عالية الإنتاجية الفحص لفحص تفضيلات بيضة زرع الفردي<em> ذبابة الفاكهة</em
Summary
This protocol describes a high throughput assay for testing egg-laying preferences of Drosophila melanogaster at single-animal resolution. This assay provides a simple, efficient, and scalable platform to identify genes and circuit components that control a simple decision-making process.
Abstract
في الآونة الأخيرة، ظهرت أفضلية وضع البيض ذبابة الفاكهة نموذجا لين العريكة وراثيا لدراسة الأساس العصبي للعمليات صنع القرار بسيطة. عند اختيار مواقع لإيداع بيضها، الذباب الإناث قادرة على المرتبة الجاذبية النسبية للخيارات واختيار "أكبر من سلعتين." ومع ذلك، فإن معظم فحوصات تفضيل وضع البيض ليست عملية إذا كان أحد يريد أن يأخذ نهجا الفحص الجيني المنهجي للبحث عن أساس الدوائر الكامنة وراء هذه العملية صنع القرار بسيطة، كما هي وشاقة لانشاء القائمة على السكان. لزيادة الإنتاجية دراسة الأفضليات وضع البيض من الإناث واحدة، وضعنا غرف مخصصة كل علبة تفضيلات وضع البيض الفحص في وقت واحد لمدة تصل إلى ثلاثين فرد الذباب وكذلك البروتوكول الذي يضمن لكل امرأة لديها نسبة وضع البيض عالية (بحيث تفضيلها هو ملحوظ بسهولة وأكثر إقناعا). نهجنا هو بسيط لتنفيذوتعطي نتائج متسقة للغاية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تجهيز هذه الغرف مع المرفقات مختلفة للسماح تسجيل فيديو للحيوانات وضع البيض ولتسليم ضوء دراسات علم البصريات الوراثي. وتنص هذه المادة على مخططات لافتعال هذه الدوائر وإجراءات إعداد الذباب إلى أن يعاير في هذه الدوائر.
Introduction
Drosophila melanogaster is a powerful genetic model organism to study the neural basis of behaviors. The rapid developments of genetic tools to manipulate neurons in a targeted manner and the emergence of sophisticated behavioral analysis tools have significantly improved our ability to dissect the circuit mechanisms that underlie the sensory-motor transformation processes of several innate and learned behaviors1-3.
Drosophila egg-laying is a suitable model to study the neural basis of simple decision making processes. In particular, Drosophila females have been shown to possess the ability to compare and rank their options before “committing” to depositing an egg onto a given option4-8. For example, when given only a plain (sucrose-free) substrate or only a sucrose-containing substrate, females readily accept either option for egg-laying. However, when presented with both options, females robust reject the sucrose substrate in some contexts7,9,10. Relatively little is known about the neural mechanisms that allow females to “choose the greater of two goods”, however. A major obstacle has been the lack of an efficient method to assay egg-laying preferences such that one can use a systematic genetic screening approach to study this problem.
In this report, we describe the protocol we developed that allows egg-laying preferences of females to be assayed at single-animal resolution and with substantially improved throughput and consistency over previous methods. Specifically, we provide the blueprints for constructing the chambers we designed, the protocol for preparing the females so that each is primed to lay many eggs, and the protocol for using the chambers.
Protocol
Representative Results
Discussion
الدوائر والبروتوكولات المذكورة هنا لديهم العديد من التحسينات على المقايسات وضع البيض السابقة. أولا، أنها تزيد من الإنتاجية من يعاير تفضيلات من الحيوانات وحيدة بشكل ملحوظ. كل غرفة يمكن فحص 30 من الإناث واحدة ويستغرق أقل من ساعة لاقامة. ثانيا، أنها تزيد من الاتساق في ت?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank the Duke Physics Shop, especially Phil Lewis, for helping us build the behavioral apparatus and attachments and creating the drawing. This work is funded by the National Institutes of Health under award number R01GM100027.
Materials
| UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500-500 | |
| Sucrose | Sigma | S0389 | |
| Water bath | Fisher | 15-462-6Q | |
| LifeCam Cinema webcam | Microsoft | H5D-00013 | |
| Red LEDs | Cree | C503B-RAN-CA0B0AA1 | |
| Egg-laying chambers | Custom Built | ||
| Camera holders | Custom Built | ||
| LED holders | Custom Built | ||
| Fly vials (narrow) | Genesee | 32-116BC |
References
- Perisse, E., Burke, C., Huetteroth, W., Waddell, S. Shocking revelations and saccharin sweetness in the study of Drosophila olfactory memory. Curr. Biol. 23 (17), 752-63 (2013).
- Yamamoto, N.C., Koganezawa, M. Genes and circuits of courtship behaviour in Drosophila males. Nat. Rev. Neurosci. 14(10), 681-92 (2013).
- Zwarts, L., Versteven, M., Callaerts, P. Genetics and neurobiology of aggression in Drosophila. Fly. 6(1), 35-48 (2012).
- Joseph, R.M., Devineni, A.V., King, I.F., Heberlein U. Oviposition preference for and positional avoidance of acetic acid provide a model for competing behavioral drives in Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (27), 11352-7 (2009).
- Miller, P.M., Saltz, J.B., Cochrane, V.A., Marcinkowski, C.M., Mobin, R., Turner, T.L. Natural variation in decision-making behavior in Drosophila melanogaster. PLoS One. 6 (1), e16436 (2011).
- Schwartz, N.U., Zhong, L., Bellemer A., Tracey, W.D. Egg-laying decisions in Drosophila are consistent with foraging costs of larval progeny.PloS One. 7 (5), e37910 (2012).
- Yang, C.H., Belawat, P., Hafen, E., Jan, L.Y., Jan, Y.N. Drosophila egg-laying site selection a system to study simple decision-making processes. Science. 319 (5870), 1679-83 (2008).
- Kacsoh, B.Z., Lynch, Z.R., Mortimer N.T., Schlenke, T.A. Fruit flies medicate offspring after seeing parasites. Science. 339 (6122), 947-50 (2013).
- Wu, C.-L., Fu, T.-F., Chou, Y.-Y., & Yeh, S.-R. A Single Pair of Neurons Modulates Egg-Laying Decisions in Drosophila. PloS one. 10 (3), e0121335. (2015).
- Yang, C.H., He, R., Stern, U. Behavioral and circuit basis of sucrose rejection by Drosophila females in a simple decision-making task.J. Neurosci. 35 (4), 1396-410 (2015).
- Gou, B., Liu, Y., Guntur, A.R., Stern, U., Yang, C.H. Mechanosensitive neurons on the internal reproductive tract contribute to egg-laying induced acetic acid attraction in Drosophila.Cell Rep. 9 (2), 522-30 (2014).
- Stern, U., Zhu, E.Y., He, R., Yang, C.H. Long-duration animal tracking in difficult lighting conditions. Sci. Rep. 5,10432; (2015).
- Zhu, E.Y., Guntur, A.R., He, R., Stern, U., Yang, C.H. Egg-laying demand induces aversion of UV light in Drosophila females.Curr. Biol. 24 (23) (2014).
- Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., & Dickinson, M. H. High-throughput ethomics in large groups of Drosophila. Nat. Methods. 6, 451-457; (2009).
- Klatpoetke, N.C., et al. Independent Optical Excitation of Distinct Neural Populations. Nat. Methods. 11(3), 338-46 (2014).
