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.
Floem og bark væv af nåletræer er vært for tusindvis af organismer. Phloeophagy, fodring på Phloem væv af den indre bark, er en vane som regel forbundet med barkbiller, woodborers, og flere andre hvirvelløse dyr og mikrober taxa, der bor inden for træer 23 Barkbiller. (Coleoptera: Curculionidae) udvikle og leve inden floem undtagen korte perioder, når voksne søger nye vært træer. 31 Barkbiller er blevet grundigt undersøgt på grund af deres økonomiske virkninger på træerne 18,19, men direkte adfærdsmæssige observationer af insekter inden træet materialer har været begrænset. 4 Endvidere gallerierne konstrueret af barkbiller blive levested for et utal af arter. 11 Et stort antal svampe 30, bakterier 3, mider 10,21, og nematoder 16,19 sammen med andre rovdyr og parasitære leddyr 22,24 bebor Phloem materiale. De her teknikkermulighed for direkte observation af barkbiller, mider og træ Soegere, der typisk lever i subcorticale miljøer. Mindre ændringer i protokollen kan foretages for at studere svampe og bakterier.
Barkbiller og tilknyttede organismer i træ væv er blevet undersøgt ved hjælp af en "Phloem sandwich." Kan ses tidlig brug af denne teknik i litteraturen går tilbage til 1933, hvor det blev brugt til at observere de larvestadiet instars af Douglas-gran bille (Dendroctonus pseudotsugae). 2 Phloem sandwich har været igennem mange afledninger som forskellige materialer blev tilgængelige. Oprindeligt bestod af et stykke phloem placeret mellem to plader af glas, presset sammen ved hjælp af elastiske bånd denne enhed. 2 Senere har klemmer, tape, lim, plast og andre materialer været anvendt i konstruktionen af sandwich. 13,14 , 15,17,26,28 Den her beskrevne protokol tilbyder forbedringer over nogle af de seneste designs. For eksempel iTidligere blev forsøgsart indgået siden af sandwich, mellem pladerne af glas eller plast. Denne begrænsede opførelse af gallerier én retning. Brugen af indgangshuller i toppladen giver større frihed for testarter at indlede naturlig galleri byggeri. En anden fordel ved den præsenterede protokol er dens forenklet design, som let kan fremstilles med få værktøjer. Brugen af Phloem sandwich har givet mulighed for direkte observationer af fodring adfærd, reproduktion, udvikling og interaktioner af organismer, som ellers ikke ville have været muligt. 1,5, 22 Denne metode er også et glimrende værktøj til K-12 uddannelse og videnskab programmer og skærme.
Der er flere finesser i skabelsen af en Phloem sandwich, der er vanskelige at tolke fra eller ikke rapporteret i manuskripter. Vi mener, at der er behov for en visuel (dvs. video) beskrivelse af produktionen af en Phloem sandwich og ville væreaf værdi for forskere og undervisere interesseret i at studere phloeophagous organismer. Vores protokol giver en enkel og billig måde at observere leddyr, mikrober og andre organismer, der bebor Phloem væv.
Den Phloem sandwich giver mulighed for indførelse og observation af leddyr, mikrober og andre små organismer, der bebor Phloem væv. 1,7,8,9,17,18 Denne teknik har resulteret i nye opdagelser og en bedre forståelse af adfærd, livs- historie træk, udvikling og samspil af organismer inden for træ Phloem. 1,5,10 Sandwich protokollen beskrevet her er en hybrid af tidligere design, og vil give en økonomisk sandwich, der er let konstrueret med minimal udstyr og materialer. De glas, akryl eller polycarbonat stykker kan genbruges, og de eneste forbrugsmaterialer er Parafilm og Phloem.
Selv om alle trin i protokollen er vigtige, bør visse skridt følges nøje for at sikre den højeste grad af succes. For det første skal et træ være placeret, som har en del af bole fri eller relativt fri af grene. Træer, der er mange grene er svære at barbere og vil yMARKEN få levedygtige Phloem stykker, som hver filial skal skæres rundt, når du fjerner Phloem. Dernæst er det vigtigt at minimere luft eksponering af phloem. Vi hurtigt placere hver Phloem brik i en pose ved fjernelse. Når 3-6 stykker fjernes, overføres til en vakuum-forseglet pose; vi bruger en power inverter til at køre sealer fra bilens batteri i marken. Sidste, sanitizing akryl stykker og generel renlighed ved udførelse af denne protokol vil reducere svampevækst i sandwich. Dette er især vigtigt for udvidede bemærkninger.
Som nævnt ovenfor, er der begrænsninger i phloem sandwich apparatet. Da phloem lag er tyndt, kan kun små organismer, som typisk forbliver i phloem indføres i sandwich. Større insekter såsom træ soegerne (dvs. Buprestid, Cerambycid art) kan indføres og observeres i de tidlige faser af deres livscyklus. Denne tidsramme er normalt begrænset til to tiltre ugers varighed efter dette punkt larverne kræver veddet træ til boring i for pupation. I modsætning til barkbiller, især dem i slægten Ips, en fuld livscyklus kan observeres, herunder parring, ægklækning, fodring, pupating og eclosion til en voksen bille. På dette tidspunkt er levedygtigheden af sandwich sædvanligvis udmattet på grund af udtørring og svampevækst. 28. Desuden er dette apparat ikke tillader insekter til frit og naturligt kolonisere eller forlade Phloem sandwich. 27
Vores protokol er fleksibel med hensyn til størrelse, form og type floem anvendes. Korte studier kræver mindre Phloem materiale og sandwich størrelse kan skaleres i overensstemmelse hermed. Mange nåletræ er blevet anvendt som Phloem donorer i en phloem sandwich (f.eks ponderosa fyrretræ 12, Douglas-gran 2, gran 29, loblolly pine 27 longleaf fyrretræ 27). Materialer i sandwich kan også ændres; for exrigelig, glasplader kan anvendes i stedet for acryl og epoxy eller bånd i stedet for Parafilm.
Den sværeste del af denne protokol er den Phloem fjernelse proces. Træer ved siden af hinanden kan variere i hvor svært deres phloem er at fjerne. Når et træ har vanskelig Phloem, tålmodighed er kritisk. I disse tilfælde omhyggeligt køre en kniv mellem den hårde veddet og svampet phloem. Denne proces føles bogstaveligt talt som flåning træet.
Efter mastering grundlæggende sandwich teknik kan ændringer i forsøgsprotokollen hjælpe fit specifikke behov. For eksempel ved honing teknikker, der kræves for at fjerne phloem, større stykker kan fjernes og bruges til at skabe større sandwich. Desuden kan foretages ændringer for at imødekomme specifikke instrumenter, f.eks yderligere huller til at overvåge kemiske emissioner (Fig. 3A), eller optage eller afspille lyde (fig. 3B). Modifikationer kan foretages for at muliggøre semi-permanent bevarelse af phloem og organismer, eller til midlertidige observationer af organismer, der senere kan lade 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 |