This protocol describes a simple, cost effective way to individually identify Drosophila or other insects. Demonstration data investigating mating success across three species of Drosophila show that this method is comparable or better than the use of CO2 anaesthesia.
Parring eksperimenter med Drosophila har i høj grad bidraget til forståelsen af seksuel udvælgelse og adfærd. Eksperimenter ofte nødvendigt med enkle, nemme og billige metoder til at skelne mellem individer i en retssag. En standard teknik til dette er CO 2 anæstesi og derefter mærkning eller fløj klipning hver flue. Dette er imidlertid invasiv, og har vist sig at påvirke adfærd. Andre teknikker har brugt farvning til identifikation fluer. Denne artikel præsenterer en enkel og ikke-invasiv metode til mærkning Drosophila der tillader dem at være individuelt identificeret inden eksperimenter, ved hjælp af frugtfarve. Denne metode anvendes i forsøg, hvor to mænd konkurrerer om at parre sig med en kvinde. Farvning muliggjorde en hurtig og nem identifikation. Der var imidlertid en vis forskel i styrken af farvningen på tværs af de tre testede arter. Dataene præsenteres viser farvestoffet har en lavere effekt på parringsadfærd end CO 2 i Drosophila MelanoGaster. Virkningen af CO 2 anæstesi er vist at afhænge af arten af Drosophila, med D. pseudoobscura og D. subobscura viser ingen effekt, mens D. melanogaster hanner havde reduceret parring succes. Farvestoffet, der præsenteres er anvendelig til en bred vifte af eksperimentelle design.
I de seneste årtier har der været stigende interesse for, hvordan seksuel udvælgelse og konkurrencen mellem mænd indvirkning på evolution 1,2. Forsøg med parringsadfærd har spillet en vigtig rolle i at udvikle og afprøve teorier om seksuel selektion 3,4. Især forskning med arter af slægten Drosophila, har i høj grad bidraget til forståelsen af seksuel udvælgelse og adfærd. Det er imidlertid vigtigt at undersøge, om almindeligt anvendte teknikker kan kunstigt forspænde resultaterne af standard samvirkende eksperimenter 5,6.
Anæstesi bruges ofte til håndtering og identifikation i forsøg 7. For eksempel er fluer almindeligvis indsamles før parring, eller sorteret i genotyper eller eksperimentelle behandlinger ved hjælp af kuldioxid (CO 2) bedøvelsesmiddel. I forsøg, hvor to eller flere personer skal skelnes, er det almindelig praksis at bedøve den flerne og klip en del af vingen ud på at identificere den enkelte eller behandlingsgruppe 5,8. Det er vigtigt imidlertid at forstå, hvordan CO 2-behandling vil påvirke adfærd. Effekten af CO 2 bedøvelsen er blevet undersøgt i Drosophila melanogaster, hvor hanner udsat for CO 2 tog betydeligt længere tid at parre sig og samlet havde lavere parring succes end ikke-bedøvet hanner eller hanner bedøvet ved hjælp af udsættelse for kulde 5. Denne virkning blev observeret, både når anæstesi blev anvendt på dagen for eksperimentet og når fluer fik en dag til at komme sig. Men denne undersøgelse var begrænset i kun undersøge forsøg, hvor en enkelt mand blev præsenteret for hver hun 5. Et mere realistisk scenarie er for en kvinde at støde flere hanner 9,10, så konkurrencen mellem mænd, der kunne give påvisning af mere subtile tab mandlige fitness på grund af anæstesi. Anvendelsen af CO 2 bedøvelsen er ogsåDA sig at reducere frugtbarhed og levetiden af voksne D. melanogaster, når de udsættes kort efter eclosion, som det er almindeligt i forbindelse med indsamling jomfru flyver 11.
Et alternativ til CO 2 bedøvelse er at markere fluer ved at fodre dem mad farvet med farvestof 4,6,10,12,13. Dette farvestof træder tarmene af fluen og er synlig gennem maven, så farvede fluer kan skelnes fra ufarvede fluer, eller fra fluer mærket med en anden farve. Metoder afviger i, hvordan dette kan anvendes: tilsættes direkte til fødevarer 12, via farvet supplerende gær pasta 6 eller via udsættelse for en ny farvet fødevarer substrat 13. Disse mærkning teknikker synes at vise nogen effekt på parring ydeevne 4,6. Men et papir direkte at undersøge virkningerne af den samme frugtfarve på voksen D. melanogaster fundet en kraftig reduktion i levetid 14. Tidligere arbejde har også fokuseret almost udelukkende på D. melanogaster, både med hensyn til virkningerne af CO 2 anæstesi 5,11 og frugtfarve 14 metoder. I øjeblikket er der kun få oplysninger om, hvordan CO 2 bedøvelse eller brugen af tarm farve påvirker parringsadfærd af andre Drosophila.
Den følgende undersøgelse evaluerer virkningen af CO 2 anæstesi på parringsadfærd tre arter af Drosophila (D. melanogaster, D. pseudoobscura og D. subobscura). Effekten af at indsamle fluer på CO 2 blev undersøgt i både single og to mandlige parring forsøg. Virkningen af CO 2 har også vist sig at variere i D. melanogaster 5 og så forskellige latensperioder mellem udsættelse for CO 2 og parring blev testet. En alternativ mærkningsmetode til anæstesi og fløj klipning: brugen af farvestoffer til levnedsmidler til farvning fluer også evalueret.
Disse data viser, at effekten af CO 2 anæstesi er inkonsekvent mellem arterne, med to af tre arter, der udviser ringe virkning. Vores resultater tyder på mærkning med mad farvestof havde en lavere effekt på mandlig parring succes end CO 2 anæstesi til D. melanogaster. Disse eksperimenter viser, at farvestoffer til levnedsmidler nemt og billigt kan anvendes til at mærke fluer til parring assays involverer flere mænd.
Af de tre model Drosophila arter undersøgt, kun D. melanogaster viste en effekt af CO 2 anæstesi på parring ydeevne i en konkurrencesituation. I modsætning hertil ingen af de arter viste en virkning af indsamling af gas i en enkelt parring forsøg i form af parring latens, i modsætning til tidligere resultater for D. melanogaster 5. Virkningen af konkurrencen kan derfor fremhæve mere subtile fitness virkninger af CO 2 anæstesi, som kun kan påvisesunder situationer, hvor der er mand-mand konkurrence. Eksponering ved tidlig indsamling og en dag forud for retssagen have en negativ effekt på evnen af hanner af D. melanogaster at få en parring. Eksponering to dage forud for forsøget dog ikke viser nogen virkning. Både D. pseudoobscura og D. subobscura viste ikke nogen effekt af eksponering for gas i nogen af forsøgene. En forklaring er, at D. melanogaster var sårbare over for tidlig eksponering for CO 2, fordi det skal opsamles tidligere i livet (0 – 6 timer gammel) end de andre arter for at sikre mænd er jomfru. Derfor mandlige D. melanogaster i denne alder kan være mere følsom som kutikula af fluen stadig hærdning, i forhold til de andre arter, som har haft længere deres kutikula at hærde. Generelt dette støtter tanken om, at virkningerne af CO 2 anæstesi er artsspecifikke og efterforskere bør passende teste effekten på deres målarter. Currently, de fleste af arbejdet om effekten af CO 2 bedøvelsen er blevet udført på Drosophila melanogaster 5,11,22 og derfor måske ikke være hensigtsmæssigt at anvende andre beslægtede arter.
Den alternative ikke-invasiv metode præsenteret for differentiere fluer er mad farvestof. Resultaterne tyder på denne behandling havde ingen virkning på tværs af alle undersøgte arter. Men mens dets anvendelse lykkedes at tilvejebringe en billig og nemt synlig markør til at skelne mellem individer det skal bemærkes, at farvestoffet var lettere at skelne D. pseudoobscura og D. subobscura end i D. melanogaster. Tidligere forfattere har brugt flere farver (rød, grøn og blå) 4,6. Vi fandt blå farve til at være den nemmeste at skelne i alle arter, især D. pseudoobscura og D. subobscura. Anvendelse af flere farver ville potentielt give mere komplekse eksperimenter med mange individuelt mærket flies. Men indledende tests af forskellige farvestoffer er afgørende, da nogle fødevarer farvestoffer undlader at farve fluer, muligvis blive fordøjet, når de indtages. Andre farvestoffer kan have toksiske virkninger og reducere overlevelse fluer, og bør undgås 14). Alternative mad farvelægning metoder ved hjælp dyrere pletter er også blevet brugt til at undersøge intestinal integritet for D. melanogaster 23. Disse kan være et alternativ, selvom dyrere, farvning metode 23.
Farvestoffet metode er så hurtig som CO 2 fløj klipning som fluer kan gemmes på farvet mad fra indsamling. Optagelse af fødevarer var hurtig (~ 3 hr), så opbevaring O / N på farvet fødevarer ville også være tilstrækkeligt til at markere fluer, som anvendt i andre undersøgelser 6. Imidlertid varigheden af farve er relativt kort (~ 4-5 timer) i forhold til kanten klipning (permanent) eller fluorescerende støv mærkning (10-12 dage) 24. Drosophila artervarierer i udseende, vil forskellige farvestoffer være mere eller mindre effektive for forskellige arter, og som nogle stammer (f.eks knock-out mutanter), kan være sårbare over for ændringer i kosten, enhver brug af farvestof kræver en indledende test af dens effektivitet, især hvis længere tids udsættelse for farvestoffer kan være giftige 14. I modsætning til undersøgelsen af Kalaw et al. 14, fandt vi ingen signifikant mortalitet efter opbevaring i flere dage på farvede fødevarer til D. melanogaster (3 dage), D. pseudoobscura (5 dage) eller D. subobscura (7 dage), sandsynligvis på grund af forskellen i farvestof anvendes.
Den kritiske trin for vellykket anvendelse af farvestoffet teknik er trin 1.5, validere, at den valgte farvestof fungerer godt med art og stamme, der anvendes. En alternativ teknik involverer anvendelse farvet støv på ydersiden af fluen før anvendelse i markforsøg 24. Denne metode er blevet anvendt til at spore individer inden grund to varighed mærkningen og den lethed af masse-mærkning flyver 24. Selv om vi ikke har eksplicit testet denne metode i parring forsøg, ville det være vigtigt at undersøge eventuelle virkninger, støv kan have på sanserne vigtige i parring, især i Drosophila 25, 26. I art, saafremt intestinal farvning ikke er mulig, disse metoder kan være egnede.
Afslutningsvis fandt vi, at i to af de tre testede arter (D. pseudoobscura og D. subobscura) var der ingen effekt fundet af enten CO 2 anæstesi eller frugtfarve på parring evne hanner. For D. melanogaster en negativ effekt på CO 2 anæstesi blev registreret, men frugtfarve påvirkede ikke parring succes i denne art. Samlet farvestoffet fremgangsmåde tilvejebringer en enkel og billig ikke-invasiv fremgangsmåde til identifikation af individuelle Drosophila, som er tilsvarende eller bedre end fremgangsmåder, der kræver CO 2 anæstesi. Deter sandsynligvis denne metode ville arbejde på tværs af en række arter.
The authors have nothing to disclose.
Vi vil gerne takke Alex Hitchen og Meg Booth for deres hjælp med de samvirkende forsøg. Dette arbejde blev støttet af NERC tilskud NE / H015604 / 1 til TP.
Plastic tubing | Fisher Scientific | TWT-200-061G | Other tubing may be suitable however it must fit within a 1ml pipette tip. |
Fine mesh | Any haberdashery | – | Fine curtain mesh is suitable |
1ml pipette tips | VWR | 83007-376 | Various brands of pipette tips would be suitable |
Plastic Vials | Sarstedt | 58.49 | Larger vials or bottles could also be used. |
Cotton Balls | Lewis Medical Solutions | 28170 | The size of cotton will vary depending on the size of vials used |
Blue Food colouring | Thesugarcraftcompany | – | Other dye colours and brands can have variable results. |
CO2 Tank | BOC | BOC 40VK | |
Sharpie Markers | Steadtler | Lumocolor 313 S | Various colours can be used, but Lumocolor S give an excellent combination of durability and fineness |
Stopwatch | Salter | SL3920 | Any stopwatch with a good digital display would be fine |