Experimentelle Manipulation von Körpergröße zu morphologischen Scaling Relationships in Estimate Drosophila</em

1. Aufzucht und Manipulation von Diät, um Unterschiede in Körpergröße und Flügel Größe produzieren Rational und Überblick. Der Ausdruck der Skalierung Beziehungen letztlich hängt die Entwicklung regulatorischen Prozesse, die Abweichungen zu produzieren in der letzten Orgel und Körpergröße. Diese Prozesse lassen sich am besten von der Arbeit aus ganz metamorphen (dh holometabolen) Insekten wie D. beschrieben melanogaster, wo Organe wachsen als undifferenzierte 'Imaginalscheiben "im grub-like Larve 11,15-17. In Drosophila, sind endgültig Orgel und Körpergröße durch das Wachstum während der Larvenstadien geregelt; Larven durch die ersten und zweiten Larvenstadium wachsen, bis sie eine minimale lebensfähige Gewicht für eclosion (MVW E) erreichen gegenüber dem Beginn des dritten Larvenstadium 18. Hunger vor Erreichen des MVW E verhindert Erwachsenen Schlüpfen. Allerdings erzeugen Larven, die bei MVW E verhungert sind lebensfähig Erwachsenen, wenn auch auf eine sehr kleine Größe. Dies liegt daran, Ernährung während der Entwicklung reduziert reduziert endgültigen Körper und Orgel Größe, nicht nur in Fliegen, sondern in fast allen Tieren 19-21. Durch die Manipulation Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln nach MVW E erreicht ist, aber vor der Verpuppung eintritt, ist es möglich, extreme phänotypische Plastizität in der Körpergröße, die sich stark überwiegt anderen Quellen der Variation (z. B. individuelle genetische Variation) zu induzieren. Die Eier werden von der Bevölkerung phänotypisiert werden gesammelt, eingeteilt in Partien von 50 und in Fläschchen mit 10ml von Standard-fly Essen. Da die Eiablage erfolgt kontinuierlich, sind Eier alle 24 Stunden für 3 Tage gesammelt und produziert drei Alterskohorten. Als die älteste Kohorte der wandernden Stufe erreicht oder hat gerade erst begonnen sich zu verpuppen, ist die Ernährung Manipulation angewendet. An diesem Punkt, der ältesten Kohorte weit über die MVW E ist, ist die jüngste Kohorte sehr nahe an den MVW E schließen und die verbleibenden Kohorte ist irgendwo zwischen diesen Extremen. So wird Abnehmen von an dieser Stelle sehr große Erwachsene aus der ältesten Kohorte zu produzieren, sehr kleine Erwachsene aus der jüngsten Kohorte und mittelgroßen Erwachsenen aus den verbleibenden Kohorte. Zum Entfernen der Larven aus dem Fläschchen, ca. 5 ml 40% Saccharose-Lösung ist es, alle Fläschchen aufgenommen. Um kostenlos den Larven, das Essen ist für 15-20 Minuten auf einem Schüttler Tabelle zu einer mittleren Geschwindigkeit bewegt. Schwimmende Larven sind aus der Saccharose-Lösung mit einer Geldstrafe (00) Pinsel, platziert in Fläschchen mit einem feuchten Wattebausch und erlaubte sich zu verpuppen entfernt. Alternativ könnte Larven auf einem unverdaulichen Lebensmittelzusatzstoff wie Methylcellulose 22 platziert werden. 2. Abschätzung der Körpergröße Rational und Übersicht. Frühere Studien zeigen, dass Thorax Länge weniger als ideal Proxy für die gesamte Körpergröße 22 ist. Stattdessen verwenden wir Puppenstadium Größe als Maß für die Körpergröße. Maximale Körpergröße ist bei der Einstellung der Fütterung, die Verpuppung vorausgeht fixiert. Als Ergebnis gibt es eine enge Korrelation zwischen Puppenstadium Größe und erwachsenen Körper Größe 23. Puppen sind Bauchseite angeordnet auf Objektträger aus Glas und aufgenommen mit einer digitalen Kamera, die an einem Binokular. Jedes Bild wird erfasst, eine eindeutige Identifizierung Code und übertragen auf einem Computer über einen Live-Feed Anschließen der Digitalkamera an den Computer. Abgebildet Puppen sind auf die individuellen 2 ml epitubes enthält 1 ml essen fliegen, mit dem einzigartigen Code für die einzelnen markierten bewegt, und durchstach mit Luftlöchern, um den Gasaustausch zu ermöglichen. Puppenstadium Größe ist als die Anzahl der Pixel des Puppenstadium Silhouette geschätzt. Andere Größen Metriken können auch verwendet werden. 3. Trait (Flügel) Größenabschätzung Rational und Übersicht. Um Bild-Flügel, verwenden wir ein "Flügel-Grabber" 24, die und zieht hält den Flügel eines leben, betäubt fliegen senkrecht zu ihrer Körper. Pressed zwischen zwei Glasscheiben, ermöglicht dies dem Flügel als ein zweidimensionales Objekt abgebildet werden. Fliegen sind betäubt leicht mit CO 2 und in Position gebracht in den Flügel-Grabber auf einem Binokular mit einer digitalen Kamera, die an einen Computer angeschlossen ist eingebaut. Der Flügel ist abgebildet und unter dem einzigartigen Code für die einzelnen gespeichert. Flügel Größe kann anhand der minimalen konvexen Polygon, das marginal festen Landmarken umschreibt oder als die Pixelzahl des Flügels Silhouette werden. 4. Scaling Beziehung Schätzung Die Daten werden über die Kohorten zusammengefasst, sondern getrennt nach Geschlecht und transformierten anmelden. Scaling Beziehungen sind, um die Größe von Daten mit Typ II (dh reduzierte Hauptachse) Regression (siehe eine Übersicht in 12) und die Parameter für jede Gruppe geschätzt fit. 5. Repräsentative Ergebnisse: Zelt "> Unsere Ernährung Manipulation produziert ein breites Spektrum an Körpergrößen (Abbildung 1) und Trait Größen (Abbildung 2). Trägt man die Log-transformierten Merkmale gegeneinander verrät ihre Muster von Kovariation innerhalb einer bestimmten biologischen Gruppe und ermöglicht Montage der Skalierung Beziehung der Gruppe (Abbildung 3). Extraktion der Skalierung Beziehung Parameter, die beschreiben, wie Form Waagen mit Körpergröße ermöglicht den Vergleich, wie Form covaries mit einer Größe zwischen den Gruppen. Abbildung 1. Pupa von Extremen der Größenverteilung über Ernährung Manipulation hergestellt nach Personen erreichen die MVW E. Actual Puppenstadium Bilder sind auf der linken Seite mit den entsprechenden Silhouetten für die Messung von Puppenstadium Größe auf der rechten Seite angezeigt. Skala bar beträgt 1mm. Abbildung 2. Flügel von den Extremen des Körpers Größenverteilung über Ernährung Manipulation hergestellt wurde, nach Personen zu erreichen die MVW E. Actual Flügel Bilder sind auf der linken Seite mit den entsprechenden Silhouetten für die Messung der Flügel Größe auf der rechten Seite gezeigten. Skala bar beträgt 1mm. Abbildung 3. Wing-Körpergröße-Skalierung für Drosophila melanogaster nach Geschlecht. Transformierten Login-Daten für Einzelpersonen beiderlei Geschlechts, die voll-fed (dunkle Kreise), verhungert ein (graue Kreise) oder zwei Tage (offene Kreise) als Larven wurden. Typ II Regressionsgerade ist für jedes Geschlecht dargestellt. Zwischen jeder Altersgruppe, Rückgang der durchschnittlichen Flügelfläche von ~ 0,1 mm (~ 7%) und ~ 0,2 mm (~ 8%) auf, die Erhöhung der Gesamtreichweite von Phänotypen beobachtet. Die Regressionen zeigen, dass Frauen etwas hypoallometric für diese Skalierung Beziehung (Steigung 0,96) sind, während Männer etwas hyperallometric (Steigung 1,06) sind.