Die Autoren möchten Vergangenheit Mitglieder der Auf-Labor bedanken: Sam-Kyu Kim, Kathryn Plichta und Victoria Miranda-Thompson für ihre Beiträge zur Verbesserung der viele dieser Protokolle. Wir erkennen die National Science Foundation Förderung (Zuschüsse IOS-0840932 und IOS-0724978) auf SP Lager.

1. Bodenprobenentnahme <ol><li> Betrachten Sie die eine Mindestfläche von 2 - 4 m 2 für jede Probennahmestelle. </li><li> Sammeln von Bodenproben in einer Tiefe von mindestens 15 cm (Fig. 4). </li><li> Nehmen Sie sich mindestens fünf Stichproben in diesem Bereich. </li><li> Nehmen Sie 3 Teilproben pro Probe. Je nach Ziel der Studie entweder kombinieren die Teilstichproben oder bewahren Sie diese getrennt. </li><li> Platzieren Sie jede Probe in einem Plastikbeutel. Betrachten Doppel Absacken zu Austreten von Proben (Abbildung 4) zu vermeiden. </li><li> Label-Proben mit einem wasserfesten Filzstift. Fügen Sie die folgenden Informationen von jeder Probenahmestelle: Site-Informationen (einschließlich Ort / Raum / Site-Namen und GPS-Koordinaten-Informationen), Datum, Lebensraum, verbunden Vegetation, Temperatur, Höhe, usw. HINWEIS: Falls zutreffend, sammeln und / oder aufzeichnen die Anwesenheit von Insekten oder anderen Wirbellosen mit der Probe zur späteren Identifizierung gesammelt. Sie können potenzielle natur stellenal EPN Gastgeber. </li><li> Saubere Sammel Werkzeuge zwischen den Proben durch gründliches Waschen mit Wasser und / oder Desinfektions sie mit 70% Ethanol oder 0,5% Bleichmittel-Lösung. </li><li> Halten Proben in einem Kühler (8-15 ° C) während des Transports zum Labor. </li><li> Nehmen Sie einen Teil der Bodenprobe für die Analyse von Informationen über Bodenbeschaffenheit, Beschaffenheit, Feuchtigkeit, elektrische Leitfähigkeit oder andere gewünschte Bodenparameter zu erhalten. </li></ol> . 2 Nematode Isolierung aus Bodenproben: Insect-Hetze Technik <ol><li> Entfernen Sie alle Fremdkörper (dh., Steine, Holzstücke oder Rinde, Blätter, etc.) Mit Ihren Proben gesammelt, um eine Kontamination mit Mikroorganismen saprobischen vermeiden. </li><li> Fügen Sie Wasser, um den Boden zu befeuchten und die Bewegung der Nematoden zu erleichtern. HINWEIS: Verwenden Sie eine Sprühflasche, um die Feuchtigkeit der Erde langsam zu erhöhen. </li><li> Es werden ca. 200 bis 250 ml feuchten Boden an einem sauberen Kunststoffbehälter mit einem Deckel. </li><li> In Insektenköder. Betrachten 5 bis 10 Insekten an der Bodenoberfläche jeder Probe (Abbildung 5). </li><li> Bedecken Sie den Behälter mit einem Deckel und schalten Behälter auf den Kopf. </li><li> Aufrechterhaltung Behälter im Dunkeln bei RT (es mindestens 22 - 25 ° C). </li><li> Prüfen Behälter alle 2 - 3 Tage und entfernen abgestorbene Insekten. HINWEIS: fügen Sie zusätzliche gesunde Insekten zu jedem Behälter zur weiteren Hetze der Bodenprobe. </li><li> Entfernen tote Insekten aus den Behältern. HINWEIS: Cadavers mit einem braunen oder ockerfarbenen Färbung in der Regel durch steinernematids parasitiert, während ziegelrot bis dunkelviolett Leichen werden von heterorhabditids parasitiert. </li><li> Spülen Leichen in sterilem Wasser. </li><li> Zeigen Leichen in einem modifizierten Weiß Falle zur Rückgewinnung von Nematoden Nachkommen (siehe Verfahren unten). </li></ol> . 3 Nematode Erholung von Infected Cadavers: Modifizierte Weiß-Falle <ol><li> Setzen Sie die Spitze einer 50 (oder 60) mm Durchm. Petrischale in eine größere Schale (100 mm). </li><li> Stellen Sie eine SündeGLE kreisförmigen Filterpapier (Whatman Nr. 1) in der kleineren Schale. </li><li> Platz Leichen auf dem Filterpapier des kleineren Gericht dafür, dass Leichen nicht gegenseitig berühren, um Verunreinigungen zu vermeiden. </li><li> Füllen Sie den äußeren (größeren) Petrischale mit ca. 20 ml steriles destilliertes Wasser. Kein Wasser in der Schale, die die Leichen hält nicht hinzu. </li><li> Decken Sie die große Petrischale und seinen Inhalt mit dem Deckel (Abbildung 6). </li><li> Beschriften Sie Gerichte entsprechend. Fügen Sie die folgenden Informationen: Name Nematode (Art / Isolat), Infektion (Datum Infektion wurde gesetzt) ​​und Trap-Datum (das ist das Datum, die Falle aufgestellt). </li><li> Halten Falle bei RT bis Entstehung von Infektionsjugendstadien (IJ) auftritt. 25 Tage abhängig von der Nematodenarten und / oder Belastung betrachtet - Dieser Prozess kann zwischen 10 nehmen. </li><li> Ernte mit Wasser IJs durch Entfernen des größeren Spiegel der Falle und gießt Wasser mit Nematoden in ein Becherglas. </li><li> Nematoden ermöglichen, um den Boden der Dekantier-bEaker. Dieser Vorgang kann einige Minuten dauern. </li><li> Gießen Sie Wasser sorgfältig darauf achten, Nematoden im Boden des Bechers zu bleiben. </li><li> Nematoden spülen, indem mehr Wasser und ermöglicht Nematoden zu dekantieren. 3-mal, bis das Wasser ist sauber - Dieser Schritt kann 2 wiederholt werden. </li><li> Platzieren Nematodensuspension in einer Gewebekulturflasche (250 ml). Halten Konzentration der Suspension auf 1000 - 3000 Nematoden / ml. </li><li> Speicher Kolben mit Nematodensuspension in einem Kühlraum oder Brutschrank zwischen 10 - 20 ° C. Hinweis: Überprüfen Sie gespeichert Kolben periodisch Haltbarkeit von EPN ist variabel. Normalerweise steinernematids kann für 6 gespeichert werden - 12 Monate ohne die Notwendigkeit von Subkultur, während heterorhabditids kann mehr regelmäßige Kontrolluntersuchungen erforderlich. </li></ol>

<ol>
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J., Gaugler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patchiness+in+populations+of+entomopathogenic+nematodes.">Patchiness in populations of entomopathogenic nematodes.</a> Journal of Invertebrate Pathology. 64, 39-45 (1994).</li><li>White, G. 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+method+for+obtaining+infective+nematode+larvae+from+cultures.">A method for obtaining infective nematode larvae from cultures.</a> Science. 66, 302-303 (1927).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Dieser Nachweis ist der erste von zwei Darstellungen, die eine Reihe von Techniken, die häufig zur Untersuchung EPN und ihrer symbiotischen Bakterien verwendet werden, zu beschreiben. Diese Techniken stellen wichtige Schritte für die erfolgreiche Etablierung von EPN Kulturen im Labor und bilden auch die Grundlage für andere Biotests, die EPN als Modellorganismen für die Forschung zu verwenden. Verschiedene Bodenuntersuchungen von EPN haben gezeigt, dass die Größe und Verteilung können...

Viele Nematoden mit Insekten verbunden, und ihre Wirt-Interaktionen reichen von Vorteil für schädlich. Hierbei konzentrieren wir uns auf eine Gruppe von Nematoden, die Krankheitserreger von Insekten sind, die auch als Nematoden (oder EPN) bekannt. Zwei Familien Nematoden gehören zu dieser Gruppe von Nematoden: Steinernematidae und Heterorhabditidae 11,13. Die pathogene Wirkung ist in der Tat durch ihre Interaktion mit fakultativ anaeroben Darmbakterien (Bakterien Xenorhabdus assoziieren mit steinernematids und Bakterien Photorhabdus assoziieren mit heterorhabditids) 2 erlassen. Die Bakterien werden von einem Host zu einem anderen Insekt von der einzigen frei lebenden Nematoden-Bühne, der dritten Stufe infektiöse juvenile (auch als dauer jugendlich, Jugend-oder Infektions IJ bekannt), die in der Erde lebt vektorisiert. Einmal in der Insekten, die Nematoden lösen die Bakterien in die Hämolymphe der Insekten, die die Insekten-Wirts durch massive Blutvergiftung zu töten. Die Bakterien auchdes Insekts Gewebe abbauen und sich der Nematoden Nahrungsquelle, so dass sie, um zu reifen und sich zu vermehren. Üblicherweise werden eine oder zwei Generationen wachsenen Nematoden im Insekten kadaver hergestellt. Die Nachkommen der letzten Erwachsenengeneration reassoziiert mit ein paar Bakterienzellen in eine Art und Weise zu spezialisieren, als ihre bisherigen Ernährungs Beziehung, und pflegen diese Zellen im Darm, als sie aus bewegen sich von der Insekten-Kadaver in den Boden, wo sie andere Insekten parasitieren zu erwarten 6,11,14 (Abbildung 1). Seit ihrer Entdeckung im Jahre 1927, EPN wurden als wertvolle Alternativen zu chemischen Pflanzenschutzmitteln, da sie eine Vielzahl von Insekten, die landwirtschaftliche Schädlinge 3,4,5 sind parasitieren. Doch in den letzten zwei Jahrzehnten, diese Nematoden und ihre symbiontischen Bakterien wurden als formbar Modellsystem zur Untersuchung der biologischen, ökologischen und evolutionären Aspekte der Wirt-Mikroben-interactio anerkannt14 ns. Das Ziel dieser Präsentation ist es, die Methoden und Techniken, die am häufigsten für Bodenproben und die Isolierung von EPN eingesetzt zu zeigen. Eine Vielzahl von Werkzeugen zur Verfügung und kann für das Sammeln von Bodenproben verwendet werden, einschließlich: Boden Loten, Spachtel, post-Erdbohrer, Schnecken, Probenahmerohre, Handschaufeln, unter anderem (Abbildung 2). Je nach Zweck der Untersuchung können zwei Verfahren für die Probenahme berücksichtigt werden: a) geschichtet, b) Zufallsauswahl (Fig. 3). Die geschichtete Stichprobe wird üblicherweise als Teil einer intensiven Studie in einem bestimmten Bereich oder abgegrenzt über einen bestimmten Zeitraum verwendet wird. Im allgemeinen wird ein transect abgegrenzt und Bodenproben werden in festgelegten Abständen in der transect über einen Zeitraum (3A) 15 genommen. Die Zufallsstichprobe wird in der Regel eingesetzt, wenn die sich auf ein weites Gebiet. Dieses Probenahmestrategie ist für die Untersuchung der Vielfalt der EPN f verwendetrom einen großen geographischen Bereich oder die Region (3B) 12. Je nach Schwerpunkt der Studie, die eine breite Palette von Höhen-, Boden-Texturen und Lebensräumen (z. B.., Feldern, Wäldern, Wiesen, Parks, Stränden, Uferbereiche, etc.) kann eine Reihe von Faktoren berücksichtigt werden. Wir zeigen die Insekten-Hetze Technik, die ursprünglich von Bettwäsche und Akhurst 1 beschrieben wurde, und stellt eine einfache und selektive Alternative für die Wiederherstellung EPN von Bodenproben. Dies ist ein selektives Verfahren, das auf der Prämisse, dass die Nematoden (IJ-Stufe) wird zu einem Insektenwirtszogen werden und parasitieren sie basiert. Diese Technik kann auch zur Isolierung von anderen Insektenpathogene wie Pilze, Bakterien und 8,10 zu berücksichtigen. Wir haben auch die modifizierte Weiß-Trap-Technik, die für das Abrufen von Nematoden Nachkommen von infizierten Insekten 7,14 Hosts verwendet wird, zu demonstrieren. Dies ist eine mühe erfüllthod, die den Vorteil von Abrufen einer &quot;sauberen&quot; Nematoden Nachkommen frei von Schmutz von den erniedrigenden Insektenkadaver bietet. Schließlich sind die beschriebenen und in diesem Artikel gezeigt Techniken entsprechen denen konzipiert und / oder im Labor als auch solche mit verschiedenen Kollegen und Mitarbeitern beschrieben.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1119">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:309px;">Company</td>
			<td style="width:241px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:299px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:271px;">Galleria mellonella</td>
			<td style="width:309px;">Timberline</td>
			<td style="width:241px;">http://www.timberlinefisheries.com/ProductDetails.asp?ProductCode=WAXLG</td>
			<td>for insect baiting technique</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:271px;">Filter Paper, 55mm Grade 1 Cellulose</td>
			<td style="width:309px;">Whatman/VWR</td>
			<td>28450-048</td>
			<td>infection chamber and White trap assembly</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">60 x 15 mm Petri Dishes</td>
			<td style="width:309px;">VWR</td>
			<td>25384-092</td>
			<td>infection chamber and White trap assembly</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">100 x 15 Petri Dishes</td>
			<td style="width:309px;">VWR</td>
			<td style="width:241px;">25384-088</td>
			<td>infection chamber and White trap assembly</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:271px;">ZIPloc Plastic Bags</td>
			<td style="width:309px;">Ace Hardware or local hardware store</td>
			<td style="width:241px;">N/A</td>
			<td>soil sampling</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:271px;">Mechanical Pipettor P1000, P200 ml</td>
			<td style="width:309px;">VWR</td>
			<td>89130-562; 89130-566&#160;</td>
			<td>infection chamber and White trap assembly</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">pippetor tips 1000ml, 200 ml</td>
			<td style="width:309px;">VWR</td>
			<td style="width:241px;">16466-004 ; 53510</td>
			<td>infection chamber and White trap assembly</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Bleach</td>
			<td style="width:309px;">Ace Hardware or local hardware store</td>
			<td>N/A</td>
			<td>soil sampling , desisnfecting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Sodium Hypochlorite</td>
			<td style="width:309px;">Ace Hardware or local hardware store</td>
			<td>N/A</td>
			<td>soil sampling , desisnfecting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">70% Ethyl alochol</td>
			<td style="width:309px;">AAPER</td>
			<td>17212945</td>
			<td>soil sampling , desisnfecting</td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:18px;width:271px;">Shovels</td>
			<td style="width:309px;">Ace Hardware or local hardware store</td>
			<td style="width:241px;">N/A</td>
			<td>soil sampling</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Tubular soil sampler</td>
			<td>Accuproducts</td>
			<td style="width:241px;">N/A</td>
			<td>soil sampling</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Soil Probe, long handle</td>
			<td>Nupla&#160;</td>
			<td style="width:241px;">PRB4T 69401 Classic</td>
			<td>soil sampling</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:271px;">Measuring tape</td>
			<td style="width:309px;">Ace Hardware or local hardware store</td>
			<td style="width:241px;">N/A</td>
			<td>soil sampling</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">Flagging tape, various colors</td>
			<td style="width:309px;">Ace Hardware or local hardware store</td>
			<td style="width:241px;">N/A</td>
			<td>soil sampling</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">tissue culture flasks</td>
			<td style="width:309px;">VWR</td>
			<td style="width:241px;">Falcon, 29185-304&#160;</td>
			<td>White trap, collection of EPN</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:271px;">wash bottles, Polyethylene, Wide Mouth</td>
			<td style="width:309px;">VWR</td>
			<td>16650-107</td>
			<td>White trap, collection of EPN</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

soil sampling and isolation of entomopathogenic nematodes (steinernematidae, heterorhabditidae)

Nematoden (aka EPN) stellen eine Gruppe von Bodenbewohner-Nematoden, die eine Vielzahl von Insekten parasitieren. Diese Nematoden gehören zu zwei Familien: Steinernematidae und Heterorhabditidae. Bisher wurden mehr als 70 Arten in der Steinernematidae beschrieben worden, und es sind etwa 20 Spezies in der Heterorhabditidae. Die Nematoden haben eine Partnerschaft mit mutualistic Enterobacteriaceae Bakterien und zusammen sind sie als starke insektizide Komplex, der eine Vielzahl von Insektenarten tötet handeln. Hierbei konzentrieren wir uns auf die am häufigsten verwendeten Techniken zum Sammeln von EPN Boden betrachtet. Der zweite Teil dieser Präsentation konzentriert sich auf die Insekten-Hetze Technik, einer weit verbreiteten Ansatz für die Isolierung von EPN aus Bodenproben, und die modifizierte Weiß-Trap-Technik, die für die Wiederherstellung dieser Nematoden aus infizierten Insekten verwendet wird. Diese Methoden und Techniken sind wichtige Schritte für die erfolgreiche Etablierung von EPN Kultnahmen im Labor und auch die Grundlage für andere Biotests, die diese Nematoden als Modellorganismen für die Forschung in anderen biologischen Disziplinen zu betrachten. Die in dieser Präsentation gezeigten Techniken entsprechen denen, durchgeführt und / oder entworfen von Mitgliedern der SP Auf Labor sowie diejenigen, die von verschiedenen Autoren beschrieben.

Bodenprobenentnahme Dritten Stufe infektiösen jungen EPN sind die einzigen frei lebenden Stadien in diesen Nematoden-Lebenszyklus, die im Boden (Abbildung 1) befinden. Daher sammeln Bodenproben ist eine sehr effiziente Methode, um diesen Nematoden erholen. 4 zeigt ein Bodenprofil, der die Tiefe an dem Proben zu entnehmen. Erhaltung der Feuchtigkeit einer Probe ist ein Schlüsselfaktor für das Überleben der Nematoden. Folglich ist es wichtig, Bodenproben i...

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Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes Steinernematidae, Heterorhabditidae

Nematoden sind Bodenbewohner-Rundwürmer, die eine Vielzahl von Insekten parasitieren. Wir zeigen, Stichprobenverfahren zur Isolierung dieser Nematoden aus dem Boden mit zwei Techniken: das Insekt Hetze und die modifizierte Weiß Falle, für die Gewinnung von Nematoden aus Bodenproben und infizierten Insektenkadaver auf.

Bodenproben und Isolierung von Nematoden (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Entomopathogenic nematodes (a.k.a. EPN) represent a group of soil-inhabiting nematodes that parasitize a wide range of insects. These nematodes belong to ...

soil-sampling-isolation-entomopathogenic-nematodes-steinernematidae

Research

JoVE Journal

Environment

Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

24.7K Aufrufe.  University of Arizona.  Nematoden sind Bodenbewohner-Rundwürmer, die eine Vielzahl von Insekten parasitieren. Wir zeigen, Stichprobenverfahren zur Isolierung dieser Nematoden aus dem Boden mit zwei Techniken: das Insekt Hetze und die modifizierte Weiß Falle, für die Gewinnung von Nematoden aus Bodenproben und infizierten Insektenkadaver auf. 

Serie: Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes Steinernematidae, Heterorhabditidae

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes and soil organic matter formation to small-scale stable-isotope biomarker probing. Coupling multiple stable isotopes such as 13C with 15N, 18O or&#160;2H has the potential to reveal even more information about complex stoichiometric relationships during biogeochemical transformations. Isotope labeled plant material has been used in various studies of litter decomposition and soil organic matter formation1-4. From these and other studies, however, it has become apparent that structural components of plant material behave differently than metabolic components (i.e. leachable low molecular weight compounds) in terms of microbial utilization and long-term carbon storage5-7. The ability to study structural and metabolic components separately provides a powerful new tool for advancing the forefront of ecosystem biogeochemical studies. Here we describe a method for producing 13C and 15N labeled plant material that is either uniformly labeled throughout the plant or differentially labeled in structural and metabolic plant components.
Here, we present the construction and operation of a continuous 13C and 15N labeling chamber that can be modified to meet various research needs. Uniformly labeled plant material is produced by continuous labeling from seedling to harvest, while differential labeling is achieved by removing the growing plants from the chamber weeks prior to harvest. Representative results from growing Andropogon gerardii Kaw demonstrate the system&#39;s ability to efficiently label plant material at the targeted levels. Through this method we have produced plant material with a 4.4 atom%13C and 6.7 atom%15N uniform plant label, or material that is differentially labeled by up to 1.29 atom%13C and 0.56 atom%15N in its metabolic and structural components (hot water extractable and hot water residual components, respectively). Challenges lie in maintaining proper temperature, humidity, CO2 concentration,&#160;and light levels in an airtight 13C-CO2 atmosphere for successful plant production. This chamber description represents a useful research tool to effectively produce uniformly or differentially multi-isotope labeled plant material for use in experiments on ecosystem biogeochemical cycling.

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

This method explains how to build and operate a continuous 13C and 15N isotope labeling chamber for uniform or differential plant tissue labeling. Representative results from metabolic and structural labeling of Andropogon gerardii are discussed.

Aufbau und Betrieb einer Dauer<sup&gt; 13</sup&gt; C und<sup&gt; 15</sup&gt; N Labeling Kammer für Uniform oder Differential, Stoffwechsel-und Struktur, Pflanze Isotope Labeling

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes ...

Forschung

Umwelt

Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals is often not well understood. Here we demonstrate an integrated field lysimetry and porewater sampling method for evaluating the mobility of chemicals applied to soils and established vegetation. Lysimeters, open columns made of metal or plastic, are driven into bareground or vegetated soils. Porewater samplers, which are commercially available and use vacuum to collect percolating soil water, are installed at predetermined depths within the lysimeters. At prearranged times following chemical application to experimental plots, porewater is collected, and lysimeters, containing soil and vegetation, are exhumed. By analyzing chemical concentrations in the lysimeter soil, vegetation, and porewater, downward leaching rates, soil retention capacities, and plant uptake for the chemical of interest may be quantified. Because field lysimetry and porewater sampling are conducted under natural environmental conditions and with minimal soil disturbance, derived results project real-case scenarios and provide valuable information for chemical management. As chemicals are increasingly applied to land worldwide, the described techniques may be utilized to determine whether applied chemicals pose adverse effects to human health or the environment.

Field lysimetry and porewater sampling allow researchers to evaluate the fate of chemicals applied to soils and established vegetation. The goal of this protocol is to demonstrate how to install required instrumentation and collect samples for chemical analysis during integrated field lysimetry and porewater sampling experiments.

Integrierte Feld Lysimetrie und Porenwasserprobennahme für die Bewertung von Chemical Mobilität in Böden und Vegetation Gegründet

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

An Optimized Enrichment Technique for the Isolation of Arthrobacter Bacteriophage Species from Soil Sample Isolates

Bacteriophage isolation from environmental samples has been performed for decades using principles set forth by pioneers in microbiology. The isolation of phages infecting Arthrobacter hosts has been limited, perhaps due to the low success rate of many previous isolation techniques, resulting in an underrepresented group of Arthrobacter phages available for study. The enrichment technique described here, unlike many others, uses a filtered extract free of contaminating bacteria as the base for indicator bacteria growth, Arthrobactersp. KY3901, specifically. By first removing soil bacteria the target phages are not hindered by competition with native soil bacteria present in initial soil samples. This enrichment method has resulted in dozens of unique phages from several different soil types and even produced different types of phages from the same enriched soil sample isolate. The use of this procedure can be expanded to most nutrient rich aerobic media for the isolation of phages in a vast diversity of interesting host bacteria.

An Optimized Enrichment Technique for the Isolation of Arthrobacter Bacteriophage Species from Soil Sample Isolates

We present an enrichment protocol for the isolation of bacteriophages infecting bacteria in the Arthrobacter genus. This enrichment protocol produces fast and reproducible results for the isolation and amplification of Arthrobacter phages from soil isolates.

Eine optimierte Enrichment-Technik für die Isolierung von<em&gt; Arthrobacter</em&gt; Bakteriophagen Arten von Bodenprobe Isolate

Bacteriophage isolation from environmental samples has been performed for decades using principles set forth by pioneers in microbiology. The isolation of ...

Assaying Predatory Feeding Behaviors in Pristionchus and Other Nematodes

This protocol provides multiple methods for the analysis and quantification of predatory feeding behaviors in nematodes. Many nematode species including Pristionchus pacificus display complex behaviors, the most striking of which is the predation of other nematode larvae. However, as these behaviors are absent in the model organism Caenorhabditis elegans, they have thus far only recently been described in detail along with the development of reliable behavioral assays 1. These predatory behaviors are dependent upon phenotypically plastic but fixed mouth morphs making the correct identification and categorization of these animals essential. In P. pacificus there are two mouth types, the stenostomatous and eurystomatous morphs 2, with only the wide mouthed eurystomatous containing an extra tooth and being capable of killing other nematode larvae. Through the isolation of an abundance of size matched prey larvae and subsequent exposure to predatory nematodes, assays including both "corpse assays" and "bite assays" on correctly identified mouth morph nematodes are possible. These assays provide a means to rapidly quantify predation success rates and provide a detailed behavioral analysis of individual nematodes engaged in predatory feeding activities. In addition, with the use of a high-speed camera, visualization of changes in pharyngeal activity including tooth and pumping dynamics are also possible.

Assaying Predatory Feeding Behaviors in Pristionchus and Other Nematodes

Behavioral assays provide powerful tools for understanding neuronal function. Here we present several protocols for quantifying predatory feeding behavior found in the model nematode Pristionchus pacificus and its relatives. Additionally, we provide methods for analyzing predatory feeding adaptations including mouth structures and teeth.

Die Untersuchung Räuberische Fütterung Behaviors in<em&gt; Pristionchus</em&gt; Und andere Nematoden

This protocol provides multiple methods for the analysis and quantification of predatory feeding behaviors in nematodes. Many nematode species including ...

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a series of incubators. A temperature gradient is passively established across the surface of the table between the heated and cooled ends and is lost quickly at distances above the surface. Since temperature is only controlled on the table surface, experiments are restricted to shallow containers, such as Petri dishes, placed on the table. Welding continuous aluminum vertical strips or gussets perpendicular to the surface of a table enables temperature control in depth via convective heat flow. Soil in the channels between gussets was maintained across a gradient of temperatures allowing a greater diversity of experimentation. The gusseted design was evaluated by germinating oat, lettuce, tomato, and melon seeds. Soil temperatures were monitored using individual, battery-powered dataloggers positioned across the table. LED lights installed in the lids or along the sides of the gradient table create a controlled temperature chamber where seedlings can be grown over a range of temperatures. The gusseted design enabled accurate determination of optimum temperatures for fastest germination rate and the highest percentage germination for each species. Germination information from gradient table experiments can help predict seed germination and seedling growth under the adverse soil conditions often encountered during field crop production. Temperature effects on seed germination, seedling growth, and soil ecology can be tested under controlled conditions in a laboratory using a gusseted thermogradient table.

Traditional thermogradient tables create a range of temperatures across the surface. Welding gussets perpendicular to the surface of a thermogradient table will control temperature in depth increasing possible research applications.

Ein Gusseted Thermogradient Tabelle zur Bekämpfung von Bodentemperaturen für das Pflanzenwachstum Beurteilung und Überwachung von Bodenprozessen

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

Messung und Mapping-Muster von Erosion und Ablagerung im Zusammenhang mit Boden-Karbonat-Konzentrationen unter Landbewirtschaftung

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Wastewater Irrigation Impacts on Soil Hydraulic Conductivity: Coupled Field Sampling and Laboratory Determination of Saturated Hydraulic Conductivity

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. Rather than discharging treated wastewater to a stream, and thereby directly impacting the stream quality, the effluent is applied to forested and cropped land managed by the University. Concerns related to reductions in soil hydraulic conductivity occur when considering wastewater reuse. The methodology described in this manuscript, matching soil sample size with the size of the laboratory-based hydraulic conductivity measurement apparatus, provides the benefits of a relatively rapid collection of samples with the benefits of controlled laboratory boundary conditions. The results suggest that there may have been some impact of wastewater reuse on the soil&#39;s ability to transmit water at deeper depths in the depressional areas of the site. Most of the reductions in the soil hydraulic conductivity in the depressions appear to be related to the depth from which the sample was collected, and by inference, associated with the soil structural and textural differences.

Here we present a methodology which matches a soil sample size and a hydraulic conductivity measurement device to prevent the so-called wall flow along the inside of the soil container from being erroneously included in water flow measurements. Its use is demonstrated with samples collected from a wastewater irrigation site.

Abwasser Bewässerung Auswirkungen auf Boden hydraulische Leitfähigkeit: Bereich Probenahme und Labor-Bestimmung der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit in Verbindung

Since the early 1960s, an alternative wastewater discharge practice at The Pennsylvania State University has been researched and its impacts monitored. ...

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 ...

Use of Principal Components for Scaling Up Topographic Models to Map Soil Redistribution and Soil Organic Carbon

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it regulates the gravity-driven soil movement induced by runoff and tillage activities. The recent application of Light Detection and Ranging (LiDAR) data holds promise for generating high spatial resolution topographic metrics that can be used to investigate soil property variability. In this study, fifteen topographic metrics derived from LiDAR data were used to investigate topographic impacts on redistribution of soil and spatial distribution of soil organic carbon (SOC). Specifically, we explored the use of topographic principal components (TPCs) for characterizing topography metrics and stepwise principal component regression (SPCR) to develop topography-based soil erosion and SOC models at site and watershed scales. Performance of SPCR models was evaluated against stepwise ordinary least square regression (SOLSR) models. Results showed that SPCR models outperformed SOLSR models in predicting soil redistribution rates and SOC density at different spatial scales. Use of TPCs removes potential collinearity between individual input variables, and dimensionality reduction by principal component analysis (PCA) diminishes the risk of overfitting the prediction models. This study proposes a new approach for modeling soil redistribution across various spatial scales. For one application, access to private lands is often limited, and the need to extrapolate findings from representative study sites to larger settings that include private lands can be important.

Landscape processes are critical components of soil formation and play important roles in determining soil properties and spatial structure in landscapes. We propose a new approach using stepwise principal component regression to predict soil redistribution and soil organic carbon across various spatial scales.

Verwendung der wichtigsten Komponenten für die Aufstockung topographische Modelle zuordnen Boden Umverteilung und Boden organischen Kohlenstoff

Landscape topography is a critical factor affecting soil formation and plays an important role in determining soil properties on the earth surface, as it ...

Estimation of Crystalline Cellulose Content of Plant Biomass using the Updegraff Method

Cellulose is the most abundant polymer on Earth generated by photosynthesis and the main load-bearing component of cell walls. The cell wall plays a significant role in plant growth and development by providing strength, rigidity, rate and direction of cell growth, cell shape maintenance, and protection from biotic and abiotic stressors. The cell wall is primarily composed of cellulose, lignin, hemicellulose and pectin. Recently plant cell walls have been targeted for the second-generation biofuel and bioenergy production. Specifically, the cellulose component of the plant cell wall is used for the production of cellulosic ethanol. Estimation of cellulose content of biomass is critical for fundamental and applied cell wall research. The Updegraff method is simple, robust, and the most widely used method for the estimation of crystalline cellulose content of plant biomass. The alcohol insoluble crude cell wall fraction upon treatment with Updegraff reagent eliminates the hemicellulose and lignin fractions. Later, the Updegraff reagent resistant cellulose fraction is subjected to sulfuric acid treatment to hydrolyze the cellulose homopolymer into monomeric glucose units. A regression line is developed using various concentrations of glucose and used to estimate the amount of the glucose released upon cellulose hydrolysis in the experimental samples. Finally, the cellulose content is estimated based on the amount of glucose monomers by colorimetric anthrone assay.

The Updegraff method is the most widely used method for the cellulose estimation. The main purpose of this demonstration is to provide a detailed Updegraff protocol for estimation of cellulose content in plant biomass samples.

Abschätzung des kristallinen Zellulosegehalts pflanzlicher Biomasse nach der Updegraff-Methode

Cellulose is the most abundant polymer on Earth generated by photosynthesis and the main load-bearing component of cell walls. The cell wall plays a ...