Summary

Assay תפוקה גבוהה לבחינת העדפות הטלה של פרט<em> תסיסנית</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

לאחרונה, העדפת הטלה של תסיסנית התפתחה כמודל צייתן גנטי ללמוד את הבסיס העצבי של תהליכי קבלת החלטות פשוטים. בעת בחירת אתרים מטילים את ביציהן, נקבות זבוב מסוגל בדירוג האטרקטיביות היחסית של האופציות שלהם ובחירת "יותר משני מוצרים." עם זאת, מבחני ההעדפה ביותר ההטלה אינם מעשיים אם רוצה לנקוט בגישת סריקה גנטית שיטתית לחיפוש הבסיס המעגל שבבסיס תהליך קבלת החלטות פשוט זו, כפי שהן מבוססות על אוכלוסייה ומייגעת להקים. כדי להגדיל את התפוקה של הלימוד של העדפות הטלה של נקבות אחת, פתחנו תאי מנהג שכל יכול העדפות assay בו זמנית הטלה של עד שלושים פרט עפו כמו גם פרוטוקול המבטיח לכל נקבה יש שיעור גבוה הטלה (כך העדפתם היא להבחין בקלות ועוד משכנע). הגישה שלנו היא פשוטה לביצועומייצר תוצאות מאוד עקביות. בנוסף, החדרים האלה יכולים להיות מצוידים עם קבצים מצורפים שונים כדי לאפשר ווידאו הקלטת חי ההטלה, וכדי לספק אור ללימודי optogenetics. מאמר זה מספק את השרטוטים בודים תאים אלה ואת הליך הכנת הזבובים להיות assayed בתאים אלה.

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. הכנת זבובים להיות assayed תרבות עפה על מולסה הסטנדרטי / מדיה קמח תירס בבית החממה נקבעה על 25 מעלות צלזיוס ו -65% לחות. תשמור על עצמך כדי לא לגדוש הצלוחיות. לדוגמא, לשים 8 נקבות ו 6 זכרים לתוך בקבוקון מזון צר. הערה: "בקבוק?…

Representative Results

תאי ההטלה מורכבים מכמה חתיכות: חתיכת מצע (למטה), מחיצה (באמצע) חתיכה, חתיכת טעינה (למעלה), ו -2 דלתות זזות (איור 1 א – ד). יצירות אלה משמשות זבובי התקנה באופן עצמאיים מצעים לפני ניסויי הטלה. איור 1F מראה כיצד בקבוקונים צריכים להיראות כאשר נ…

Discussion

The chambers and protocols described here have several improvements over previous egg-laying assays. First, they increase the throughput of assaying preferences of single animals significantly. Each chamber can assay 30 single females and it takes less than an hour to set up. Second, they increase the consistency of the egg-laying preferences over previous methods. The standardization of the dimensions of the arena, size of the egg-laying substrates, and distance between substrates makes it easier to compare the results …

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