본 프로토콜은 안정하고 선형적인 열 구배를 생성하기 위해 상업적으로 이용가능한 성분의 사용을 예시한다. 이러한 구배는 플랑크톤 유기체, 특히 무척추 동물 유충의 열 상한을 결정하는 데 사용될 수 있습니다.
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이 논문에서
요약
초록
열 한계와 폭은 종 분포를 예측하는 데 널리 사용되었습니다. 지구 온도가 계속 상승함에 따라 순응에 따라 열 한계가 어떻게 변하고 생활 단계와 개체군간에 어떻게 변하는 지 이해하는 것이 미래의 온난화에 대한 종의 취약성을 결정하는 데 중요합니다. 대부분의 해양 생물은 초기 플랑크톤 단계를 포함하는 복잡한 수명주기를 가지고 있습니다. 이러한 작은 초기 발달 단계(수십 미크론에서 수백 미크론)의 열 한계를 정량화하면 발달 병목 현상을 식별하는 데 도움이 되지만 이 프로세스는 표적 유기체의 작은 크기, 큰 벤치 공간 요구 사항 및 높은 초기 제조 비용으로 인해 어려울 수 있습니다. 여기에서는 소량(mL에서 수십 mL)에 맞춰진 설정이 제시됩니다. 이 설정은 상업적으로 이용 가능한 구성 요소를 결합하여 안정적이고 선형적인 열 구배를 생성합니다. 설정의 생산 사양과 살아있는 개체와 죽은 개체를 소개 및 열거하고 치사 온도를 계산하는 절차도 제공됩니다.
서론
열 내성은 유기체의 생존과 기능의 핵심입니다 1,2. 인위적인 탄소 배출로 인해 지구가 계속 따뜻해짐에 따라 열 한계의 결정 및 적용에 대한 관심이 높아지고 있습니다3. 사망률, 발달 실패 및 이동성 상실과 같은 다양한 종말점이열 상한 및 하한을 결정하는 데 사용되었습니다4. 이러한 열 한계는 종종 유기체의 열 틈새에 대한 대리인으로 간주됩니다. 이 정보는 지구 온난화에 더 취약한 종을 식별하고 미래의 종 분포와 그에 따른 종 상호 작용을 예측하는 데 사용됩니다 3,5,6,7. 그러나 특히 작은 플랑크톤 유기체의 경우 열 한계를 결정하는 것은 어려울 수 있습니다.
플랑크톤 유기체, 특히 해양 무척추 동물의 애벌레 단계의 경우 열 한계는 만성 노출을 통해 결정될 수 있습니다. 만성 노출은 며칠에서 몇 주에 걸쳐 여러 온도에서 유충....
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프로토콜
1. 히트 블록의 제작
- 120V, 100W 스트립 히터를 가변 저항기에 배선하십시오( 재료 표 참조).
- 6 x 10 그리드에 60개의 구멍을 뚫어 20.3cm x 15.2cm x 5cm(8인치 x 5인치 x 2인치) 알루미늄 블록을 준비합니다( 재료 표 참조). 구멍이 양방향으로 중앙에서 중앙으로 2cm 간격으로 있는지 확인하십시오. 각각의 직경은 1.1cm, 깊이는 4.2cm여야 합니다(그림 1).
알림: 밀링 머신에서 드릴링을 수행하거나 고속 강철 드릴 비트로 드릴 프레스를 사용하십시오. 발열체 및 냉각 소자는 모두 가능한 한 15.2 cm x 5 cm 표면의 접촉면을 많이 덮도록 선택되었다. - 온도 컨트롤러 프로브의 크기와 일치하도록 1번째와 2번째 열과 9번째와 10번째 열 사이의 20.3cm x 5cm 표면 중 하나에 두 개의 추가 구멍을 뚫습니다(재료 표 참조).
- 1.2cm(0.5인치) 투명 아크릴 시트( 재료 표 참조)로 케이....
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결과
이 프로토콜의 목표는 동물성 플랑크톤의 열 상한을 결정하는 것입니다. 이를 위해서는 안정적이고 선형적인 열 구배가 필요합니다. 제안된 설정은 수조 온도를 8°C로 설정하고 히터를 39°C로 설정하여 14°C에서 40°C 범위의 열 구배를 생성할 수 있었습니다(그림 2A). 온도 구배는 끝점 값을 변경하여 좁히고 이동할 수 있습니다. 더 좁은 범위 (19 °C 내지 37 °C)를 갖는 열 구배는 또한 히터를 37 °C로 설정하고 수조를 15 °C로 설정함으로써 생성되었다. 블록의 온도는 설정 후 45분에서 1시간 이내에 안정화됩니다(그림 2B).
이 프로토콜을 동물성 플랑크톤에 적용하는 것을 설명하기 위해, 모래 달러 (Dendraster excentricus)의 유충에서 개체 발생을 통해 LT50으로 표시된 열 상한의 변화를 조사했습니다.......
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토론
이 프로토콜은 급성 열 노출을 통해 작은 플랑크톤 유기체의 열 한계를 결정하는 접근 가능하고 사용자 정의 가능한 접근 방식을 제공합니다. 하단의 수조와 상단의 히터에 의해 제어되는 10홀 설계와 유연한 온도 엔드포인트를 통해 LT50을 정밀하게 결정할 수 있습니다. 이 접근 방식을 사용하면 <1°C의 열 한계 차이를 감지할 수 있습니다(그림 3). 이 접근법은 다양한 종에 대한 열 한계 (시간 단위)의 신속한 결정을 제공하며, 결과 값은 여러 종 분포 모델(2,21)에 적용되었습니다. 그러나 급성 노출은 만성 노출 8,26과 비교할 때 다른 열 내성 추정치를 제공 할 가능성이 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
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공개 사항
저자는 선언 할 이해 상충이 없습니다.
감사의 글
이 연구는 Swarthmore College [KC]의 교수 연구 기금과 BJ를위한 Robert Reynolds and Lucinda Lewis '70 Summer Research Fellowship의 지원을 받고 있습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 0.45 & 마이크로; m 멤브레인 필터 | VWR | 74300-042 | |
| ½ ” 아크릴 시트 | McMaster-Carr | 8560K266 | 충분한 단열재를 가진 융기 케이스를 구성하는 데 사용됩니다. |
| 1 mL 주사기 | VWR | 76290-420 | |
| 2 채널 7 열전대 유형 데이터로거 | Omega Engineering | HH506A | 마이크로 원심분리기 튜브 내부에 들어갈 수 있는 어떤 온도계로도 교체 가능 |
| 자동 피펫 | 라닌 | ||
| 볼트와 클램프 마운트 스트립 히터 with 430 Stainless Steel Sheath, 120V AC, 1-1/2" Wide, 100W | McMaster-Carr | 3619K32 | |
| Crystal Sea Bioassay Mix | Pentair | CM2B | aritifical 해수를 만드는 데 사용 |
| Denraster excentricus | M-Rep | 캘리포니아의 샌드 달러 | |
| 해부 현미경 | 니콘 | SMZ645 | |
| DIYhz 알루미늄 수냉식 블록, PC 컴퓨터 CPU 그래픽 라디에이터 방열판 흡열 헤드 실버용 액체 수냉식 방열판 시스템(40mm x 120mm x 12mm) | 아마존 | 수조에 연결하여 블록의 한쪽 끝을 냉각하는 데 사용됩니다. | |
| 쉽게 기계화할 수 있는 MIC6 주조 알루미늄 시트 2" 두께 8" x 8" | McMaster-Carr | 86825K953 | 온도 조절기 프로브를 위해 한쪽에 뚫린 두 개의 추가 구멍이 있는 60개의 동일한 간격의 구멍(직경 11mm, 깊이 42mm)으로 2" x 6" x 8"로 가공되었습니다. |
| 경제적이고 유연한 폴리에틸렌 폼 파이프 단열재 | McMaster-Carr | 4530K121 | 냉각기와 블록 사이의 플라스틱 튜브를 덮어 열 손실을 줄입니다. 온도 범위가 실온에 가까운 경우 생략 가능 |
| EVERSECU 72w 110-240v 수족관 물 냉각기 워머/쿨러 온도 컨트롤러 물고기 새우 탱크 해양 산호초 탱크 아래 20 L/30 L 수족관 냉각기 | 아마존 | 은 실험실 등급 수조 대신 사용할 수 있습니다 | |
| 애벌레 모래 달러를 사용한 예 | |||
| GENNEL 100g 실버 실리콘 열 전도성 화합물 그리스 페이스트 GPU CPU IC LED 오븐 냉각 | 아마존 | 블록과 가열 및 냉각 요소 사이의 열전도율을 향상시킵니다. | |
| Inkbird WiFi 파충류 온도 조절기 온도 조절기 2개의 프로브와 2개의 콘센트, IPT-2CH 파충류 히트 매트 온도 조절기(콘센트당 최대 250W) | Amazon | 모니터 핫 엔드와 콜드 엔드. 범위에서 핫 엔드를 유지 | |
| Lauda Ecoline Silver Air-Cooled 냉장 순환기 | VWR | 89202-386 | 수족관 냉각기로 교체 가능 |
| 마이크로 원심분리기 튜브 | VWR | 76019-014 | 더 큰 동물을 사용하는 경우, 스캔 바이알 (VWR 66022-004)이 좋은 대안입니다 |
| Nitex 메쉬 필터 | 자체 제작 | 1/2" PVC 튜브에 부착된 Nitex 메시에 뜨거운 접착제를 사용했습니다 | |
| 파스퇴르 피펫 | VWR | 14673-010 | |
| 염화칼륨 (0.35 M) | Millpore-Sigma | P3911-500G | |
| R 통계 소프트웨어. | 통계 계산을 | ||
| 주사기 바늘 | VWR | 89219-346 | 대상 유기체의 크기에 따라 gague 14와 16을 사용할 수 있습니다 |
| . Tygon Tubing | McMaster-Carr | 5233K65 | 사용된 냉각기와 블록에 맞게 조정 |
| Zoo Med Repti Temp Rheostat | Chewy.com | 150W로 정격화되었으며 발열체에 직접 공급되도록 다시 배선되었습니다. 열 출력 속도를 제어하는 데 사용됩니다 |
참고문헌
- Dowd, W. W., King, F. A., Denny, M. W. Thermal variation, thermal extremes and the physiological performance of individuals. Journal of Experimental Biology. 218 (12), 1956-1967 (2015).
- García, F. C., Bestion, E., Warfield, R., Yvon-Durocher, G.
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