Summary

Grabaciones de Sensillum solo para langosta palpo Sensilla Basiconica

Published: June 23, 2018
doi:

Summary

Este papel describe un protocolo detallado y muy eficaz para las grabaciones de solo sensillum de la basiconica sensilla en los palpos de partes bucales de insectos.

Abstract

Los palpos de piezas bucales de la langosta se consideran órganos gustativos convencionales que juegan un papel importante en la selección de alimentos de una langosta, especialmente para la detección de señales químicas no volátil por sensilla chaetica (anteriormente llamado terminal sensilla o sensillo crested). Hay creciente evidencia de que estos palpos tienen también una función olfatoria. Un receptor odorante (LmigOR2) y una proteína odorante (LmigOBP1) han sido localizados en las neuronas y células de accesorio, respectivamente, en el basiconica sensilla de los palpos. Sensillum sola grabación (SSR) se utiliza para registrar las respuestas de las neuronas receptoras del olor, que es un método eficaz para la detección de ligandos activos sobre los receptores de olor específico. SSR se utiliza en estudios funcionales de receptores odorantes en sensillo palp. La estructura de la basiconica sensilla situado en la cúpula de los palpos difiere un poco de la estructura de los de las antenas. Por lo tanto, cuando se realiza un SSR provocada por olores, algunos consejos específicos pueden ser útil para la obtención de resultados óptimos. En este papel, se presenta un protocolo detallado y altamente eficaz para un SSR de insectos palpo sensilla basiconica.

Introduction

Los animales han desarrollado una serie de órganos quimiosensoriales que detecta señales químicas exógenas. En los insectos, los órganos quimiosensoriales más importantes son las antenas y los palpos. En estos órganos, varios tipos de pelos quimiosensoriales, llamados chemosensory sensilla, están inervados por neuronas quimiosensoriales (CSNs) dentro de los pelos. CSNs en sensilla chemosensory reconocen señales químicas específicas a través de la transducción de estímulos químicos a potenciales eléctricos que posteriormente se transfieren hasta el sistema nervioso central1,2,3 .

CSNs expresan receptores quimiosensoriales varios [p. ej., receptores de olor (ORs)], ionotrópicos (IRs) de los receptores y los receptores gustativos (GRs) en sus membranas, que codifican señales químicos exógenos asociados con diferentes tipos de chemosensation 4,5,6. La caracterización de CSNs es clave para el esclarecimiento de los mecanismos celulares y moleculares de insectos quimiorrecepción. Ahora solo sensillum grabación (SSR) es una técnica ampliamente utilizada para la caracterización de insecto CSNs en la sensilla antenal de muchos insectos, incluyendo moscas7,8de polillas, escarabajos de9,10de áfidos, langostas11, y las hormigas12. Sin embargo, pocos estudios han aplicado un SSR a palpos insectos13,14,15,16,17, ya que las estructuras particulares de su sensillo un grabación electrofisiológica difícil18.

Enjambres de langostas (Orthoptera) a menudo causan graves daños y pérdidas económicas19. Los palpos se creen que juegan un papel importante en la selección del alimento de langosta20,21,22,23,24. Dos tipos de chemosensory sensilla son investigados por un microscopio electrónico de barrido (SEM). Generalmente, se observan en cada cúpula de langosta palpos18350 sensilla chaetica y sensilla basiconica de 7-8. Chaetica sensillo son sensillo gustativo que detecta señales químicas no volátil, mientras que sensillo basiconica tienen una función olfativa, detección de señales químicas volátiles.

En palpos de la langosta, los diámetros de las tomas del pelo de la basiconica de la sensilla (ca. 12 μm), son mucho mayores que los de sensilla chaetica (ca. 8 μm)18,25. La pared cuticular de la basiconica sensilla en los palpos es mucho más gruesa que el de sensillo antenal18. Además, la cúpula de la palpo tiene líquido contenido dentro de una cutícula flexible. Estas características significan que una penetración con un microelectrodo y adquisición de señales electrofisiológicas buena es más difícil que para sensillo antenal. En este documento, un protocolo SSR detallado y altamente eficaz para langosta palpo sensilla basiconica se presenta con un video.

Protocol

1. preparación de instrumentos y del insecto Preparación de tungsteno electrodos y estímulos soluciones Fijar un nuevo alambre de tungsteno (0,125 mm de diámetro, longitud de 75 mm) en un micromanipulador y afilar en una solución de nitrito (NaNO2) de sodio 10% (p/v) en una jeringa de 10 V proporcionado por una fuente de alimentación para 1 min. bajo un estereomicroscopio (aumento de X 40). Sumerja el alambre de tungsteno afilada repetidamente en la NaNO<s…

Representative Results

Se identifican dos subtipos sensilla (pb1 y pb2) en el palpo maxilar de langosta basado en dinámica de respuesta a olores químicos (10% 1-nonanol y 10% de ácido nonanoico). Las neuronas en pb1 producen significativamente más picos 1-nonanol de ácido nonanoico mientras las neuronas en pb2 son significativamente que menos activa 1-nonanol comparado con ácido nonanoico (figura 4). Hexanal y E-2-Hexenal pueden evocar un palpo langosta apertura respuesta (PO…

Discussion

Insectos dependen de palpos para detectar olores de alimentos y los palpos se creen que juegan un papel importante en la especiación13,27. Los palpos son órganos olfativos simples y están recibiendo una atención creciente como un modelo atractivo para la exploración de la neuromolecular redes subyacentes chemosensation28.

Insectos labellar y palpo SSRs se han realizado con éxito en Drosophila melanogas…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo es apoyado por una beca de la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (No.31472037). Cualquier mención de nombres comerciales o productos comerciales en este artículo es únicamente con el propósito de proporcionar información específica y no implica una recomendación.

Materials

Tungsten wire ADVENT W559504 Used for making the electrode and fixing the palp
NaNO2 Sigma-aldrich 563218-25G Used for sharpening the tungsten wire
AC Power Supply Syntech A2-70 Providing the voltage in sharpening the tungsten wire
Stereoscope Motic SMZ-163 Used for observing the sharpening of tungsten wire
Microscope Olympus W-51 Used for observing the sensilla on locust maxillary palp
Intelligent Data Acquisition Controller Syntech IDAC-4 Real-time on screen display of all signals before and during recording
Stimulus controller Syntech CS-55 Used for controlling the stimulus application
Electronic micromanipulator C.M.D.T CFT-8301D Used for minor movement of the recording electrode
Micromanipulator Narishige MN-151 Used for minor movement of the reference electrode
Speaker EDIFIER R101T06 Connected with IDAC-4 and providing sound for the signal
Magnetic base PDOK PD-101 Used to hold the electrode, and stimulus delivery tube
Vibration Isolation Table TianHe HAP-100-1208 Used for isolating the vibration from the equipment
Glass slide CITOGLAS ZBP-407 Used for making the base for the MPH
Blu-tack Bostik Blu-tack-45g Fixing the tungsten wire
Pasteur tube YARE WITEG Placing the filter paper containing stimuli solutions

References

  1. Carey, A. F., Carlson, J. R. Insect olfaction from model systems to disease control. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (32), 12987-12995 (2011).
  2. Leal, W. S. Odorant reception in insects: roles of receptors, binding proteins, and degrading enzymes. Annual Review of Entomology. 58, 373-391 (2013).
  3. Zhang, J., Walker, W. B., Wang, G. Pheromone reception in moths: from molecules to behaviors. Progress in Molecular Biology and Translational Science. 130, 109-128 (2015).
  4. Vosshall, L. B., Amrein, H., Morozov, P. S., Rzhetsky, A., Axel, R. A spatial map of olfactory receptor expression in the Drosophila antenna. Cell. 96 (5), 725-736 (1999).
  5. Benton, R., Vannice, K. S., Gomez-Diaz, C., Vosshall, L. B. Variant ionotropic glutamate receptors as chemosensory receptors in Drosophila. Cell. 136 (1), 149-162 (2009).
  6. Vosshall, L. B., Stocker, R. F. Molecular architecture of smell and taste in Drosophila. Annual Review of Neuroscience. 30, 505-533 (2007).
  7. de Bruyne, M., Foster, K., Carlson, J. R. Odor coding in the Drosophila antenna. Neuron. 30, 537-552 (2001).
  8. Roelofs, W., et al. Sex pheromone production and perception in European corn borer moths is determined by both autosomal and sex-linked genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 84 (21), 7585-7589 (1987).
  9. Larsson, M. C., Leal, W. S., Hansson, B. S. Olfactory receptor neurons detecting plant odours and male volatiles in Anomala cuprea beetles (Coleoptera: Scarabaeidae). Journal of Insect Physiology. 47 (9), 1065-1076 (2001).
  10. Zhang, R., et al. Molecular basis of alarm pheromone detection in aphids. Current Biology. 27 (1), 55-61 (2017).
  11. Cui, X., Wu, C., Zhang, L. Electrophysiological response patterns of 16 olfactory neurons from the trichoid sensilla to odorant from fecal volatiles in the locust, Locusta migratoria manilensis. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 77 (2), 45-57 (2011).
  12. Sharma, K. R., et al. Cuticular hydrocarbon pheromones for social behavior and their coding in the ant antenna. Cell Reports. 12 (8), 1261-1271 (2015).
  13. de Bruyne, M., Clyne, P. J., Carlson, J. R. Odor coding in a model olfactory organ: the Drosophila maxillary palp. Journal of Neuroscience. 19 (11), 4520-4532 (1999).
  14. Syed, Z., Leal, W. S. Maxillary palps are broad spectrum odorant detectors in Culex quinquefasciatus. Chemical Senses. 32 (8), 727-738 (2007).
  15. Lu, T., et al. Odor coding in the maxillary palp of the malaria vector mosquito Anopheles gambiae. Current Biology. 17 (18), 1533-1544 (2007).
  16. Pellegrino, M., Nakagawa, T., Vosshall, L. B. Single sensillum recordings in the insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae. Journal of Visualized Experiments. 36, e1725 (2010).
  17. Grant, A. J., Wigton, B. E., Aghajanian, J. G., O’Connell, R. J. Electrophysiological responses of receptor neurons in mosquito maxillary palp sensilla to carbon dioxide. Journal of Comparative Physiology A. 177 (4), 389-396 (1995).
  18. Blaney, W. The ultrastructure of an olfactory sensillum on the maxillary palps of Locusta migratoria (L.). Cell and Tissue Research. 184 (3), 397-409 (1977).
  19. Hassanali, A., Njagi, P. G. N., Bashir, M. O. Chemical ecology of locusts and related acridids. Annual Review of Entomology. 50, 223-245 (2005).
  20. Chapman, R. F. Contact chemoreception in feeding by phytophagous insects. Annual Review of Entomology. 48, 455-484 (2003).
  21. Chapman, R. F., Sword, G. The importance of palpation in food selection by a polyphagous grasshopper (Orthoptera: Acrididae). Journal of Insect Behavior. 6, 79-91 (1993).
  22. Winstanley, C., Blaney, W. Chemosensory mechanisms of locusts in relation to feeding. Entomologia Experimentalis et Applicata. 24, 750-758 (1978).
  23. Blaney, W., Duckett, A. The significance of palpation by the maxillary palps of Locusta migratoria (L.): an electrophysiological and behavioural study. Journal of Experimental Biology. 63, 701-712 (1975).
  24. Blaney, W. Electrophysiological responses of the terminal sensilla on the maxillary palps of Locusta migratoria (L.) to some electrolytes and non-electrolytes. Journal of Experimental Biology. 60, 275-293 (1974).
  25. Jin, X., Zhang, S., Zhang, L. Expression of odorant-binding and chemosensory proteins and spatial map of chemosensilla on labial palps of Locusta migratoria (Orthoptera: Acrididae). Anthropod Structure & Development. 35 (1), 47-56 (2006).
  26. Zhang, L., Li, H., Zhang, L. Two olfactory pathways to detect aldehydes on locust mouthpart. International Journal of Biological Sciences. 13 (6), 759-771 (2017).
  27. Dweck, H. K. M., et al. Olfactory channels associated with the Drosophila maxillary palp mediate short- and long-range attraction. eLife. 5, e14925 (2016).
  28. Bohbot, J. D., Sparks, J. T., Dickens, J. C. The maxillary palp of Aedes aegypti, a model of multisensory Integration. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 48, 29-39 (2014).
  29. Delventhal, R., Kiely, A., Carlson, J. R. Electrophysiological recording from Drosophila labellar taste sensilla. Journal of Visualized Experiments. 84, e51355 (2014).
  30. Ng, R., Lin, H. H., Wang, J. W., Su, C. Y. Electrophysiological recording from Drosophila trichoid sensilla in response to odorants of low volatility. Journal of Visualized Experiments. 125, e56147 (2017).
  31. Syed, Z., Leal, W. S. Electrophysiological measurements from a moth olfactory system. Journal of Visualized Experiments. 49, e2489 (2011).
  32. Saha, D., Leong, K., Katta, N., Raman, B. Multi-unit recording methods to characterize neural activity in the locust (Schistocerca Americana) olfactory circuits. Journal of Visualized Experiments. 71, e50139 (2013).
  33. Liu, F., Liu, N. Using single sensillum recording to detect olfactory neuron responses of bed bugs to semiochemicals. Journal of Visualized Experiments. 107, e53337 (2016).

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Cite This Article
Li, H., You, Y., Zhang, L. Single Sensillum Recordings for Locust Palp Sensilla Basiconica. J. Vis. Exp. (136), e57863, doi:10.3791/57863 (2018).

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