Este protocolo é projetado avaliar a viabilidade de Drosophila em cada estágio desenvolvente, do embrião ao adulto. O método pode ser utilizado para determinar e comparar a viabilidade de diferentes genótipos ou condições de crescimento.
Na Drosophila melanogaster, os ensaios de viabilidade são utilizados para determinar a aptidão de certos fundos genéticos. Variações alélicas podem resultar em perda parcial ou completa da viabilidade em diferentes estágios de desenvolvimento. Nosso laboratório desenvolveu um método para avaliar a viabilidade em Drosophila do embrião ao adulto inteiramente maduro. O método baseia-se na quantificação do número de descendentes presentes em diferentes estágios durante o desenvolvimento, começando com embriões eclosionados. Após a quantificação dos embriões, são contados estágios adicionais, incluindo L1/L2, pupas e adultos maduros. Depois que todas as etapas foram examinadas, uma análise estatística tal como o teste do qui-quadrado é usada para determinar se há uma diferença significativa entre o número começar da progêia (embriões chocados) e umas fases mais atrasadas que culminam no número observado de adultos, assim, rejeitando ou aceitando a hipótese nula (que o número de embriões eclodidas será igual ao número de larvas, pupas e adultos gravados durante as fases de desenvolvimento). A principal vantagem deste ensaio é a sua simplicidade e precisão, pois não requer uma enxágüe de embrião para transferi-los para o frasco de alimentos, evitando perdas de erros técnicos. Embora o protocolo descrito aqui não examine diretamente as larvas L2/L3, etapas adicionais podem ser adicionadas para dar conta destes. Comparando o número de embriões eclodidas, L1, pupas e adultos pode ajudar a determinar se a viabilidade foi comprometida durante os estágios L2/L3 para estudos adicionais (o uso de alimentos coloridos ajuda com a identificação visual de larvas). Globalmente, este método pode ajudar pesquisadores e educadores da Drosophila a determinar quando a viabilidade é comprometida durante o ciclo de vida da mosca. A avaliação rotineira dos estoques que usam este ensaio pode impedir a acumulação de mutações secundárias que podem afetar o phenotype do mutante originalmente isolado, especial se as mutações originais afetam a aptidão. Por esta razão, o nosso laboratório mantém várias cópias de cada um dos nossos DM ime4 alelos e rotineiramente verifica a pureza de cada estoque com este método, além de outras análises moleculares.
A vida útil é afetada por fatores genéticos e não genéticos. Em condições padrão de crescimento do laboratório à temperatura ambiente, nosso laboratório observou variação significativa de aptidão e viabilidade entre os diferentes alelos DM ime4 cultivados em condições idênticas (Figura 1 e figuras complementares). Estudos de viabilidade são freqüentemente realizados para investigar os efeitos de uma determinada combinação de alelo ou condição de crescimento em estudos genéticos populacionais1,2,3,4. Entretanto, as análises detalhadas da viabilidade dentro de um grupo não-complementar de mutações são duras de encontrar na literatura científica. Um alelo é geralmente rotulado como “não essencial” se o pesquisador encontrar alguns indivíduos homozygous para esse alelo dentro do frasco de alimento que abriga o estoque equilibrado5,6. Entretanto, as análises exatas do qui-quadrado para avaliar se estes homozigotos levantam-se nas relações Mendelian esperadas não são relatadas5,6. A temperatura mais permissiva para qualquer estoque de Drosophila é a temperatura ambiente (22-23 ° c) e, com nutrientes adequados, o ciclo de vida do tipo Wild voa demora aproximadamente doze dias para ser concluído7,8. Como a duração de cada estágio de desenvolvimento do tipo Wild Drosophila é conhecida7,8, ométodo descrito neste relatório pode ser usado para examinar se a cepa de Drosophila em estudo está apto em cada estágio em comparação com um controle apropriado para o fundo genético testado. Em contraste com estudos que se concentram em um aspecto específico do desenvolvimento9, este protocolo fornece uma maneira prática de avaliar a viabilidade em diferentes estágios de desenvolvimento.
Em nosso laboratório, este protocolo é usado para avaliar a viabilidade de estoques que são deficientes para o indutor de Drosophila da meiose 4 (DM ime4). DM ime4 é um gene essencial10 que codifica um metiltransferase do RNA com papéis críticos no metabolismo do RNA em Drosophila e em outros organismos multicelulares5,6,10, 11 anos de , 12 anos de , 13 anos de , 14 anos de . Para avaliar rapidamente os novos alelos do DM ime4 gerados por meio de crispr/Cas9 (figuras complementares), foi realizado um ensaio de viabilidade de ponto final que só contava a descendência adulta produzida dentro de frascos de estoques equilibrados (Figura 1). Algumas das ações utilizadas foram descritas nos relatórios anteriores do DM ime4 5,6. Os mutantes homozygous emergiram nos níveis secundário-Mendelian, como determinado por análises do qui-quadrado (Figura 1 e materiais suplementares). Para avaliar se esses números inferiores aos esperados foram devidos a menos embriões colocados, ou menos embriões eclodidos, ou perda de viabilidade em L1/L2 ou pupas, expandimos o rastreamento para incluir contagens em cada um desses estágios de desenvolvimento (Figura 2, Figura 3, Figura 4, Figura 5, Figura 6, figura 7, Figura 8e Figura 9).
Aqui, nós descrevemos o método usando Wild-Type (OreR) moscas. Para testar empiricamente este método para uso com outras origens genéticas ou espécies de Drosophila, recomendamos usar orer como referência e ajustar os temporais de acordo com o organismo experimental. O protocolo foi mais avaliado para avaliar a viabilidade da progêia gerada pelo cruzamento de fêmeas virgens selvagens com machos de um heterozygous DM ime4 Mutant Stock5,6( Figura 4).
Em resumo, este método fornece uma avaliação exata e simples da viabilidade em Drosophila. O protocolo inteiro demora aproximadamente 14 dias para ser concluído. O procedimento não requer competências técnicas de peritos; Entretanto, o sincronismo apropriado, uma programação de observações diárias, e a transferência cuidadosa do agar são importantes para a exatidão e a reprodutibilidade.
Além da colocação do disco de uva-ágar embrião-lado para baixo no frasco para injetáveis de alimentos, outro passo crucial no procedimento é a transferência do disco de agar para um frasco de alimentos, o mais tardar 48 h após a remoção da placa de agar uva da coleta de embriões mini gaiolas. A transferência do agar após 48 h resultou em perda de embriões e larvas, provavelmente devido à desidratação do disco de agar. Para contar transições L2/L3, a placa precisa de incubar para 72 h. Se esta fase for crucial, as placas de agar de uva devem ser derramadas mais grossas e uma câmara húmida deve ser utilizada para evitar a dessecação. As cruzes foram estabelecidas em gaiolas de coleta de embriões que acomodam placas de 35 mm; Entretanto, este procedimento pode ser executado usando gaiolas maiores da coleção do embrião também, tal como um que acomoda 60 milímetros ou placas de Petri de 100 milímetros. Os frascos de alimento devem então ser grandes bastante acomodar aqueles tamanhos.
Há etapas que podem ser adicionadas a este protocolo. Como mencionado acima, as transições L2/L3 são desafiadoras para quantificar em placas devido ao tempo necessário e a desidratação potencial do agar. Além disso, as larvas se tornam altamente móveis na superfície do agar, colocando um desafio para contá-los com precisão. Colocar as placas na geladeira por 30 min ou adicionar algumas gotas de um anestésico leve (solução de lidocaína) na superfície do agar antes de contar as larvas L2/L3 pode ajudar a retardar seus movimentos para contá-los com mais precisão. Uma advertência a essas modificações é que elas podem introduzir variáveis (sensibilidade ao frio, sensibilidade anestésica) e confundir os resultados de viabilidade. Mesmo sem esses passos, usando alimentos coloridos, os pesquisadores podem quantificar vagando L3s/prepupae como eles se instalam no lado dos frascos de alimentos para iniciar a pupação. Uma limitação a este método é que exige os adultos usados nos cruzamentos para sobreviver sendo anestesiados com o co2 para fenotipagem para estabelecer as cruzes nas gaiolas da coleção do embrião. DM ime4 machos mutantes homozygous não se recuperam bem e morrem algumas horas após acordar do tratamento de co2 . Outros métodos para imobilizar adultos para a triagem podem ser explorados, como a colocação de frascos na geladeira por alguns minutos e, em seguida, transferir frascos para gelo esmagado para retardar o movimento e classificar de forma rápida e eficiente.
Além de comparar os pontos fortes alélicos e seus efeitos sobre a viabilidade, este método pode ser usado para a sensibilidade da tela ou resistência a compostos farmacêuticos definidos. Ao contrário de outros métodos que a toxicidade composta da tela na cultura de pilha15,16,17,18, este método usa organismos inteiros, fazendo a avaliação de efeitos desenvolventes mais fáceis de analisar. Em suma, usando este protocolo e modificações nele, permitirá medir pontos fortes alélicos, bem como os efeitos dos fatores ambientais e compostos químicos sobre a viabilidade da Drosophila , fecundidade, fertilidade, tempo de vida, e duração de ciclo de desenvolvimento.
The authors have nothing to disclose.
Nosso trabalho é financiado por NIH 1R15GM1131-01 para CFH e NIH PA-12-149 para CFH.
Antimold additive | Carolina | ||
Beaker | Fisher Scentific | S76100J | Beaker |
Benchmark scientific digital hotplate | The Lab Depot | H3760H | Hot plate |
Britta-filtered tap water to prepare grape agar and instant fly food | Any tap water filtration system | ||
CO2 pistol or FlyNap | Carolina | Anesthetic to sort/count adult flies | |
Dissecting microscope/stereoscope | Amscope | SM-1TSZ-V203 | Dissecting microscope |
Drosophila culture vials and stoppers | Carolina | 173120 | Food vials for growing Drosophila |
Embryo collection mini cage | Genesee Scientific | 59-105 | chamber used to gather embryos |
Erlenmeyer flask | Sigma-Aldrich | 70980 | Erlenmeyer flask |
Formula 4-24 Instant Drosophila Medium, Blue | Carolina | https://www.carolina.com/drosophila-fruit-fly-genetics/formula-4-24-drosophila-medium-blue/FAM_173210.pr | |
Grape agar | Genesee Scientific | 47-102 | Media used for agar plates |
Instant fly flood | Carolina | 173210 | Blue media for food vials |
Large Petri dish or any clear container to be used as a humid chamber by placing wet paper towels to keep the grape-agar plates moist during incubation/pre and post microscopic observation | |||
Metal spatula (small) | Carolina | ||
Microwave | Any | To cook grape agar | |
Petri dish | Kord-Valmark | 2901 | Petri dish for grape agar |
Stir bar | The Lab Depot | 58948-981-EA | Magnetic stir bar |