Summary

High Throughput Assay til at undersøge æglæggende præferencer af Individuel<em> Drosophila melanogaster</em

Published: March 24, 2016
doi:

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

For nylig har æglægning præference for Drosophila opstået som en genetisk medgørligt model til at studere det neurale grundlag af simple beslutningsprocesser. Når du vælger steder at deponere deres æg, kvindelige fluer er i stand til at rangordne de relative tiltrækningskraft deres muligheder og vælge de "største af to varer." Men de fleste æglæggende præference analyser er ikke praktisk, hvis man ønsker at tage en systematisk genetisk screening tilgang til at søge efter kredsløbet grundlag bag denne simple beslutningsproces, da de er populationsbaseret og møjsommelig at sætte op. For at øge gennemløbet af at studere af æglæggende præferencer enkelt hundyr, vi udviklede brugerdefinerede kamre, der hver især kan samtidig assay æglæggende præferencer på op til tredive individuelle flyver samt en protokol, der sikrer hver hun har en høj ægproduktion sats (så deres præference er let mærkbar og mere overbevisende). Vores tilgang er enkel at udføreog producerer meget ensartede resultater. Derudover kan disse kamre udstyres med forskellige redskaber til at tillade videooptagelse de æglæggende dyr og levere lys til optogenetics studier. Denne artikel indeholder planerne for opdigte disse kamre og proceduren for udarbejdelse fluer, der skal analyseres i disse kamre.

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

1. Forberedelse Fluer, der skal analyseres Kultur fluer på standard melasse / cornmeal medier hos inkubator sat ved 25 ° C og 65% luftfugtighed. Pas på ikke overcrowd hætteglassene. For eksempel sætte 8 hunner og 6 hanner ind i en smal hætteglas fødevarer. Bemærk: "smal food hætteglas" anvendes her har en indvendig diameter på 2,3 cm. Vi typisk dispenseres omkring 10 ml flyve mad ind hvert hætteglas. Fluen mad opskrift vi brugte beskrives her: http://flystocks.bio.indiana.edu/Fly_W…

Representative Results

De æggelæggende kamre er sammensat af flere stykker: et substrat (nederst) stykke, en deler (midten) stykke, en belastning (øverst) stykke, og 2 skydedøre (figur 1A – D). Disse stykker bruges til selvstændigt setup fluer og substrater før æglæggende eksperimenter. Figur 1F viser, hvordan hætteglas skal se ud, når kvindelige fluer er klar til æglægning. Når fluer får et valg mellem en almindelig substrat og et saccharose-substrat, hunner rob…

Discussion

Kamrene og protokoller, der er beskrevet her, har flere forbedringer i forhold til tidligere æglæggende analyser. Første, de øger gennemløbet til analyse præferencer af enkelte dyr betydeligt. Hvert kammer kan analysere 30 enlige kvinder, og det tager mindre end en time at sætte op. For det andet, de øger sammenhængen i de æglæggende præferencer i forhold til tidligere metoder. Standardiseringen af ​​dimensionerne af arenaen, størrelsen af ​​de æglæggende substrater, og afstanden mellem underlag g…

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

  1. 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).
  2. Yamamoto, N.C., Koganezawa, M. Genes and circuits of courtship behaviour in Drosophila males. Nat. Rev. Neurosci. 14(10), 681-92 (2013).
  3. Zwarts, L., Versteven, M., Callaerts, P. Genetics and neurobiology of aggression in Drosophila. Fly. 6(1), 35-48 (2012).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Stern, U., Zhu, E.Y., He, R., Yang, C.H. Long-duration animal tracking in difficult lighting conditions. Sci. Rep. 5,10432; (2015).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Klatpoetke, N.C., et al. Independent Optical Excitation of Distinct Neural Populations. Nat. Methods. 11(3), 338-46 (2014).
check_url/cn/53716?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Gou, B., Zhu, E., He, R., Stern, U., Yang, C. High Throughput Assay to Examine Egg-Laying Preferences of Individual Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (109), e53716, doi:10.3791/53716 (2016).

View Video