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. Floema Seleção e remoção de árvore <ol><li> Escolha uma árvore com características particulares. Colete floema de pinheiros (ou seja, árvores do gênero Pinus), como eles têm uma camada distinta floema que é de vários milímetros de espessura. 18,27 Uma vez que uma árvore está localizado que tem poucos ramos mais baixos, verifique se existem outros defeitos, tais como ataques de insetos e / ou patógenos. Como alternativa, use floema de outras árvores coníferas, como abetos em sanduíches floema. 9 Outras espécies árvores pode ser adequado para a remoção do floema, como madeiras. NOTA: As árvores coníferas com grandes coroas têm tipicamente o mais grosso tecido floema. Para maximizar a quantidade de floema, o melhor é cortar árvores que têm poucos defeitos e galhos no tronco (fuste). Espécies de pinus que são obra de auto-poda melhor. Floema é tipicamente mais espesso durante a estação de crescimento e é mais espessa mais acima no tronco do que perto do chão. Floema às vezes é difícil remove das árvores durante o outono ou inverno. </li><li> Cortar uma árvore para baixo ou usar os logs recentemente cortadas para obter floema. Escolha uma direção de queda que irá minimizar os danos à árvore, bem como árvores próximas. Ramos cortar o tronco para facilitar o acesso a materiais de casca durante a remoção do floema. </li><li> Uma vez que uma árvore é cortada (derrubadas; caiu no chão) começar a raspar a casca do tronco com uma lâmina afiada empate (Fig 1A.). Raspe uma área da casca fora até que a camada de floema é atingido. NOTA: A camada de floema é tipicamente de cor mais clara (por exemplo, cor de creme) e úmido, enquanto a casca externa é mais seco e de cor mais escura (Fig 1B.). Tome especial cuidado para não raspar o floema. A área raspada da casca depende do tamanho da peça (s) necessária floema. </li><li> Depois que a casca é removida, cortar um esboço da peça floema com uma faca afiada. Certifique-se que a faca corta todo o caminho para o xilema (Fig. 2A). </li><li> Para remover o floema, começar em um canto da peça floema usando os dedos para descascar cuidadosamente de volta o floema. Use uma faca para ajudar a raspar o floema fora do xilema. Continue puxando o floema fora até que toda a peça é removida. NOTA: Floema normalmente descasca fora da árvore mais fácil no verão. Para floema que é extremamente difícil de remover, uma ferramenta em forma de espátula pode auxiliar no esforço. </li><li> Coloque o pedaço floema imediatamente em um saco estéril. Para melhores resultados, feche o saco de vácuo (Fig. 2B) ou, se o uso de sacos Ziploc, retire todo o ar do saco. Isto aumenta a longevidade do floema. Opcionalmente, colocar várias peças de floema em um saco. Floema loja em sacos hermeticamente fechados ligeiramente acima de zero (entre 1 e 10 ° C) para manter a sua frescura. </li></ol> 2. Criar o sanduíche Floema <ol><li> Corte dois pedaços iguais de acrílico transparente, policarbonato ou material similar duro, claro (por exemplo, vidro), um pouco grander que o pedaço de floema (Fig. 2C). Redondo as bordas do acrílico para prevenir os cantos de rasgar o selo Parafilm. Este protocolo usa um 1/8 em. Acrílico transparente de espessura. NOTA: O tamanho das peças cortadas depende das necessidades do organismo e sujeito a duração do estudo. Por exemplo, um par de besouros utiliza 4 dm 2 de floema durante um período de meses, mas só vai precisar de um dm 2 se o estudo tem lugar dentro de alguns dias. </li><li> Perfurar um furo em uma das peças de acrílico para permitir a entrada de organismo (s) de estudo. O tamanho e número de furos depende dos objectivos (Fig. 2D). </li><li> Antes de colocar o floema entre as peças de acrílico, esterilizar a superfície de acrílico (com&gt; 70% de etanol), ou, se estiver usando o novo acrílico, retire a película protetora. </li><li> Coloque o pedaço de queijo fresco de floema entre as peças acrílicas estéreis. Oriente a parte acrílica com o furo (s) no lado interior ou exterior do floema, whichever é necessária. Tipicamente, voltado para a parte exterior do floema (lado que tinha nele casca) para os orifícios de entrada. </li></ol> 3. Vedação da Sandwich Floema <ol><li> Para criar um selo temporário em torno da sanduíche floema, em utilizar 2. Parafilm tiras largas puxados em torno dos bordos da sanduíche de floema (Fig. 2C). Como alternativa, usar um envoltório de cloreto de polivinilideno para selar as arestas. 6 Em seguida, colocar um grampo de cada lado da sanduíche para espremer o acrílico para o floema. Certifique-se que toda a superfície é apertado para baixo para evitar o espaço aéreo entre o acrílico e floema (Fig 2C). Se não fixada corretamente, as amostras podem mover-se entre o acrílico e floema. </li><li> Para criar um selo semi-permanente adicionar um epoxi ou vaselina não-colagem em torno do floema. Certifique-se de que o material envolve completamente o floema. Em seguida, use grampos ou parafusos com parafusos (pode precisar de fazer furos antes do tempo) para manter o acrílico apertado ao floema.Os sanduíches apenas permanecer viáveis ​​por até um ou dois meses. </li><li> Dependendo das necessidades de oxigénio dos organismos de estudo, adicionar um filtro de ar em um ou mais lados da sanduíche. Isto irá permitir que o ar a entrar na sanduíche floema, mas limitar a perda de água a partir do floema. Nós usamos filtros de carvão simples que também reduzem o risco de contaminação fúngica e bacteriana. </li><li> Para as amostras de estudo que exigem a entrada e saída à vontade, substituir uma das peças de acrílico com madeira ou material similar que um inseto pode penetram. Isto é particularmente importante para a observação das sondas de madeira, porque, depois de o seu estado larval é completado na camada de floema, em seguida, eles perfuram o xilema. </li><li> Para evitar cobaias de sair dos orifícios de entrada, coloque pequenas placas de petri (ou outros objetos, fita) sobre os buracos, fuga de bloqueio. Desde organismos que residem nesses espaços são habituar a níveis baixos de luz, pode ser necessário colocar os sanduíches em um quarto escuro ou caixa, ou o lugarmaterial de paque em cima para bloquear a luz. </li></ol> 4. Observando organismos no Sandwich Floema <ol><li> Introduzir espécimes de estudo no orifício de entrada do sanduíche floema (Fig. 2D). Observe as amostras usando um microscópio de dissecação sob uma luz vermelha ou luz branca fixada em um nível baixo (Fig. 2E). </li><li> Para gravar as atividades ou o crescimento de espécimes dentro do sanduíche floema anexar uma câmera ou câmera de vídeo para o microscópio. Anexar câmeras de vídeo especiais para a ocular do microscópio (Fig. 2E &amp; F). Por muito pequenos organismos, como ácaros, nematóides e pseudoscorpions, use uma câmera de vídeo de alta definição acoplada ao microscópio. </li><li> Para gravar sons, microfones inserir dentro do orifício de entrada do floema sanduíche ou através do lado da sanduíche de floema. Uma vez que o orifício de entrada é pequena, utilizar um pequeno microfone tal como um microfone de condensador de electreto. </li><li> Para gravar a partir do lado ou a superfície deo floema sanduíche usar um elemento piezo (Fig. 3B). Para reproduzir o som, use o mesmo elemento piezo ou anexar um transdutor tátil (excitador) para a superfície da parte superior ou inferior do acrílico. </li></ol>

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No conflicts of interest declared

O sanduíche floema permite a introdução e observação de artrópodes, micróbios e outros pequenos organismos que habitam os tecidos do floema 1,7,8,9,17,18 Esta técnica tem resultado em novas descobertas e uma melhor compreensão dos comportamentos., Vida traços de história, desenvolvimento e interações de organismos dentro do floema da árvore. 1,5,10 O protocolo sanduíche descrito aqui é um híbrido de projetos anteriores, e irá fornecer um sanduíche econômico que é facilmente construído com equipamentos e materiais mínima. As peças de vidro, acrílico ou policarbonato podem ser reutilizados, e os únicos materiais de consumo são o Parafilm e floema. Apesar de todas as etapas do protocolo são importantes, algumas etapas devem ser seguidas estritamente para garantir o mais alto grau de sucesso. Em primeiro lugar, uma árvore deve ser localizada, que tem uma parte do fuste livre, ou relativamente livre, de ramos. As árvores que têm muitos ramos são difíceis de fazer a barba e vontade yalgumas peças do floema viáveis ​​ield, como todos os ramos devem ser cortados em torno ao remover o floema. Em seguida, é importante para minimizar a exposição ao ar do floema. Nós rapidamente colocar cada peça floema em um saco em cima da remoção. Depois de 3-6 peças são removidos, eles são transferidos para um saco selado a vácuo; usamos um inversor de potência para executar o aferidor de uma bateria de veículo no campo. Por último, saneantes as peças acrílicas e limpeza geral ao executar este protocolo irá reduzir o crescimento de fungos no sanduíche. Isto é especialmente importante para as observações estendidos. Como mencionado acima, existem limitações do aparelho de sanduíche floema. Uma vez que a camada de floema é fina, apenas pequenos organismos que normalmente permanecem no floema pode ser introduzido na sanduíche. Insetos maiores, como brocas de madeira (ou seja, Buprestid, espécies Cerambycid) pode ser introduzido e observados para as fases iniciais do seu ciclo de vida. Este prazo é geralmente limitada a dois paratrês semanas; após este ponto as larvas necessitam de madeira xilema para perfurar para pupação. Em contraste, para besouros, especialmente aqueles no gênero Ips, um ciclo de vida completo pode ser observado, inclusive acasalamento, eclosão dos ovos, alimentação, pupating e eclosão em um besouro adulto. Neste ponto, a viabilidade da sanduíche é normalmente esgotado devido à dessecação e crescimento de fungos. 28 Além disso, este aparelho não permite a insectos livremente e colonizam naturalmente ou sair do floema sanduíche. 27 Nosso protocolo é flexível em termos de tamanho, forma, e tipo de floema utilizado. Estudos curtos exigem menos material floema e tamanho sanduíche pode ser adaptado em conformidade. Muitas espécies de coníferas foram utilizados como doadores de floema em um sanduíche floema (por exemplo, ponderosa pine 12, Douglas-fir 2, abeto 29, Pinus taeda 27, longleaf pinho 27). Materiais do sanduíche também pode ser alterada; para examplas, placas de vidro podem ser utilizados em vez de acrílico e epoxi ou fita, em vez de Parafilm. A parte mais difícil deste protocolo é o processo de remoção do floema. Árvores ao lado da outra podem diferir em quão difícil seu floema é remover. Quando uma árvore tem floema difícil, paciência é fundamental. Nestes casos, executar cuidadosamente uma faca entre o xilema duro e floema esponjoso. Este processo se sente literalmente como esfola a árvore. Depois de dominar a técnica básica sanduíche, alterações ao protocolo pode ajudar a necessidades específicas de ajuste. Por exemplo, por aperfeiçoar as técnicas necessárias para remover o floema, pedaços maiores podem ser removidos e usados ​​para criar sanduíches maiores. Além disso, alterações podem ser feitas para acomodar instrumentos específicos, por exemplo, furos adicionais para monitorar as emissões químicas (Fig. 3), ou gravar ou reproduzir sons (Fig. 3B). As modificações podem ser feitas para permitir a preservação de semi-permanente do floema e seu órgãoismos, ou para observações temporárias de organismos que podem mais tarde ser deixado livre.

Floema e casca tecidos de coníferas são hospedeiras de milhares de organismos. Phloeophagy, a alimentação em tecidos do floema da casca interna, é um hábito normalmente associado com besouros, woodborers, e vários outros táxons de invertebrados e micróbios que vivem dentro de árvores 23 besouros. (Coleoptera: Curculionidae) desenvolver e viver dentro de floema, exceto para períodos curtos quando os adultos procuram novas árvores hospedeiras. 31 Casca besouros têm sido extensivamente estudadas devido aos seus impactos econômicos sobre árvores 18,19, mas observações comportamentais dos insetos dentro de materiais de árvores têm sido limitadas. 4 Além disso, as galerias construídas por besouros tornar-se o habitat de uma infinidade de espécies. 11 Um vasto número de fungos, bactérias 30 3, ácaros e nematóides 10,21, 16,19, juntamente com outros artrópodes predadores e parasitas 22,24 habitam o material floema. As técnicas fornecidas aquipermitem a observação direta de besouros, ácaros e brocas de madeira que normalmente vivem em ambientes subcorticais. Ligeiras alterações ao protocolo pode ser feita para estudar os fungos e bactérias. Besouros e organismos associados, dentro dos tecidos de árvores foram estudadas utilizando um &quot;sanduíche floema.&quot; O uso precoce dessa técnica podem ser encontrados na literatura, que remonta a 1933, quando foi usado para observar os estádios larvais de Douglas-fir beetle (Dendroctonus pseudotsugae). 2 O sanduíche floema passou por muitas derivações como diferentes materiais se tornaram disponíveis. Originalmente, este dispositivo consistia de um pedaço de floema colocado entre duas placas de vidro, pressionadas em conjunto por bandas elásticas. 2 Mais tarde, grampos, fita adesiva, cola, plástico, e outros materiais têm sido utilizados na construção da sanduíche. 13,14 , 15,17,26,28 O protocolo descrito aqui oferece melhorias sobre alguns dos projetos anteriores. Por exemplo, emAntigamente, as espécies de teste foram inseridos no lado da sanduíche, entre as placas de vidro ou de plástico. Isto restringiu a construção de galerias para uma direção. A utilização de orifícios de entrada na placa de topo permite uma maior liberdade para a espécie de ensaio para iniciar galeria construção natural. Uma outra vantagem do protocolo apresentado é o seu desenho simplificado, que pode ser facilmente construída com poucas ferramentas. O uso do sanduíche floema permitiu observações diretas do comportamento alimentar, reprodução, desenvolvimento e interações de organismos que de outra forma não teria sido possível. 1,5, 22 Este método também é uma excelente ferramenta para a K-12 educação e ciência programas e exibida. Existem várias subtilezas na criação de uma sanduíche de floema que são difíceis de interpretar a partir ou não relatada em manuscritos. Cremos que um (isto é, vídeo) Descrição visual da produção de um sanduíche de floema é necessário e seriade valor para os cientistas e educadores interessados ​​em estudar organismos phloeophagous. Nosso protocolo fornece uma maneira simples e barata para observar artrópodes, micróbios e outros organismos que habitam os tecidos do floema.

<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.

O protocolo descrito acima irá permitir que um investigador observar os organismos que vivem no ambiente críptico por baixo da casca de uma árvore. Para ilustrar o uso desta técnica, descrevemos um estudo representativo de nosso laboratório que usa esta técnica. 12 Nesta experiência, sanduíches floema foram usados ​​para observar os efeitos de tratamentos acústicos na produção de descendência, distância de tunelamento, ea sobrevivência de besouros (Fig . 2E e 2F). A observação directa dos besouros, tornada possível pela utilização de uma sanduíche de floema, revelaram várias conclusões interessantes. Em primeiro lugar, nós gravamos distâncias tunelamento diárias, marcando a localização dos besouros no acrílico com um marcador a cada 24h. Este processo revelou diferenças significativas entre os tratamentos de som que teriam sido escondidos sem o sanduíche floema. Em seguida, observou-se uma redução na produção de ovos com determinados tratamentos de som. A natureza móvel do sanduíche floema permitiu eobservações gg para ser concluída sob um microscópio de dissecação, sem perturbar os besouros. Durante estas observações, capturado, que o comportamento do ovo besouro com uma câmera de alta definição acoplada ao microscópio. Outras observações notáveis ​​incluíram o assassinato de companheiros eo início de voo associado com tratamentos acústicos particulares. O ensaio sanduíche floema foi crucial para o nosso estudo das respostas besouro casca para tratamentos acústicos. Estas descobertas, o que seria impossível observar debaixo da casca de uma árvore, são contribuições valiosas para o desenvolvimento de opções de gestão para combater surtos casca do besouro. <img alt="A Figura 1" src="/files/ftp_upload/50793/50793fig1highres.jpg" /> Figura 1. A) Ferramentas necessárias para remover a casca da árvore. Itens 1 e 2 são lâminas de tração usados ​​para raspar casca fora da árvore. Os itens 3 (machado) e 4 (pull-serras) são úteis para remover galhosárea de barbear próximo. B) O uso de lâmina empate para remover a casca de árvore. Observe a cor da luz do floema por baixo da casca avermelhada. <img alt="A Figura 2" src="/files/ftp_upload/50793/50793fig2highres.jpg" /> Figura 2. A) Remoção de floema após casca foi raspado de árvore. B) floema fresca armazenada em saco selado a vácuo. C) sanduíche Floema com grampos segurando as peças de acrílico em conjunto e Parafilm em torno das bordas para evitar a contaminação e dessecação de floema. D ) Besouro de casca buraco perto perfurado em acrílico. E) que usam o microscópio para observar sanduíche floema. exibição F) Vídeo de besouros dentro sanduíche floema. <img alt="A Figura 3" src="/files/ftp_upload/50793/50793fig3highres.jpg" /> Figura 3. <strong&gt; A) aquisição feromônio dos besouros em sanduíche floema. Air está sendo puxado através de tubos contendo Super-Q B) A gravação ea reprodução de som absorvente. Através de um transdutor piezo-elétrico (centro da foto) para besouros montanha de pinheiros dentro de sanduíche floema.

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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.

Técnica de Estudos de Artrópodes e comunidades microbianas dentro Árvore Tecidos

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 ...

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Research

JoVE Journal

Environment

10.3K visualizações.  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. 

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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 ...

Ambiente

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.

Transcrição e Metabolite Profiling de Avaliação dos Árvore Tabaco e Poplar como matéria-prima para a indústria baseada em Bio

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.

Uma perspectiva técnica em Modern Tree-anel Research - Como superar dendroecologia e Madeira anatômicas Desafios

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.

Bacias hidrográficas Planejamento dentro de uma Análise Quantitativa Framework Cenário

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.

Isolamento e análise de comunidades microbianas na rizosfera, solo e raízes em experiências de grama perene

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.

Avaliar as habilidades de remoção de partículas de árvore folhas

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.

Caracterizando Microbiome dinâmica – citometria de fluxo com base em fluxos de trabalho de culturas puras de comunidades naturais

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.

Tomografia de coerência óptica 3D automatizada para elucidar a morfogênese do biofilme sobre grandes escalas espaciais

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.

Usando Caenorhabditis elegans para estudar trans-e multi-Generational efeitos de toxicants

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