 Sandwich protokollen beskrevet her er en hybrid av tidligere design, og vil gi en økonomisk sandwich som er lett konstruert med minimal utstyr og materialer. De glass, akryl eller polykarbonat brikker kan brukes på nytt, og de eneste forbruksmateriell er Parafilm og barken.
Selv om alle trinnene i protokollen er viktig, bør visse skritt følges strengt for å sikre den høyeste grad av suksess. Først bør være plassert et tre som har et parti av bole fri eller relativt fri, av grenene. Trær som har mange grener er vanskelig å barbere og vil yield få levedyktige phloem stykker, som hver gren må kutte rundt når du fjerner barken. Deretter er det viktig å minimalisere lufteksponering av barken. Vi legger raskt hver phloem brikke i en pose ved fjerning. Når 3-6 stykker er fjernet, blir de overført til et vakuumforseglet pose; vi bruke en strøm inverter å kjøre sealer av et bilbatteri i feltet. Sist, desinfiserende akryl stykker og generell renslighet ved utføring denne protokollen vil redusere soppvekst i sandwich. Dette er spesielt viktig for lengre observasjoner.
Som nevnt ovenfor, er det begrensninger av barken sandwich-anordningen. Siden phloem laget er tynt, kan bare små organismer som typisk forblir i barken føres inn i sandwich. Større insekter som tre boremaskiner (dvs. Buprestid, Cerambycid arter) kan innføres og observert for de tidlige stadier av livssyklusen sin. Denne tidsrammen er vanligvis begrenset til to tiltre uker; etter dette punktet larvene krever xylem tre for å bore seg inn til forpupping. I motsetning til for barkbiller, særlig de i slekten Ips, en full livssyklus kan observeres-inkludert parring, egg klekking, fôring, forpuppes, og eklosjonshormon til en voksen bille. På dette punktet, er levedyktigheten av sandwich vanligvis utmattet på grunn av uttørking og soppvekst. 28 I tillegg gjør dette apparatet ikke tillate insekter til fritt og naturlig kolonisere eller avslutte phloem sandwich. 27
Vår protokollen er fleksibel i forhold til størrelse, form og type phloem brukt. Korte studier krever mindre phloem materiale og sandwich størrelse kan skaleres tilsvarende. Mange barskog arter har blitt brukt som phloem givere i en phloem sandwich (f.eks Ponderosa furu 12, Douglas-fir 2, gran 29, loblolly furu 27, longleaf furu 27). Materialer i sandwich kan også forandres; for exrikelig, glassplater kan brukes i stedet for akryl og epoksy eller båndet i stedet for Parafilm.
Den vanskeligste delen av denne protokollen er barken fjerningen. Trær ved siden av hverandre kan variere i hvor vanskelig deres phloem er å fjerne. Når et tre har vanskelig phloem, tålmodighet er kritisk. I disse tilfellene nøye kjøre en kniv mellom hard xylem og svampete barken. Denne prosessen føles bokstavelig talt som skinning treet.
Etter å mestre det grunnleggende sandwich teknikk, kan endringer i protokollen hjelpe fit spesifikke behov. For eksempel, ved honing de teknikker som kreves for å fjerne barken, større stykker kan fjernes og brukes til å lage større smørbrød. Dessuten kan endringer gjøres for å imøtekomme spesifikke instrumenter, for eksempel ekstra hull for å overvåke kjemiske utslipp (Fig. 3A), eller ta opp eller avspille lyder (Fig. 3B). Modifikasjoner kan gjøres for å tillate for semi-permanent konservering av barken og dens organismer, eller for midlertidige observasjoner av organismer som senere kan la gratis.
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 |