Summary

تحديد العفوي الحركي آخر في<em> ذبابة الفاكهة السوداء البطن</em

Published: April 10, 2014
doi:

Summary

ذبابة الفاكهة السوداء البطن هي مفيدة في دراسة التلاعب الجيني أو البيئية التي تؤثر على السلوكيات مثل النشاط الحركي العفوي. نحن هنا وصف البروتوكول الذي يستخدم شاشات الأشعة تحت الحمراء مع الحزم والبرامج وتحليل البيانات لقياس النشاط الحركي العفوي.

Abstract

وقد استخدمت ذبابة الفاكهة السوداء البطن كما كائن نموذجا ممتازا لدراسة التلاعب البيئية والوراثية التي تؤثر على السلوك. هو واحد مثل هذا السلوك النشاط الحركي العفوي. نحن هنا وصف بروتوكول لدينا التي تستخدم شاشات السكان ذبابة الفاكهة ونظام تعقب يسمح الرصد المستمر من النشاط الحركي العفوي من الذباب لعدة أيام في المرة الواحدة. هذه طريقة بسيطة وموثوق بها، وموضوعية، ويمكن استخدامها لدراسة آثار الشيخوخة، والجنس، والتغييرات في محتوى السعرات الحرارية من المواد الغذائية، بالإضافة المخدرات، أو التلاعب الجيني التي تحاكي الأمراض البشرية.

Introduction

ذبابة الفاكهة، ذبابة الفاكهة السوداء البطن، وقد استخدمت بوصفها كائن نموذجا قيما لدراسة الآليات الكامنة وراء السلوكيات المعقدة مثل التعلم والذاكرة، والتفاعل الاجتماعي، والعدوان، وتعاطي المخدرات، والنوم، وظيفة حسية، والتودد، والتزاوج 1،2. واحدة السلوك التي تم دراستها من خلال بروتوكولات متعددة هو النشاط الحركي العفوي. كان انجذاب بالجاذبية السلبية إحدى الطرق الأولى وضعت لقياس النشاط ذبابة الفاكهة، ويتضمن هذا البروتوكول قياس نسبة الذباب التي تصل إلى ارتفاع معين من القارورة بعد أن اهتزت الذباب إلى الجزء السفلي من 1،3 الحاوية. هذا الأسلوب له مزايا كونها واضحة، وغير مكلفة، ونظرا لأنه لا يتطلب أي معدات خاصة أنه لا يمكن أن يؤديها في أي مختبر. وقد تم استخدامه كأداة فحص قيمة لدراسة آثار التلاعب الجيني مختلفة على ذبابة التنقل 3. ومع ذلك، فقد حان الوقت والعمل المكثف لالثاني لديه إمكانية التحيز بسبب اهتزاز متغير من قارورة والتسجيلات الإنسان.

تم تحسين طريقة انجذاب بالجاذبية السلبية عليها تطور سلبي انجذاب بالجاذبية (RING) طريقة تكرارية 4،5 السريع، والتي تأخذ صورا للقارورة ذبابة التالية تهتز من الذباب إلى أسفل. والاستفادة من هذا البروتوكول هو حساسيتها وإمكانية اختبار عدد كبير من قوارير ذبابة في نفس الوقت. ومع ذلك، لا يزال هذا البروتوكول لديه القدرة على الخطأ البشري، ويقيس فقط انجذاب بالجاذبية السلبية. وقد استخدمت غيرها من المختبرات ملاحظة بسيطة في قارورة الثقافة لتحديد النشاط الحركي 6.

في الآونة الأخيرة تم تطوير عدة أنظمة تسجيل الفيديو لقياس النشاط الحركي ذبابة. يوفر واحدة بروتوكول رصد الفيديو الوقت للتكيف قبل ان يسجل 7. الطريقة الموصوفة من قبل Slawson وآخرون. يستخدم أيضا نبض الهواء لوقف movemenر حتى بداية التسجيل، والتي من المحتمل أن تكون الضغوطات للحيوانات 7. وهذه الطريقة توفر معلومات عن معدل السرعة، السرعة القصوى، قضاء بعض الوقت في الحركة، الخ يقيس نظام تتبع ثلاثي الأبعاد آخر سرعة القصوى من الذباب الفردية خلال 0.2 ثانية ~ حرية اقلاعها طيران 8. يستخدم بروتوكول رصد الفيديو ثلاثي الأبعاد الذباب معربا عن GFP وعدة كاميرات مزودة مرشحات يسمح للكشف عن مضان لتحديد ذبابة التنقل 9. الذباب في هذا البروتوكول تميل الى عرض لأنماط طيران أسطواني، والتي من المحتمل أن يرجع ذلك إلى شكل قارورة الثقافة ذبابة الفاكهة 10. تم تحسين هذه الطريقة باستخدام القبة التي تسمح بقياس حركة عفوية من اثنين من الذباب 11. وثمة أسلوب الإنتاجية العالية الذي يستخدم الكاميرا لرصد تلقائيا وتحديد السلوك الفردي والاجتماعي من ذبابة الفاكهة كما وصفت 12. زو آخرونآل. وضعت نظام مراقبة السلوكية (BMS) الذي يستخدم اثنين من الكاميرات بمساعدة الحاسوب لتسجيل السلوك والحركات مثل عمر يستريح، والانتقال، وحلقت، والأكل والشرب، أو وفاة شخص والفاكهة tephritid يطير 13. وقد تم تطوير العديد من أنظمة الفيديو الأخرى لرصد نشاط ذبابة السلوكية 14،15.

نحن هنا تصف طريقة لقياس النشاط ذبابة الفاكهة التي تستخدم شاشات السكان. ويعيش هؤلاء المراقبين في درجة الحرارة والرطوبة الحاضنات التي تسيطر على 25 درجة مئوية في دورة 12 ساعة ضوء الليل والنهار. كل جهاز أشعة تحت الحمراء السكان وضعت في حلقات المتمركزة على ثلاثة ارتفاعات مختلفة. في كل مرة ذبابة تتحرك عبر حلقات أنه يقطع شعاع الأشعة تحت الحمراء، والتي يتم تسجيلها من قبل المعالج أن السجلات بشكل مستقل وبحساب النشاط من الذباب داخل القارورة. A المعالج بتحميل النشاط الكلي ضمن القارورة إلى الكمبيوتر في interva المعرفة من قبل المستخدمليرة سورية والتي قد تختلف من 1 في الثانية إلى 60 دقيقة. الطريقة الموصوفة هنا يوفر وقتا كافيا لذباب على التكيف مع البيئة الجديدة، ويسمح لقياس وقت واحد من النشاط الحركي العفوي ما يصل الى 120 من السكان الذباب. بالإضافة إلى ذلك، نحن تصف إعداد الطعام، ويطير الصيانة، ووضع المراقبين السكان التنقل في درجة الحرارة التي تسيطر عليها الحاضنات، والعوامل المحتملة التي قد تؤثر على النتائج. هذه الطريقة يمكن استخدامها لدراسة كيفية تأثير التغييرات البيئية أو الوراثية المختلفة النشاط الحركي العفوي من الذباب.

Protocol

ملاحظة: سلالة كانتون-S هو من النوع البري خط الخلفية القياسية التي تم الحصول عليها من مركز بلومينغتون الأسهم. 1. إعداد الطعام وصفة ل1،000 مل من الغذاء ملاحظة: يصف هذا القسم بروتوكول لإعداد الطعام. و…

Representative Results

النشاط الحركي العفوي في ذبابة الفاكهة يعتمد على ذبابة الجنسين (الشكل 3A)، والمحتوى من السعرات الحرارية من الطعام (الشكل 3B) وضوء / دورة الظلام. مرة واحدة يتم فيها تشغيل ضوء قبالة النشاط ذبابة يقلل بشكل كبير. يوضح الشكل 3A 24 ساعة من التسج…

Discussion

يتأثر النشاط الحركي العفوي من الذباب من قبل العديد من العوامل مثل العمر والخلفية الوراثية، والمساواة بين الجنسين 2،13،18،19. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن العوامل البيئية مثل المحتوى من السعرات الحرارية من المواد الغذائية، درجة حرارة البيئة، بالإضافة إلى ذلك من الأ?…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

وأيد هذا العمل من خلال منحة من المعاهد الوطنية للصحة (AG023088 إلى BR).

Materials

Sucrose FCC Food Grade 100 LB, Fisher Scientific MP Biomedicals ICN90471380
Brewer’s Yeast Fisher Scientific MP Biomedicals ICN90331280
Drosophila Agar Fine SciMart DR-820-25F
Cornmeal Fisher Scientific MP Biomedicals ICN90141125
Methyl4-hydroxybenzoate, tegosept Sigma H5501-5KG
EtOH Pharmco-AAPER 111000200
Active Dry Yeast Fisher Scientific ICN10140001
Fly CO2 pad LabScientific BGSU-7
Stereo Microscope Olympus SZ40
Drosophila carbon dioxide (CO2) tank Airgas UN1013
Small paint brush for pushing the flies
Shell vial wide Fischer Scientific AS519
Buzzplugs for wide plastic vials Fischer Scientific AS275
Glass vials (25x95mm) Fischer Scientific Kimble 60931-8 AS-574
Sponge plugs for glass vials SciMart DR-750
Drosophila Food Dispenser Applied Scientific (Fischer Scientific) AS780Q
DPM Drosophila Population Monitor Trikinetics Inc.
DC Power Supply with line cord Trikinetics Inc.
PSIU9 The Power Supply Interface Unit Trikinetics Inc.
Telephone cables and 5 way splitters Trikinetics Inc.
Universal Serial Bus (USB) hardware Trikinetics Inc.
Macintosh or Windows PC with UCB port
DAMSystem308X Data Acquisition Software for Macintoch OSX (Intel) www.trikinetics.com
DAMSystem308 Data Acquisition Software for Windows PC (XP/Vista/7) www.trikinetics.com
DAMFileScan108X software for Macintosh www.trikinetics.com
DAMFileScan108X software for Windows PC (XP/Vista/7) www.trikinetics.com
USB software (PSIUdrivers.zip) www.trikinetics.com
DAMSystem Notes 308 (http://www.trikinetics.com/Downloads/DAMSystem%20Notes%20308.pdf

Referenzen

  1. Ali, Y. O., Escala, W. E., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration. J. Vis. Exp. 49, 2504 (2011).
  2. Jones, M. A., Grotewiel, M. Drosophila as a model for age-related impairment in locomotor and behaviors. Exp. Gerontol. 46 (5), 320-325 (2011).
  3. Grotewiel, M. S., Martin, I., Bhandari, p., Cook-Wiends, E. Functional senescence in Drosophila melanogaster. Aging Res. Rev. 4 (3), 372-397 (2005).
  4. Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. Rapid Iterative Negative Geotaxis (RING): a New Method for Assessing Age-related Locomotor Decline in Drosophila. Exp. Gerontol. 40 (5), 386-395 (2005).
  5. Nichols, C. D., Bechnel, J., Pandey, U. B. Methods to assay Drosophila behavior. J. Vis. Exp. 61, 3791 (2012).
  6. Long, T. A., Rice, W. R. Adult locomotor activity mediates Intralocus sexual conflict in a laboratory-adapted population of Drosophila melanogaster. Proc. Biol. Sci. 274 (1629), 3105-3112 (2007).
  7. Slawson, J. B., Kim, E. Z., Griffith, L. C. High-resolution video tracking of locomotor in adult Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. 24 (24), 1096 (2009).
  8. Marden, J. H., Rogina, B., Montooth, K. L., Helfand, S. L. Conditional tradeoff between aging and organismal performance of Indy long-lived mutant flies. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100 (6), 3369-3372 (2003).
  9. Grover, D., Yang, J., Tavaré, S., Tower, L. Simultaneous tracking of fly movement and gene expression using GFP. BMC Biotechnol. 8, 93 (2008).
  10. Grover, D., Yang, J., Tavaré, S., Tower, J. Simultaneous tracking of movement and gene expression in multiple Drosophila melanogaster flies using GFP and DsRED fluorescent reporter transgenes. BMC Res Notes. 2 (58), 1-11 (2009).
  11. Ardekani, R., et al. Three-dimensional tracking and behaviour monitoring of multiple fruit flies. J. R. Soc. Interface. 10 (78), (2013).
  12. Branson, K. A., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. High-throughput ethomics in large groups of Drosophila. Nat Methods. 6 (6), 451-457 (2009).
  13. Zou, S., et al. Recording Lifetime Behavior and Movement in an Invertebrate Model. PLOS One. 6 (4), (2011).
  14. Valente, D., Golani, I., Mitra, P. P. Analysis of the trajectory of Drosophila melanogaster in a circular open field arena. PLoS One. 2 (10), 1083 (2007).
  15. Inan, O. T., Marcu, O., Sanchez, M. E., Bhattacharya, S., Kovacs, K. T. A portable system for monitoring the behavioral activity of Drosophila. J Neurosci. Methods. 202 (1), 45-52 (2011).
  16. Parashar, V., Rogina, B. dSir2 mediates the increased spontaneous physical activity in flies on calorie restriction. Aging. 1 (6), 529-541 (2009).
  17. Kaneuchi, T., Togawa, T., Matsuo, T., Fuyama, Y., Aigaki, T. Efficient measurement of H2O2 resistance in Drosophila using an activity monitor. Biogerontology. 4 (3), 157-165 (2003).
  18. Carey, J. R., et al. Age-specific and lifetime behavior patterns in Drosophila melanogaster and the Mediterranean fruit fly, Ceratitis capitata. Exp. Gerontol. 41 (1), 93-97 (2006).
  19. Rhodenizer, D., Martin, I., Bhandari, P., Pletcher, S. D., Grotewiel, M. Genetic and environmental factors impact age-related impairment of negative geotaxis in Drosophila by altering age-dependent climbing speed. Exp. Gerontol. 43 (8), 739-749 (2008).
  20. Osterwalder, T., Yoon, K. S., White, B. H., Keshishian, H. A conditional tissue-specific transgene expression system using inducible GAL4. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98 (22), 12596-12601 (2001).
  21. Dietzl, G., et al. A genome-wide transgenic RNAi library for conditional gene inactivation in Drosophila. Nature. 448 (7150), 151-156 (2007).
  22. Chiu, J. C., Low, K. H., Pike, D. H., Yildirim, E., Edery, I. Assaying locomotor activity to study circadian rhythms and sleep parameters in Drosophila. J. Vis. Exp. 43, 2157 (2010).
  23. Pfeiffenberger, C., Lear, B. C., Keegan, K. P., Allada, R. Locomotor activity level monitoring using the Drosophila Activity Monitoring (DAM) System. Cold Spring Harbor Protoc. 11, (2010).
  24. Pfeiffenberger, C., Lear, B. C., Keegan, K. P., Allada, R. . Processing circadian data collected from the Drosophila Activity Monitoring (DAM) System. Protoc. 11, (2010).
  25. Ardekani, R., Tavaré, S., Tower, J. Assessing senescence in Drosophila using video tracking. Methods Mol. Biol. 965, 501-516 (2013).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Woods, J. K., Kowalski, S., Rogina, B. Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (86), e51449, doi:10.3791/51449 (2014).

View Video