Name: thermal limits determination for zooplankton using a heat block
Uploaded: 2022-11-18T14:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Thermal Limits Determination for Zooplankton Using a Heat Block at JoVE.com

Dette arbeidet støttes av fakultetets forskningsfond ved Swarthmore College [KC] og Robert Reynolds og Lucinda Lewis '70 Summer Research Fellowship for BJ.

1. Fabrikasjon av varmeblokken
<ol><li>Koble 120 V, 100 W stripevarmeren til reostat (se Materialtabell).</li>
	<li>Forbered aluminiumblokken på 20,3 cm x 15,2 x 5 cm (8 tommer x 5 tommer x 2 tommer) ved å bore 60 hull i et rutenett på 6 x 10 (se materialtabell). Sørg for at hullene er fordelt 2 cm fra senter til senter i begge retninger. Hver skal være 1,1 cm i diameter og 4,2 cm dyp (figur 1). MERK: Utfør boringen på en fresema...

<ol>
	<li>Dowd, W. W., King, F. A., Denny, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+variation,+thermal+extremes+and+the+physiological+performance+of+individuals.">Thermal variation, thermal extremes and the physiological performance of individuals.</a> Journal of Experimental Biology. 218 (12), 1956-1967 (2015).</li><li>Garc&#237;a, F. C., Bestion, E., Warfield, R., Yvon-Durocher, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+temperature+alter+the+relationship+between+biodiversity+and+ecosystem+functioning.">Changes in temperature alter the relationship between biodiversity and ecosystem functioning.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (43), 10989-10994 (2018).</li><li>Sinclair, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+we+predict+ectotherm+responses+to+climate+change+using+thermal+performance+curves+and+body+temperatures.">Can we predict ectotherm responses to climate change using thermal performance curves and body temperatures.</a> Ecology Letters. 19 (11), 1372-1385 (2016).</li><li>Lutterschmidt, W. I., Hutchison, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+critical+thermal+maximum:+history+and+critique.">The critical thermal maximum: history and critique.</a> Canadian Journal of Zoology. 75 (10), 1561-1574 (1997).</li><li>Bennett, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+evolution+of+critical+thermal+limits+of+life+on+Earth.">The evolution of critical thermal limits of life on Earth.</a> Nature Communications. 12 (1), 1198 (2021).</li><li>Sunday, J. M., Bates, A. E., Dulvy, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+tolerance+and+the+global+redistribution+of+animals.">Thermal tolerance and the global redistribution of animals.</a> Nature Climate Change. 2 (9), 686-690 (2012).</li><li>Deutsch, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impacts+of+climate+warming+on+terrestrial+ectotherms+across+latitude.">Impacts of climate warming on terrestrial ectotherms across latitude.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (18), 6668-6672 (2008).</li><li>Collin, R., Chan, K. Y. 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+sea+urchin+Lytechinus+variegatus+lives+close+to+the+upper+thermal+limit+for+early+development+in+a+tropical+lagoon.">The sea urchin Lytechinus variegatus lives close to the upper thermal limit for early development in a tropical lagoon.</a> Ecology and Evolution. 6 (16), 5623-5634 (2016).</li><li>Wang, W., Ding, M. -. w., Li, X. -. x., Wang, J., Dong, Y. -. w. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Divergent+thermal+sensitivities+among+different+life+stages+of+the+pulmonate+limpet+Siphonaria+japonica.">Divergent thermal sensitivities among different life stages of the pulmonate limpet Siphonaria japonica.</a> Marine Biology. 164 (6), 1-10 (2017).</li><li>Mak, K. K. -. Y., Chan, K. Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactive+effects+of+temperature+and+salinity+on+early+life+stages+of+the+sea+urchin+Heliocidaris+crassispina.">Interactive effects of temperature and salinity on early life stages of the sea urchin Heliocidaris crassispina.</a> Marine Biology. 165 (3), 1-11 (2018).</li><li>Strathmann, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culturing+larva+of+marine+invertebrates.">Culturing larva of marine invertebrates.</a> Developmental Biology of the Sea Urchin and Other Marine Invertebrates. , 1-25 (2014).</li><li>Stillman, J. H., Somero, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+analysis+of+the+upper+thermal+tolerance+limits+of+Eastern+Pacific+porcelain+crabs,+Genus+Petrolisthes:+Influences+of+latitude,+vertical+Zonation,+acclimation,+and+phylogeny.">A comparative analysis of the upper thermal tolerance limits of Eastern Pacific porcelain crabs, Genus Petrolisthes: Influences of latitude, vertical Zonation, acclimation, and phylogeny.</a> Physiological and Biochemical Zoology. 73 (2), 200-208 (2000).</li><li>Sasaki, M. C., Dam, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+patterns+of+thermal+tolerance+and+phenotypic+plasticity+with+population+genetics+to+improve+understanding+of+vulnerability+to+warming+in+a+widespread+copepod.">Integrating patterns of thermal tolerance and phenotypic plasticity with population genetics to improve understanding of vulnerability to warming in a widespread copepod.</a> Global Change Biology. 25 (12), 4147-4164 (2019).</li><li>Sasaki, M. C., Dam, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+differentiation+underlies+seasonal+variation+in+thermal+tolerance,+body+size,+and+plasticity+in+a+short-lived+copepod.">Genetic differentiation underlies seasonal variation in thermal tolerance, body size, and plasticity in a short-lived copepod.</a> Ecology and Evolution. 10 (21), 12200-12210 (2020).</li><li>Kelly, M. W., Sanford, E., Grosberg, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limited+potential+for+adaptation+to+climate+change+in+a+broadly+distributed+marine+crustacean.">Limited potential for adaptation to climate change in a broadly distributed marine crustacean.</a> Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 279 (1727), 349-356 (2012).</li><li>Rivera, H. E., Chen, C. -. Y., Gibson, M. C., Tarrant, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+in+parental+effects+confers+rapid+larval+thermal+tolerance+in+the+estuarine+anemone+Nematostella+vectensis.">Plasticity in parental effects confers rapid larval thermal tolerance in the estuarine anemone Nematostella vectensis.</a> Journal of Experimental Biology. 224 (5), 236745 (2021).</li><li>Sewell, M. A., Young, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+limits+to+fertilization+and+early+development+in+the+tropical+sea+urchin+Echinometra+lucunter.">Temperature limits to fertilization and early development in the tropical sea urchin Echinometra lucunter.</a> Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 236 (2), 291-305 (1999).</li><li>Walther, K., Crickenberger, S. E., Marchant, S., Marko, P. B., Moran, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+tolerance+of+larvae+of+Pollicipes+elegans,+a+marine+species+with+an+antitropical+distribution.">Thermal tolerance of larvae of Pollicipes elegans, a marine species with an antitropical distribution.</a> Marine Biology. 160 (10), 2723-2732 (2013).</li><li>Byrne, M., Gall, M. L., Campbell, H., Lamare, M. D., Holmes, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Staying+in+place+and+moving+in+space:+contrasting+larval+thermal+sensitivity+explains+distributional+changes+of+sympatric+sea+urchin+species+to+habitat+warming.">Staying in place and moving in space: contrasting larval thermal sensitivity explains distributional changes of sympatric sea urchin species to habitat warming.</a> Global Change Biology. 28 (9), 3040-3053 (2022).</li><li>Zippay, M. L., Hofmann, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+tolerances+across+latitudes:+thermal+sensitivity+of+larval+marine+snails+(Nucella+spp).">Physiological tolerances across latitudes: thermal sensitivity of larval marine snails (Nucella spp).</a> Marine Biology. 157 (4), 707-714 (2010).</li><li>Collin, R., Rebolledo, A. P., Smith, E., Chan, K. Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+tolerance+of+early+development+predicts+the+realized+thermal+niche+in+marine+ectotherms.">Thermal tolerance of early development predicts the realized thermal niche in marine ectotherms.</a> Functional Ecology. 35 (8), 1679-1692 (2021).</li><li>R Core Team. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=R:+A+language+and+environment+for+statistical+computing.">R: A language and environment for statistical computing.</a> R Foundation for Statistical Computing. , (2021).</li><li>Venables, W. N., Ripley, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Modern Applied Statistics with S-PLUS. Fourth edn. , (2002).</li><li>Fumo, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contextualizing+marine+heatwaves+in+the+southern+California+bight+under+anthropogenic+climate+change.">Contextualizing marine heatwaves in the southern California bight under anthropogenic climate change.</a> Journal of Geophysical Research: Oceans. 125 (5), (2020).</li><li>Wheeler, M. W., Park, R. M., Bailer, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+median+lethal+concentration+values+using+confidence+interval+overlap+or+ratio+tests.">Comparing median lethal concentration values using confidence interval overlap or ratio tests.</a> Environmental Toxicology and Chemistry: An International Journal. 25 (5), 1441-1444 (2006).</li><li>Kingsolver, J. G., MacLean, H. J., Goddin, S. B., Augustine, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasticity+of+upper+thermal+limits+to+acute+and+chronic+temperature+variation+in+Manduca+sexta+larvae.">Plasticity of upper thermal limits to acute and chronic temperature variation in Manduca sexta larvae.</a> Journal of Experimental Biology. 219 (9), 1290-1294 (2016).</li><li>Kuo, E. S. L., Sanford, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geographic+variation+in+the+upper+thermal+limits+of+an+intertidal+snail:+implications+for+climate+envelope+models.">Geographic variation in the upper thermal limits of an intertidal snail: implications for climate envelope models.</a> Marine Ecology Progress Series. 388, 137-146 (2009).</li><li>Hammond, L. M., Hofmann, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+tolerance+of+Strongylocentrotus+purpuratus+early+life+history+stages:+mortality,+stress-induced+gene+expression+and+biogeographic+patterns.">Thermal tolerance of Strongylocentrotus purpuratus early life history stages: mortality, stress-induced gene expression and biogeographic patterns.</a> Marine biology. 157 (12), 2677-2687 (2010).</li><li>Sasaki, M., Dam, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+patterns+in+copepod+thermal+tolerance.">Global patterns in copepod thermal tolerance.</a> Journal of Plankton Research. 43 (4), 598-609 (2021).</li></ol>

Denne protokollen gir en tilgjengelig og tilpassbar tilnærming for å bestemme de termiske grensene for små planktonorganismer gjennom akutt termisk eksponering. 10-hulls design og fleksible temperaturendepunkter, styrt av vannbadet i den nedre enden og varmeren i den øvre enden, gjør det mulig å bestemme LT50 med presisjon. Ved hjelp av denne tilnærmingen kunne det påvises en forskjell i den termiske grensen som er <1 °C (figur 3). Denne tilnærmingen gir en rask bestemme...

Termisk toleranse er nøkkelen til organismers overlevelse og funksjon 1,2. Etter hvert som planeten fortsetter å varme på grunn av menneskeskapte karbonutslipp, blir det lagt økende vekt på bestemmelse og anvendelse av termiskegrenser. Ulike endepunkter, som dødelighet, manglende utvikling og tap av mobilitet, har blitt brukt til å bestemme både øvre og nedre termiske grenser4. Disse termiske grensene betraktes ofte som en proxy for en organismes termiske nisje. Denne informasjonen brukes igjen til å identifisere arter som er mer sårbare for global oppvarming, samt forutsi fremtidig artsfordeling og de resulterende artsinteraksjonene 3,5,6,7. Imidlertid kan bestemmelse av termiske grenser, spesielt for små planktoniske organismer, være utfordrende.
For planktoniske organismer, spesielt larvestadiene til marine virvelløse dyr, kan den termiske grensen bestemmes ved kronisk eksponering. Kronisk eksponering oppnås ved å oppdrette larver ved flere temperaturer over dager til uker og bestemme temperaturen der larveoverlevelse og / eller utviklingshastighet reduserer 8,9,10. Denne tilnærmingen er imidlertid ganske tidkrevende og krever store inkubatorer og erfaring med larvehold (se referanse11 for en god innføring i dyrking av marine virvelløse larver).
Alternativt kan akutt eksponering for termisk stress brukes til å bestemme termiske grenser. Ofte innebærer denne bestemmelsesmetoden å plassere små hetteglass med larver i temperaturkontrollerte tørre bad 12,13,14, utnytte termiske gradientfunksjoner i PCR termiske syklister 15,16, eller sette glassflasker / mikrosentrifugerør langs en termisk gradient generert ved påført oppvarming og kjøling på endene av store aluminiumsblokker med hull der hetteglassene passer godt 17, 18,19. Typiske tørre bad genererer en enkelt temperatur; Derfor må flere enheter betjenes samtidig for å vurdere ytelsen over en rekke temperaturer. Termiske syklister genererer en gradient, men har bare plass til et lite prøvevolum (120 μL) og krever forsiktige manipulasjoner. I likhet med termiske syklister skaper store aluminiumsblokker lineære og stabile temperaturgradienter. Begge tilnærmingene kan kombineres med logistisk eller probit regresjon for å beregne den dødelige temperaturen for 50% prosent av befolkningen (LT50) 12,20,21. Aluminiumsblokkene som ble brukt var imidlertid ~ 100 cm lange; Denne størrelsen krever en stor laboratorieplass og tilgang til spesialiserte datamaskin numeriske kontroll fresemaskiner for å bore hullene. Sammen med å bruke to vannbad av forskningskvalitet for å opprettholde måltemperaturen, er de økonomiske kostnadene ved å montere oppsettet høye.
Derfor tar dette arbeidet sikte på å utvikle en alternativ måte å generere en stabil, lineær temperaturgradient med kommersielt tilgjengelige deler. Et slikt produkt må ha et lite fotavtrykk og skal lett kunne brukes til akutte termiske stresseksponeringseksperimenter for planktoniske organismer. Denne protokollen er utviklet med dyreplankton som er <1 mm i størrelse som målorganismer, og dermed ble den optimalisert for bruk av et 1,5 eller 2 ml mikrosentrifugerør. Større studieorganismer vil kreve beholdere større enn de 1,5 ml mikrosentrifugerørene som brukes og forstørrede hull i aluminiumblokkene.
I tillegg til å gjøre forsøksapparatet mer tilgjengelig, har dette arbeidet som mål å forenkle databehandlingspipelinen. Mens kommersiell statistisk programvare gir rutiner for å beregne LT50 ved hjelp av logistisk eller probit regresjon, er lisenskostnaden ikke triviell. Derfor vil et brukervennlig skript som er avhengig av det statistiske programmet R22 med åpen kildekode gjøre dataanalyse mer tilgjengelig.
Denne protokollen viser hvordan en kompakt varmeblokk kan fremstilles med kommersielt tilgjengelige deler og brukes til å utsette dyreplankton (larver av sanddollaren Dendraster excentricus) for akutt varmestress for å bestemme deres øvre termiske grense.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.45 &#181;m membrane filter</td>
			<td>VWR</td>
			<td>74300-042</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#189;&#8221; Acrylic sheet</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8560K266</td>
			<td>Used to construct a ridged case with sufficient insulation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL syringe</td>
			<td>VWR</td>
			<td>76290-420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 Channel 7 Thermocouple Types Datalogger</td>
			<td>Omega Engineering</td>
			<td>HH506A</td>
			<td>Can be replaced with any thermometer that will fit inside a microcentrifuge tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automatic pipette&#160;</td>
			<td>Ranin&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bolt- and Clamp-Mount Strip Heater 
			with 430 Stainless Steel Sheath, 120V AC, 1-1/2&#34; Wide, 100W</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>3619K32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crystal Sea Bioassay Mix</td>
			<td>Pentair</td>
			<td>CM2B</td>
			<td>Use to make aritifical seawater&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Denraster excentricus</td>
			<td>M-Rep&#160;</td>
			<td></td>
			<td>Sand dollars from California&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting microscope&#160;</td>
			<td>Nikon&#160;</td>
			<td>SMZ645</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DIYhz Aluminum Water Cooling Block, Liquid Water Cooler Heat Sink System for PC Computer CPU Graphics Radiator Heatsink Endothermic Head Silver(40 mm x 120 mm x 12 mm)</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>Connects to water bath and used to cool one end of the block.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Easy-to-Machine MIC6 Cast Aluminum Sheet 2&#34; thick 8&#34; x 8&#34;&#160;</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>86825K953</td>
			<td>Machined to 2&#34; x 6&#34; x 8&#34; with 60 equally spaced holes (11 mm dia., 42 mm depth) with two addition holes drilled in one side for thermostat probes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Economical Flexible Polyethylene Foam Pipe Insulation</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>4530K121</td>
			<td>Covers the plastic tubing between chiller and block to reduce heat loss. Can be omitted if temperature range is close to room temperature&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVERSECU 72w 110-240v Aquarium Water Chiller Warmer/Cooler Temperature Controller for Fish Shrimp Tank Marine Coral Reef Tank Below 20 L/30 L Aquarium Chiller</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>Can be used in place of the lab-grade water bath&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Example with larval sand dollar&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GENNEL 100 g Silver Silicone Thermal Conductive Compound Grease Paste For GPU CPU IC LED Ovens Cooling</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>Improves the thermal conductance between the block and the heating and cooling elements.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inkbird WiFi Reptile Thermostat Temperature Controller with 2 Probes and 2 Outlets, IPT-2CH Reptiles Heat Mat Thermostat (Max 250 W per Outlet)</td>
			<td>Amazon</td>
			<td></td>
			<td>Monitors hot and cold ends. Maintains hot end in range</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lauda Ecoline Silver Air-Cooled Refrigerated Circulators</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89202-386</td>
			<td>Can be replaced with an aquarium chiller&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>76019-014</td>
			<td>If larger animals are used, scanilation vials (VWR 66022-004) is a good alternative&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitex mesh filter</td>
			<td>&#160;Self made</td>
			<td></td>
			<td>Used hot glue to attached Nitex mesh to 1/2&#34; PVC tubing&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pasteur pipette</td>
			<td>VWR</td>
			<td>14673-010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Chloride (0.35 M)&#160;</td>
			<td>Millpore-Sigma</td>
			<td>P3911-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R statistical software.&#160;</td>
			<td>The R Project for Statistical Computing</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe needle</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89219-346</td>
			<td>Depending on size of target organism gague 14 and 16 can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tygon Tubing&#160;</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5233K65</td>
			<td>Adjust to match the chiller and block used&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zoo Med Repti Temp Rheostat</td>
			<td>Chewy.com</td>
			<td></td>
			<td>Rated to 150 W and rewired to feed directly into the heating element. Used to control rate of heat output</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

thermal limits determination for zooplankton using a heat block

Termiske grenser og bredde har blitt mye brukt til å forutsi artsfordeling. Etter hvert som den globale temperaturen fortsetter å stige, er det viktig å forstå hvordan termisk grense endres med akklimatisering og hvordan den varierer mellom livsstadier og populasjoner for å bestemme artens sårbarhet for fremtidig oppvarming. De fleste marine organismer har komplekse livssykluser som inkluderer tidlige planktoniske stadier. Mens kvantifisering av den termiske grensen for disse små tidlige utviklingsstadiene (titalls til hundrevis av mikron) bidrar til å identifisere utviklingsflaskehalser, kan denne prosessen være utfordrende på grunn av den lille størrelsen på målorganismer, stort benkplassbehov og høye innledende fabrikasjonskostnader. Her presenteres et oppsett som er rettet mot små volumer (ml til titalls ml). Dette oppsettet kombinerer kommersielt tilgjengelige komponenter for å generere en stabil og lineær termisk gradient. Produksjonsspesifikasjoner for oppsettet, samt prosedyrer for å introdusere og oppregne levende versus døde individer og beregne dødelig temperatur, presenteres også.

Målet med denne protokollen er å bestemme den øvre termiske grensen for dyreplankton. For å gjøre dette er det nødvendig med en stabil og lineær termisk gradient. Det foreslåtte oppsettet var i stand til å generere en termisk gradient fra 14 ° C til 40 ° C ved å sette vannbadtemperaturen til 8 ° C og varmeren til 39 ° C (figur 2A). Temperaturgradienten kan innsnevres og forskyves ved å endre endepunktverdiene. En termisk gradient med et smalere område (19 °C til 37 °C) ble ...

Watch this Scientific Journal Video about Thermal Limits Determination for Zooplankton Using a Heat Block at JoVE.com

Thermal Limits Determination for Zooplankton Using a Heat Block

Denne protokollen illustrerer bruken av kommersielt tilgjengelige komponenter for å generere en stabil og lineær termisk gradient. Slik gradient kan da brukes til å bestemme den øvre termiske grensen for planktoniske organismer, spesielt virvelløse larver.

Bestemmelse av termiske grenser for dyreplankton ved bruk av varmeblokk

Thermal limits and breadth have been widely used to predict species distribution. As the global temperature continues to rise, understanding how thermal ...

Etter hvert som globale temperaturer fortsetter å stige, er kvantifisering av termiske grenser og forholdet til akklimatisering og ontogeni avgjørende for å bestemme artenes sårbarhet for fremtidig oppvarming. For marine organismer med komplekse livshistorier kan det være logistisk utfordrende å bestemme termiske grenser. Denne protokollen introduserer et lite fotavtrykk, lett å bygge metode for å estimere kritiske temperaturer av små planktoniske organismer.Mens metoden ble utviklet for små, mindre enn millimeter størrelse plankton, kan den tas i bruk for større marine organismer som vil passe inn i scintillasjonsflasker med omtrent 50 milliliter volum. Begynn med å koble stripevarmeren til reostat. Bor 60 hull i et rutenett på seks x 10 størrelse for å forberede aluminiumblokken med en størrelse på 20,3 x 15,2 x fem centimeter, og sørg for at hullene er fordelt to centimeter fra senter til senter i begge retninger.Bor to ekstra hull mellom første og andre kolonne og niende og 10. kolonne, som samsvarer med størrelsen på temperaturregulatorprobene. For å holde elementene på plass og isolere den ferdige varmeblokken, konstruer et etui fra klare akrylplater, og sørg for å påføre to lag på baksiden av varmeelementet. I sluttmonteringen bruker du termisk pasta for å maksimere varmeledningsevnen fra varmeelementet inn i blokken og fra blokken til kjøleelementet.Koble vannbadet med Tygon-slangen og sett termostatsonden inn i hullene på siden av aluminiumsblokken. I alle de freste hullene, plasser 1, 5 milliliter mikro-sentrifugerør, fylt med vann fra springen til randen. Slå på temperaturregulatoren og still inn stoppoppvarmingstemperaturen til sonden en til 35 til 37 grader Celsius, og sonde to til 21,5 til 22,5 grader Celsius.Drei reostat for å slå på varmeelementet og sett det til medium. Slå på vannbadet og sett kjøletemperaturen til 15 grader Celsius. Ved hjelp av et termoelement med en K-type elektrode, kontroller temperaturen inne i hvert mikrosentrifugerrør hvert 10. minutt etterpå.Juster verdiene til endepunktene ved å endre innstillingene til temperaturregulatoren og vannbadet etter behov. Slå på resirkulerende vannbad og varmeapparat og sett dem til henholdsvis 15 grader Celsius og 37 grader Celsius, for å generere en temperaturgradient fra 19,5 grader Celsius til 37 grader Celsius. Når mikrosentrifugerørene er plassert i fresede hull og temperaturen på varmeblokken er nådd, må du kontrollere temperaturen inne i hvert mikrosentrifugerrør ved hjelp av et termoelement med en K-type elektrode.Og noter ned disse temperaturene. Fyll et 1,5 milliliter mikrosentrifugerrør med sjøvann, filtrert gjennom et 0,45 mikrometer nett. Konsentrer studieorganismens kultur med omvendt filtrering slik at organismene forblir på bunnen av begeret.Skyll den konsentrerte kulturen med filtrert sjøvann, og gjenta omvendt filtrering en gang til for å konsentrere prøven. Tell de små planktoniske organismene under et dissekeringsmikroskop og overfør et kjent antall organismer til halvfylte mikrosentrifugerrør ved hjelp av en glasspasteurpipette. Tilsett nå filtrert sjøvann til det endelige volumet i disse rørene når en milliliter.Plasser nå disse rørene parvis i varmeblokken, fra den kalde enden for å la organismene gradvis varme opp til ønsket eksperimentell temperatur. Vent i 10 minutter og flytt parene med mikrosentrifugerrør til de tilstøtende borede hullene med varmere temperaturer. Plasser flere par mikrosentrifugerrør i hver rad i den kalde enden og fortsett å skifte dem mot den varmere enden i par.Når hele blokken er fylt, inkuber den i to timer ved den angitte temperaturen. På slutten av inkubasjonsperioden måler du temperaturen i hvert rør og noterer det ned. Overfør deretter alle rørene til de forhåndsmerkede holderne og inkuber dem ved en forhåndsbestemt temperatur i en time for å tillate gjenoppretting.For å oppregne den levende organismedelen, overfør innholdet i et individuelt mikrosentrifugerrør i en 35 millimeter petriskål ved hjelp av en glasspipette. Under et dissekeringsmikroskop, telle levende og døde organismer og noter ned tallene. Det observerte antall organismer skal samsvare med den opprinnelig tatt organismen.Hvis det ikke gjør det, sjekk siden av mikrosentrifugerørene og petriskålen, Generer en datatabell i CSV-format med overskriftene som grupperer variabel av interesse, temperaturen på røret i grader Celsius, antall individer i live og antall individer døde. For å tilpasse dataene med en logistisk regresjon, bruk en generalisert lineær modell med en binomisk fordeling. Hvis du vil kjøre modellen, skriver du inn source og bruker R-filen, modelloop.r.Beregn prediktorverdiene der 50% av individene overlevde, for å bestemme median øvre termisk grense. Ved hjelp av denne protokollen ble overlevelse av larve sanddollar målt, som var over et temperaturområde på 19 til 37 grader Celsius, på to, fire og seks dager etter befruktning. Etter hvert som larvesanddollar utviklet seg, økte den øvre termiske grensen fra 28,6 grader Celsius to dager etter befruktning, til 28,8 grader Celsius fire dager etter befruktning, og omtrent 29 grader Celsius ved seks dager etter befruktning.Inkubasjons- og gjenopprettingstider er artsspesifikke. Det er viktig å gjennomføre en foreløpig test for å sikre at valgt tidspunkt gir en pålitelig levende versus død estimering.

Research

JoVE Journal

Biology

Protocol for Dengue Infections in Mosquitoes (A. aegypti) and Infection Phenotype Determination

Protocol for Dengue Infections in Mosquitoes A. aegypti and Infection Phenotype Determination

The purpose of this procedure is to infect the Aedes mosquito with dengue virus in a laboratory condition and examine the infection level and dynamic of ...

Transformation of Plasmid DNA into E. coli Using the Heat Shock Method

Transformation of plasmid DNA into E. coli using the heat shock method is a basic technique of molecular biology. It consists of inserting a foreign ...

Crystallizing Membrane Proteins for Structure Determination using Lipidic Mesophases

A detailed protocol for crystallizing membrane proteins by using lipidic mesophases is described. This method has variously been referred to as the ...

Agar-Block Microcosms for Controlled Plant Tissue Decomposition by Aerobic Fungi

The two principal methods for studying fungal biodegradation of lignocellulosic plant tissues were developed for wood preservative testing (soil-block; ...

Rapid PCR Thermocycling using Microscale Thermal Convection

Many molecular biology assays depend in some way on the polymerase chain reaction (PCR) to amplify an initially dilute target DNA sample to a detectable ...

Chemically-blocked Antibody Microarray for Multiplexed High-throughput Profiling of Specific Protein Glycosylation in Complex Samples

Kjemisk-blokkert Antibody Microarray for Multiplexed High-throughput profilering av bestemt protein Glykosylering i komplekse prøver

 In this study, we describe an effective protocol for use in a multiplexed high-throughput antibody microarray with glycan binding protein detection that ...

A Method for Mouse Pancreatic Islet Isolation and Intracellular cAMP Determination

En metode for mus bukspyttkjertelens Isolering og Intracellulær cAMP Bestemmelse

Uncontrolled glycemia is a hallmark of diabetes mellitus and promotes morbidities like neuropathy, nephropathy, and retinopathy. With the increasing ...

Determination of Protein-ligand Interactions Using Differential Scanning Fluorimetry

Bestemmelse av protein-ligand interaksjoner Bruke Differential Scanning Fluorimetry

A wide range of methods are currently available for determining the dissociation constant between a protein and interacting small molecules. However, most ...

Targeted Studies Using Serial Block Face and Focused Ion Beam Scan Electron Microscopy

Målrettede studier ved hjelp av seriell blokk ansikt og fokusert ion Beam Scan Electron mikroskopi

This protocol allows for the efficient and effective imaging of cell or tissue samples in three dimensions at the resolution level of electron microscopy. ...

Using a Thermal Camera to Measure Heat Loss Through Bird Feather Coats

Bruke et termisk kamera til å måle varmetap gjennom fuglfjærjakker

Feathers are essential to insulation, and therefore to the cost of thermoregulation,&#160;in birds. There is robust literature on the energetic cost of ...