Name: Experimenteel protocol voor het manipuleren van Plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: Ontdek methoden voor het creëren van bodemheterogeniteit via plant-bodemfeedback voor ecologisch onderzoek naar soortscoëxistentie. Deze techniek onthult intrinsieke factoren in gemeenschapsdynamiek.

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

Wij danken Case Western Reserve University Squire Valleevue en Valley Ridge Farms, waaronder A. Locci, C. Bond, en A. Alldridge, om hulp tot oprichting van de gemeenschappelijke tuin. J. Haken, L. Huffman, L. Gonzales, SC Leahy, B. Ochocki, A. Ubiles, C. Yu, X. Zhao, en NM Zimmerman verstrekt veld hulp. AJB en JHB werden gefinancierd door het opstarten van fondsen van CWRU naar JHBGAD werd ondersteund door een zomerprogramma&#39;s in Undergraduate Research subsidie ​​van CWRU gefinancierd door het Howard Hughes Medical Institute. Dit werk werd ondersteund door de National Science Foundation financiering aan JHB (DEB 1.250.170).

1. Verzamel veldgrond aan heterogene en homogene bodembehandelingen Produce <ol><li> Identificeer twee cooccurring plantensoorten in vergelijkbare habitats en bodemtypes voor studie (bijv. figuur 1a). Bepaal hoeveelheid vuil nodig op basis grondflard grootte voor gebruik in het experiment (bijvoorbeeld een derde tot de helft van het brandpunt soort primaire wortelzone of volume omvat door de kluit) en het aantal patches voor het experiment (zie Protocol nr. 2 en 3 hieronder). <ol><li> Voor Rumex spp. (Figuur 1a), gebruik aarde flarden van 10 cm x 10 cm x 18 cm (lengte x breedte x diepte) voor ongeveer wortelzone van 10 cm straal van basis van planten tot 18 cm diepte (5655 cm 3 bodem van deze gedefinieerde zone van wortel invloed voor een individuele plant levert 3 bodem flarden van 1800 3) cm. </li></ol></li><li> Enquête veld site om volwassen individuen van de twee zwaartepunten soorten te vinden. Vermijd personen van wie de root zone waarschijnlijk overlapt met andere focale soorten (bijv. Rumex individuen zich binnen 0,25 meter van de andere soorten). Markeer het aantal individuen nodig om de vereiste hoeveelheid grond te vinden met pin vlaggen. <ol><li> Mark 20 willekeurig gekozen individuen van elke Rumex spp. 20 experimentele eenheden (2 soorten x 2 bodembehandelingen x 5 herhalingen) die elk om 3 bodem patches van ieder knooppunt soorten (zoals in Protocol nr. 2, hieronder). </li></ol></li><li> Steriliseren bodem gasopvangapparatuur (schoppen, handschoenen, vervoer van containers) met een ongeveer 01:10 mengsel van bleekwater (5-10% NaClO) en water om alle bodemdeeltjes te verwijderen. Droog apparatuur voor gebruik om bleekwater effecten op het bodemleven voorkomen. Label elk apparaat met laboratorium tape om het brandpunt soorten waarvan de bodem zal het verzamelen of het vervoer naar kruisbesmetting (bijv. label een schop voor soorten A en een tweede schop voor soort B) voorkomen te geven. </li><li> Het weer en de bodem voorwaardenties voor het begin van de bodem collectie voor de recente neerslag gebeurtenissen. Vermijd het verzamelen van gronden die te nat (modderig of volledig verzadigd) of het verzamelen bodem tijdens een neerslag gebeurtenis om bodemverdichting te minimaliseren. Vermijd het verzamelen van bodems die te droog zijn (zeer hard en moeilijk om een ​​schop te voegen in) om te helpen bij het scheiden van de bodem van de wortels. </li><li> Verzamel veld bodem van gemerkte individuen van de twee zwaartepunten soorten in repliceren batches te pseudoreplication (bv. een enkel grondmonster met een zeldzame ziekteverwekker wordt vervolgens gemengd over experimentele replica) te vermijden. <ol><li> Graaf totale wortelzone van een individu van species A (zoals gedefinieerd in stap 1.1) met de geschikte gemerkte steriele schop, verwijdert toegankelijk grove wortels uit de grond door het juist gemerkte steriele handschoenen en plaats bodem in de geschikt-gelabelde steriele transport container (bijv. emmer). Voor een experiment met 4 experimentele eenheden in elk blok en 1 individuele plant&#39;S wortelzone verstrekken van voldoende grond voor 1 experimentele eenheid (zoals in paragraaf 1.2.1), herhaalt u deze procedure voor 3 extra individuen van soorten A. </li><li> Herhaal sectie 1.5.1 voor soorten B. </li><li> Vervoer de repliceren bodem collectie van beide soorten aan de proeftuin. Plaats de bodem in de experimentele eenheden voor blok 1 van het experiment (zoals in Protocol nr. 2 of 3, hieronder), waar een blok bevat een experimentele eenheid van elke behandeling combinatie (dwz elke soort x elke bodem behandeling). </li><li> Herhaal Sectie 1.5.3. </li><li> Herhaal afdelingen 1.5.1-1.5.4 voor de overige blokken in het experiment. Verzamel bodem van groepen personen ten minste 1 m afstand van de vorige verzamelen locaties voor elke repliceren collectie pseudoreplication minimaliseren. </li></ol></li></ol><img alt="Figuur 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig1highres.jpg" width="500" /> Figure 1. Voorbeeld veld experimenteel ontwerp manipulerende-fabriek veroorzaakte bodemheterogeniteit. (A) Bodems worden verzameld uit de zone van wortel invloed van soortgenoten (α) en heterospecifics (β) in het veld, volgende standaard protocollen voor het bestuderen van de effecten van de plant-bodem feedbacks 9 . (B) Experimentele behandelingen met heterogene gronden bodem bestaat uit plantaardige A (α bodem) en bodems van plantaardige B (β &#39;bodems) zijn gerangschikt in een raster, en gehomogeniseerd bodembehandelingen gemaakt met een gelijk mengsel van grond uit deze twee oorsprongen . In dit voorbeeld worden roosters scherptediepte bodem ingebracht in potten grote diameter verzonken in de grond en het gebied rond elk rooster gevuld met grof gesteriliseerd zand. Dit cijfer is gewijzigd van Brandt et al.. 10 2. Een voorbeeld veldexperiment, creëren Roosters van heterogene en homogene bodem te planten Bevolking Reacties Meet <ol><li> Gebruik van de bodem tegen een herhaalde veld verzameling van de bodem (protocol nr. 1) aan een heterogene behandeling (dwz roosterwisselspanning cellen bevatten bodem verzameld van soort A of soort B) en een homogene behandeling veroorzaken (dwz elk rooster cel bevat een 1:1 mengsel van grond uit soorten A en B) (figuur 1b) voor blok 1 van het experiment in de volgende stappen. <ol><li> Steriliseren bodem stapelaars (troffels, handschoenen, plastic rooster) met een ongeveer 01:10 mengsel van bleekwater (5-10% NaClO) en water om alle bodemdeeltjes te verwijderen. Droog apparatuur voor gebruik om bleekwater effecten op het bodemleven voorkomen. Label elk apparaat met laboratorium tape om het brandpunt soorten waarvan de bodem zal het omgaan met kruisbesmetting (bijv. label een troffel voor soorten A en een tweede troffel voor soorten B) en de kunststof rooster voorkomen aan te geven of het gebruikt zal worden aangeven voor de heterogene of homogene bodembewerking. </li><li> Plaats verwijderbare kunststof ineen pot verzonken in de grond [of andere plot of de container groot genoeg om het net tegemoet] te worden gevuld met praktijkgegevens bodem (bv. 1800 cm 3 / gridcel als in stap 1.1.1). Gebruik een op maat gemaakt rooster van de gewenste afmetingen, bijv. een 2 x 3 rooster met 6 cellen van de grootte bepaald in stap 1.1 (Figuur 1b). <ol><li> Voor de heterogene behandeling van afwisselend grondflard types, plaats spadefuls van de bodem van soort A in gridcellen voor α bodem en de bodem van soort B in cellen voor β bodem (Figuur 1b). </li><li> Voor de homogene behandeling, plaatst afwisselend spadefuls van bodems a en b in elke gridcel, zorg ervoor dat verdelen de twee bodemsoorten en voorkomen de vorming van lagen van elk bodemtype (Figuur 1b). Voor het voorbeeld bodem patch van 1800 cm 3 (paragraaf 1.1.1), plaatst 900 cm 3 van elk type bodem in elke gridcel. </li><li> Worden sure om gelijke hoeveelheden van verstoring veroorzaken (dwz breken bodem kluiten in dezelfde mate) bij het ​​maken van heterogene en homogene bodembehandelingen te voorkomen verwarrende bodemverstoring met grond heterogeniteit. </li></ol></li><li> Als een leeg gebied blijft rond de buitenkant van het raster in de grote pot gebruikt (zoals in figuur 1b), vul deze met een steriel zand. Steriliseren zand behulp van een standaard methode (bijvoorbeeld een autoclaaf, gamma-straling). </li><li> Til het plastic rooster verticaal uit de pot, waardoor de bodem flarden intact. Dit maakt wortels van verschillende individuen te communiceren in de bodem en elke plant meerdere pleisters, hetgeen essentieel belang om plantenwortels groei in meerdere pleisters bodem (dwz rastercellen) ervaren. </li><li> Herhaal Secties 2.1.2-2.1.4 een tweede paar experimentele eenheden volledig experimentele blok (een raster van heterogene bodem waarin elke foca plantaardigl soorten en een raster van homogene bodem waarin elke focale soort planten, voor een totaal van 4 experimentele eenheden). </li></ol></li><li> Herhaal stap 2.1 voor de resterende blokken in het experiment met de resterende grond repliceren collecties (protocol 1). Willekeurig blokken en plots binnen handbereik gehele experimentele delen, landschap stof rond plaatsen desgewenst arcering houden van buiten vegetatie op een minimum (niet getoond). </li><li> Plantenzaden van focale soorten in elke gridcel van elke experimentele pot (2 focale soorten x 2 bodembehandelingen). Gebruik gepoolde zaad tot verwarrende planten genotypen of zaad-oppervlak microbiële gemeenschappen met de grond behandelingen vermijden. Bijvoorbeeld, plantenzaden van elk Rumex spp. in de pot voor deze soort (figuur 1a) individueel gelijmd plastic tandenstokers met wateroplosbare lijm in 12 planten posities (2 posities per gridcel) om duidelijk de aangeplante individuen. </li><li> Meten bevolking responses van de experimentele eenheden, zoals ontkieming en overleving, door bijvoorbeeld een telling van individuele planten gemarkeerde locaties zaden (bijv. met tandenstokers zoals in stap 2.3). Minimaliseer verstoring van de bodem voor elke reactie gemeten om te voorkomen dat het mengen van de bodem onder de patches. <ol><li> Bepaal de juiste telling intervallen op basis van het verwachte percentage van de bevolking antwoorden voor het brandpunt soorten. Zo voeren wekelijkse tellingen voor Rumex spp. die snel kunnen ontkiemen. </li><li> Blijven het experiment gedurende een redelijke termijn op basis van de levensgeschiedenis van de focale soorten. Zo blijft het experiment gedurende minstens 2 jaar voor kortlevende vaste plant Rumex spp. gegevens betreffende alle levensstadia verkrijgen. </li></ol></li></ol> 3. Een voorbeeld Greenhouse Experiment, met Heterogene en gehomogeniseerd Bodem in potten om individuele plant Reacties Meet <ol><li> Gebruik van de bodem tegen een herhaalde veld verzameling van de bodem (protocol nr. 1)een heterogene behandeling (dwz elke helft van een pot gevuld met grond verzameld van soort A of soort B) en een homogene behandeling (dwz pot bevat een 1:1 mengsel van grond van soort A en B) (Figuur 2a) voor blokkade 1 van het experiment in de volgende stappen. <ol><li> In de transport container (bijv. emmer) en voor oppotten, meng het veld verzameld bodem van elke soort met steriel zand om een 1:1 mengsel te produceren. Doe dit om bodemverdichting te verminderen en het verbeteren van drainage in de potten, wat vooral handig is voor het wassen van de wortels, de scheiding van de wortels uit de bodem te vergemakkelijken. Steriliseren zand behulp van een standaard methode (bijvoorbeeld een autoclaaf, gamma-straling). </li><li> Zorg ervoor dat u gelijke hoeveelheden van verstoring veroorzaken (dwz breken bodem kluiten in dezelfde mate) bij het ​​mengen van elke partij van het veld bodem met zand. </li></ol></li><li> Steriliseren bodem stapelaars (troffels, handschoenen, plastic folie) met een approximately 01:10 mengsel van bleekwater (5-10% NaClO) en water om alle bodemdeeltjes te verwijderen. Droog apparatuur voor gebruik om bleekwater effecten op het bodemleven voorkomen. Label elk apparaat met laboratorium tape om het brandpunt soorten waarvan de bodem zal het omgaan met kruisbesmetting (bijv. label een troffel voor soorten A en een tweede troffel voor soorten B) en elke kant van een stijf plastic folie te vermijden om aan te geven aan welke bodemtype wordt opgepot aan elke kant van het in de heterogene bodem behandeling. </li><li> Maak een heterogene bodem behandeling met behulp van het veld grond-zand mengsel van de twee zwaartepunten soorten (uit paragraaf 3.1.1). <ol><li> Plaats de stijve kunststof plaat in het midden van een pot te verdelen in tweeën (figuur 2a). Gebruik een pot zodanig gedimensioneerd dat de helft van het in volume gelijk aan de juiste bodem pleistergrootte (stap 1.1). Gebruik bijvoorbeeld een pot met een 15 cm diameter en 18 cm diepte voor de Rumex spp. in fig. 1a (totale3181 cm 3). </li><li> Hebben twee onderzoekers tegelijk toe te voegen het veld verzameld bodem van elke soort naar de juiste kant van de pot (bijv. α bodem van A soorten) met de juiste-gelabelde troffels, aan de zijkanten te houden, zelfs als de pot wordt gevuld. </li><li> Verwijder de plastic deler tillen verticaal uit de bodem, waardoor de bodem pleisters intact. Hierdoor kan de planten beide stukken grond in een pot, essentieel voor de planten te ervaren heterogeniteit ervaren. </li><li> Herhaal de punten 3.3.1-3.3.3 voor 3 extra experimentele eenheden tot een volledige blokkering van het heterogene bodem behandeling te produceren (2 soorten x 2 grondflard types in de heterogene behandeling; Figuur 2). </li></ol></li><li> Maak een homogene bodem behandeling met behulp van het veld grond-zand mengsel van de twee zwaartepunten soorten (uit paragraaf 3.1.1). <ol><li> Herhaal artikel 3.3.1. Hebben twee onderzoekers tegelijk toe te voegen zowel α en β bodems zowelzijkanten van de pot met de juiste-gelabelde troffels, gelijkmatig verdelen beide grondsoorten binnen elke patch en het vermijden van het ontstaan ​​van lagen. Herhaal punt 3.3.3. </li><li> Herhaal punt 3.4.1 voor een tweede experimentele eenheid een volledige blokkering van het homogene bodem behandeling (een pot voor elk van de 2 focale soorten) te produceren. </li></ol></li><li> Herhaal stap 3.2-3.4 voor de resterende blokken in het experiment met de resterende grond repliceren collecties (protocol 1). Willekeurig blokken, en plots binnen handbereik, in de hele kas bank. </li></ol><img alt="Figuur 2" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51580/51580fig2highres.jpg" width="500" /> Figuur 2. Voorbeeld kas experimenteel ontwerp manipulerende-fabriek veroorzaakte bodemheterogeniteit. (A) Bodems verzameld uit de zone van wortel invloed van soort A (α bodems) en soorten B (β bodems) in het veld zijn plaatsd in elke helft van een pot (heterogene behandeling) of gemengd in de hele pot (homogene behandeling). (B) Planten van soorten A worden vervolgens geplant in het experiment in elke grondsoort vlek in de heterogene behandeling en aan een zijde van de homogene behandeling. Hier, slechts een soort (A) weergegeven geplant in dit ontwerp. Een volledig wederzijdse ontwerp zou planten van de tweede focale soort (B) geplant in elke bodembewerking en soort patch binnen de heterogene behandeling omvatten. <ol start="6"><li> Plant zaailingen van focale soorten A en B in elk bodemtype patch in een factorieel design (2 soorten x 3 grondflard typen [α bodem, β bodem, en een homogeen mengsel van α en β bodem]; Figuur 2b). </li><li> Meet elke individuele plant reacties die plant performance te geven, zoals de omvang van de installatie, de productie van biomassa, of functionele eigenschappen. Geschikte eigenschappen te meten zal afhangen van de focale soorten en wetenschappelijke vragenbelang. <ol><li> Ga door het experiment tot de planten lijken groot ten opzichte van de bodem van patches (bijv. ongeveer 1,5 maal de breedte van de bodem patch voor-rozet vormen forbs) te zorgen voor de plantenwortels groeien in zowel de bodem patches. Experimentele duur zal dus afhangen van de groei van focale soorten. </li><li> Harvest planten en / of de maatregel reacties voor planten worden pot-gebonden (bijvoorbeeld wortelgroei wordt beperkt door de grenzen van de pot en wortels cirkel de bodem van de pot) als realistische reacties op het bodemmilieu gewenst. Bijvoorbeeld, wortels pot afhankelijke planten waarschijnlijk voederen gedurende de kolom grond op een soortgelijke wijze als planten in het veld. </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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

-Installatie geïnduceerde bodemheterogeniteit is zeer waarschijnlijk in de natuurlijke gemeenschappen omdat planten hebben grote en vaak soortspecifieke effecten op hun grondgebied milieu en de daaropvolgende planten die dat de bodem (bv. Petermann et al.. 13) ervaren. Echter, ons begrip van de rol van deze vorm van heterogeniteit op plantengemeenschappen is minimaal 10,14. Hier presenteren we een methode voor het manipuleren van planten geïnduceerde bodemheterogeniteit, met grond...

Een van de belangrijkste doelen van de gemeenschap ecologie is te verklaren en voorspellen van de processen die gemeenschappen. Echter, plantengemeenschappen zijn vaak meer divers dan voorspeld door coëxistentie theorie 1, en ​​restauratie ecologen moeten samenleven mechanismen te begrijpen om diverse inheemse gemeenschappen 2 met succes te herstellen. Milieu heterogeniteit is een theoretisch belangrijk mechanisme dat kan helpen verklaren hoge niveaus van diversiteit gemeenschap, maar experimentele manipulaties van heterogeniteit zijn zeldzaam 3 en focus op abiotische heterogeniteit (bijvoorbeeld beoordeeld in Lundholm 4). Theorie dat heterogeniteit bevat veronderstelt gewoonlijk dat heterogeniteit is extrinsiek aan de montage gemeenschap. Extrinsieke heterogeniteit wordt beheerst door factoren zoals landschapstypologie, die onafhankelijk zijn van de gemeenschap samenstelling zijn. Extrinsieke heterogeniteit kan resulteren in coëxistentie via niche partitionering (revietrouwen in Melbourne et al.. 3, bijvoorbeeld Pacala en Tilman 5 en Chesson 6). Echter, veel van de milieu heterogeniteit aan plantengemeenschappen relevant kunnen inherent aan de gemeenschap, de ontwikkeling als de gemeenschap assembleert en afhankelijk van de identiteit van de soort in de gemeenschap. Intrinsieke heterogeniteit kan het gevolg zijn van biotische geven, wat kan leiden tot co-existentie door negatieve frequentie-afhankelijkheid (bv Bever et al.. 7). Hier beschrijven we een nieuwe methode voor het manipuleren van plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit, een grondsoort heterogeniteit die inherent is aan de gemeenschap en komt voort uit plant-bodem feedbacks. Plant-bodem feedbacks (PSF) optreden wanneer planten invloed op de bodemstructuur, chemie, of biota op een manier die latere plant performance in dat de bodem beïnvloedt, en PSV hebben grote gemiddelde effecten op de plant performance in inheemse plantengemeenschappen 8. Studies van PSV hebben meestal ofwel verzameld bodems uit het veld of geconditioneerd bodems experimenteel, dan vroeg hoe planten presteren in soortgenoten bodem ten opzichte van Heterospecifieke of gesteriliseerde bodem 9. Als planten beter presteren in soortgenoten bodem ten opzichte van referentie bodems, dan PSF zijn positief, terwijl als planten beter presteren in verwijzing bodems, PSF zijn negatief. Wederzijdse negatieve PSF kan leiden tot frequentie-afhankelijke co-existentie tussen soorten 7. Terwijl de gemiddelde effecten van PSV zijn goed gekarakteriseerde 8 worden de effecten van ruimtelijke heterogeniteit in PSF slecht begrepen 10. Omdat PSV zich voordoen op de schaal van individuele planten 7 en omdat planten worden vaak nonrandomly verspreid in ruimte en tijd, PSF zijn waarschijnlijk leiden tot bodemheterogeniteit, die we-fabriek veroorzaakte bodemheterogeniteit noemen. In tegenstelling tot veel andere vormen van heterogeniteit (bijv. landschap topologie) Dit heterogeneity is inherent aan de montage gemeenschap en kunnen dus invloed gemeenschap assemblage anders dan meer extrinsieke vormen van heterogeniteit. Om de invloed van deze vorm van heterogeniteit op plant performance en coëxistentie begrijpen, moeten we experimentele methodes die plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit manipuleren. Hier tonen we een dergelijke werkwijze die bodem geconditioneerd door twee soorten een heterogene behandeling met aparte patches twee bodem oorsprong en een homogene behandeling, dat een mengsel van de twee bodem oorsprong maken gebruikt. Deze grond mengen kon tenminste twee plausibele scenario&#39;s op het gebied vertegenwoordigen: (1) storing (bijvoorbeeld knaagdieren, landbouw) die bodems van verschillende herkomst of (2) planten van twee soorten in de nabijheid, mengt zodat hun zones van wortel invloed vermengen en homogeniseren. We presenteren twee voorbeeld experimenten die plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit gebruiken om belangrijke vragen te beantwoorden op verschillende levels van ecologische organisatie: (1) Heeft plantenpopulaties reageren op planten-geïnduceerde bodemheterogeniteit? en (2) geen individuele planten reageren op plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit? We beschrijven een veldexperiment met behulp van 6 bodem pleisters op de eerste vraag en een serre-experiment aan te pakken met behulp van 2 bodem patches om de tweede vraag te beantwoorden. Het kwantificeren van zowel bevolking als individuele plant reacties op bodemheterogeniteit is essentieel om te begrijpen hoe heterogeniteit invloeden gemeenschappen.

<table><tbody><tr><td>Shovel(s)</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Het is nuttig om minstens twee schop(pen) te hebben, één voor elke soort bodem.</td></tr><tr><td>Kelletje(s)</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Het is noodzakelijk om ten minste twee kelletjes van identieke grootte te hebben, één voor elke soort bodem.</td></tr><tr><td>Handschoenen</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Tuinhandschoenen kunnen worden gebruikt.</td></tr><tr><td>Verdunde bleekvloeistof</td><td>Any</td><td>NA</td><td>We gebruiken een concentratie van ongeveer 1:10 huishoudelijke bleekvloeistof (met 5-10% NaClO) op water om al het materiaal tussen bodemmonsters te steriliseren.</td></tr><tr><td>Kunststof raster(s)</td><td>Any</td><td>NA</td><td>AANGEPAST. We gebruikten kunststoffolie van de constructie van kaswanden om het raster te maken dat in het veldexperiment werd gebruikt. Echter kan elke stijve kunststof die kan worden gemanipuleerd worden gebruikt. Het is nuttig om drie rasters te hebben om wederzijdse heterogene behandelingen en een homogene behandeling te produceren zonder dat er tussen elke experimentele eenheid hoeft te worden gesteriliseerd.</td></tr><tr><td>Kunststof scheidingswanden</td><td>Any</td><td>NA</td><td>AANGEPAST. We gebruikten stijve vellen kunststof, gesneden om in de pot te passen op de minimale breedte, zodat ze naar de bodem van de pot kunnen glijden voor het kasexperiment. Het is nuttig om ten minste twee scheidingswanden te hebben, één voor heterogene en één voor homogene behandelingen, als onderzoekers willen dat de volgorde waarin experimentele eenheden binnen een blok worden gevuld, wordt gerandomiseerd zonder dat de scheidingswand ertussen moet worden gesteriliseerd.</td></tr><tr><td>Emmer of kruiwagen</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Elke container voor het transport van grond.</td></tr><tr><td>Zaden</td><td>Any</td><td>NA</td><td>We verzamelen zaden in het veld met de hand. Zaden kunnen ook worden besteld bij tuinbouwleveranciers, indien van toepassing.</td></tr><tr><td>Kunststof tandenstokers</td><td>Soodhalter Plastics, Inc.</td><td>805KP</td><td>We planten individuele zaden die op een tandenstoker zijn gelijmd in het veldexperiment om de monitoring van ontkieming en overleving van individuen te vergemakkelijken.</td></tr><tr><td>In water oplosbare lijm</td><td>Elmer's</td><td>Elmer's Glue-all</td><td>Elke in water oplosbare lijm kan worden gebruikt om zaden aan kunststof tandenstokers te bevestigen.</td></tr><tr><td>Potten</td><td>Any</td><td>NA</td><td>De potgrootte hangt af van de gebruikte experimentele planten en het gewenste aantal grondvlekken (bijv. 2 of 6).</td></tr><tr><td>Zand</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Grof zand kan worden gemengd met veldgronden om de afvoer in potten te verbeteren.</td></tr><tr><td>Lab tape&nbsp;</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Tape kan worden gebruikt om apparatuur die wordt gebruikt bij het hanteren van grond te labelen met de soort van oorsprong.</td></tr><tr><td>Vlaggetjes</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Vlaggetjes kunnen worden gebruikt om individuen in het veld te identificeren vóór het verzamelen van grond.</td></tr><tr><td>Landschapsweefsel</td><td>Any</td><td>NA</td><td>Landschapsweefsel kan in het veld worden gebruikt om de groei van planten buiten experimentele percelen te minimaliseren.</td></tr></tbody></table>

experimenteel protocol voor het manipuleren van plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Coëxistentie theorie is vaak behandeld milieu heterogeniteit als onafhankelijk van de gemeenschap samenstelling, maar biotische geven zoals plant-bodem feedbacks (PSF) hebben grote effecten op de plant performance, en het creëren van ecologische heterogeniteit die afhankelijk is van de gemeenschap samenstelling. Inzicht in het belang van PSV voor plantengemeenschap assemblage vereist begrip van de rol van de heterogeniteit in PSF, naast PSV effecten betekenen. Hier beschrijven we een protocol voor het manipuleren van plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit. Twee voorbeeld experimenten worden gepresenteerd: (1) een veldexperiment met een 6-patch net van de bodem te planten reacties bevolking te meten en (2) een serre-experiment met 2-patch bodems tot individuele plant responsen te meten. Bodems kunnen worden afgehaald bij de zone van wortel invloed (bodems van de rhizosfeer en direct grenzend aan de rhizosfeer) van planten in het veld van soortgenoten en Heterospecifieke plantensoorten. Repliceren verzamelenionen worden gebruikt vermijden pseudoreplicating bodemmonsters. Deze gronden worden dan geplaatst in afzonderlijke patches voor heterogene behandelingen of gemengd voor een gehomogeniseerd behandeling. Zorg moeten worden genomen om ervoor te zorgen dat de heterogene en gehomogeniseerd behandelingen ervaren dezelfde mate van verstoring van de bodem. Planten kunnen dan in deze bodembehandelingen worden geplaatst om het effect van plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit op plant performance bepalen. We laten zien dat planten veroorzaakte heterogeniteit leidt tot andere uitkomsten dan voorspeld door de traditionele coëxistentie modellen, misschien vanwege de dynamische aard van deze feedback. Theorie dat milieu heterogeniteit beïnvloed door het samenvoegen gemeenschap en extra empirisch werk omvat is nodig om te bepalen wanneer heterogeniteit inherent aan de montage gemeenschap zal resulteren in verschillende assemblage uitkomsten vergeleken met heterogeniteit extrinsieke aan de gemeenschap samenstelling.

Soorten gereageerd op planten-geïnduceerde bodemheterogeniteit op verschillende manieren bij zowel de bevolking en individueel niveau (figuren 3 en 4), met gevolgen voor de gemeenschappen. Om te bepalen of de populaties van planten reageren op plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit, werd een veldexperiment opgezet als in Protocol nr. 2 met behulp van drie congenères paar soorten. Plantenpopulaties werden wekelijks censused drie maanden en het percentage van de geplante zaden die ontkiem...

Inzicht in de rol van milieu heterogeniteit in soorten coëxistentie is meestal gericht op het vormen van heterogeniteit die extrinsieke aan de samenstelling van de gemeenschap soorten zijn. Wij bieden nieuwe gedetailleerde methoden voor het creëren bodemheterogeniteit behandelingen met behulp van bodems onder plant-bodem feedback conditioning, of heterogeniteit inherent aan de gemeenschap samenstelling.

Experimenteel protocol voor het manipuleren van Plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit

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

JoVE Journal

Environment

Milieu

Deze studie geeft een opgraving methode voor het onderzoeken van ondergrondse hydrologische, geochemische en microbiologische heterogeniteit van een bodem lysimeter. De lysimeter simuleert een kunstmatig hillslope dat aanvankelijk onder homogene toestand en waren onderworpen aan ongeveer 5000 mm water over acht cycli van irrigatie in een periode van 18 maanden.

Soil Lysimeteronderzoek Opgraving voor Gekoppeld Hydrologisch, geochemische en microbiologische Onderzoeken

Opgraving van plantenwortels uit het veld en verwerking van de monsters in endosphere, rhizosfeer en bodem worden in detail, met inbegrip van DNA-extractie en gegevens analysemethoden beschreven. Dit document is bedoeld om andere laboratoria maken gebruik van deze technieken voor de studie van de bodem, endosphere en microbiomes van de rhizosfeer.

Isolatie en analyse van microbiële gemeenschappen in bodem, rhizosfeer en wortels in de overblijvende gras experimenten

De traditionele grondmonstername procedure bepaalt het aantal grondmonsters willekeurig. Hier, bieden wij een eenvoudige maar toch efficiënte geclusterd grondmonstername ontwerp blijk geven van bodem tot ruimtelijke heterogeniteit en kwantitatief bepalen het aantal grondmonsters nodig en de bijbehorende bemonsterings-nauwkeurigheid.

Bemonstering bodems in een heterogene onderzoek uitzetten

De meeste planten binnen gemeenschappen waarschijnlijk zijn onderling verbonden door arbusculaire mycorrhiza (AM) schimmels, maar bemiddeling van plant interacties door hen voornamelijk door het kweken van planten met versus zonder mycorrhiza heeft onderzocht. Presenteren we een methode om te manipuleren gemeenschappelijk mycorrhiza netwerken onder bijzondere planten te onderzoeken van de gevolgen daarvan voor de plant interacties.

Onderzoek van Plant interacties via gemeenschappelijke mycorrhiza netwerken met behulp van gedraaide Cores

Deze high-throughput, telemetrische, whole-plant water relaties gravimetrische fenotypering methode maakt directe en gelijktijdige real-time metingen, evenals de analyse van meerdere opbrengst-gerelateerde fysiologische eigenschappen die betrokken zijn bij dynamische plant-omgeving interacties.

Een telemetrische, gravimetrische platform voor real-time fysiologische fenotypering van plant-milieu interacties

Dit protocol presenteert een gedetailleerde samenvatting van strategieën om plantenwortels te enten met bodemmicroben. Voor de schimmels Verticillium longisporum en Verticillium dahliae worden drie verschillende wortelinfectiesystemen beschreven. Mogelijke toepassingen en mogelijke downstream analyses worden belicht en voor- of nadelen worden per systeem besproken.

Inentingsstrategieën om plantenwortels te infecteren met door de bodem overgedragen micro-organismen

Laboratorium bodemopwarmingsexperimenten gebruiken meestal twee of meer constante temperaturen in meerdere kamers. Door een geavanceerde omgevingskamer te presenteren, bieden we een nauwkeurige temperatuurregelingsmethode om de grootte en amplitude van in situ bodemtemperatuur te imiteren en het experimentele ontwerp van bodemincubatiestudies te verbeteren.

Temperatuur simuleren in een bodemincubatie-experiment

Hier presenteren we de constructie en werking van een experimentele opstelling om minerale verwering te verbeteren door de activiteit van bodemorganismen, terwijl tegelijkertijd abiotische variabelen worden gemanipuleerd waarvan bekend is dat ze verwering stimuleren. Representatieve resultaten uit de werking van de opstelling en steekproefanalyses worden besproken samen met verbeterpunten.

Ontwerp en bouw van een experimentele opstelling om minerale verwering te verbeteren door de activiteit van bodemorganismen

Hier presenteren we een studie die is opgezet in de iDiv Ecotron, terrestrische mesokosmoskamers met gecontroleerde omgevingscondities boven en onder de grond, om de onafhankelijke en interactieve effecten van plantgeschiedenis en bodemgeschiedenis op het functioneren van ecosystemen van graslandgemeenschappen langs een plantendiversiteitsgradiënt te bestuderen.

JenaTron - Een experimentele benadering om de effecten van plantgeschiedenis en bodemgeschiedenis op het functioneren van graslandecosystemen te bestuderen

Deze methode wordt uitgelegd hoe op te bouwen en exploiteren van een continue 13 C en 15 N isotooplabelen kamer voor uniforme of differentiële plantenweefsel etikettering. Representatieve resultaten van metabole en structurele kenmerken van Andropogon gerardii worden besproken.

Opzet en werking van een continue<sup&gt; 13</sup&gt; C<sup&gt; 15</sup&gt; N Labeling Kamer voor Uniform of Differentieel, Metabole en structurele, Plant isotooplabelen

Ontdek methoden voor het creëren van bodemheterogeniteit via plant-bodemfeedback voor ecologisch onderzoek naar soortscoëxistentie. Deze techniek onthult intrinsieke factoren in gemeenschapsdynamiek.

Experimenteel protocol voor het manipuleren van Plant-geïnduceerde bodemheterogeniteit

Meer video's verkennen