Бук заболевания коры инициируется путем подачи деятельность бук масштабного насекомого, которые создают грибковые точки входа в коре. Деревья, которые устойчивы к масштабной насекомого также устойчивых к болезням. Здесь мы представляем протокол мы разработали для скрининга отдельных буковые деревья для бук масштабного сопротивления.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Методика экран американский Бук на устойчивость к Бук Scale насекомых (
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Бук кора болезнь (BBD) приводит к высоким уровням начальной смертности, оставив выживших деревьев, которые сильно ослабленных и деформированных. Заболевание инициировали путем подачи деятельность инвазивной бук шкалы насекомых, Cryptococcus fagisuga, который создает точки входа для заражения одного из видов Neonectria гриба. Без масштабного заражения, существует мало возможностей для грибковой инфекции. Использование масштабные яйца искусственно заражают здоровые деревья в значительной степени BBD затрагиваемых стендах показали, что эти деревья были устойчивы к масштабной насекомых части комплекса болезней 1. Здесь мы приводим протокол, который мы разработали, основанный на технике искусственного заражени Хьюстон 2, которые могут быть использованы для скрининга устойчивых масштабных деревьев в этой области и в небольших горшках рассады и трансплантатов. Идентификация масштабных устойчивых деревьев является важным компонентом управления BBD через деревопрограммы улучшения и лесоводственной манипуляции.
Введение
Бук заболевания коры (BBD) оказало пагубное воздействие на американской бука в Северной Америке с момента введения инвазивного бук масштабного насекомого, Cryptococcus fagisuga, в канадской провинции Новая Шотландия в конце 1890-х годов 3. Этот комплекс насекомых болезнь начинается, когда бук масштаб насекомое вставляет его подачи стилет в кору, создавая небольшие трещины, которые обеспечивают подъезде для инфекции одним из видов Neonectria гриба (Neonectria ditissima или Neonectria faginata). Как грибковые мицелий растет, большие площади ткани могут умереть, в конце концов полностью кольцевание дерево. Ущерб от этой болезни ослабляет дерево, что делает его склонным к щелкая при сильном ветре 4. Уровни смертности в первой волне заболевания были зарегистрированы, чтобы быть выше, чем 50% 5. Выжившие деревья часто сильно деформируется, как язвы образуют снижения стоимости дерева как изделий из древесины.0; Такие деревья имеют склонность к корневой прорастания, что приводит к образованию "буковых зарослях", которые мешают другие, более желаемые виды от установления, уменьшая экономическую и экологическую ценность стенде 6. Хотя бук болезнь кора не может привести к исчезновению американской бука, он изменяет стоять состав и здоровье приводит к уменьшению продуктов питания и среды обитания для диких животных 7,8.
В стендов, пострадавших от BBD в течение многих лет, были зарегистрированы деревья, которые остаются без каких-либо симптомов заболевания. Искусственные испытания прививки показали, что эти деревья устойчивы к масштабной насекомого 2. Без масштабного заражения, существует мало возможностей для Neonectria инфекции, минимизации воздействия гриба. Крупномасштабное смертности в американской бука из-за Neonectria инфекции в отсутствие до масштабного заражения ни разуСообщалось, поэтому устойчивость к бук масштабных насекомых приводит к устойчивости к BBD.
Недавние исследования в области управления BBD была сосредоточена на выявлении, распространения, селекции и хранения американских бука с устойчивостью к бук масштабного насекомого. Генетические исследования показали, что устойчивость к масштабной насекомого наследуется и тщательный отбор и разведение устойчивых деревьев может привести к значительному улучшению жизни одного поколения 9. Этот вывод вызвал усилия государственных и национальных лесных менеджеров в США по созданию региональных семенных плантаций из стойкого американского бука, чтобы обеспечить источник генетически разнообразной BBD устойчивостью семян для восстановления насаждений 10,11. Исследования также показали, что лесоводственной манипуляция генетики стенда путем удаления восприимчивых деревьев и сохранения устойчивых деревьев может привести к стенда улучшение 9,12.
Управление BBD через деятельности по улучшению деревьев или путем проведения лесохозяйственных рецепты требуется возможность выбора для и различать буковых масштабных-стойкие и восприимчивы деревьев. Методы, представленные здесь, были адаптированы из метода впервые введена Дэйв Хьюстон, чтобы искусственно привить сеянцы с бук масштабных яиц 1. Способ может быть использован в качестве скрининга для выявления локусов количественных признаков (QTL), связанное с сопротивлением или различать устойчивых и чувствительных горшках проростков или привитыми ramets в генетических исследований. В качестве альтернативы, он может быть использован для скрининга взрослых деревьев в области идентифицировать резистентных деревьев для развития семян фруктовый сад, или удержания в этой области. Восприимчивые деревья могут быть обнаружены и удалены, чтобы минимизировать последствия заболевания.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1 завод Материал:. Зрелые поле деревья, Комнатные Рассада, или в горшках трансплантатов
- Для полевых испытаний, выберите зрелые здоровые американские буковые деревья, которые не проявляют никаких признаков масштабного заражения или заболевания для тестирования на предмет возможного сопротивления. Заметно восприимчивых деревья будут также должны быть определены для использования в качестве контроля (рис. 1).
- Для тестирования в горшках рассаду или трансплантатов, собирать и прорастают beechnuts, как описано в Кох & Carey, 2004 или трансплантата привоя, как описано в Кэри и др., 2013.
- Вырастить рассаду или трансплантатов в герметичные почвенной смеси поправками с 47 г микроэлементов, 477 г медленное высвобождение удобрений 15N-3.9P-9.9K, 700 г грубой перлита и 75 г сульфата алюминия на 2,8 куб. футов мешок. При необходимости позднее в период вегетации, удобрения растений еженедельные растворимым 17N-1.3P-14.1K при 200 промилле азота.
- В период вегетации, сохранить растения в тени дома. Разрешить растения пойти покоя за пределами осенью до переезда ихс контролируемым хранилища температуры (~ 4 ° С) с ноября по апрель.
2. Сбор Beech Scale яйца
- В BBD-зараженных стенде, осмотрите сильно зараженные деревья (легко определить по их "побелены" внешний вид, фиг.1А) с ручным увеличительное стекло, чтобы подтвердить наличие яиц, как правило, обильные с середины июля до середины августа.
- Используйте кисть, чтобы аккуратно почистить белые восковые скопления масштабных взрослых насекомых, яйца и другого мусора, в пластиковый герметичный сбора один галлон мешок (рис. 1В). Сбор от минимум трех различных деревьев по крайней мере 12 м друг от друга.
- При необходимости хранить яйца в запечатанном сбора мешок на срок до двух недель при температуре 4 ° C. Лента небольшой кусок (2,5 см квадрат) из влажной вспененного полиэтилена к внутренней части сумки, чтобы предотвратить яйца от высыхания.
- Для разделения масштабные яйца (0,15 х 0,25 мм) от взрослых (0,60 мм) и Debriс, построить сито используя короткий кусок 2 'ПВХ трубы и муфты для поддержки квадратный кусок 250 микрон нейлоновую сетку (рис. 2).
- Слейте смесь взрослых, воска, яиц и мусора из мешка сбора на сито и использовать небольшую кисть, чтобы мягко поощрять яйца пройти через сетку в стеклянную чашку Петри ниже. Блюда Пластиковые Петри следует избегать, поскольку они занимают более статического электричества, что делает его трудно двигаться яйца. Яйца до и после просеивания показаны на рисунке 3.
- Очищенные яйца можно хранить в чашке Петри при температуре 4 ° С в течение по крайней мере недели. Для предотвращения яйца от высыхания, лента влажную кусок пенопласта на крышке и печать с парафильмом.
3. Яичные жизнеспособности Анализы
- Чтобы оценить жизнеспособность яиц, используют 10 мл шприц, чтобы нанести тонкий кольцо вазелина по окружности нижней части 60 мм стекл нную чашку Петри (фиг.4А ).
- Трансфер около 100 яиц в центре кольца, поместите крышку на чашке Петри и печать с парафильмом. Разрешить герметичный чашку Петри, чтобы оставаться в покое при комнатной температуре в течение 2 недель, или 3 недель, если яйца хранили при 4 ° С до начала анализа.
- Появившиеся нимфы будет застрять в вазелина и может быть легко подсчитаны, и пустые яйца легко отличить от невылупившихся яйца по цвету и блеском (рис. 4В). Рассчитать жизнеспособность путем деления числа нимф на сумму пустых яиц плюс остальных полных яиц. Хорошо жизнеспособность должна быть в 75% до 90% вылупившихся диапазоне яйца.
4. Масштаб Сопротивление Скрининг большой зрелый бука в области
- Для количественного теста, отсчитывать 500 яиц с использованием рассекает микроскопом и с помощью небольшого шпателя осторожно посыпать их через центре predampened, с открытыми порами 10 х 15 х 1,3 см прямоугольника вспененного полиэтилена. Ксмочить пену, намочите ее затем выжать столько воды, сколько возможно. Для качественного теста, 500 яйца можно пересчитать, и помещают в небольшую стеклянную пробирку и линией "заполнить", проведенной который может быть использован для измерения дополнительных партий примерно 500 яиц.
- Поместите пенопластовую подкладку на испытательном дерева с яичным стороной против коры. Держите прокладку в месте с веревкой, строки, шпагата или пластиковым покрытием аппаратной проволоки. Пластиковые или металлические основе материал следует использовать, а не природных волокнистых материалов, которые более легко продуваемых дикими животными.
- Линия сверху и с боков из предварительно нарезанной 23 х 30 см кусок паропроницаемостью водонепроницаемый дом обертывание с использованием ацетатного основе силиконового клея и положите его на тест-пена площадку. Нажмите края дома обернуть к дереву, чтобы создать водонепроницаемость. Наведите нейлона шпагат или пластиковым покрытием аппаратного провод вокруг дерева и дома пленкой, чтобы удерживать его на месте в то время как клей схватывается (рис. 5).
- Поместите не менее двухтестовые площадки на каждой тестовой дерева, предпочтительно на противоположных сторонах ствола. На каждом участке, место испытательных набивок, по крайней мере два чувствительных деревьев (с очевидным масштаба заражения) в качестве контроля. До размещения тестовые площадки на контрольных деревьев, удалите все природные червецов или яйца, используя фирма зубной щеткой.
Примечание: Пена колодки с яйцами также могут быть размещены на деревьях с целью разведение масштабных яиц, которые могут быть особенно полезны в тех районах, где уровень заражения низок.
5. Масштаб Сопротивление Скрининг горшках рассады или прививки
- Для тестирования, выберите в горшках деревья с минимальным диаметром 1 см (сателлитов 5 см выше линии почвы), которые достаточно высок, чтобы иметь по крайней мере 2 отдельных тестовых колодки размещены на них. Чернослив небольшие боковые ветви, когда это необходимо, чтобы освободить место для тестовых площадок.
- Используйте рассекает микроскоп, чтобы отсчитывать 150 яиц и брось на предварительно нарезанной и смоченной 2,5 х 7,6 х 1,3 см с открытыми порами сумки изЛене пусковая площадка пены.
- Прикрепите пены клавиатуры саженец с яичным стороной к коре, используя пластиковым покрытием проволоки. Оберните небольшой площади дома обернуть вокруг саженца чуть выше пены и скрепите ацетата основе силикона (см. рис 6А).
- Включить известно восприимчивых семей рассады или трансплантатов в качестве контроля.
6. Сбор данных
Примечание: Приблизительно от 52 до 57 недель после размещения прокладки пены и яйца на тестовых деревьев, данные могут быть собраны. Важно, что это не делается, пока взрослые начали откладывать яйца, так что их способность воспроизводить может быть определена. На некоторых устойчивых деревьев она не является необычным, чтобы увидеть небольшое количество взрослых установить, но с нет воспроизведение происходит.
- Осторожно снимите пенопластовую подкладку и подсчитать количество масштабных взрослых насекомых, установленных на коре использовании объектива рук или увеличительное стекло (10X).
- Когда пена прокладку снимают, это не уncommon для некоторых взрослых и большинстве яичных кластеров, которые будут выдернутыми дерева с пеной (см. рисунок 7). Использование рассекает микроскоп, рассчитывать яичные кластеры и взрослых, которые остались прикреплены к поролоновую подкладку.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Фиг.6 показывает устойчивый рассаду (С) и две чувствительные рассаду (D, E), обладающий различной степени восприимчивости. Пример того, что восприимчивы взрослое дерево выглядит как 57 недель после испытания искусственного заражения был создан показан на рисунке 5В. Когда пена отслаивается от дерева, это не редкость для червецов и их яйца кластеры остаются застрял в пену, как показано на рисунке 7, и именно поэтому важно собирать данные...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Критические шаги, необходимые для успеха этого анализа включают выполнения теста на жизнеспособность на яйца и использование восприимчивых управления на каждом участке испытания, и в горшках материалов. Важно также, чтобы использовать более одного тестового прокладки в дерево или рассады. Мы обнаружили, что как в области и в более контролируемых испытаний на горшечные растения, частый источник ошибок может быть отказ площадку. Например, в поле, даже с нашей модификации покрытие Тест-слой с домашним пленкой, чтобы предот...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.
Благодарности
Авторы выражают благодарность финансирование из Лесного США мониторингу служба по лесному хозяйству оценки по охране здоровья и специальной технологии программ развития, которые оказали поддержку разработки, изменения и применения протокола, описанного здесь, чтобы определить деревьев, которые устойчивы и восприимчивы к бук масштабного насекомого. Мы также благодарны Holden Дендрарий Киртланда, Огайо, за их постоянную партнерства и поддержку нашего американского бука программы скрининга сопротивления.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Нейлоновая сетка, 250 микрон |  Мелкие детали | CMN-0250-D | Размер ячейки сетки: 250 мкм², процент открытой площади: 34, диаметр нити: 180 мкм, ширина: 24”, Длина: 12”, Количество в упаковке: 1 |
| Гидро-ветрозащитная мембрана Tyvek Home Wrap | DuPont | D1349991 | рулон размером 9 футов x 150 футов, можно запросить разрезать его пополам. |
| пенополиэтилен, ½” густой | Columbus Foam Products | рулон 2 фута x 50 футов | |
| MetroMix 510 | Sun Gro Horticulture | 2,8 куб. фута коры, торфяного мха, вермикулита, древесной золы, стартовой порции питательных веществ (с гипсом), азота медленного высвобождения и доломитовый известняк | |
| Osmocote Plus 15-9-12 | Everris | E903206 | Стандартный 3–4-месячный период высвобождения |
| Sight Savers 10X | Bausch & Ломб | 813434 | освещенный кодингтоновский окуляр с 10-кратным увеличением |
| Полевой мини-стереомикроскоп Nikon | Nikon | 7314 | 20-кратное увеличение |
| Прозрачный силикон II | Генная инженерия | 159538 | прозрачное окно 2,9 унции & дверной герметик |
Ссылки
- 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).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
