Beuken schors ziekte wordt geïnitieerd door het voeren van de activiteiten van de beuk schaal insect dat schimmel toegangspunten creëren in de bast. Bomen die resistent zijn tegen de schildluis zijn ook bestand tegen ziektes. Hier presenteren we het protocol dat we hebben ontwikkeld om individuele beuken screenen op beuken schaal weerstand.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een techniek om Screen Amerikaanse Beech voor Weerstand tegen de Beech Scale Insect (
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Beuken schors ziekte (BBD) resulteert in een hoge mate van initiële sterfte, met achterlating overlevende bomen die sterk verzwakt en vervormd. De ziekte wordt geïnitieerd door het voeren activiteiten van de invasieve beuk schildluis, Cryptococcus fagisuga die ingangspunten voor infectie leidt bij een van de Neonectria soorten schimmels. Zonder schaal besmetting, is er weinig kans voor schimmelinfectie. Met behulp van schaal eieren kunstmatig besmetten gezonde bomen in zwaar BBD beïnvloed stands aangetoond dat deze bomen waren resistent tegen de schildluis gedeelte van de ziekte complex 1. Hier presenteren we een protocol dat we hebben ontwikkeld op basis van de kunstmatige besmetting techniek Houston 2, die kan worden gebruikt om te screenen op schaal-resistente bomen in het veld en in kleinere gepot zaailingen en enten. De identificatie van schaal-resistente bomen is een belangrijk onderdeel van het beheer van BBD door boomverbeterprogramma's en bosbouwkundige manipulatie.
Inleiding
Beuken schors ziekte (BBD) heeft een nadelig effect op Amerikaanse beuk in Noord-Amerika al sinds de introductie van de invasieve beuken schaal insect, Cryptococcus fagisuga, in de Canadese provincie Nova Scotia in de late jaren 1890 3. Dit insect-ziekte complex wordt gestart wanneer de beuk schaal insect steekt zijn voeding stilet in de bast creëren kleine scheurtjes die ingang voor infectie door een van de Neonectria soort schimmel (Neonectria ditissima of Neonectria faginata). Als de schimmel mycelium groeien, kunnen grote delen van het weefsel sterft, uiteindelijk volledig girdling de boom. De schade van de ziekte verzwakt de boom, waardoor het gevoelig voor breuk bij hoge windsnelheden 4. Sterfte niveaus in de eerste golf van de ziekte zijn gemeld zo hoog als 50% 5 te zijn. Overleven bomen worden vaak ernstig misvormd als kankers vormen verminderen waarde van de boom als een houtproduct.0; Dergelijke bomen hebben een neiging voor root-kiemen die leidt tot de vorming van "beuken struikgewas" die voorkomen dat andere, meer gewenste soorten uit de instelling, het verminderen van de economische en ecologische waarde van de stand 6. Hoewel beuk schors ziekte is niet waarschijnlijk leiden tot het uitsterven van de Amerikaanse beuk, het verandert staan samenstelling en gezondheid leidt tot een afname van voedsel en leefgebied voor wilde dieren 7,8.
In stands beïnvloed door BBD jaren hebben bomen die vrij zijn van symptomen van de ziekte blijft gerapporteerd. Kunstmatige enting studies hebben aangetoond dat deze bomen zijn bestand tegen de schildluis 2. Zonder schaal besmetting, is er weinig kans voor Neonectria infectie, het minimaliseren van de impact van de schimmel. Grootschalige sterfte in Amerikaanse beuk door Neonectria infectie zonder voorafgaande schaal besmetting nooitgemeld, zodat de weerstand tegen de beuk schildluis resulteert in resistentie tegen BBD.
Recent onderzoek naar het beheer van de BBD is gericht op de identificatie, vermeerdering, teelt, en het behoud van de Amerikaanse beuken met resistentie tegen de beuk schaal insect. Genetische studies hebben aangetoond dat de resistentie tegen de schildluis erfelijk en zorgvuldige selectie en kweken van resistente bomen kunnen leiden tot aanzienlijke verbetering in een enkele generatie 9. Deze bevinding heeft de inspanningen van de staat en de nationale bosbeheerders in de Verenigde Staten om de regionale zaadgaarden van resistente Amerikaanse beuk vast te stellen om een bron van genetisch diverse BBD-resistente zaad voor restauratie aanplant 10,11 aangewakkerd. Onderzoek heeft ook aangegeven dat bosbouwkundige manipulatie van stand genetica door het verwijderen van gevoelige bomen en het behoud van resistente bomen kunnen resulteren in verbeterings 9,12.
Beheer van BBD door boom verbeteractiviteiten of via het verrichten van bosbouwkundige voorschriften vereist het vermogen om te kiezen voor en te onderscheiden tussen beuken schaal-resistente en vatbare bomen. De hier gepresenteerde methoden zijn aangepast van een methode voor het eerst geïntroduceerd door Dave Houston om kunstmatig te enten zaailingen met beuken schaal eieren 1. De methode kan worden gebruikt als onderzoekshulpmiddel kwantitatieve trait loci (QTL) geassocieerd met resistentie of onderscheid te maken tussen resistente en vatbare gepot zaailingen of geënt ramets in genetische studies identificeren. Alternatief kan het worden gebruikt voor het screenen van bomen in het veld om resistente bomen identificeren zaadgaard ontwikkeling of retentie in het veld. Vatbare bomen kunnen worden geïdentificeerd en verwijderd om de effecten ziekte minimaliseren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1 Plant Materiaal:. Mature gebied bomen, Ingemaakte Zaailingen, of ingegoten Enten
- Voor veldproeven, selecteert volwassen gezonde Amerikaanse beuk bomen die geen tekenen van grootschalige besmetting of ziekte voor het testen voor mogelijke weerstand te tonen. Zichtbaar gevoelig bomen zal ook moeten worden geïdentificeerd om te worden gebruikt als een controle (figuur 1).
- Voor het testen van pot zaailingen of enten, verzamelen en ontkiemen beukennootjes zoals beschreven in Koch & Carey, 2004 of transplantaat telg zoals beschreven in Carey et al., 2013.
- Groeien zaailingen of transplantaten in potgrond mix gewijzigd met 47 g micronutriënten, 477 g slow-release meststof 15N-3,9 p-9.9K, 700 g grof perliet en 75 g aluminiumsulfaat per 2.8 cu. ft zak. Als later in het groeiseizoen nodig, bevruchten planten wekelijks met oplosbare 17N-1.3P-14.1K bij 200 ppm stikstof.
- Tijdens het groeiseizoen, houden planten in een schaduw huis. Laat planten om slapende buiten te gaan in het najaar voorafgaand aan het verplaatseneen gecontroleerde temperatuur opslag (~ 4 ° C) van november tot april.
2. Verzameling van Beech Scale Eieren
- In een BBD-besmet stand, inspecteren zwaar besmette bomen (gemakkelijk te herkennen aan hun 'witte' uiterlijk, figuur 1A) met een hand vergrootglas om de aanwezigheid van eieren, meestal overvloedig van half juli tot half augustus te bevestigen.
- Gebruik een penseel om voorzichtig borstelen de witte wasachtige massa's van volwassen schildluizen, eieren en ander vuil, in een plastic afsluitbare een liter opvangzak (Figuur 1B). Verzamelen van minimaal drie bomen ten minste 12 m van elkaar.
- Indien nodig, opslaan eieren in de verzegelde opvangzak maximaal twee weken bij 4 ° C. Tape een klein stukje (2,5 cm vierkant) van vochtige polyethyleenschuim aan de binnenkant van de zak te voorkomen dat de eieren uitdrogen.
- Om de schaal eieren (0,15 x 0,25 mm) te scheiden van de volwassenen (0,60 mm) en debris, de bouw van een zeef met een kort stuk van 2 "PVC pijp en een koppeling met een vierkant stuk van 250 micron nylon mesh (figuur 2) te ondersteunen.
- Giet het mengsel van volwassenen, was, eieren en vuil van de opvangzak op de zeef met een kleine kwast zachtjes stimuleren de eieren door het gaas overgaan in een glazen petrischaal hieronder. Plastic petrischaaltjes moeten worden omdat ze hebben meer statische elektriciteit, waardoor het moeilijk om de eieren te verplaatsen. Eieren voor en na zeven zijn weergegeven in figuur 3.
- Gezuiverd eieren kunnen worden opgeslagen in de petrischaal bij 4 ° C gedurende ten minste een week. Om te voorkomen dat de eieren uitdrogen, tape een vochtig stuk schuim om het deksel en afdichting met Parafilm.
3. Egg levensvatbaarheid Testen
- Om ei levensvatbaarheid te beoordelen, gebruik dan een 10 cc spuit een dunne ring van vaseline rond de omtrek van de bodem van een 60 mm glazen petrischaal (Figuur 4A ).
- Breng ongeveer 100 eieren aan het midden van de ring, plaats het deksel op de petrischaal en afdichting met Parafilm. Laat de afgesloten petrischaal ongestoord blijven bij kamertemperatuur gedurende 2 weken of 3 weken als eieren werden bewaard bij 4 ° C voor het begin van de test.
- Gearceerde nymphomanes vast in de vaseline worden en kunnen gemakkelijk worden geteld en lege eieren gemakkelijk onderscheiden van uitgebroede eieren door hun kleur en glans (figuur 4B). Bereken levensvatbaarheid door het aantal van nimfen door de som van de lege eieren plus de resterende volledige eieren. Goede levensvatbaarheid moet in de 75% tot 90% uitgekomen eieren bereik.
4. Schaal Resistance Screening van grote volwassen beuken in het Veld
- Voor een kwantitatieve test, tellen 500 eieren met behulp van een dissectie microscoop en met een kleine spatel voorzichtig bestrooi ze over het midden van een predampened, open-cel 10 x 15 x 1.3 cm rechthoek van polyethyleen schuim. Aantemperen schuim, nat het dan knijp zoveel mogelijk water. Voor een kwalitatieve test, kan 500 eieren worden geteld en geplaatst in een klein glazen flesje en een "vulling" lijn die kan worden gebruikt om extra batches van ongeveer 500 eieren meten.
- Plaats de foam pad op de proef boom met het ei zijde tegen de bast. Houd het kussen op zijn plaats met touw, touw, of geplastificeerd hardware draad. Kunststof of metaal gebaseerd materiaal moet worden gebruikt in plaats van natuurlijke vezel materialen die gemakkelijker weggevangen door wilde dieren.
- Lijn de bovenkant en zijkanten van een voorgesneden 23 x 30 cm stuk dampopen waterdichte huis wrap met acetaat basis van siliconen lijm en plaats deze op het schuim testveld. Druk de randen van het huis wrap om de boom om een waterdichte afdichting te creëren. Plaats nylon touw of geplastificeerd hardware draad rond de boom en het huis wrap, om het op zijn plaats terwijl de lijm sets (figuur 5).
- Plaats minste tweetestblokken op elke test structuur, bij voorkeur aan weerszijden van de stam. Op elke locatie, te testen, pads op minstens 2 gevoelig bomen (met duidelijke natuurlijke schaal besmetting) als een controle. Voorafgaand aan het plaatsen van de test pads op controle bomen, moet elk natuurlijk voorkomend schaal insecten of eieren met een stevige borstel.
Opmerking: Foam pads met eieren kan ook op bomen geplaatst worden voor het doel van opvoeding schaal eieren, die bijzonder nuttig kan zijn in gebieden waar de besmetting laag is.
5. Schaal Resistance Screening van Ingemaakte Zaailingen of Enten
- Voor het testen, selecteert ingemaakte bomen met een minimale diameter van 1 cm (remklauw 5 cm boven de grond lijn) die hoog genoeg om minstens 2 afzonderlijke testen elektroden die op hen zijn. Snoei kleine zijtakken wanneer dat nodig is om ruimte te maken voor de test pads.
- Gebruik een dissectiemicroscoop te tellen 150 eieren en strooi ze over een voorgesneden en bevochtigd 2,5 x 7,6 x 1,3 cm met open cellen polyethlene foam pad.
- Bevestig de foam pad om zaailing met het ei kant tegen de schors, met behulp van geplastificeerd draad. Wikkel een klein vierkant van huis wikkel rond de zaailing net boven het schuim en sluit deze af met acetaat basis van siliconen (zie figuur 6A).
- Omvatten bekende vatbaar zaailing gezinnen of enten als controles.
6. Data Collection
Opmerking: Ongeveer 52-57 weken na het plaatsen van de schuim en eieren op de test bomen, kunnen de gegevens worden verzameld. Het is belangrijk dat dit niet gebeurt nadat volwassenen begonnen om eieren te leggen zodat hun voortplantingsvermogen worden bepaald. Op sommige resistente bomen is het niet ongebruikelijk om te zien een klein aantal volwassenen te vestigen, maar met geen voortplanting plaatsvindt.
- Verwijder voorzichtig de foam pad en tel het aantal volwassen schildluizen gevestigd op de schors met een loupe of vergrootglas (10X).
- Wanneer de foam pad wordt verwijderd, is het u nietncommon voor sommige volwassenen en meest ei clusters af van de boom te trekken met het schuim (zie figuur 7). Met behulp van een microscoop ontleden, tel het ei clusters en volwassenen die zijn gebleven verbonden aan de foam pad.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Figuur 6 toont een resistente zaailingen (C) en twee gevoelige zaailingen (D, E) vertonen verschillende graden van gevoeligheid. Een voorbeeld van wat een gevoelige volwassen boom ziet eruit als 57 weken na de kunstmatige besmetting test werd opgezet is weergegeven in figuur 5B. Wanneer het schuim weg van de boom wordt geschild, is het niet ongewoon voor schaal insecten en hun eieren clusters blijven aan het schuim zoals getoond in Figuur 7,
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De kritische stappen nodig zijn voor succes van deze test omvatten het uitvoeren van een levensvatbaarheidstest op de eieren en het gebruik van gevoelige controles op elke locatie getest en met gepot materialen. Het is ook belangrijk om meer dan een testveld per boom of zaailing gebruiken. Wij hebben gevonden dat zowel het veld als in meer gecontroleerde proeven met potplanten, een frequente bron van fouten kan pad mislukking. Bijvoorbeeld, in het veld, zelfs met onze wijziging van de dekking van het testveld met huis w...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.
Dankbetuigingen
De auteurs zeer erkentelijk voor de financiering van de US Forest Service Bos gezondheidsbescherming Evaluatie Monitoring en Special Technology Development Programma's die de ontwikkeling, aanpassing en toepassing van de hier beschreven om bomen die resistent zijn en vatbaar voor de beuk schaal insect identificeren protocol hebben gesteund. We zijn ook dankbaar voor de Holden Arboretum, Kirtland, OH, voor hun voortdurende samenwerking en ondersteuning van onze Amerikaanse beuk weerstand bevolkingsonderzoek.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Nylon gaasvel, 250 micron |  Small Parts | CMN-0250-D | Maasopening: 250 microns vierkant, % open oppervlak: 34, draaddiameter: 180 micron, breedte: 24”, lengte: 12”, verpakkingshoeveelheid: 1 |
| Tyvek Home Wrap | DuPont | D1349991 | Rol van 9 ft x 150 ft, kan doormidden gesneden worden aangevraagd. |
| Polyethyleenschuim, ½” dik | Columbus Foam Products | Rol van 2 ft x 50 ft | |
| MetroMix 510 | Sun Gro Horticulture | 2.8 cu. ft. schors, veenmos, vermiculiet, schorsas, startvoedingslading (met gips), vertraagde stikstofafgifte en dolomietkalk. | |
| Osmocote Plus 15-9-12 | Everris | E903206 | Standaard afgifte gedurende 3-4 maanden |
| Sight Savers 10X | Bausch & Lomb | 813434 | Verlichte Coddington-loep, 10X vergroting |
| Nikon Mini Field Stereoscope | Nikon | 7314 | 20X vergroting |
| Silicone II clear | GE | 159538 | 2.9 oz transparante kit voor ramen & deuren |
Referenties
- Houston, D. R. A technique to artificially infest beech bark with the scale, Cryptococcus fagisuga (Lindinger). U.S. Forest Service. , Northeastern Forest Experiment Station. Broomhall, PA. (1982).
- Houston, D. R. American beech resistance to Cryptococcus fagisuga. Proceeding, IUFRO beech bark disease working party conference. , U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern Forest Experiment Station. Washington, D.C. 38-42 (1983).
- Ehrlich, J. The beech bark disease: a nectria disease of Fagus, following Cryptococcus fagi. 10, 593-692 (1934).
- Papaik, M. J., Canham, C. D., Latty, E. F., Woods, K. D. Effects of an introduced pathogen on resistance to natural disturbance: beech bark disease and withdrow. 35, 1832-1843 (2005).
- Miller-Weeks, M. Current status of beech bark disease in New England and New York. Proceeding, IUFRO beech bark disease working party conference. , U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern Forest Experiment Station. Washington, D.C. 21-23 (1983).
- Houston, D. R. Beech bark disease: The aftermath forests are structured for a new outbreak. J. For. 73, 660-663 (1975).
- Twery, M. J., Patterson, W. A. Variations in beech bark disease and its effects on species composition and structure of northern hardwood stands in central New. 14, 565-574 (1984).
- Jakubus, W. J., McLaughlin, C. R., Jensen, P. G., McNulty, S. A., et al. Alternate year beechnut production and its influence on bear and marten populations. Beech Bark Disease: Proceedings of the Beech Bark Disease Symposium. Evans, C. A., et al. , U.S. Forest Service, Northern Research Station. Newtown Square, PA. 79-87 (2005).
- Koch, J. L., Carey, D. W., Mason, M. E., Nelson, C. D. Assessment of beech scale resistance in full- and half-sib families. Can. J. For. Res. 40, 265-272 (2010).
- Koch, J. L. Beech bark disease: The oldest “new” threat to American beech in the United States. Outlooks Pest Manag. 21, 64-68 (2010).
- Koch, J. L., Mason, M. E., Carey, D. W., et al. Screening for resistance to beech bark disease: improvements and results from seedlings and grafted field selections. Proceedings of the 4th International Workshop on Genetics of Host-Parasite Interactions in Forestry. Palmieri, K., et al. , U.S. Forest Service, Pacific Southwest Research Station. Albany, CA. (2012).
- Leak, W. B. Fifty year impacts of the beech bark disease in the Bartlett Experimental Forest, New Hampshire. Northern J. Appl. For. 23, 141-143 (2006).
- Koch, J. L., Carey, D. W., et al. Controlled cross-pollinations with American beech trees that are resistant to beech bark disease. Proceedings of the 14th Central Hardwood Forest Conference. Yaussy, D. A., et al. , U.S. Forest Service, Northeastern Research Station. 358-364 (2004).
- Carey, D. W., Mason, M. E., Bloese, P., Koch, J. L. Hot callusing for propagation of American beech by grafting. HortSci. 48, 620-624 (2013).
- Koch, J. L., Carey, W. W., et al. The genetics of resistance of American beech to beech bark disease: knowledge through 2004. Beech Bark Disease: Proceedings of the Beech Bark Disease Symposium. Evans, C. A., et al. , U.S. Forest Service, Northern Research Station. Newtown Square, PA. 98-105 (2005).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
