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).

1. Phloem Auswahl und Streichung Baum <ol><li> Wählen Sie einen Baum mit besonderen Eigenschaften. Sammeln Phloem von Kiefern (dh Bäume in der Gattung Pinus), da sie einen unverwechselbaren Phloem Schicht, die mehrere Millimeter dick ist. 18,27 Sobald ein Baum befindet, die nur wenige unteren Äste hat, kontrollieren Sie sie für sonstige Mängel, wie Insektenangriffe haben und / oder Krankheitserregern. Alternativ können Sie Phloem von anderen Nadelbäumen wie Fichten im Phloem Sandwiches. 9 Sonstige Baumarten können für Phloem Entfernung sein, wie Laubhölzer. HINWEIS: Nadelbäume mit großen Kronen haben typischerweise die dickste Phloemgewebe. Um die Menge des Phloem zu maximieren, ist es am besten, Bäume, die wenigen Defekten und Äste am Stamm (Bole) haben geschnitten. Kiefernarten, die Selbstschnittarbeiten sind am besten. Phloem ist typischerweise dicksten während der Vegetationsperiode und ist dicker höher Kofferraum als in Bodennähe. Phloem ist manchmal schwierig, Remove von den Bäumen in den Herbst oder Winter Jahreszeiten. </li><li> Schneiden Sie ein Baum um oder nutzen kurzem geschnitten Protokolle Phloemgewebe erhalten. Wählen Sie eine Fallrichtung, die Schäden an der Baum sowie in der Nähe Bäume minimieren. Cut zweigt den Kofferraum, um einen leichteren Zugang zu bellen Materialien während Phloem Entfernung zu ermöglichen. </li><li> Sobald ein Baum gefällt (gefällt; auf den Boden fallen gelassen) beginnen Abschaben der Rinde des Stammes mit einem scharfen Ziehklinge (Abb. 1A). Schaben einen Bereich der Rinde bis das Phloem Schicht erreicht ist. HINWEIS: Das Phloem Schicht ist typischerweise in der Farbe heller (zB cremefarben) und feucht, während die äußere Rinde ist trockener und dunkler in der Farbe (Abb. 1b). Besondere Vorsicht nicht, das Phloem kratzen. Die Fläche der Rinde abgeschabt, hängt von der Größe des Phloem Stück (s) erforderlich. </li><li> Nachdem die Rinde entfernt wird, schneiden einen Umriss des Phloem Stück mit einem scharfen Messer. Sicherstellen, dass das Messer schneidet den ganzen Weg zu dem Xylem (Fig. 2A). </li><li> Um das Phloem zu entfernen, starten Sie an einer Ecke des Phloem Stück mit den Fingern vorsichtig schälen die Phloem. Mit einem Messer in Abkratzen der Phloem aus dem Xylem unterstützen. Weiterhin das Ziehen des Phloem ab, bis das gesamte Stück entfernt wird. HINWEIS: Phloem schält typischerweise off des Baumes am einfachsten im Sommer. Für die Phloem außerordentlich schwierig zu entfernen ist, kann ein spachtelförmiges Werkzeug in der Anstrengung zu unterstützen. </li><li> Legen Sie das Phloem Stück sofort in einen sterilen Beutel. Für beste Ergebnisse, Vakuum den Beutel (Abb. 2B) bzw. bei Verwendung ziploc Taschen, entfernen Sie alle Luft aus dem Beutel. Dies erhöht die Lebensdauer des Phloem. Optional legen mehrere Stücke von Phloem in einem Beutel. Shop Phloem in luftdichten Beuteln leicht über dem Gefrierpunkt (zwischen 1 und 10C), um seine Frische behalten. </li></ol> 2. Erstellen der Phloem Sandwich <ol><li> Schneiden Sie zwei gleich große Stücke aus klarem Acryl, Polycarbonat oder einem ähnlichen harten, klaren Material (zB Glas) etwas größer ausr als das Stück Phloem (Abb. 2C). Rund um die Kanten der Acryl um die Ecken reißt die Parafilm Dichtung zu verhindern. Dieses Protokoll verwendet einen 1/8 in. Dicken Plexiglas. HINWEIS: Die Größe der geschnittenen Stücke hängt von den Bedürfnissen des Subjekts Organismus und der Dauer der Studie. Zum Beispiel ein Paar von Borkenkäfern nutzt 4 dm 2 Phloem über einen Monatszeitraum, aber brauchen nur 1 dm 2, wenn die Studie innerhalb von mehreren Tagen stattfindet. </li><li> Bohren Sie ein Loch in eine der Acrylstücke um den Eintritt von Studienorganismus (en) zu ermöglichen. Die Größe und Anzahl der Löcher hängt von den Zielen (Fig. 2D). </li><li> Vor Inbetriebnahme des Phloem zwischen den Acrylstücke, sterilisieren Acryloberfläche (mit&gt; 70% Ethanol) oder, bei Verwendung von neuen Acryl, die Schutzfolie entfernen. </li><li> Legen Sie das frische Stück Phloem zwischen den sterilen Acryl Stück. Orient das Acrylstück mit der Bohrung (en) auf der Innen- oder Außenseite des Phloem whichever erforderlich ist. Typischerweise stehen die Aussenseite des Phloem (Seite, die Rinde hatte) in Richtung auf die Eintrittsöffnungen. </li></ol> 3. Dicht Phloem Sandwich <ol><li> Um eine temporäre Dichtung um das Phloem Sandwich zu erstellen, verwenden 2 in. Breit an den Rändern des Phloem Sandwich (Abb. 2C) zog Parafilm-Streifen. Alternativ können Sie eine Polyvinylidenchlorid Wrap, um die Kanten zu versiegeln. 6 Als nächstes legen Sie eine Klammer auf jeder Seite des Sandwich um die Acryl zum Phloem quetschen. Sicherzustellen, dass die gesamte Oberfläche nach unten geklemmt, um Luftzwischenraum zwischen der Acryl- und Phloem (2C) zu verhindern. Wenn sie nicht richtig eingespannt ist, können die Proben zwischen der Acryl- und Phloem einziehen. </li><li> So erstellen Sie eine semi-permanente Abdichtung fügen Sie einen nicht-Kleben Epoxy oder Vaseline um den Phloem. Stellen Sie sicher, dass das Material die Phloem vollständig umgibt. Als Nächstes verwenden Sie Klammern oder Schrauben mit Schrauben (müssen möglicherweise Bohrungen vor der Zeit zu bohren), um die Acryldicht Phloem halten.Die Sandwiches nur lebensfähig bleiben für bis zu ein oder zwei Monate. </li><li> In Abhängigkeit von den Sauerstoffbedarf der Studie Organismen, fügen einen Luftfilter auf eine oder mehrere Seiten des Sandwich. Dies wird ermöglichen, dass Luft in das Phloem Sandwich geben aber den Wasserverlust aus dem Phloem begrenzen. Wir verwenden einfache Aktivkohlefilter, die auch die Gefahr von pilzlichen und bakteriellen Kontamination zu reduzieren. </li><li> Für Studien Exemplare, die Ein- und Ausreise an benötigen, ersetzen Sie eine der Acrylstücke mit Holz oder ähnliches Material, die ein Insekt in die Bohrung kann. Dies ist besonders wichtig für die Beobachtung der Holzbohrer, da nach ihrer Larvenzustand im Phloem Schicht abgeschlossen ist, sie dann die Bohrung in das Xylem. </li><li> Um Probanden aus Verlassen der Eingangslöcher zu vermeiden, legen kleine Petrischalen (oder andere Objekte, Band) über die Löcher, Sperrung Flucht. Da Organismen, die in diesen Räumen befinden sich daran gewöhnen, schlechten Lichtverhältnissen kann es erforderlich sein, die Sandwiches in einem dunklen Raum oder Kasten, oder Ort o platzierenpaque Material oben, um das Licht zu blockieren. </li></ol> 4. Observing Organismen im Phloem Sandwich <ol><li> Einzuführen Studie Proben in Öffnung des Phloem Sandwich (Abb. 2D). Beachten Proben mit einem Binokular unter einer roten Ampel oder weißes Licht auf eine geringe Lautstärke (Abb. 2E) gesetzt. </li><li> Um die Aktivitäten oder das Wachstum von Exemplaren innerhalb der Phloem Sandwich aufzeichnen befestigen eine Kamera oder Videokamera an das Mikroskop. Bringen spezielle Videokameras, um das Okular des Mikroskops (Abb. 2E &amp; F). Für sehr kleine Organismen wie Milben, Nematoden, und Pseudoskorpione, verwenden Sie ein High-Definition-Videokamera an das Mikroskop angeschlossen. </li><li> Um Geräusche aufzeichnen, legen Sie Mikrofone in die Eintrittsloch des Phloem Sandwich oder durch die Seite des Phloem Sandwich. Da das Eintrittsloch ist klein, mit einem kleinen Mikrofon wie ein Elektret-Kondensatormikrofon. </li><li> Von der Seite oder Oberfläche aufzeichnendas Phloem Sandwich mit einem Piezoelement (Abb. 3B). Um Ton wiederzugeben, verwenden Sie den gleichen Piezoelement oder fügen Sie eine taktile Wandler (Erreger) an die Oberfläche der oberen oder unteren Rand des Acryl. </li></ol>

<ol>
	<li>Aukema, B. H., Raffa, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavior+of+adult+and+larval+Platysoma+cylindrical.+(Coleoptera:+Histeridae)+and+larval+Medetera+bistriata.+(Diptera:+Dolichopodidae)+during+subcortical+predation+of+Ips+pini+(Coleoptera:+Scolytidae).">Behavior of adult and larval Platysoma cylindrical. (Coleoptera: Histeridae) and larval Medetera bistriata. (Diptera: Dolichopodidae) during subcortical predation of Ips pini (Coleoptera: Scolytidae).</a> J Insect Behav. 17, 115-128 (2004).</li><li>Bedard, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+number+of+larval+instars+and+the+appropriate+length+of+the+larval+stadia+of+Dendroctonus+pseudotsugae.+Hopk.,+with+a+method+for+their+determination+in+relation+to+other+bark+beetle.">The number of larval instars and the appropriate length of the larval stadia of Dendroctonus pseudotsugae. Hopk., with a method for their determination in relation to other bark beetle.</a> J Econ Entomol. 26, 128-134 (1933).</li><li>Bridges, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogen-fixing+bacteria+associated+with+bark+beetles.">Nitrogen-fixing bacteria associated with bark beetles.</a> Microb Ecol. 7, 131-137 (1981).</li><li>Cardoza, Y. J., Klepzig, K. D., Raffa, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacteria+in+oral+secretions+of+an+endophytic+insect+inhibit+antagonistic+fungi.">Bacteria in oral secretions of an endophytic insect inhibit antagonistic fungi.</a> Ecol Entomol. 31, 636-635 (2006).</li><li>Cardoza, Y. J., Moser, J. C., Klepzig, K. D., Raffa, K. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multipartite+symbioses+among+fungi,+mites,+nematodes,+and+the+spruce+beetle,+Dendroctonus+rufipennis.">Multipartite symbioses among fungi, mites, nematodes, and the spruce beetle, Dendroctonus rufipennis.</a> Environ Entomol. 37, 956-963 (2008).</li><li>Chen, H. -. F., Salcedo, C., Sun, J. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Male+mate+choice+by+chemical+cues+leads+to+higher+reproductive+success+in+a+bark+beetle.">Male mate choice by chemical cues leads to higher reproductive success in a bark beetle.</a> Animal Behavior. 83, 421-427 (2012).</li><li>Dodds, K. J., Graber, C., Stephen, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facultative+intra+guild+predation+by+larval+Cerambycidae+(Coleoptera)+on+bark+beetle+larvae+(Coleoptera:+Scolytidae).">Facultative intra guild predation by larval Cerambycidae (Coleoptera) on bark beetle larvae (Coleoptera: Scolytidae).</a> Environmental Entomology. 30, 17-22 (2001).</li><li>Franklin, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+for+studying+the+insect+parasites+of+Dendroctonus+frontalis.+and+other+bark+beetles+(Coleoptera:+Scolytidae).">A technique for studying the insect parasites of Dendroctonus frontalis. and other bark beetles (Coleoptera: Scolytidae).</a> Journal of Georgia Entomology Society. 2, 43-44 (1967).</li><li>Gries, G., Pierce, H. D., Lindgren, B. S., Borden, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+techniques+for+capturing+and+analyzing+semiochemicals+for+Scolytid+beetles+(Coleoptera:+Scolytidae).">New techniques for capturing and analyzing semiochemicals for Scolytid beetles (Coleoptera: Scolytidae).</a> J Econ Entomol. 81, 1715-1720 (1988).</li><li>Hofstetter, R. W., Moser, J. C., McGuire, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observations+of+the+mite+Schizosthetus+lyriformis.+(Acari:+Parasitidae)+preying+on+bark+beetle+eggs+and+larvae.">Observations of the mite Schizosthetus lyriformis. (Acari: Parasitidae) preying on bark beetle eggs and larvae.</a> Entomology. News. 120, 397-400 (2009).</li><li>Hofstetter, R. W., Klepzig, K. D., Coulson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+11:+Mutualists+and+Phoronts+of+the+Southern+Pine+Beetle.">Chapter 11: Mutualists and Phoronts of the Southern Pine Beetle.</a> United States Dept. of Agriculture Forest Service, Southern Research Station General Technical Report SRS-140. , 161-181 (2011).</li><li>Hofstetter, R. W., Dunn, D. D., McGuire, R., Potter, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+acoustic+technology+to+reduce+bark+beetle+reproduction).">Using acoustic technology to reduce bark beetle reproduction).</a> Pest Manag Sci. 70, 24-27 (2014).</li><li>Hopping, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Techniques+for+rearing+Ips.">Techniques for rearing Ips.</a> De Geer (Coleoptera: Scolytidae). Can Entomol. 93, 1050-1063 (1961).</li><li>Hougardy, E., Gregoire, J. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleptoparasitism+increases+the+host+finding+ability+of+a+polyphagous+parasitoid+species,+Rhopalicus+tutela+(Hymenoptera:+Pteromalidae).">Cleptoparasitism increases the host finding ability of a polyphagous parasitoid species, Rhopalicus tutela (Hymenoptera: Pteromalidae).</a> Behav Ecol Sociobiol. 55, 184-189 (2003).</li><li>Kaston, B. J., Riggs, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+the+larvae+of+the+native+elm+bark+beetle.">Studies on the larvae of the native elm bark beetle.</a> J Econ Entomol. 30, 98-108 (1937).</li><li>Kinn, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+cycle+of+Dendrolaelaps+neodisetus.+(Mesostigmata:+Digamasellidae),+a+nematophagous+mite+associated+with+pine+bark+beetles+(Coleoptera:+Scolytidae).">Life cycle of Dendrolaelaps neodisetus. (Mesostigmata: Digamasellidae), a nematophagous mite associated with pine bark beetles (Coleoptera: Scolytidae).</a> Environ Entomol. 13, 1141-1144 (1984).</li><li>Kinn, D. N., Miller, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+phloem+sandwich+unit+for+observing+bark+beetles,+associated+predators,+and+parasites.">A phloem sandwich unit for observing bark beetles, associated predators, and parasites.</a> USDA FS Res. Notes SO-269. , 3 (1981).</li><li>Lieutier, F., Day, K. R., Battisti, A., Gregoire, J. -. C., Evans, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bark and wood boring insects in living trees in Europe, a synthesis. , 569 (2004).</li><li>Massey, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+nematode+parasites+and+associates+on+bark+beetles+in+the+United+States.">The influence of nematode parasites and associates on bark beetles in the United States.</a> Bulletin of the Entomology Society of America. 12, 384-386 (1966).</li><li>Moser, J. C., Roton, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mites+associated+with+southern+pine+bark+beetles+in.">Mites associated with southern pine bark beetles in.</a> Allen Parish, Louisiana. Can Entomol. 103, 1775-1798 (1971).</li><li>Mills, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+natural+enemies+of+scolytids+infesting+conifer+bark+in+Europe+in+relation+to+the+biological+control+of+Dendroctonus.+spp+in+Canada.">The natural enemies of scolytids infesting conifer bark in Europe in relation to the biological control of Dendroctonus. spp in Canada.</a> Biocontrol News Information. 4, 305-328 (1983).</li><li>Nagel, W. P., Fitzgerald, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medetera+aldrichii.+larval+feeding+behavior+and+prey+consumption+[Dipt.:+Dolichopodidae].">Medetera aldrichii. larval feeding behavior and prey consumption [Dipt.: Dolichopodidae].</a> Entomophaga. 20, 121-127 (1975).</li><li>Paine, T., Raffa, K., Harrington, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+among+scolytid+bark+beetles,+their+associated+fungi,+and+live+host+conifers.">Interactions among scolytid bark beetles, their associated fungi, and live host conifers.</a> Annu Rev Entomol. 42, 179-206 (1997).</li><li>Reeve, J. D., Coulson, R. N., Klepzig, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predators+of+the+southern+pine+beetle.">Predators of the southern pine beetle.</a> Southern Pine Beetle II. , 153-160 .</li><li>Reid, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+behavior+of+the+mountain+pine+beetle,+Dendroctonus+monticolae.+Hopkins,+during+mating,+egg+laying+and+gallery+construction.">The behavior of the mountain pine beetle, Dendroctonus monticolae. Hopkins, during mating, egg laying and gallery construction.</a> Can Entomol. 90, 505-509 (1958).</li><li>Taylor, A. D., Hayes, J. L., Roton, L., Moser, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+phloem+sandwich+allowing+attack+and+colonization+by+bark+beetles+(Coleoptera:+Scolytidae)+and+associates.">A phloem sandwich allowing attack and colonization by bark beetles (Coleoptera: Scolytidae) and associates.</a> J. Entomol. Soc. Amer. 27, 101-116 (1992).</li><li>Yu, C. C., Tsao, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gallery+construction+and+sexual+behavior+in+the+southern+pine+beetle,+Dendroctonus+frontalis.+Zimm.+(Coleoptera:+Scolytidae).">Gallery construction and sexual behavior in the southern pine beetle, Dendroctonus frontalis. Zimm. (Coleoptera: Scolytidae).</a> Georgia Entomology Society. 2, 95-98 (1967).</li><li>Yturralde, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Acoustic+Ecology+of+Bark+Beetles+and+Bed+Bugs.">The Acoustic Ecology of Bark Beetles and Bed Bugs.</a> PhD. Dissertation. , 323 (2013).</li><li>Wermelinger, B., Seifert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+temperature+dependent+development+of+the+spruce+bark+beetle+Ips+typographus+(L.)+(Col.,+Scolytidae).">Analysis of the temperature dependent development of the spruce bark beetle Ips typographus (L.) (Col., Scolytidae).</a> Journal of Applied Entomology. 122, 185-191 (1998).</li><li>Whitney, H. S., Mitton, J. B., Sturgeon, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+bark+beetles+and+symbiotic+organisms.">Relationships between bark beetles and symbiotic organisms.</a> Bark Beetles in North American Conifers. , 183-211 (1982).</li><li>Wood, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+bark+and+ambrosia+beetles+of+North+and+Central+America+(Coleoptera:+Scolytidae),+a+taxonomic+monograph.">The bark and ambrosia beetles of North and Central America (Coleoptera: Scolytidae), a taxonomic monograph.</a> , 1359 (1982).</li></ol>

No conflicts of interest declared

Das Phloem Sandwich ermöglicht die Einführung und Beobachtung von Arthropoden, Mikroben und andere kleine Organismen, die Phloem Gewebe bewohnen. 1,7,8,9,17,18 Diese Technik hat sich in neuen Entdeckungen geführt und ein besseres Verständnis der Verhaltensweisen, Lebens history traits, Entwicklung und Wechselwirkungen der Organismen im Baum Phloem. 1,5,10 Das Sandwich hier beschriebene Protokoll ist ein Hybrid aus Vergangenheit entwirft, und eine wirtschaftliche Sandwich, das leicht mit minimaler Ausrüstung und Materialien aufgebaut ist bereitzustellen. Die Glas, Acryl oder Polycarbonat Stücke können wiederverwendet werden, und die einzigen Verbrauchsmaterialien sind die Parafilm und Phloem. Obwohl alle Schritte in dem Protokoll sind wichtig, sollten bestimmte Schritte streng einzuhalten, um den höchsten Grad an Erfolg zu gewährleisten. Zunächst wird ein Baum befinden sollte, dass ein Teil der Baumstämme frei oder relativ frei von Zweigniederlassungen hat. Bäume, die viele Filialen haben, sind schwer zu rasieren und werde yield wenige lebensfähige Phloem Stücke, wie jeder Zweig muss um beim Entfernen der Phloem geschnitten werden. Weiter ist es wichtig, die Luftexposition des Phloem minimieren. Wir legen schnell jedes Phloem Stück in einem Beutel bei Entfernung. Nachdem drei Minuten vor sechs Stücke entfernt werden, werden sie in einer vakuumversiegelten Beutels übertragen werden; verwenden wir ein Wechselrichter, um die Versiegelung aus einer Fahrzeugbatterie im Bereich laufen. Zuletzt, Desinfektion der Acrylteile und allgemeine Sauberkeit bei der Ausführung dieses Protokoll wird das Pilzwachstum in der Sandwich reduzieren. Dies ist besonders wichtig für längere Beobachtungen. Wie oben erwähnt, gibt es Einschränkungen der Phloem Sandwichvorrichtung. Da das Phloem Schicht dünn ist, kann nur kleine Organismen, die in der Regel im Phloem bleiben in die Sandwich eingeführt werden. Größere Insekten wie Holzbohrer (dh Buprestid, Cerambycid Arten) eingeführt und für die frühen Stadien ihres Lebenszyklus beobachtet werden. Dieser Zeitrahmen ist in der Regel auf zwei beschränkt3 Wochen; nach diesem Punkt die Larven benötigen Xylem Holz zu bohren in für Verpuppung. Im Gegensatz dazu für Borkenkäfer, vor allem jene aus der Gattung Ips, kann eine vollständige Lebenszyklus beobachtet einschließlich werden Paarung, Ei schlüpft, Fütterung, Verpuppung und Schlüpfen in einen Erwachsenen Käfer. An diesem Punkt wird die Lebensfähigkeit des Sandwich in der Regel aufgrund Austrocknung und Pilzwachstum erschöpft. 28 Darüber hinaus bietet diese Vorrichtung nicht erlauben Insekten frei und natürlich zu besiedeln oder Verlassen des Phloem Sandwich. 27 Unser Protokoll ist flexibel in Bezug auf Größe, Form und Art der Phloem verwendet. Kurzstudien erfordern weniger Phloem Material und Sandwichgröße kann entsprechend skaliert werden. Viele Nadelbaumarten wurden als Phloem Spendern in einem Phloem Sandwich verwendet worden (zB Ponderosa-Kiefer 12, Douglasie 2, Fichte 29, Taedaföhre 27. longleaf Kiefer 27). Materialien im Sandwich kann auch verändert werden; für die Exweise Glasplatten können anstelle von Acryl- und Epoxidharze oder Band statt Parafilm verwendet werden. Der schwierigste Teil dieses Protokolls ist das Phloem Entfernungsprozess. Bäume nebeneinander kann in, wie schwierig die Phloem zu entfernen abweichen. Wenn ein Baum hat schwer Phloem, Geduld ist kritisch. In diesen Fällen sorgfältig ausführen ein Messer zwischen dem harten Xylem und dem schwammigen Phloem. Dieser Prozess fühlt sich buchstäblich wie Skinning der Baum. Nach Beherrschung der Grund Sandwich-Technik, können Änderungen an dem Protokoll fit spezifischen Bedarf zu helfen. Beispielsweise durch Honen der Techniken erforderlich, um Phloem zu entfernen, können größere Stücke entfernt und verwendet werden, um größere Sandwiches erzeugen. Auch können Änderungen vorgenommen, um spezifische Instrumente, wie zB zusätzliche Bohrungen zu überwachen chemische Emissionen (Abb. 3A), oder Aufnahme oder Wiedergabe Sounds (Abb. 3B) unterzubringen. Modifikationen können vorgenommen werden, um semi-permanenten Erhaltung Phloem und ihre Organ ermöglichenIsmen oder für temporäre Beobachtungen von Organismen, die später freigelassen werden kann.

Phloem und Rinde Geweben von Nadelbäumen sind Gastgeber für Tausende von Organismen. Phloeophagy, die Fütterung auf Phloem Gewebe der inneren Rinde, ist eine Gewohnheit der Regel mit Borkenkäfern, woodborers und mehrere andere wirbellose und mikrobielle Taxa, die in Bäumen leben assoziiert 23 Borkenkäfer. (Coleoptera: Curculionidae) entwickeln und leben innerhalb Phloem Ausnahme kurze Zeiträume, wenn Erwachsene suchen neue Wirtsbäume. 31 Borkenkäfer wurden ausgiebig durch ihre wirtschaftlichen Auswirkungen auf Bäumen 18,19 studiert, aber direkte Verhaltensbeobachtungen der Insekten innerhalb Baum Materialien begrenzt. 4 Darüber hinaus sind die Galerien von Borkenkäfern konstruiert werden Lebensraum für eine Vielzahl von Arten. 11 in unüberschaubarer Menge Pilze 30, Bakterien 3, Milben 10,21, und Nematoden 16,19 zusammen mit anderen räuberischen und parasitären Arthropoden 22,24 bewohnen das Phloem Material. Die hier zur Verfügung gestellten Technikenermöglichen die direkte Beobachtung von Borkenkäfern, Milben und Holzbohrer, die typischerweise leben in subkortikalen Umgebungen. Geringe Änderungen des Protokolls können, um Pilze und Bakterien zu untersuchen. Borkenkäfer und zugehörigen Organismen im Baum Geweben wurden mit einem Studium &quot;Phloem Sandwich.&quot; Early Einsatz dieser Technik kann in der Literatur aus dem Jahr 1933, als es verwendet wurde, um die Larvenstadien der Douglasie Käfer beobachten (gefunden werden Dendroctonus pseudotsugae). 2 Das Phloem Sandwich hat viele Ableitungen wie verschiedene Materialien zur Verfügung standen gegangen. Ursprünglich bestand aus einem Stück Phloem zwischen zwei Glasplatten, die durch elastische Bänder zusammengepresst dieses Gerät. 2 Später haben Klammern, Klebeband, Klebstoff, Kunststoff und anderen Materialien in der Konstruktion der Sandwich verwendet. 13,14 , 15,17,26,28 Das hier beschriebene Protokoll bietet Verbesserungen gegenüber einigen der letzten Designs. Zum Beispiel inder Vergangenheit wurden Testspezies in die Seite des Sandwich zwischen den Platten aus Glas oder Kunststoff eingegeben. Dies beschränkt den Bau von Galerien in eine Richtung. Die Verwendung von Eintrittslöcher in der oberen Platte ermöglicht eine größere Freiheit für die Testspezies auf natürliche Stollen- initiieren. Ein weiterer Vorteil des vorgestellten Protokolls ist dessen vereinfachte Konstruktion, die leicht mit wenigen Werkzeugen ausgebildet sein kann. Die Verwendung des Phloem Sandwich hat für den direkten Beobachtungen der Fressverhalten, Fortpflanzung, Entwicklung erlaubt, und Interaktionen von Organismen, die sonst nicht möglich gewesen wäre. 1,5, 22 Diese Methode ist auch ein ausgezeichnetes Werkzeug für K-12 Bildung und Wissenschaft Programme und Displays. Es gibt mehrere Feinheiten in der Schaffung eines Phloem Sandwich, das schwer von interpretieren oder nicht in Handschriften ausgewiesen. Wir glauben, daß eine visuelle (dh Video) Beschreibung der Herstellung eines Sandwich Phloem erforderlich und würdenvon Wert für Wissenschaftler und Pädagogen Interesse an einem Studium phloeophagous Organismen. Unser Protokoll bietet eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, um Arthropoden, Mikroben und anderen Organismen, die Phloem-Gewebe besiedeln beobachten.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Draw blade</td>
			<td>Big Horn Brand&#160;</td>
			<td>20265</td>
			<td>11&#8221; blade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fillet Knife</td>
			<td>American Angler</td>
			<td>30530</td>
			<td>9&#8221; blade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate</td>
			<td>Nexan</td>
			<td>GE-33</td>
			<td>0.093 in. thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm M</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S37441</td>
			<td>2&#8221; wide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamps</td>
			<td>Pony Jaw Opening</td>
			<td>3201-HT-K</td>
			<td>4&#8221; x 1&#8221;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Sealer&#160;</td>
			<td>FoodSaver</td>
			<td>V2840,&#160;</td>
			<td>VacLoc vacuum&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>and bags</td>
			<td></td>
			<td>FSFSBF0742-015</td>
			<td>bags in rolls</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

technique for studying arthropod and microbial communities within tree 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 &#8216;phloem sandwich&#8217; 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.

Das oben beschriebene Protokoll wird ein Forscher ermöglichen, Organismen, die in der kryptischen Umgebung unterhalb der Rinde eines Baumes leben beobachten. Um die Verwendung dieser Technik beschreiben wir eine repräsentative Studie aus unserem Labor, die diese Technik. 12 In diesem Experiment verwendet zu erläutern, wurden Phloem Sandwiches verwendet, um die Auswirkungen von akustischen Behandlungen auf Reproduktionsleistung, Tunnelabstand, und das Überleben der Borkenkäfer beobachten (Abb . 2E und 2F). Die direkte Beobachtung von Käfern, die durch die Verwendung eines Phloem Sandwich möglich, ergab einige interessante Erkenntnisse. Zuerst nahmen wir täglich Tunnelstrecken durch Markieren der Käfer &#39;Standort auf dem Acryl mit einem Marker alle 24 Stunden. Dieser Prozess ergab signifikante Unterschiede zwischen den Sound-Behandlungen, die ohne Phloem Sandwich versteckt worden wäre. Weiter konnten wir eine Reduktion der Eierproduktion mit besonderer Klangbehandlungen. Die mobile Art des Phloem Sandwich für e erlaubtgg Beobachtungen unter einem Binokular ohne die Käfer stören abgeschlossen sein. Während dieser Beobachtungen erfasst wir Käfer Eiablageverhalten mit einem High-Definition-Kamera an das Mikroskop angeschlossen. Andere bemerkenswerte Beobachtungen enthalten die Tötung von Kameraden und die Einleitung Flug mit bestimmten akustischen Behandlungen verbunden. Das Phloem Sandwich-Assay war entscheidend für unser Studium der Borkenkäfer Reaktionen auf akustische Behandlungen. Diese Entdeckungen, die nicht möglich sein, unter der Rinde eines Baumes zu beobachten wäre, sind wertvolle Beiträge zur Entwicklung von Management-Optionen zur Bekämpfung von Borkenkäfer-Ausbrüche. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/50793/50793fig1highres.jpg" /> Abbildung 1. A) Werkzeuge benötigt, um Rinde von Baum zu entfernen. Artikel 1 und 2 sind zur Rinde des Baumes kratzen Unentschieden Klingen. Artikel 3 (Beil) und 4 (Zugsäge) sind nützlich, um Zweige zu entfernenin der Nähe von Scherbereich. B) Verwendung der Ziehklinge, um Rinde von Baum zu entfernen. Beachten Sie die Lichtfarbe der Phloem unter der rötlichen Rinde. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/50793/50793fig2highres.jpg" /> Abbildung 2. A) Entfernung von Phloem nach Rinde wurde der Baum. B) Frische Phloem im Vakuum versiegelten Beutel. C) Phloem Sandwich mit Klemmen Zusammenhalten der Acrylteile und Parafilm um Kanten, um eine Kontamination und Austrocknung der Phloem verhindern gespeichert abgeschabt. D ) Borkenkäfer nahe Loch in Acryl. E gebohrt) Mit Mikroskop, um Phloem Sandwich beobachten. F) Video-Anzeige von Borkenkäfern im Phloem Sandwich. <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/50793/50793fig3highres.jpg" /> Figur 3. <strong&gt; A) Pheromone Erwerb von Käfern in Phloem Sandwich. Luft durch Röhrchen, die Super Q saugfähig. B) Aufnahme und Wiedergabe von Ton über einen piezoelektrischen Wandler (Bildmitte), um Latschenkiefer Käfer im Phloem Sandwich gezogen.

Watch this Scientific Journal Video about Technique for Studying Arthropod and Microbial Communities within Tree Tissues at JoVE.com

Technique for Studying Arthropod and Microbial Communities within Tree Tissues

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.

Technik zur Untersuchung Gliederfüßer und Mikrobielle Gemeinschaften im Baum 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 ...

technique-for-studying-arthropod-microbial-communities-within-tree

Research

JoVE Journal

Environment

10.3K Aufrufe.  Northern Arizona University. 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. 

Serie: Technique for Studying Arthropod and Microbial Communities within Tree Tissues

Waste Water Derived Electroactive Microbial Biofilms: Growth, Maintenance, and Basic Characterization

The growth of anodic electroactive microbial biofilms from waste water inocula in a fed-batch reactor is demonstrated using a three-electrode setup controlled by a potentiostat. Thereby the use of potentiostats allows an exact adjustment of the electrode potential and ensures reproducible microbial culturing conditions. During growth the current production is monitored using chronoamperometry (CA). Based on these data the maximum current density (jmax) and the coulombic efficiency (CE) are discussed as measures for characterization of the bioelectrocatalytic performance. Cyclic voltammetry (CV), a nondestructive, i.e. noninvasive, method, is used to study the extracellular electron transfer (EET) of electroactive bacteria. CV measurements are performed on anodic biofilm electrodes in the presence of the microbial substrate, i.e. turnover conditions, and in the absence of the substrate, i.e. nonturnover conditions, using different scan rates. Subsequently, data analysis is exemplified and fundamental thermodynamic parameters of the microbial EET are derived and explained: peak potential (Ep), peak current density (jp), formal potential (Ef) and peak separation (&#916;Ep). Additionally the limits of the method and the state-of the art data analysis are addressed. Thereby this video-article shall provide a guide for the basic experimental steps and the fundamental data analysis.

Chronoamperometric growth of anodic electroactive microbial biofilms in a fed-batch reactor using a three-electrode setup, controlled by a potentiostat, is demonstrated. The extracellular electron transfer is characterized using cyclic voltammetry in the presence of the electron donor and in the absence of the electron donor. Fundamental data analysis is demonstrated.

The growth of anodic electroactive microbial biofilms from waste water inocula in a fed-batch reactor is demonstrated using a three-electrode setup ...

Forschung

Umwelt

Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high quality paper. Black liquor is a pulping waste generated by the kraft process that has potential for downstream bioconversion. However, the recalcitrant nature of the lignocellulose resources, its chemical derivatives that constitute the majority of available organic carbon within black liquor, and its basic pH present challenges to microbial biodegradation of this waste material. Methods for the collection and modification of black liquor for microbial growth are aimed at utilization of this pulp waste to convert the lignin, organic acids, and polysaccharide degradation byproducts into valuable chemicals. The lignocellulose extraction techniques presented provide a reproducible method for preparation of lignocellulose growth substrates for understanding metabolic capacities of cultured microorganisms. Use of gas chromatography-mass spectrometry enables the identification and quantification of the fermentation products resulting from the growth of microorganisms on pulping waste. These methods when used together can facilitate the determination of the metabolic activity of microorganisms with potential to produce fermentation products that would provide greater value to the pulping system and reduce effluent waste, thereby increasing potential paper milling profits and offering additional uses for black liquor.

Industrial wastes can be collected and modified to analyze microbial growth. Lignocellulose extraction techniques provide components to analyze specific biodegradation ability. Gas chromatography-mass spectrometry identifies fermentation products of microorganisms grown on pulping waste. These methods determine the metabolic capacity of microorganisms to degrade pulping waste.

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high ...

Transcript and Metabolite Profiling for the Evaluation of Tobacco Tree and Poplar as Feedstock for the Bio-based Industry

The global demand for food, feed, energy, and water poses extraordinary challenges for future generations. It is evident that robust platforms for the exploration of renewable resources are necessary to overcome these challenges. Within the multinational framework MultiBioPro we are developing biorefinery pipelines to maximize the use of plant biomass. More specifically, we use poplar and tobacco tree (Nicotiana glauca) as target crop species for improving saccharification, isoprenoid, long chain hydrocarbon contents, fiber quality, and suberin and lignin contents. The methods used to obtain these outputs include GC-MS, LC-MS and RNA sequencing platforms. The metabolite pipelines are well established tools to generate these types of data, but also have the limitations in that only well characterized metabolites can be used. The deep sequencing will allow us to include all transcripts present during the developmental stages of the tobacco tree leaf, but has to be mapped back to the sequence of Nicotiana tabacum. With these set-ups, we aim at a basic understanding for underlying processes and at establishing an industrial framework to exploit the outcomes. In a more long term perspective, we believe that data generated here will provide means for a sustainable biorefinery process using poplar and tobacco tree as raw material. To date the basal level of metabolites in the samples have been analyzed and the protocols utilized are provided in this article.

Plant biomass offers a renewable resource for multiple products, including fuel, feed, food, and a variety of materials. In this paper we investigate the properties of tobacco tree (Nicotiana glauca) and poplar as suitable sources for a biorefinery pipeline.

Transcript und Metabolite Profiling für die Beurteilung von Tabakbaum und Pappel als Rohstoff für die Bio-basierte Industrie

The global demand for food, feed, energy, and water poses extraordinary challenges for future generations. It is evident that robust platforms for the ...

A Technical Perspective in Modern Tree-ring Research - How to Overcome Dendroecological and Wood Anatomical Challenges

Dendroecological research uses information stored in tree rings to understand how single trees and even entire forest ecosystems responded to environmental changes and to finally reconstruct such changes. This is done by analyzing growth variations back in time and correlating various plant-specific parameters to (for example) temperature records. Integrating wood anatomical parameters in these analyses would strengthen reconstructions, even down to intra-annual resolution. We therefore present a protocol on how to sample, prepare, and analyze wooden specimen for common macroscopic analyses, but also for subsequent microscopic analyses. Furthermore we introduce a potential solution for analyzing digital images generated from common small and large specimens to support time-series analyses. The protocol presents the basic steps as they currently can be used. Beyond this, there is an ongoing need for the improvement of existing techniques, and development of new techniques, to record and quantify past and ongoing environmental processes. Traditional wood anatomical research needs to be expanded to include ecological information to this field of research. This would support dendro-scientists who intend to analyze new parameters and develop new methodologies to understand the short and long term effects of specific environmental factors on the anatomy of woody plants.

Here we present a protocol outlining how to sample wooden specimens for the overall assessment of their growth structures. Macro- and microscopic preparation and visualization techniques necessary to generate well-replicated and highly resolved wood anatomical and dendroecological dataset, are described are described.

Technischer Sicht in Modern Jahrringforschung - Wie Dendroökologische und Holz anatomische Herausforderungen zu meistern

Dendroecological research uses information stored in tree rings to understand how single trees and even entire forest ecosystems responded to ...

Watershed Planning within a Quantitative Scenario Analysis Framework

There is a critical need for tools and methodologies capable of managing aquatic systems within heavily impacted watersheds. Current efforts often fall short as a result of an inability to quantify and predict complex cumulative effects of current and future land use scenarios at relevant spatial scales. The goal of this manuscript is to provide methods for conducting a targeted watershed assessment that enables resource managers to produce landscape-based cumulative effects models for use within a scenario analysis management framework. Sites are first selected for inclusion within the watershed assessment by identifying sites that fall along independent gradients and combinations of known stressors. Field and laboratory techniques are then used to obtain data on the physical, chemical, and biological effects of multiple land use activities. Multiple linear regression analysis is then used to produce landscape-based cumulative effects models for predicting aquatic conditions. Lastly, methods for incorporating cumulative effects models within a scenario analysis framework for guiding management and regulatory decisions (e.g., permitting and mitigation) within actively developing watersheds are discussed and demonstrated for 2 sub-watersheds within the mountaintop mining region of central Appalachia. The watershed assessment and management approach provided herein enables resource managers to facilitate economic and development activity while protecting aquatic resources and producing opportunity for net ecological benefits through targeted remediation.

There is a critical need for tools and methodologies capable of managing aquatic systems in the face of uncertain future conditions. We provide methods for conducting a targeted watershed assessment that enables resource managers to produce landscape-based cumulative effects models for use within a scenario analysis management framework.

Watershed Planung innerhalb eines Quantitative Szenarioanalyse Rahmen

There is a critical need for tools and methodologies capable of managing aquatic systems within heavily impacted watersheds. Current efforts often fall ...

Isolation and Analysis of Microbial Communities in Soil, Rhizosphere, and Roots in Perennial Grass Experiments

Plant and soil microbiome studies are becoming increasingly important for understanding the roles microorganisms play in agricultural productivity. The purpose of this manuscript is to provide detail on how to rapidly sample soil, rhizosphere, and endosphere of replicated field trials and analyze changes that may occur in the microbial communities due to sample type, treatment, and plant genotype. The experiment used to demonstrate these methods consists of replicated field plots containing two, pure, warm-season grasses (Panicum virgatum and Andropogon gerardii) and a low-diversity grass mixture (A. gerardii, Sorghastrum nutans, and Bouteloua curtipendula). Briefly, plants are excavated, a variety of roots are cut and placed in phosphate buffer, and then shaken to collect the rhizosphere. Roots are brought to the laboratory on ice and surface sterilized with bleach and ethanol (EtOH). The rhizosphere is filtered and concentrated by centrifugation. Excavated soil from around the root ball is placed into plastic bags and brought to the lab where a small amount of soil is taken for DNA extractions. DNA is extracted from roots, soil, and rhizosphere and then amplified with primers for the V4 region of the 16S rRNA gene. Amplicons are sequenced, then analyzed with open access bioinformatics tools. These methods allow researchers to test how the microbial community diversity and composition varies due to sample type, treatment, and plant genotype. Using these methods along with statistical models, the representative results demonstrate there are significant differences in microbial communities of roots, rhizosphere, and soil. Methods presented here provide a complete set of steps for how to collect field samples, isolate, extract, quantify, amplify, and sequence DNA, and analyze microbial community diversity and composition in replicated field trials.

Excavation of plant roots from the field as well as processing of samples into endosphere, rhizosphere, and soil are described in detail, including DNA extraction and data analysis methods. This paper is designed to enable other laboratories to use these techniques for the study of soil, endosphere, and rhizosphere microbiomes.

Isolierung und Analyse der mikrobiellen Lebensgemeinschaften im Boden, Rhizosphäre und Wurzeln in mehrjährige Grass Experimente

Plant and soil microbiome studies are becoming increasingly important for understanding the roles microorganisms play in agricultural productivity. The ...

Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on collecting various sized particulate matter (PM) retained on leaf surfaces. We further characterized the retention efficiency of leaves to various sized PM, which will help to assess the abilities of urban trees to remove PM from ambient air quantitatively. 
Taking three broadleaf tree species (Ginkgo biloba, Sophora japonica, and Salix babylonica) and two needleleaf tree species (Pinus tabuliformis and Sabina chinensis) as the research objects, leaf samples were collected 4 days (short PM retention period) and 14 days (long PM retention period) after the latest rainfall. PM retained on the leaf surfaces was collected by means of WC, BC, and UC in sequence. Then, retention efficiencies of leaves (AEleaf) to three types of the various sized PM, including easily removable PM (ERP), difficult-to-remove PM (DRP), and totally removable PM (TRP), were calculated. Only around 23%-45% of the total PM retained on leaves could be cleaned off and collected by WC. When the leaves were cleaned through WC+BC, the underestimation of the PM retention capacity of different tree species was in the range of 29%-46% for various sized PM. Almost all PM retained on leaves could be removed if UC was supplemented to WC+BC. 
In conclusion, if the UC was complemented after the conventional cleaning methods, more PM on leaf surfaces could be eluted and collected. The procedure developed in this study can be used for assessing the PM removal abilities of different tree species.

The ultrasonic cleaning method was applied to elute the particulate matter (PM) retained on leaf surfaces after PM was eluted by the conventional cleaning methods (water cleaning only or water cleaning plus brush cleaning). The methodology can help to improve the estimation accuracy for PM retention capacity of leaves.

Beurteilung der Feinstaub entfernen Fähigkeiten des Baumes Blätter

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on ...

Characterizing Microbiome Dynamics &#8211; Flow Cytometry Based Workflows from Pure Cultures to Natural Communities

The investigation of pure cultures and monitoring of microbial community dynamics is vital to understand and control natural ecosystems and technical applications driven by microorganisms. Next generation sequencing methods are widely utilized to resolve microbiomes, but they are generally resource and time intensive and deliver mostly qualitative information. Flow cytometric microbiome analysis does not suffer from those disadvantages and can provide relative subcommunity abundances and absolute cell numbers at-line. Although it does not deliver direct phylogenetic information, it can enhance the analysis depth and resolution of sequencing approaches. In sharp contrast to medical applications in both research and routine settings, flow cytometry is still not widely used for microbiome analysis. Missing information on sample preparation and data analysis pipelines may create an entry barrier for the researchers facing microbiome analysis challenges that would often be textbook flow cytometry applications. Here, we present three comprehensive workflows for pure cultures, complex communities in clear medium and complex communities in challenging matrices, respectively. We describe individual sampling and fixation procedures and optimized staining protocols for the respective sample sets. We elaborate the cytometric analysis with a complex research centered and an application focused bench top device, describe the cell sorting procedure and suggest data analysis packages. We furthermore propose important experimental controls and apply the presented workflows to the respective sample sets.

Characterizing Microbiome Dynamics &amp;#8211; Flow Cytometry Based Workflows from Pure Cultures to Natural Communities

Flow cytometric analysis has proven valuable for investigating pure cultures and monitoring microbial community dynamics. We present three comprehensive workflows, from sampling to data analysis, for pure cultures and complex communities in clear medium as well as in challenging matrices, respectively.

Kennzeichnenden Microbiome Dynamik – Durchflusszytometrie basierten Workflows von Reinkulturen zu natürlichen Gemeinschaften

The investigation of pure cultures and monitoring of microbial community dynamics is vital to understand and control natural ecosystems and technical ...

Automated 3D Optical Coherence Tomography to Elucidate Biofilm Morphogenesis Over Large Spatial Scales

Biofilms are a most successful microbial lifestyle and prevail in a multitude of environmental and engineered settings. Understanding biofilm morphogenesis, that is the structural diversification of biofilms during community assembly, represents a remarkable challenge across spatial and temporal scales. Here, we present an automated biofilm imaging system based on optical coherence tomography (OCT). OCT is an emerging imaging technique in biofilm research. However, the amount of data that currently can be acquired and processed hampers the statistical inference of large scale patterns in biofilm morphology. The automated OCT imaging system allows covering large spatial and extended temporal scales of biofilm growth. It combines a commercially available OCT system with a robotic positioning platform and a suite of software solutions to control the positioning of the OCT scanning probe, as well as the acquisition and processing of 3D biofilm imaging datasets. This setup allows the in situ and non-invasive automated&#160;monitoring of biofilm development and may be further developed to couple OCT imaging with macrophotography and microsensor profiling.

Microbial biofilms form complex architectures at interphases and develop into highly scale-dependent spatial patterns. Here, we introduce an experimental system (hard- and software) for the automated acquisition of 3D optical coherence tomography (OCT) datasets. This toolset allows the non-invasive and multi-scale characterization of biofilm morphogenesis in space and time.

Automatisierte 3D-Optische Kohärenztomographie zur Aufklärung der Biofilmmorphogenese über große räumliche Skalen

Biofilms are a most successful microbial lifestyle and prevail in a multitude of environmental and engineered settings. Understanding biofilm ...

Using Caenorhabditis elegans for Studying Trans- and Multi-Generational Effects of Toxicants

Information about toxicities of chemicals are essential in their application and waste management. For chemicals at low concentrations, the long-term effects are very important in judging their consequences in the environment and on human health. In demonstrating long-term influences, effects of chemicals over generations in recent studies provide new insight. Here, we describe protocols for studying effects of chemicals over multiple generations using free-living nematode Caenorhabditis elegans. Two aspects are presented: (1) trans-generational (TG) and (2) multi-generational effect studies, the latter of which is separated to multi-generational exposure (MGE) and multi-generational residual (MGR) effect studies. The TG effect study is robust with a simple purpose to determine whether chemical exposure to parents can result in any residual consequences on offspring. After the effects are measured on parents, sodium hypochlorite solutions are used to kill the parents and keep the offspring so as to facilitate effect measurement on the offspring. The TG effect study is used to determine whether the offspring are affected when their parent is exposed to the pollutants. The MGE and MGR effect study is systematical used to determine whether continuous generational exposure can result in adaptive responses in offspring over generations. Careful pick-up and transfer are used to distinguish generations to facilitate effect measurement on each generation. We also combined protocols to measure locomotion behavior, reproduction, lifespan, biochemical and gene expression changes. Some example experiments are also presented to illustrate the trans- and multi-generational effect studies.

Using Caenorhabditis elegans for Studying Trans- and Multi-Generational Effects of Toxicants

Trans- and multi-generational effects of persistent chemicals are essential in judging their long-term consequences in the environment and on the human health. We provide novel detailed methods for studying trans- and multi-generational effects using free-living nematode Caenorhabditis elegans.

Verwendung von Caenorhabditis elegans zur Untersuchung der trans- und mehrgenerationenlichen Wirkungen von Toxischen Stoffen

Information about toxicities of chemicals are essential in their application and waste management. For chemicals at low concentrations, the long-term ...