该协议旨在评估果蝇在从胚胎到成人的每个发育阶段的生存能力。该方法可用于确定和比较不同基因型或生长条件的可行性。
在果蝇黑色素仪中,可行性测定用于确定某些遗传背景的适应性。等位变异可能导致不同发展阶段的局部或完全丧失生存能力。我们的实验室已经开发出一种评估从胚胎到完全成熟成人的果蝇生存能力的方法。该方法依赖于量化发育过程中不同阶段的后代数量,从孵化胚胎开始。胚胎被量化后,其他阶段被计算在内,包括L1/L2、pupae和成熟成人。检查完所有阶段后,使用统计分析(如气方测试)来确定后代(孵化胚胎)的起始数量与后期阶段之间是否存在显著差异,最终达到观察到的成人数量,从而拒绝或接受零假设(孵化胚胎的数量等于整个发育阶段记录的幼虫、幼虫和成人的数量)。这种测定的主要优点是简单和准确,因为它不需要胚胎冲洗将它们转移到食物小瓶,避免技术错误的损失。尽管此处描述的协议不直接检查 L2/L3 幼虫,但可以添加其他步骤来说明这些。比较孵化的胚胎数量,L1,pupae和成人可以帮助确定在L2/L3阶段是否对生存能力有危害,以便进一步研究(使用有色食物有助于对幼虫进行视觉识别)。总体而言,这种方法可以帮助果蝇研究人员和教育工作者确定在飞行生命周期中生存能力何时受到损害。使用这种测定对种群进行常规评估可以防止累积二次突变,这些突变可能会影响最初分离的突变体表型,特别是如果原始突变影响健康。因此,我们的实验室维护每个Dm ime4等位子的多个副本,并定期使用此方法检查每种股票的纯度,以及进行其他分子分析。
寿命受遗传因素和非遗传因素影响。在室温下的标准实验室生长条件下,我们的实验室观察到在相同条件下生长的不同Dm ime4等位体之间的适应性和生存能力显著变化(图1和补充图)。可生存性研究经常进行,以调查在人口遗传研究中某些等位基因组合或生长条件的影响1,2,3,4。然而,在科学文献中很难找到对非互补突变组生存能力的详细分析。如果研究人员发现在容纳平衡库存5,6的食物小瓶中的等位基因,一个等位基因通常被贴上”非必要”的标签。然而,准确的Chi-square分析,以评估这些同源物是否出现在预期孟德尔比没有报告5,6。任何果蝇种群最宽松的温度是室温(22-23 °C),在适当的营养成分下,野生苍蝇的生命周期大约需要12天才能完成7,8。由于野生型果蝇的每个发育阶段的持续时间已知为7,8,本报告中描述的方法可用于检查正在研究中的果蝇菌株在每个阶段是否合适与适合基因背景测试的对照控制进行比较。与侧重于开发9一个具体方面的研究不同,该协议提供了一种评估不同发展阶段生存能力的实用方法。
在我们的实验室中,此协议用于评估缺血的血吸虫诱导素 4 (Dm ime4) 的可存活性。Dm ime4是编码RNA甲基转移酶的基本基因10,在果蝇和其他多细胞生物体中的RNA代谢中起关键作用, 5,6,1011,12,13,14.为了快速评估通过CRISPR/Cas9(补充数字)生成的Dm ime4的新颖等位基因,进行了一个终点可行性测定,只计算在平衡库存小瓶内产生的成年后代(图1)。一些使用的股票在以前的Dm ime4报告5,6中描述。同源突变体在亚孟德尔亚水平上出现,由气方分析确定(图1和补充材料)。为了评估这些低于预期的数量是由于胚胎被植入的更少,或者孵化的胚胎数量减少,还是L1/L2或pupae的生存能力丧失,我们扩大了跟踪范围,以包括这些发育阶段的计数(图2。 图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9。
在这里,我们描述使用野生型 (OreR) 苍蝇的方法。为了对这种方法进行经验测试,以便与其他遗传背景或果蝇物种一起使用,我们建议使用OreR作为参考,并根据实验生物体调整时间点。 该协议被进一步评估,以评估通过跨越原始野生型雌性与雄性从 Dm ime4突变种群 5 , 6 (图 4 )产生的后代的可行性。
总之,这种方法提供了一个准确和简单的评估在果蝇的生存能力。整个协议大约需要 14 天才能完成。该程序不需要专家技术技能;然而,正确的时间,日常观察的时间表,和仔细的琼脂转移是重要的准确性和可重复性。
除了将葡萄-琼脂盘的胚胎侧下放置在食物小瓶中外,手术的另一个关键步骤是将琼脂盘从胚胎收集小笼中取出葡萄琼脂板后,不迟于48小时转移到食物小瓶中。在48小时后转移琼脂导致胚胎和幼虫损失,可能是由于琼脂盘脱水。要计算 L2/L3 过渡,板需要孵育 72 小时。如果这个阶段是关键,葡萄琼脂板应浇得更厚,并且必须使用潮湿的室来防止干燥。十字架被设置在胚胎收集笼,容纳35毫米板;然而,这个程序也可以使用更大的胚胎收集笼,如一个可容纳60毫米或100毫米Petri板。 然后,食品瓶必须足够大,以适应这些尺寸。
可以向此协议添加一些步骤。如上所述,L2/L3 过渡在板上难以量化,因为需要时间和琼脂的潜在脱水。此外,幼虫在琼脂表面变得高度移动,对准确计数构成挑战。在计算L2/L3幼虫之前,在冰箱中放置盘子30分钟,或在琼脂表面加入几滴温和的麻醉剂(利多卡因溶液),可以帮助减缓它们的移动,从而更准确地计数它们。 这些修改的一个警告是,它们可以引入变量(冷灵敏度,麻醉敏感性),并混淆可行性结果。 即使没有这些步骤,通过使用有色食物,研究人员可以量化游荡的L3s/prepae,因为他们定居在食物小瓶的一侧,以启动小狗。这种方法的一个限制是,它要求在十字架中使用的成年人生存与CO2麻醉,以在胚胎收集笼中设置十字架。Dm ime4同源突变雄性在从 CO2治疗中醒来几小时后恢复不好,死亡。 可以探索其他固定成人分拣的方法,例如将小瓶放入冰箱几分钟,然后将小瓶转移到碎冰中,以减缓移动,快速高效地分类。
除了比较等位优势及其对生存能力的影响外,该方法还可用于筛选对已定义药物化合物的灵敏度或抗性。与其他方法,筛选复合毒性在细胞培养15,16,17,18,这种方法使用整个生物体,使评估发育效果更容易分析。总之,使用该协议及其修改,将允许测量等位强度以及环境因素和化合物对果蝇的生存能力、肥力、生育力、寿命和持续时间的影响。发展周期。
The authors have nothing to disclose.
我们的工作由NIH 1R15GM1131-01资助CFH和NIH PA-12-149到CFH。
Antimold additive | Carolina | ||
Beaker | Fisher Scentific | S76100J | Beaker |
Benchmark scientific digital hotplate | The Lab Depot | H3760H | Hot plate |
Britta-filtered tap water to prepare grape agar and instant fly food | Any tap water filtration system | ||
CO2 pistol or FlyNap | Carolina | Anesthetic to sort/count adult flies | |
Dissecting microscope/stereoscope | Amscope | SM-1TSZ-V203 | Dissecting microscope |
Drosophila culture vials and stoppers | Carolina | 173120 | Food vials for growing Drosophila |
Embryo collection mini cage | Genesee Scientific | 59-105 | chamber used to gather embryos |
Erlenmeyer flask | Sigma-Aldrich | 70980 | Erlenmeyer flask |
Formula 4-24 Instant Drosophila Medium, Blue | Carolina | https://www.carolina.com/drosophila-fruit-fly-genetics/formula-4-24-drosophila-medium-blue/FAM_173210.pr | |
Grape agar | Genesee Scientific | 47-102 | Media used for agar plates |
Instant fly flood | Carolina | 173210 | Blue media for food vials |
Large Petri dish or any clear container to be used as a humid chamber by placing wet paper towels to keep the grape-agar plates moist during incubation/pre and post microscopic observation | |||
Metal spatula (small) | Carolina | ||
Microwave | Any | To cook grape agar | |
Petri dish | Kord-Valmark | 2901 | Petri dish for grape agar |
Stir bar | The Lab Depot | 58948-981-EA | Magnetic stir bar |