تقنية لدراسة المفصلية والمجتمعات الميكروبية داخل شجرة الأنسجة
نوفمبر 16, 2014
نحن نقدم تقنية للحفاظ على لحاء الشجرة سليمة وإعدادها للمراقبة. نصنع جهازا يسمى شطيرة اللحاء يسمح بإدخال ومراقبة المفصليات والميكروبات والكائنات الحية الأخرى التي تعيش في أنسجة اللحاء.
الهدف العام من هذا الإجراء هو إنشاء جهاز يسمى شطيرة AOL ، والذي يسمح بإدخال ومراقبة ميكروبات المفصليات والكائنات الحية الأخرى التي تعيش في الأنسجة الخريفية. كان البروتوكول المقدم أحيانا مع اختلاف طفيف ، أداة فعالة للباحثين والمعلمين لدراسة خنافس اللحاء والعث والديدان الخيطية والفطريات. أولا ، توجد شجرة مناسبة.
ثم تتم إزالة اللحاء للكشف عن طبقة F. بمجرد إزالة النفخ ، يتم إعادته إلى المختبر ، أو يتم وضعه بين قطعتين من زجاج شبكي. بمجرد إغلاقها وتثبيتها بإحكام ، تكون جاهزا لإدخال الكائن الحي.
قيد الدراسة ، تحتوي أشجار الصنوبر على طبقة تدفق مميزة يمكن أن يصل سمكها إلى عدة ملليمترات. سيحدد الكائن الحي قيد الدراسة أنواع تدفق F المطلوبة. نحن هنا في غابة الصنوبر بونديروسا في شمال أريزونا.
نحن نبحث عن شجرة مثالية ذات حجم متواضع ولها تاج كبير وعدد قليل من الفروع السفلية. هنا حددنا شجرة مناسبة. من المحتمل أن توفر هذه الخصائص تدفقا سميكا وأسهل في الإزالة لأنه يجب قطع كل فرع عند إزالة التدفق.
فيما يلي مثال على المعدات التي نستخدمها لحصاد شجرة. تذكر أن ملء الشجرة أمر خطير ويجب أن يتم فقط من قبل فرد متمرس لديه معدات السلامة المناسبة. بمجرد أن تصبح الشجرة بأمان على الأرض ، ابدأ في إزالة الفروع.
ثم قم بتقطيع الكرة إلى قطع يمكن التحكم فيها ، عادة حوالي ستة إلى ثمانية أقدام ، اعتمادا على قطر الشجرة. حان الوقت الآن لإزالة اللحاء. فيما يلي مثال على الأدوات التي نستخدمها لتحقيق ذلك.
لا غنى عن John Ice خلال هذه العملية ، اكشط اللحاء بعناية حتى تلميحات من اللون الأبيض أو البني الفاتح أو مرئية تدل على طبقة التدفق. من المهم عدم حفر هذه الطبقة لأنها تقلل بشكل كبير من فائدتها لاحقا. بمجرد إزالة جزء من الشجرة بشكل كاف ، استخدم سكينا لقطع قطعة الفولام.
اسحب هذه الطبقة بعناية أثناء القطع على الجانب السفلي إذا لزم الأمر. لاحظ أن بعض الأشجار أسهل في إزالة الأشجار المتساقطة من غيرها. الصبر هو المفتاح.
عند العمل مع شجرة صعبة ، يكون الصيف بشكل عام أسهل وقتا في السنة لإزالة الساقطين. بمجرد أن نجمع خمس إلى سبع قطع في الكيس البلاستيكي ، ننقلها إلى كيس مانع للتسرب فراغي نحضره إلى الحقل. من الأفضل تخزين هذه الأكياس فوق درجة التجمد.
لقد أكملنا الآن المكون الميداني لهذا البروتوكول ونعود إلى المختبر لبناء الشطيرة. إليك ما نستخدمه لبناء الساندويتش. على طول الجزء السفلي توجد العديد من ألواح وأزواج زجاج شبكي.
يستخدم Paraform لإغلاق الحواف وتستخدم المشابك لضمان عدم وجود مسافة بين زجاج شبكي والتدفق. بمجرد قطع قطع زجاج شبكي وحفرها ، يتم تعقيمها بنسبة 90٪ أو أكثر. يبدأ الإيثانول في بناء الساندويتش عن طريق إزالة قطعة جديدة من التدفق والحجم.
بشكل مناسب لقطعة زجاج شبكي. يمكن أيضا استبدال الزجاج بزجاج شبكي. يمكن أيضا صنع السندويشات ذات الأحجام المختلفة لتناسب الكائنات الحية المختلفة وأطوال التجربة.
على سبيل المثال ، قد يستخدم زوج من خنافس اللحاء قطعة ساقطة بحجم أربعة ديمتر مربع على مدار شهر ، ولكنها ستحتاج فقط إلى قطعة مربعة واحدة من ديميتر إذا أجريت الدراسة في غضون عدة أيام. لاحظ أنه يمكنك أيضا تغيير عدد نقاط الدخول في زجاج شبكي لإدخال كائنات متعددة في وقت واحد. هذا مفيد لمراقبة المنافسة أو الافتراس من قبل الأنواع المختلفة.
الآن ، يتم استخدام شكلي بوصتين لإغلاق الحواف. يمكن استخدام مواد أخرى للختم مثل الإيبوكسي غير اللاصق G أو الفازلين. بعد ذلك ، ضع عددا كافيا من المشابك حول الحافة لتثبيت زجاج شبكي بإحكام على طبقة التدفق.
نحن الآن على استعداد لتقديم دراسة الكائن الحي. في مختبرنا ، غالبا ما نستخدم البروتوكول المقدم لمراقبة خنافس اللحاء والكائنات الحية المرتبطة بها. يوفر فرصة رائعة لمراقبة أشياء مثل طول الأنفاق اليومي وإنتاج البيض ، من بين أشياء أخرى كثيرة.
يمكننا أيضا استخراج الانبعاثات الكيميائية ، وإشعال الخنافس ، وإنتاجها وتحليلها لاحقا ، أو يمكننا بدء العلاج ومراقبة الاستجابة. هنا ، تحاول خنفساء اللحاء الابتعاد عن العلاج الصوتي. لقد لاحظنا أيضا العث والديدان الخيطية المفترسة للحشرات باستخدام هذا البروتوكول.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن تكون قادرا على بناء شطيرة محمولة وتعديلها لتناسب احتياجاتك الدراسية الخاصة. بالإضافة إلى كونه أداة بحث فعالة ، فإن هذا الإجراء ممتاز للأغراض التعليمية والاكتشافية للطلاب بدءا من المدرسة الابتدائية إلى مستوى الكلية.
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة طريقة لحفظ لحاء الأشجار وتجهيزه للفحص. تتضمن هذه التقنية إنشاء "ساندويتش من اللحاء" يسهل دراسة الكائنات الحية المختلفة التي تستوطن أنسجة اللحاء.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب
- علم البيئة
- علم الحشرات
خلفية علمية
- يُعد اللحاء نسيجاً حيوياً في الأشجار يدعم كائنات حية مختلفة.
- يمكن أن يوفر فهم التفاعلات داخل اللحاء رؤى حول الديناميكيات البيئية.
- تتيح هذه الطريقة الملاحظة المنضبطة لهذه التفاعلات.
- يمكن أن تشمل الأبحاث دراسة خنافس القلف، والعث، والديدان الخيطية، والفطريات.
الغرض من الدراسة
- تطوير طريقة موثوقة لمراقبة الكائنات الحية الموجودة في لحاء الأشجار.
- تسهيل فرص البحث والتعليم المتعلقة بالأنواع التي تستوطن اللحاء.
- تعزيز فهم العلاقات البيئية في النظم البيئية للغابات.
الطرق المستخدمة
- تحديد واختيار الأشجار المناسبة لاستخراج اللحاء.
- إزالة اللحاء بعناية للوصول إلى طبقة اللحاء.
- تجهيز "ساندوتش اللحاء" باستخدام البلكسي جلاس والبارافيلم.
- إدخال الكائنات المدروسة في ساندوتش اللحاء المُجهز للملاحظة.
النتائج الرئيسية
- تسمح تقنية "ساندوتش اللحاء" (phloem sandwich) بفعالية بدراسة كائنات حية متنوعة.
- يمكن للباحثين ملاحظة سلوكيات مثل حفر الأنفاق والتكاثر.
- تعد هذه الطريقة قابلة للتكيف مع الأنواع المختلفة والاحتياجات البحثية المتنوعة.
- تمثل هذه التقنية أداة قيمة للأغراض البحثية والتعليمية على حد سواء.
الاستنتاجات
- تعد شطيرة اللحاء أداة بحثية متعددة الاستخدامات وفعالة.
- تعزز هذه التقنية من فهم التفاعلات البيئية.
- وهي مناسبة لنطاق واسع من الأطر التعليمية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية للصناعة
توفر دراسة مجتمعات المفصليات والميكروبات داخل أنسجة الأشجار رؤى حول التفاعلات الإيكولوجية التي يمكن أن تفيد في تطوير المبيدات الحيوية وإدارة صحة الغابات. وتتيح تقنية "شطيرة اللحاء" (phloem sandwich) المراقبة المنضبطة لسلوكيات الكائنات، مما يدعم التحقق من الأهداف في أبحاث مكافحة الآفات. ويساعد هذا النهج في تقليل مخاطر مراحل الاكتشاف المبكرة من خلال توضيح ديناميكيات العلاقة بين العائل والممرض، وبين العائل والحشرة، وهي أمور ذات صلة بتحديد المؤشرات الحيوية الانتقالية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من صحة الهدف
- القيمة العلمية: تتيح استجواب الفرضيات العلاجية من خلال مراقبة سلوكيات التغذية وسمات التاريخ الحياتي للمفصليات في بيئة لحاء خشب محكومة.
- القيمة التشغيلية: تدعم الحد من المخاطر البيولوجية من خلال المراقبة المباشرة للتفاعلات بين الكائنات، مما يقلل من الغموض الميكانيكي في التحقق من الأهداف.
- القيمة التنبؤية: تسهل تعزيز الثقة التنبؤية عن طريق قياس طول الأنفاق، وإنتاج البيض، واستجابات الكائنات للعلاجات.
الفحص وتطوير المقايسة
- جاهزية المقايسة: تعمل على تحضير أنظمة بيولوجية مصادق عليها لسير العمل اللاحق من خلال الحفاظ على سلامة اللحاء وتمكين إدخال الكائنات الحية بطريقة قابلة للتكرار.
- المخرجات الكمية: تسمح بقياس المتغيرات التابعة مثل طول النفق اليومي والإنتاج التكاثري، مما يدعم توحيد معايير المقايسة.
- القابلية للتوسع: يستوعب الحجم المتغير للشطيرة ونقاط الدخول القابلة للتعديل كائنات مختلفة ومدد تجارب متنوعة، مما يعزز إمكانية إعادة استخدام المنصة.
الأبحاث الترجمية وما قبل السريرية
- الأهمية المرضية: يربط مرحلة الاكتشاف بالتحقق قبل السريري من خلال نمذجة التفاعلات بين الكائن الحي وأنسجة الشجر ذات الصلة بدراسات الأمراض المنقولة بالنواقل.
- الاستمرارية الترجمية: يدعم اتخاذ قرارات التقدم المعدلة حسب المخاطر من خلال تمكين ملاحظة استجابات الكائن الحي للعلاجات الصوتية أو الكيميائية.
- تقليل المخاطر الميكانيكية: يركز على قيمة تقليل المخاطر التنبؤية من خلال توضيح السمات السلوكية والنمائية تحت ظروف مضبوطة.
تكامل مسار العمل والتدفق
تندرج هذه الطريقة ضمن تسلسل عمليات الاكتشاف، بدءاً من اختبار الفرضيات وصولاً إلى تحديد المركبات الرائدة، مما يدعم سير العمل في مراحل خفض المخاطر البيولوجية المبكرة وتطوير المقايسات.
- بيولوجيا الاكتشاف: تدعم اختبار الفرضيات من خلال تمكين مراقبة سلوكيات الكائنات وتفاعلاتها داخل أنسجة اللحاء.
- الفحص: تصف جاهزية المقايسة من خلال الحفاظ القابل للتكرار على اللحاء وإدخال الكائنات بشكل معياري عبر نقاط دخول محفورة.
- التحليلات: تسلط الضوء على القياسات الكمية مثل طول الأنفاق وإنتاج البيض التي تساعد الفرق في مقارنة الظروف والاستجابات للعلاجات.
- البحث الانتقالي: تربط الطريقة بالاستمرارية قبل السريرية عن طريق نمذجة استجابات الكائنات للتدخلات، وهو أمر ذو صلة بدراسات مكافحة النواقل.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تؤطر الطريقة كقدرة قابلة لإعادة الاستخدام نظراً لإمكانية تغيير حجم "الساندوتش"، وإمكانية إعادة الفتح، والقدرة على إدخال كائنات متعددة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: الثقة التنبؤية، والتحقق من الهدف، وتقليل الغموض الميكانيكي في التفاعلات بين الكائن الحي وأنسجة الشجرة.
- القيمة التشغيلية: التوحيد القياسي، وقابلية التكرار، وقابلية التوسع من خلال تصميم "الساندوتش" القابل للتعديل والحفاظ على سلامة اللحاء.
- القيمة الاستراتيجية: اتخاذ قرارات أفضل بشأن المضي قدماً أو التوقف، وكفاءة رأس المال، وتقليل المخاطر البيولوجية في المراحل المتأخرة في برامج مكافحة الآفات وإدارة النواقل.
- التأثير على المحفظة: تحديد الأولويات واتخاذ قرارات التقدم بناءً على تقييم المخاطر، وذلك استناداً إلى سلوكيات الكائنات المكممة والاستجابات للعلاج.
اعتبارات التنفيذ
- الخبرة العلمية المطلوبة في علم الحشرات، وعلم الأحياء الدقيقة، وإيكولوجيا الغابات لاختيار الكائنات الحية ومراقبتها بشكل صحيح.
- تشمل احتياجات الأجهزة والبنية التحتية التحليلية ألواح البليكسي جلاس، أو سدادات البارافليم أو الإيبوكسي، والمشابك، والختم المفرغ من الهواء للحفاظ على اللحاء.
- تتضمن متطلبات التوحيد القياسي بين الفرق استخدام تقنيات متسقة لاستخلاص اللحاء والحفاظ على البيئة المختومة عبر جميع المختبرات.
- تشمل اعتبارات التكيف عبر أنظمة النمذجة تعديل حجم "الساندوتش" وكثافة نقاط الدخول بناءً على حجم الكائن الحي ومدة الدراسة.
- تشمل القيود العملية الحاجة إلى كوادر ذات خبرة لحصاد أنسجة الأشجار بأمان، والتباين المحتمل في جودة اللحاء عبر أنواع الأشجار وفصول السنة.
