High Throughput Assay to-eierleggende Voorkeuren van de individuele onderzoeken<em> Drosophila melanogaster</em
Summary
This protocol describes a high throughput assay for testing egg-laying preferences of Drosophila melanogaster at single-animal resolution. This assay provides a simple, efficient, and scalable platform to identify genes and circuit components that control a simple decision-making process.
Abstract
Onlangs, eierleggende voorkeur van Drosophila heeft ontpopt als een genetisch handelbaar model om de neurale basis van eenvoudige besluitvormingsprocessen te bestuderen. Bij het selecteren van sites om hun eieren afzetten, vrouwelijke vliegen in staat zijn om de rangschikking van de relatieve aantrekkelijkheid van hun opties en het kiezen van de "grootste van twee goederen." Echter, de meeste eierleggende voorkeur assays zijn niet praktisch als men wil een systematische genetische screening aanpak om te zoeken naar het circuit basis ten grondslag liggen aan deze eenvoudige besluitvorming, want ze zijn basis van de bevolking en moeizaam op te zetten. Om de doorvoer te verhogen bestuderen van eierleggende voorkeuren van enkele vrouwtjes ontwikkelden wij aangepaste kamers die elk kunnen tegelijkertijd assay-eierleggende voorkeur tot dertig individuele vliegen en een protocol dat ervoor zorgt elk vrouwtje een hoge eierleggende rate (zodat hun voorkeur gemakkelijk waarneembaar en overtuigender). Onze benadering is eenvoudig uit te voerenen geeft zeer consistente resultaten. Bovendien kunnen deze kamers zijn voorzien van verschillende hulpstukken om de video opname leg dieren en licht leveren voor optogenetics studies. Dit artikel bevat de blauwdrukken voor het vervaardigen van deze kamers en de procedure voor het bereiden van de vliegen te worden getest in deze kamers.
Introduction
Drosophila melanogaster is a powerful genetic model organism to study the neural basis of behaviors. The rapid developments of genetic tools to manipulate neurons in a targeted manner and the emergence of sophisticated behavioral analysis tools have significantly improved our ability to dissect the circuit mechanisms that underlie the sensory-motor transformation processes of several innate and learned behaviors1-3.
Drosophila egg-laying is a suitable model to study the neural basis of simple decision making processes. In particular, Drosophila females have been shown to possess the ability to compare and rank their options before “committing” to depositing an egg onto a given option4-8. For example, when given only a plain (sucrose-free) substrate or only a sucrose-containing substrate, females readily accept either option for egg-laying. However, when presented with both options, females robust reject the sucrose substrate in some contexts7,9,10. Relatively little is known about the neural mechanisms that allow females to “choose the greater of two goods”, however. A major obstacle has been the lack of an efficient method to assay egg-laying preferences such that one can use a systematic genetic screening approach to study this problem.
In this report, we describe the protocol we developed that allows egg-laying preferences of females to be assayed at single-animal resolution and with substantially improved throughput and consistency over previous methods. Specifically, we provide the blueprints for constructing the chambers we designed, the protocol for preparing the females so that each is primed to lay many eggs, and the protocol for using the chambers.
Protocol
Representative Results
Discussion
De kamers en protocollen hier beschreven hebben een aantal verbeteringen ten opzichte van vorige eierleggende assays. Ten eerste, ze verhogen de doorzet van testen voorkeur van enkele dieren aanzienlijk. Elke kamer kan assay 30 alleenstaande vrouwen en het duurt minder dan een uur op te zetten. Ten tweede, ze verhogen de consistentie van de eierleggende voorkeuren ten opzichte van eerdere methoden. De standaardisering van de afmetingen van de arena, grootte van de leg substraten, en de afstand tussen de substraten maakt…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank the Duke Physics Shop, especially Phil Lewis, for helping us build the behavioral apparatus and attachments and creating the drawing. This work is funded by the National Institutes of Health under award number R01GM100027.
Materials
| UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500-500 | |
| Sucrose | Sigma | S0389 | |
| Water bath | Fisher | 15-462-6Q | |
| LifeCam Cinema webcam | Microsoft | H5D-00013 | |
| Red LEDs | Cree | C503B-RAN-CA0B0AA1 | |
| Egg-laying chambers | Custom Built | ||
| Camera holders | Custom Built | ||
| LED holders | Custom Built | ||
| Fly vials (narrow) | Genesee | 32-116BC |
Referências
- Perisse, E., Burke, C., Huetteroth, W., Waddell, S. Shocking revelations and saccharin sweetness in the study of Drosophila olfactory memory. Curr. Biol. 23 (17), 752-763 (2013).
- Yamamoto, N. C., Koganezawa, M. Genes and circuits of courtship behaviour in Drosophila males. Nat. Rev. Neurosci. 14 (10), 681-692 (2013).
- Zwarts, L., Versteven, M., Callaerts, P. Genetics and neurobiology of aggression in Drosophila. Fly. 6 (1), 35-48 (2012).
- Joseph, R. M., Devineni, A. V., King, I. F., Heberlein, U. Oviposition preference for and positional avoidance of acetic acid provide a model for competing behavioral drives in Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (27), 11352-11357 (2009).
- Miller, P. M., Saltz, J. B., Cochrane, V. A., Marcinkowski, C. M., Mobin, R., Turner, T. L. Natural variation in decision-making behavior in Drosophila melanogaster. PLoS One. 6 (1), 16436 (2011).
- Schwartz, N. U., Zhong, L., Bellemer, A., Tracey, W. D. Egg-laying decisions in Drosophila are consistent with foraging costs of larval progeny. PloS One. 7 (5), 37910 (2012).
- Yang, C. H., Belawat, P., Hafen, E., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Drosophila egg-laying site selection a system to study simple decision-making processes. Science. 319 (5870), 1679-1683 (2008).
- Kacsoh, B. Z., Lynch, Z. R., Mortimer, N. T., Schlenke, T. A. Fruit flies medicate offspring after seeing parasites. Science. 339 (6122), 947-950 (2013).
- Wu, C. -. L., Fu, T. -. F., Chou, Y. -. Y., Yeh, S. -. R. A Single Pair of Neurons Modulates Egg-Laying Decisions in Drosophila. PloS one. 10 (3), e0121335 (2015).
- Yang, C. H., He, R., Stern, U. Behavioral and circuit basis of sucrose rejection by Drosophila females in a simple decision-making task. J. Neurosci. 35 (4), 1396-1410 (2015).
- Gou, B., Liu, Y., Guntur, A. R., Stern, U., Yang, C. H. Mechanosensitive neurons on the internal reproductive tract contribute to egg-laying induced acetic acid attraction in Drosophila. Cell Rep. 9 (2), 522-530 (2014).
- Stern, U., Zhu, E. Y., He, R., Yang, C. H. Long-duration animal tracking in difficult lighting conditions. Sci. Rep. 5, 10432 (2015).
- Zhu, E. Y., Guntur, A. R., He, R., Stern, U., Yang, C. H. Egg-laying demand induces aversion of UV light in Drosophila females. Curr. Biol. 24 (23), (2014).
- Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. High-throughput ethomics in large groups of Drosophila. Nat. Methods. 6, 451-457 (2009).
- Klatpoetke, N. C., et al. Independent Optical Excitation of Distinct Neural Populations. Nat. Methods. 11 (3), 338-346 (2014).
