Name: Protocollo sperimentale per eterogeneità del terreno manipolazione Plant-indotta (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: Scopri metodi innovativi per creare trattamenti di eterogeneità del terreno basati sul feedback pianta-suolo. Questo studio esplora come l'eterogeneità intrinseca influenzi la coesistenza delle specie nelle comunità ecologiche.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ringraziamo Squire Valleevue e la Valle Ridge Farms della Case Western Reserve University, tra cui A. Locci, C. Bond, e A. Alldridge, aiuto che istituisce la giardino comune. J. Ganci, L. Huffman, L. Gonzales, SC Leahy, B. Ochocki, A. Ubiles, C. Yu, X. Zhao, e NM Zimmerman hanno fornito assistenza campo. AJB e Johannesburg sono stati finanziati da fondi di avvio da CWRU a JHBGAD stato supportato da una Programmi estivi in ​​concessione Undergraduate Research di CWRU finanziati dal Howard Hughes Medical Institute. Questo lavoro è stato supportato anche da finanziamenti della National Science Foundation di Johannesburg (DEB 1.250.170).

1. Raccogliere campo Suoli per produrre trattamenti del suolo eterogenei e omogenei <ol><li> Identificare le due specie di piante cooccurring in habitat simili e tipi di suolo per lo studio (ad esempio, Figura 1a). Determinare la quantità di terreno necessaria basato su suolo dimensioni patch da usare nell&#39;esperimento (ad esempio un terzo alla metà della zona root principale della specie focali &quot;, o il volume racchiuso dalla sfera root) e il numero di patch richiesto per l&#39;esperimento (vedi protocollo 2 e 3, di seguito). <ol><li> Per Rumex spp. (Figura 1a), utilizzare i cerotti suolo di 10 cm x 10 cm x 18 cm (lunghezza x larghezza x profondità) per la zona approssimativa radice di 10 centimetri di raggio dalla base della pianta per 18 cm di profondità (5.655 centimetri 3 di terreno di questa zona definita di influenza radice per un singolo impianto produce 3 patch terreno di 1800 centimetri 3). </li></ol></li><li> Sito campo Indagine per individuare individui adulti delle due specie focali. Evitare di individui la cui roozona t probabile sovrappone con le altre specie focali (ad esempio individui Rumex trovano a 0,25 m delle altre specie). Segnare il numero di persone necessarie per ottenere la quantità necessaria di terreno con bandiere pin. <ol><li> Mark 20 scelto a caso gli individui di ogni Rumex spp. per 20 unità sperimentali (2 specie x 2 trattamenti al terreno x 5 repliche) che necessitano rispettivamente di 3 patch suolo di ogni specie focali (come nel protocollo 2, di seguito). </li></ol></li><li> Sterilizzare attrezzature suolo raccolta (pale, guanti, trasporto container), con un mix di circa 1:10 di candeggina (5-10% NaClO) e acqua per rimuovere tutte le particelle di terreno. Attrezzature secco prima dell&#39;uso per evitare effetti di candeggina sul biota del suolo. Etichettare ogni pezzo di equipaggiamento con nastro adesivo di laboratorio per indicare la specie focale cui suolo si raccolgono o trasportano per evitare la contaminazione incrociata (ad es etichetta una pala per le specie A e una seconda pala per la specie B). </li><li> Controllare meteo e condizioni del suolozioni prima di iniziare la raccolta del suolo per i recenti eventi di precipitazione. Evitare di raccogliere i terreni troppo umidi (fangoso o completamente saturo) o la raccolta di suolo durante un evento di precipitazione per ridurre al minimo il compattamento del suolo. Evitare di raccogliere suoli che sono troppo secco (molto duro e difficile da inserire in una pala) per facilitare la separazione suolo da radici. </li><li> Raccogliere suolo campo dal marcati individui delle due specie focali in lotti replicare per evitare pseudoreplication (ad esempio, un campione di suolo singolo contenente un agente patogeno raro essere successivamente miscelato attraverso repliche sperimentali). <ol><li> Scavare la zona radice completa di un individuo della specie A (come definito al punto 1.1) con la pala sterile opportunamente marcato, rimuovere visibili radici grossolane dal terreno con i guanti sterili opportunamente etichettati, e posizionare suolo nel opportunamente marcato contenitore per il trasporto sterile (per esempio secchio). Per un esperimento con 4 unità sperimentali in ogni blocco e 1 singolo impiantoS &#39;zona della radice fornendo abbastanza terreno per 1 unità sperimentale (come nella sezione 1.2.1), ripetere questa procedura per tre altri individui di specie A. </li><li> Ripetere la Sezione 1.5.1 per le specie B. </li><li> Trasportare la raccolta suolo replica da entrambe le specie al sito sperimentale. Posizionare suolo in unità sperimentali per il blocco 1 dell&#39;esperimento (come nel protocollo 2 o 3, di seguito), in cui un blocco contiene un&#39;unità sperimentale da ciascuna combinazione di trattamento (cioè ogni specie x ogni trattamento del suolo). </li><li> Ripetere Sezione 1.5.3. </li><li> Ripetere Sezioni 1.5.1-1.5.4 per i rimanenti blocchi nell&#39;esperimento. Raccogliere suolo da gruppi di individui di almeno 1 m di distanza da luoghi di raccolta precedenti per ogni replica di raccolta per ridurre al minimo pseudoreplication. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig1highres.jpg" width="500" /> Figure 1. Campo Esempio disegno sperimentale manipolazione eterogeneità del terreno vegetale-indotta. (A) I suoli sono raccolti dalla zona di influenza radice di conspecifici (α) e heterospecifics (β) nel campo, seguendo protocolli standard per lo studio degli effetti della pianta-suolo feedbacks 9 . (B) i trattamenti sperimentali con terreni eterogenei composti da terreni di impianto A (α) suoli e dei terreni di impianto B (suoli β &#39;) sono disposte in una griglia, e trattamenti del suolo omogeneizzati creati con una miscela in parti uguali di suoli di queste due origini . In questo esempio, griglie di suoli campo sono inseriti in vasi di grande diametro affondate nel terreno e la zona intorno ogni griglia è riempito con grossa, sabbia sterilizzata. Questa cifra è stata modificata da Brandt et al. 10 2. Un esperimento Esempio Campo, la creazione di griglie di suolo eterogeneo e omogeneo per misurare le risposte delle piante Popolazione <ol><li> Utilizzare terreni da una raccolta suolo campo replicare (protocollo 1) per produrre un trattamento eterogeneo (cioè celle della griglia alternata contengono suolo raccolti da specie A o specie B) e un trattamento omogeneo (cioè ogni cella della griglia contiene una miscela 1:1 di suolo da specie A e B) (Figura 1b) per il blocco 1 dell&#39;esperimento nelle seguenti fasi. <ol><li> Sterilizzare attrezzature per la movimentazione del terreno (cazzuole, guanti, griglia in plastica) con un misto di circa 1:10 di candeggina (5-10% NaClO) e acqua per rimuovere tutte le particelle di terreno. Attrezzature secco prima dell&#39;uso per evitare effetti di candeggina sul biota del suolo. Etichettare ogni pezzo di equipaggiamento con nastro adesivo di laboratorio per indicare la specie focale cui suolo si tratterà di evitare la contaminazione incrociata (ad es etichetta una spatola per le specie A e una seconda spatola per le specie B) e la griglia in plastica per indicare se sarà utilizzato per il trattamento del suolo eterogeneo od omogeneo. </li><li> Posizionare griglia rimovibile inuna pentola affondata nel terreno [o altro terreno o contenitore abbastanza grande per ospitare la griglia] per essere riempito con il campo raccolte del suolo (ad esempio 1.800 centimetri cellulare 3 / griglia come al punto 1.1.1). Utilizzare una griglia custom-costruito delle dimensioni desiderate, ad esempio 2 x 3 griglia con 6 celle di dimensioni determinati nella fase 1.1 (Figura 1b). <ol><li> Per il trattamento eterogeneo di alternare tipi di patch terreno, posto palate di suolo da specie A nelle celle della griglia per α suolo e terreni provenienti da specie B in cellule per il terreno β (Figura 1b). </li><li> Per il trattamento omogeneo, collocare alternati palate di suoli A e B in ciascuna cella della griglia, avendo cura di distribuire uniformemente i due tipi di suolo ed evitare la formazione di strati di ogni tipo di terreno (Figura 1b). Ad esempio la patch terreno di 1800 centimetri 3 (sezione 1.1.1), posizionare 900 centimetri 3 di ogni tipo di terreno in ogni cella della griglia. </li><li> Essere sure per produrre la stessa quantità di disturbo (per esempio rompere le zolle di terreno nella stessa misura) per la creazione di trattamenti del suolo eterogenei ed omogenei per evitare di confondere disturbo terreno con eterogeneità del terreno. </li></ol></li><li> Se nessuna zona vuota rimane intorno alla parte esterna della griglia all&#39;interno della pentola utilizzata (come in Figura 1b), riempire questa zona con sabbia sterile. Sterilizzare sabbia utilizzando qualsiasi metodo standard (ad esempio autoclave, gamma-irradiazione). </li><li> Sollevare la griglia di plastica in verticale fuori dalla pentola, lasciando intatte le patch del suolo. Questo permette radici provenienti da diversi individui di interagire nel terreno e ogni pianta per vivere più patch, che è essenziale per consentire le radici delle piante di crescere in macchie suolo multipli (cioè celle della griglia). </li><li> Ripetere sezioni 2.1.2-2.1.4 per una seconda coppia di unità sperimentali per produrre un blocco completo sperimentale (cioè una griglia di suolo eterogeneo in cui piantare ogni focaspecie l e una griglia di terreno omogeneo nel quale piantare ogni specie focale, per un totale di 4 unità sperimentali). </li></ol></li><li> Ripetere il punto 2.1 per le rimanenti blocchi l&#39;esperimento con il terreno restante replicare collezioni (protocollo 1). Randomize blocchi, e le trame all&#39;interno dei blocchi, in tutta l&#39;area sperimentale, usando il tessuto paesaggio intorno le trame se lo si desidera, di mantenere sfumature dal verde al di fuori di un minimo (non mostrato). </li><li> Semi di piante di specie focali in ogni cella della griglia di ogni piatto sperimentale (2 specie focali x 2 trattamenti al terreno). Utilizzare seme pool di evitare genotipi vegetali di confondimento o comunità microbiche seme di superficie con i trattamenti del suolo. Per esempio, i semi di piante di ogni Rumex spp. nella pentola di tale specie (Figura 1a) incollati individualmente stuzzicadenti di plastica con colla solubile in acqua in 12 posizioni di impianto (2 posizioni per ogni cella della griglia) per individuare chiaramente i soggetti piantati. </li><li> Misurare res popolazioneponses delle unità sperimentali, come la germinazione e la sopravvivenza, attraverso un censimento regolare dei singoli assegnati luoghi di impianto di semi (ad esempio utilizzando stuzzicadenti come al punto 2.3). Ridurre al minimo disturbo del terreno per una risposta misurata per evitare di mescolare il suolo tra macchie. <ol><li> Determinare gli opportuni intervalli di censimento in base al tasso atteso di risposte della popolazione per le specie focali. Ad esempio, effettuare censimenti settimanali per Rumex spp. che possono germinare rapidamente. </li><li> Continua l&#39;esperimento per una durata appropriata in base alla storia della vita della specie focali. Ad esempio, continuare l&#39;esperimento per almeno 2 anni per breve durata perenne Rumex spp. per ottenere i dati su tutte le fasi della vita. </li></ol></li></ol> 3. Una serra sull&#39;esperimento di esempio, con terreno eterogeneo ed omogeneizzato in Pentole misurare le risposte individuali vegetali <ol><li> Utilizzare terreni provenienti da una collezione suolo replica campo (protocollo 1)per produrre un trattamento eterogeneo (cioè ogni metà di un recipiente riempito con terra raccolta da specie A o specie B) e un trattamento omogeneo (cioè vaso contiene una miscela 1:1 di terreno da specie A e B) (figura 2a) per il blocco 1 dell&#39;esperimento nei seguenti passi. <ol><li> Nel contenitore di trasporto (per esempio secchio) e prima impregnazione, mescolare il campo suolo raccolti da ciascuna specie con sabbia sterile per produrre una miscela 1:1. Fate questo per ridurre la compattazione del suolo e migliorare il drenaggio nei vasi, che è particolarmente utile per le radici di lavaggio, facilitando la separazione delle radici dal suolo. Sterilizzare sabbia utilizzando qualsiasi metodo standard (ad esempio autoclave, gamma-irradiazione). </li><li> Essere sicuri di produrre la stessa quantità di disturbo (per esempio rompere le zolle di terreno nella stessa misura) quando si mescola ogni lotto di terreno di campo con la sabbia. </li></ol></li><li> Sterilizzare attrezzature per la movimentazione del terreno (cazzuole, guanti, fogli di plastica) con un approximately 01:10 miscela di candeggina (5-10% NaClO) e acqua per rimuovere tutte le particelle di terreno. Attrezzature secco prima dell&#39;uso per evitare effetti di candeggina sul biota del suolo. Etichettare ogni pezzo di equipaggiamento con nastro adesivo di laboratorio per indicare la specie focale cui suolo si tratterà di evitare la contaminazione incrociata (ad es etichetta una spatola per le specie A e una seconda spatola per le specie B), e ciascun lato di un foglio di plastica rigida per indicare quale tipo di suolo verrà vaso su ogni lato di essa nel trattamento del suolo eterogeneo. </li><li> Creare un trattamento del terreno eterogeneo utilizzando il campo miscele terreno di sabbia delle due specie focali (da punto 3.1.1). <ol><li> Posizionare il foglio di plastica rigida nel centro di una pentola per dividerlo a metà (Figura 2a). Utilizzare una pentola di dimensioni tali che la metà di esso è equivalente in volume, a dimensione di patch terreno appropriato (fase 1.1). Ad esempio, utilizzare una pentola con un diametro di 15 centimetri e 18 cm di profondità per la Rumex spp. in Figura 1a (volume totale di3181 centimetri 3). </li><li> Hanno due ricercatori aggiungono contemporaneamente il campo suolo raccolti da ogni specie a lato appropriato del piatto (ad esempio α suolo da specie A) con cazzuole opportunamente marcati, per mantenere i lati anche se il piatto è pieno. </li><li> Rimuovere il divisorio in plastica sollevandolo verticalmente dal terreno, lasciando intatte le patch suolo. Questo permette alle piante di sperimentare entrambe le chiazze di terreno all&#39;interno di un vaso, indispensabili per le piante per vivere eterogeneità. </li><li> Ripetere Sezioni 3.3.1-3.3.3 per 3 unità sperimentali aggiuntivi per produrre un blocco completo del trattamento suolo eterogeneo (2 x 2 specie suolo tipi di patch nel trattamento eterogeneo; la figura 2). </li></ol></li><li> Creare un trattamento del terreno omogeneo utilizzando il campo miscele terreno di sabbia delle due specie focali (da punto 3.1.1). <ol><li> Ripetere Sezione 3.3.1. Sono due ricercatori aggiungere contemporaneamente sia α e β suoli siapareti della pentola con cazzuole opportunamente marcati, in modo uniforme la distribuzione di entrambi i tipi di terreno all&#39;interno di ogni patch ed evitando la creazione di strati. Ripetere Sezione 3.3.3. </li><li> Ripetere sezione 3.4.1 per una seconda unità sperimentale per produrre un blocco completo del trattamento terreno omogeneo (una pentola per ciascuna delle 2 specie focale). </li></ol></li><li> Ripetere i passaggi 3,2-3,4 per i blocchi rimanenti nell&#39;esperimento con il terreno restante replicano collezioni (protocollo 1). Randomize blocchi, e le trame all&#39;interno dei blocchi, attraverso la panchina serra. </li></ol><img alt="Figura 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig2highres.jpg" width="500" /> Figura 2. Esempio serra sperimentale di progettazione manipolazione eterogeneità del terreno vegetale-indotta. (A) Suoli raccolti dalla zona di influenza radice di specie A (α suoli) e di specie B (β suoli) nel campo sono luogod in ogni metà di un piatto (trattamento eterogeneo) o mescolati in tutto il piatto (trattamento omogeneo). (B) Vegetali di specie A vengono poi piantati nell&#39;esperimento in ogni tipo di patch suolo nel trattamento eterogeneo e su un lato del trattamento omogeneo. Qui, una sola specie (A) e &#39;stato piantato in questo disegno. Un design tutto reciproci dovrebbe includere piante della seconda specie focali (B) piantati in ogni trattamento del suolo e tipo di patch all&#39;interno del trattamento eterogeneo. <ol start="6"><li> Piantine di piante di specie focale A e B in ogni tipo di patch suolo in un disegno fattoriale (2 specie x 3 tipi di patch del suolo [α suolo, β suolo, e una miscela omogenea di α e β suolo]; Figura 2b). </li><li> Misurare eventuali risposte individuali delle piante che indicano prestazioni dell&#39;impianto, come la dimensione dell&#39;impianto, la produzione di biomassa, o tratti funzionali. Tratti appropriati per misurare dipenderanno specie focali e le questioni scientifiche diinteresse. <ol><li> Continua l&#39;esperimento fino piante appaiono grande rispetto alla patch suolo (ad esempio circa 1,5 x la larghezza della zona di terreno per forbs-rosetta formatura) per garantire le radici delle piante crescono in entrambe patch suolo. Durata sperimentale sarà quindi dipenderà dal tasso di crescita delle specie focali. </li><li> Impianti di raccolta e / o risposte misura prima che le piante diventano pot-bound (cioè la crescita delle radici è limitata dai confini del vaso e le radici cerchio il fondo della pentola), se si desiderano risposte realistiche per l&#39;ambiente terreno. Ad esempio, radici di piante in vaso sono improbabili a foraggio tutta la colonna di terreno in un modo simile a piante in campo. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Agrawal, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Filling+key+gaps+in+population+and+community+ecology%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Ecol.+Environ%22%5BJournal%5D)">Filling key gaps in population and community ecology.</a> Front. Ecol. Environ. 5, 145-152 (2007).</li>
<li>Suding, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+an+era+of+restoration+in+ecology%3A+successes%2C+failures%2C+and+opportunities+ahead%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rev.+Ecol.+Evol.+System%22%5BJournal%5D)">Toward an era of restoration in ecology: successes, failures, and opportunities ahead.</a> Ann. Rev. Ecol. Evol. System. 42, 465-487 (2011).</li>
<li>Melbourne, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Invasion+in+a+heterogeneous+world%3A+resistance%2C+coexistence+or+hostile+takeover%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Invasion in a heterogeneous world: resistance, coexistence or hostile takeover.</a> Ecol. Lett. 10, 77-94 (2007).</li>
<li>Lundholm, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant+species+diversity+and+environmental+heterogeneity%3A+spatial+scale+and+competing+hypotheses%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Veg.+Sci%22%5BJournal%5D)">Plant species diversity and environmental heterogeneity: spatial scale and competing hypotheses.</a> J. Veg. Sci. 20, 377-391 (2009).</li>
<li>Pacala, S. W., Tilman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Limiting+similarity+in+mechanistic+and+spatial+models+of+plant+competition+in+heterogeneous+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+Natural%22%5BJournal%5D)">Limiting similarity in mechanistic and spatial models of plant competition in heterogeneous environments.</a> Am. Natural. 143, 222-257 (1994).</li>
<li>Chesson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((General+theory+of+competitive+coexistence+in+spatially-varying+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Theor.+Pop.+Biol%22%5BJournal%5D)">General theory of competitive coexistence in spatially-varying environments.</a> Theor. Pop. Biol. 58, 211-237 (2000).</li>
<li>Bever, J. D., Westover, K. M., Antonovics, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporating+the+soil+community+into+plant+population+dynamics%3A+the+utility+of+the+feedback+approach%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Ecol%22%5BJournal%5D)">Incorporating the soil community into plant population dynamics: the utility of the feedback approach.</a> J. Ecol. 85, 561-573 (1997).</li>
<li>Kulmatiski, A., Beard, K. H., Stevens, J. R., Cobbold, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plant-soil+feedbacks%3A+a+meta-analytical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Plant-soil feedbacks: a meta-analytical review.</a> Ecol. Lett. 11, 980-992 (2008).</li>
<li>Bever, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rooting+theories+of+plant+community+ecology+in+microbial+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Trends.+Ecol.+Evol%22%5BJournal%5D)">Rooting theories of plant community ecology in microbial interactions.</a> Trends. Ecol. Evol. 25, 468-478 (2010).</li>
<li>Brandt, A. J., de Kroon, H., Reynolds, H. L., Burns, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+heterogeneity+generated+by+plant-soil+feedbacks+has+implications+for+species+recruitment+and+coexistence%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Ecol%22%5BJournal%5D)">Soil heterogeneity generated by plant-soil feedbacks has implications for species recruitment and coexistence.</a> J. Ecol. 101, 277-286 (2013).</li>
<li>R: A language and environment for statistical computing. , Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. (2012).</li>
<li>Crawley, M. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCrawley%2C+MJ+%22The+R+Book%22">The R Book</a>. , John Wiley & Sons, Ltd. (2007).</li>
<li>Petermann, J. S., Fergus, A. J. F., Turnbull, L. A., Schmid, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Janzen-Connell+effects+are+widespread+and+strong+enough+to+maintain+diversity+in+grasslands%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology%22%5BJournal%5D)">Janzen-Connell effects are widespread and strong enough to maintain diversity in grasslands.</a> Ecology. 89, 2399-2406 (2008).</li>
<li>Reynolds, H. L., Haubensak, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+fertility%2C+heterogeneity%2C+and+microbes%3A+towards+an+integrated+understanding+of+grassland+structure+and+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Veg.+Sci%22%5BJournal%5D)">Soil fertility, heterogeneity, and microbes: towards an integrated understanding of grassland structure and dynamics.</a> Appl. Veg. Sci. 12, 33-44 (2009).</li>
<li>Sokal, R. R., Rohlf, F. J. Biometry, 3rd edn. , W. H. Freeman. (1995).</li>
<li>Klironomos, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feedback+with+soil+biota+contributes+to+plant+rarity+and+invasiveness+in+communities%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Feedback with soil biota contributes to plant rarity and invasiveness in communities.</a> Nature. 417, 67-70 (2002).</li>
<li>Mommer, L., van Ruijven, J., Jansen, C., van de Steeg, H. M., de Kroon, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactive+effects+of+nutrient+heterogeneity+and+competition%3A+implications+for+root+foraging+theory%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Funct.+Ecol%22%5BJournal%5D)">Interactive effects of nutrient heterogeneity and competition: implications for root foraging theory?</a> Funct. Ecol. 26, 66-73 (2012).</li>
<li>Felsenstein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phylogenies+and+the+comparative+method%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+Natural%22%5BJournal%5D)">Phylogenies and the comparative method.</a> Am. Natural. 125, 1-15 (1985).</li>
<li>Burns, J. H., Strauss, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((More+closely+related+species+are+more+ecologically+similar+in+an+experimental+test%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">More closely related species are more ecologically similar in an experimental test.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 5302-5307 (2011).</li>
<li>Fukami, T., Nakajima, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Community+assembly%3A+alternative+stable+states+or+alternative+transient+states%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Community assembly: alternative stable states or alternative transient states.</a> Ecol. Lett. 14, 973-984 (2011).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Eterogeneità del terreno Plant-indotta è altamente probabile in comunità naturali perché le piante hanno effetti grandi e spesso specie-specifici sul loro ambiente del terreno e le successive piante che sperimentano che il suolo (ad es Petermann et al. 13). Tuttavia, la nostra comprensione del ruolo di questo tipo di eterogeneità sulle comunità vegetali è minimo 10,14. Qui, presentiamo un metodo per manipolare eterogeneità terreno vegetale indotta, utilizzando terreno di diversa o...

Uno degli obiettivi primari della comunità dell&#39;ecologia è quello di spiegare e prevedere i processi che governano assemblea comunitaria. Tuttavia, comunità vegetali sono spesso più diversificata di quanto previsto dalla teoria convivenza 1, e gli ecologisti di restauro hanno bisogno di capire i meccanismi di coesistenza di ripristinare con successo diverse comunità indigene 2. Eterogeneità ambientale è un meccanismo teoricamente importante che può aiutare a spiegare gli alti livelli di diversità delle comunità, ma manipolazioni sperimentali di eterogeneità sono infrequenti 3 e concentrarsi sulla eterogeneità abiotici (ad esempio, recensito in Lundholm 4). Teoria che incorpora eterogeneità presuppone in genere che l&#39;eterogeneità è estrinseco alla comunità montaggio. Eterogeneità estrinseca è governato da fattori quali la tipologia del paesaggio, che sono indipendenti dalla composizione della comunità. Eterogeneità Extrinsic può provocare convivenza attraverso nicchia partizionamento (Reviewed a Melbourne et al. 3, ad esempio Pacala e Tilman 5 e Chesson 6). Tuttavia, gran parte l&#39;eterogeneità ambientale rilevante per le comunità vegetali può essere intrinseca alla comunità, sviluppando come la comunità assembla e in funzione dell&#39;identità della specie nella comunità. Eterogeneità intrinseca può derivare da una valutazione biotici, che può portare alla convivenza attraverso la frequenza-dipendenza negativa (ad esempio Bever et al. 7). Qui, descriviamo un nuovo metodo per manipolare l&#39;eterogeneità del terreno vegetale indotta, un tipo di eterogeneità terreno che è intrinseco alla comunità e nasce da una valutazione pianta-suolo. Feedback Plant-suolo (PSF) si verificano quando le piante influenzare la struttura del suolo, la chimica, o biota in un modo che colpisce successiva performance dell&#39;impianto in quel terreno, e PSF hanno grandi effetti medi sulle prestazioni dell&#39;impianto in comunità vegetali autoctone 8. Studi di FPF sono tipicamente sia i terreni dal campo o terreni condizionati raccolti sperimentalmente, poi chiesto come le piante svolgono nel rispetto conspecifici terreno heterospecific o sterilizzato il terreno 9. Se le piante migliori prestazioni in conspecifici relativo terreno di riferimento suoli, poi PSF sono positive, mentre se le piante rendimento migliore in terreni di riferimento, PSF sono negativi. Reciproco PSF negativo può portare alla coesistenza dipendente dalla frequenza tra le specie 7. Mentre gli effetti medi di FPF sono ben caratterizzati-8, gli effetti di eterogeneità spaziale in FPF sono capiti male 10. Perché PSF si verificano sulla scala delle singole piante 7 e perché le piante sono spesso non casualmente distribuiti nello spazio e nel tempo, PSF sono suscettibili di condurre a eterogeneità del terreno, che noi chiamiamo l&#39;eterogeneità del terreno vegetale-indotta. A differenza di molte altre forme di eterogeneità (ad esempio topologia paesaggio), questo heterogeneity è intrinseca alla comunità montaggio e può quindi influenzare assemblea comunitaria diverso rispetto a forme più estrinseci di eterogeneità. Per comprendere l&#39;influenza di questa forma di eterogeneità sulle prestazioni dell&#39;impianto e coesistenza, dobbiamo metodi sperimentali che manipolano eterogeneità suolo pianta indotta. Qui, dimostriamo tale metodo, che utilizza terreni condizionati con le due specie per creare un trattamento eterogeneo con patch separate da due origini suolo e un trattamento omogeneo, che è una miscela dei due origini suolo. Questo miscuglio terreno potrebbe rappresentare almeno due scenari plausibili in campo: (1) disturbo (ad esempio roditori, agricoltura) che mescola suoli di diversa origine o (2) piante di due specie che crescono in prossimità, in modo tale che le loro zone di influenza radice mescolano e omogeneizzare. Vi presentiamo due esperimenti di esempio che utilizzano l&#39;eterogeneità del terreno vegetale indotto a rispondere alle domande fondamentali a differenti levels di organizzazione ecologica: (1) Sei popolazioni di piante rispondono a piantare indotta eterogeneità del suolo? e (2) Sei singole piante rispondono alla eterogeneità del terreno vegetale indotta? Descriviamo un esperimento sul campo con 6 patch del suolo per affrontare la prima questione e un esperimento di serra con 2 patch del suolo per affrontare la seconda questione. Quantificare popolazione e le risposte individuali delle piante per l&#39;eterogeneità del suolo è essenziale per capire come assembly influenze eterogeneità della comunità.

<table><tbody><tr><td>Pala(e)</td><td>Qualsiasi</td><td>NA</td><td>È utile avere almeno due pale, una per ogni specie di origine del suolo.</td></tr><tr><td>Cazzuola/eQualsiasi</td><td></td> <td>NA</td><td>È necessario disporre di almeno due cazzuole di identiche dimensioni, una per ogni specie di origine del suolo.</td></tr><tr><td>Guanti</td><td>È</td><td>possibile utilizzare qualsiasi guanto da giardinaggio</td> <td>NA</td>.</tr><tr><td>Candeggina diluita</td><td>Qualsiasi</td><td>NA</td><td>Utilizziamo una concentrazione di ~1:10 di candeggina per uso domestico (contenente il 5-10% di NaClO) per l'acqua per sterilizzare tutte le attrezzature tra una raccolta del terreno e l'altra.</td></tr><tr><td>Griglia/e in plastica/i</td> <td>Qualsiasi</td><td>NA</td><td>CUSTOM. Abbiamo utilizzato teli di plastica provenienti dalla costruzione delle pareti delle serre per creare la griglia utilizzata nell'esperimento sul campo. Tuttavia, è possibile utilizzare qualsiasi plastica rigida che può essere manipolata. È utile avere tre griglie per produrre trattamenti eterogenei reciproci e un trattamento omogeneo senza la necessità di sterilizzare tra ogni unità sperimentale.</td></tr><tr><td>Divisori in plastica</td><td>Qualsiasi</td><td>NA</td><td>CUSTOM. Abbiamo usato fogli di plastica rigidi, tagliati per adattarsi alla larghezza minima del vaso, in modo che possano scivolare sul fondo del vaso per l'esperimento in serra. È utile avere almeno due divisori, uno per trattamenti eterogenei e uno per trattamenti omogenei, se i ricercatori vogliono randomizzare l'ordine in cui le unità sperimentali all'interno di un blocco vengono riempite senza dover sterilizzare il divisore tra ciascuna unità sperimentale.</td></tr><tr><td>Benne o carriole</td><td>Qualsiasi</td><td>NA</td><td>Qualsiasi contenitore per il trasporto di terreni.</td></tr><tr><td>Semi</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Raccogliamo i semi sul campo a mano. I semi possono anche essere ordinati da fornitori di orticoltura, se appropriato.</td></tr><tr><td>Stuzzicadenti in plastica</td><td>Soodhalter Plastics, Inc.</td><td>805KP</td><td>Piantiamo semi individuali incollati su stuzzicadenti nell'esperimento sul campo per facilitare il monitoraggio della germinazione e della sopravvivenza degli individui.</td></tr><tr><td>Colla idrosolubile</td><td>Elmer's</td><td>Elmer's Glue-all</td><td>Qualsiasi colla idrosolubile può essere utilizzata per far aderire i semi agli stuzzicadenti di plastica.</td></tr><tr><td>Vasi Qualsiasi</td><td></td><td>NA</td><td>La dimensione del vaso dipenderà dalle piante sperimentali utilizzate e dal numero di appezzamenti di terreno desiderati (ad es 2 o 6).</td></tr><tr><td>Carteggiare</td><td>Qualsiasi</td><td>NA</td><td>La sabbia grossolana può essere mescolata con i terreni dei campi per migliorare il drenaggio nei vasi.</td></tr><tr><td>Nastro da laboratorio&nbsp;</td><td>Qualsiasi</td> nastro <td>NA</td><td>può essere utilizzato per etichettare le attrezzature utilizzate nella manipolazione dei terreni con la specie di origine.</td></tr><tr><td>Eventuali bandiere</td><td></td><td>NA</td><td>possono essere utilizzate per identificare le persone sul campo prima della raccolta del terreno.</td></tr><tr><td>Tessuto paesaggistico</td><td>Qualsiasi</td><td>tessuto</td><td>NA Landscape può essere utilizzato sul campo per ridurre al minimo la crescita delle piante al di fuori degli appezzamenti sperimentali.</td></tr></tbody></table>

protocollo sperimentale per eterogeneità del terreno manipolazione plant-indotta

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

La teoria Coesistenza ha spesso trattato eterogeneità ambientale come indipendente dalla composizione della comunità, ma le risposte biotici quali risposte pianta-suolo (PSF) hanno grandi effetti sulle prestazioni dell&#39;impianto, e creare eterogeneità ambientale, che dipende dalla composizione della comunità. Comprendere l&#39;importanza di FPF per il montaggio comunità vegetale richiede la comprensione del ruolo di eterogeneità in PSF, oltre a significare effetti FPF. Qui, descriviamo un protocollo per la manipolazione eterogeneità del terreno vegetale-indotta. Due esperimenti sono presentati esempio: (1) un esperimento sul campo con una griglia 6-patch di suoli per misurare risposte della popolazione vegetali e (2) un esperimento serra con suoli 2-permutazione per misurare le risposte individuali vegetali. I terreni possono essere raccolti dalla zona di influenza della radice (suoli della rizosfera e direttamente adiacente alla rizosfera) di piante in campo da specie vegetali conspecifici e heterospecific. Replicare collectioni sono usati per evitare pseudoreplicating campioni di terreno. Questi suoli sono poi poste in macchie separate per i trattamenti eterogenei o misti per un trattamento omogeneizzato. Si deve prestare attenzione a garantire che i trattamenti eterogenei e omogeneizzati sperimentano lo stesso grado di disturbo del suolo. Le piante possono poi poste in questi trattamenti del suolo per determinare l&#39;effetto di eterogeneità suolo pianta indotta sulle prestazioni dell&#39;impianto. Dimostriamo che i vegetali indotta risultati eterogeneità nei risultati diversi di quanto previsto dai modelli tradizionali di coesistenza, forse a causa della natura dinamica di queste risposte. Teoria che incorpora eterogeneità ambientale influenzato dalla comunità di montaggio e il lavoro empirico supplementare è necessaria per determinare quando l&#39;eterogeneità intrinseca alla comunità montaggio si tradurrà in diversi esiti di assemblaggio rispetto eterogeneità estrinseco alla composizione della comunità.

Specie risposto eterogeneità terreno per piantare indotta in diversi modi sia la popolazione e livello individuale (figure 3 e 4), con implicazioni per il montaggio comunità. Per determinare se le popolazioni di piante rispondono alla eterogeneità del terreno vegetale indotta, un esperimento sul campo è stato stabilito come nel protocollo 2 utilizzando tre paia congeneri di specie. Popolazioni vegetali sono stati censiti settimana per tre mesi e la percentuale totale dei semi piantati c...

Comprendere il ruolo di eterogeneità ambientale in specie la convivenza è tipicamente concentrata sui tipi di eterogeneità che sono estrinseco alla composizione delle specie della comunità. Noi forniamo i dettagli sui metodi innovativi per la creazione di trattamenti eterogeneità del terreno utilizzando terreni soggetti a pianta-suolo risposte di condizionamento, o eterogeneità intrinseca alla composizione della comunità.

Protocollo sperimentale per eterogeneità del terreno manipolazione Plant-indotta

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

experimental-protocol-for-manipulating-plant-induced-soil

Research

Ricerca

JoVE Journal

Environment

Ambiente

Questo studio presenta un metodo di scavo per indagare idrogeologico del sottosuolo, geochimica, ed eterogeneità microbiologica di un lisimetro terreno. Il lisimetro simula un versante artificiale che inizialmente era in condizioni omogenee ed era stato sottoposto a circa 5.000 mm di acqua in otto cicli di irrigazione in un periodo di 18 mesi.

Terreno lisimetro scavo per accoppiate idrologici, geochimiche e microbiologiche Investigations

Scavo delle radici delle piante dal campo e trattamento dei campioni in endosphere, rizosfera e suolo sono descritte in dettaglio, compresi i metodi di analisi di dati e di estrazione del DNA. Questa carta è progettata per consentire altri laboratori di utilizzare queste tecniche per lo studio del suolo, endosphere e rizosfera microbiomi.

Isolamento ed analisi di comunità microbiche nel suolo, rizosfera e radici negli esperimenti di erba perenne

La tradizionale procedura di campionamento del suolo determina il numero di campioni di terreno arbitrariamente. Qui, forniamo un semplice ma efficiente cluster disegno di campionamento del suolo per dimostrare la eterogeneità spaziale del suolo e determinare quantitativamente il numero di campioni di terreno necessari e l'accuratezza del campionamento associato.

Campionamento di suoli in una ricerca eterogenea trama

Visualizzazione e misurazione radice crescita in situ è estremamente impegnativo. Presentiamo un metodo rhizobox personalizzabile per tracciare lo sviluppo delle radici e la proliferazione nel tempo in risposta all'arricchimento in nutrienti. Questo metodo viene utilizzato per analizzare le differenze genotipiche mais nella plasticità di radice in risposta a una fonte di azoto organico.

Un protocollo di Rhizobox ottimizzato per visualizzare la crescita delle radici e tempi di risposta alle sostanze nutrienti localizzate

Questo metodo di fenotipizzazione gravitazionale ad alta produttività, telemetrico e dell'intera pianta consente misurazioni dirette e simultanee in tempo reale, nonché l'analisi di più tratti fisiologici legati alla resa coinvolti nelle interazioni dinamico tra piante e ambiente.

Una piattaforma telemetrica e gravimetrica per la fenotipizzazione fisiologica in tempo reale delle interazioni pianta-ambiente

Questo protocollo presenta un riepilogo dettagliato delle strategie per inoculare le radici delle piante con microbi trasmessi dal suolo. Esemplificato per i funghi Verticillium longisporum e Verticillium dahliae, vengono descritti tre diversi sistemi di infezione delle radici. Vengono evidenziate le potenziali applicazioni e le possibili analisi a valle e vengono discussi vantaggi o svantaggi per ciascun sistema.

Strategie di inoculazione per infettare le radici delle piante con microrganismi trasmessi dal suolo

Gli esperimenti di riscaldamento del suolo di laboratorio di solito impiegano due o più temperature costanti in più camere. Presentando una sofisticata camera ambientale, forniamo un metodo di controllo della temperatura accurato per imitare l'entità e l'ampiezza della temperatura del suolo in situ e migliorare la progettazione sperimentale degli studi di incubazione del suolo.

Simulazione della temperatura in un esperimento di incubazione del suolo

Qui presentiamo la costruzione e il funzionamento di un setup sperimentale per migliorare l'alterazione minerale attraverso l'attività degli organismi del suolo manipolando contemporaneamente variabili abiotiche note per stimolare l'erosione. Vengono discussi i risultati rappresentativi del funzionamento del setup e delle analisi del campione, insieme ai punti di miglioramento.

Progettazione e realizzazione di un setup sperimentale per il miglioramento dell'alterazione dei minerali attraverso l'attività degli organismi del suolo

Qui presentiamo uno studio stabilito nell'iDiv Ecotron, camere del mesocosmo terrestre con condizioni ambientali controllate sopra e sotto terra, per studiare gli effetti indipendenti e interattivi della storia delle piante e della storia del suolo sul funzionamento dell'ecosistema delle comunità di praterie lungo un gradiente di diversità vegetale.

JenaTron - Un approccio sperimentale per studiare gli effetti della storia delle piante e della storia del suolo sul funzionamento dell'ecosistema delle praterie

Questo metodo spiega come costruire e gestire un continuo 13 C e 15 N isotopo camera di etichettatura uniforme o l'etichettatura tessuti vegetali differenziale. I risultati rappresentativi da metabolico e l'etichettatura strutturale gerardii Andropogon sono discussi.

Progettazione e funzionamento di un continuo<sup&gt; 13</sup&gt; C e<sup&gt; 15</sup&gt; N Etichettatura Camera di Uniform o differenziale, metaboliche e strutturali, Flora Isotope Labeling

Scopri metodi innovativi per creare trattamenti di eterogeneità del terreno basati sul feedback pianta-suolo. Questo studio esplora come l'eterogeneità intrinseca influenzi la coesistenza delle specie nelle comunità ecologiche.

Protocollo sperimentale per eterogeneità del terreno manipolazione Plant-indotta

Esplora altri video