Summary

Allevamento la mosca della frutta<em> Drosophila melanogaster</em> Sotto axeniche e Gnotobiotic Condizioni

Published: July 30, 2016
doi:

Summary

Un metodo per l'allevamento di Drosophila melanogaster in condizioni axeniche e gnotobiotic è presentato. Fly embrioni vengono dechorionated in ipoclorito di sodio, trasferiti asetticamente alla dieta sterili, e allevati in contenitori chiusi. Inoculando dieta ed embrioni con i batteri porta ad associazioni gnotobiotic, e la presenza di batteri è confermata dalla placcatura di tutto il corpo omogenati Drosophila.

Abstract

The influence of microbes on myriad animal traits and behaviors has been increasingly recognized in recent years. The fruit fly Drosophila melanogaster is a model for understanding microbial interactions with animal hosts, facilitated by approaches to rear large sample sizes of Drosophila under microorganism-free (axenic) conditions, or with defined microbial communities (gnotobiotic). This work outlines a method for collection of Drosophila embryos, hypochlorite dechorionation and sterilization, and transfer to sterile diet. Sterilized embryos are transferred to sterile diet in 50 ml centrifuge tubes, and developing larvae and adults remain free of any exogenous microbes until the vials are opened. Alternatively, flies with a defined microbiota can be reared by inoculating sterile diet and embryos with microbial species of interest. We describe the introduction of 4 bacterial species to establish a representative gnotobiotic microbiota in Drosophila. Finally, we describe approaches for confirming bacterial community composition, including testing if axenic Drosophila remain bacteria-free into adulthood.

Introduction

La maggior parte degli animali sono intimamente associati con i batteri ( 'microbiota') dalla nascita alla morte 1. I confronti di ( 'convenzionale') gli animali privi di microrganismi ( 'axeniche') e di microrganismi-associati hanno dimostrato microbi influenzano diversi aspetti della salute degli animali, tra cui metabolica, nutrizionale, vascolari, epatiche, respiratorio, immunologico, endocrino, e la funzione neurologica 2. La mosca della frutta Drosophila melanogaster è un modello chiave per comprendere molti di questi processi in presenza di microbi 3,4 e per studiare l'influenza microbiota su 5,6 salute degli animali. Nessuna specie batterica è presente in ogni individuo ( 'core'), ma Acetobacter e Lactobacillus specie numericamente dominano il microbiota di entrambi D. laboratorio-allevati e catturati in natura melanogaster. Altro Acetobacteraceae (compresi Komagataeibacter e Gluconobacter), Firmicutes (come Enterococcus e Leuconostoc), e Enterobacteriaceae sono sia spesso presente in individui Drosophila a bassa abbondanza, o irregolarmente presenti in grande abbondanza 7-12.

Il microbiota di Drosophila e mammiferi è incostanti all'interno e attraverso le generazioni 14,19. Microbiota incostanza può portare a rumore fenotipica quando si misurano i tratti microbiota-dipendente. Ad esempio, la memorizzazione Acetobacteraceae influenza lipidi (trigliceridi) in Drosophila 15-18. Se Acetobacteraceae sono più abbondanti nella mosche di una fiala che in un altro 19, mosche isogenici possono avere diversi fenotipi 20. Una soluzione per il problema del microbiota incostanza nei topi 14 è stato in pratica dal 1960, con l'introduzione di una comunità definita di 8 specie microbiche dominanti per cuccioli di topo ogni nuova generazione (alterata Schaedler flora),assicurando che ogni cucciolo è esposto agli stessi membri chiave del microbiota del mouse. Questa pratica controlla per la composizione microbica anche quando il microbiota non è l'obiettivo primario di studio 32, e imposta precedente per assicurare la presenza di microbi chiave in una varietà di condizioni sperimentali.

Per definire l'influenza dei microbi sulla Drosophila nutrizione, diversi protocolli per derivare linee di volo axenici sono state sviluppate, compresa ipoclorito dechorionation di embrioni (sia derivato de novo ogni generazione o mantenuta generationally mediante trasferimento diete sterili) e trattamento antibiotico 13. Ci sono benefici per diversi approcci, come la facilità e rapidità sia per il trattamento di antibiotici e di trasferimento seriale, contro un maggior controllo delle variabili confondenti con de novo dechorionation (ad esempio, la densità d'uovo, i microbi contaminanti residui, fuori bersaglio effetti antibiotici). Indipendentemente dal metodo dipreparazione, introduzione di specie microbiche specificati axeniche embrioni permette cultura della Drosophila con definite le comunità ( 'gnotobiotic'). In alternativa, mimando l'uso di flora Schaedler, questa comunità potrebbe essere inoculato alle uova convenzionalmente stabilite (seguenti passaggi 6-7 solo) per assicurare la presenza di microbi trait-influenzano in ogni flacone ed evitare complicazioni del microbiota incostanza. Qui si descrive il protocollo per l'allevamento axeniche e gnotobiotic Drosophila da de novo dechorionation di embrioni, e per confermare la presenza di introdotto o contaminazione microbica taxa.

Protocol

1. Coltura dei batteri (Inizio ~ 1 settimana prima di prendere le uova) Preparare MRS modificato (20) mmrs piastre e tubi di brodo (Tabella 1). Versare 20 ml mMRS agar in ogni piatto 100 millimetri di Petri e lasciare raffreddare / asciugare durante la notte, o 5 ml mMRS brodo in provette mm 18. Streak Acetobacter pomorum, A. tropicalis, Lactobacillus brevis, e L. plantarum su mMRS piastre di agar. Incubare Acetobacter notte a …

Representative Results

Allevamento di successo di mosche axeniche è confermata da isolamento di non CFU da homogenizations tutto il corpo di D. adulti melanogaster (figura 1). In alternativa, se l'omogeneizzato placcato produce colonie, i flaconi sono contaminati e devono essere eliminati. Per mosche gnotobiotic, ciascuna delle quattro isolati batterici sono stati isolati da pool di 5 maschi adulti, dimostrando differenze CFU vitali totali associati con mosche adulte <st…

Discussion

Il metodo qui descritto è uno dei diversi approcci per embrione dechorionation 8,11,18,25,26,27, insieme con altri metodi di allevamento mosche axeniche, tra cui il trasferimento seriale di adulti axeniche 18,27 o 13,18 trattamento antibiotico. Altri metodi includono dechorionation lavaggi etanolo e ridurre 11,25,26 o estendono 8 Trattamento ipoclorito. Diverse fasi di lavaggio può essere di aiuto l'allevamento di diversi genotipi mosca: in un precedente…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Alcuni dettagli di questo protocollo sono state ottimizzate con l'aiuto del Dr. Adam Dobson, che ha anche fornito utili commenti sul manoscritto. Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione per il National Institutes of Health (FNIH) codice di autorizzazione R01GM095372 (JMC, A (CN) W, AJD, e AED). FNIH codice di autorizzazione 1F32GM099374-01 (PDN), e Brigham Young University fondi di avvio (JMC, MLK, MV). costi di pubblicazione sono stati sostenuti dalla Brigham Young University College of Life Sciences e del Dipartimento di Scienze della flora e fauna.

Materials

Brewer's Yeast MP Biomedicals, LLC. 903312 http://www.mpbio.com/product.php?pid=02903312
Glucose Sigma Aldrich 158968-3KG http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/158968?lang=en&region=US
Agar Fisher–Lab Scientific fly802010 https://www.fishersci.com/shop/products/drosophila-agar-8-100mesh-10kg/nc9349177
Welch's 100% Grape Juice Concentrate Walmart or other grocery store 9116196 http://www.walmart.com/ip/Welch-s-Frozen-100-Grape-Juice-Concentrate-11.5-oz/10804406
Cage: 32 oz. Translucent Round Deli Container Webstaurant Store 999L5032Y http://www.webstaurantstore.com/newspring-delitainer-sd5032y-32-oz-translucent-round-deli-container-24-pack/999L5032Y.html
Translucent Round Deli Container Lid Webstaurant Store 999YNL500 http://www.webstaurantstore.com/newspring-delitainer-ynl500-translucent-round-deli-container-lid-60-pack/999YNL500.html
Stock Bottles Genesee Scientific 32-130 https://geneseesci.com/shop-online/product-details/?product=32-130
Droso-Plugs Genesee Scientific 49-101 https://geneseesci.com/shop-online/product-details/?product=49-101
Nylon Mesh Genesee Scientific 57-102  https://geneseesci.com/shop-online/product-details/715/?product=57-102
Plastic Bushing Home Depot 100343125 http://www.homedepot.com/p/Halex-2-1-2-in-Rigid-Insulated-Plastic-Bushing-75225/100343125
Specimen Cup MedSupply Partners K01-207067 http://www.medsupplypartners.com/covidien-specimen-containers.html
Repeater M4 Eppendorf 4982000322 https://online-shop.eppendorf.us/US-en/Manual-Liquid-Handling-44563/Dispensers–Burettes-44566/Repeater-M4-PF-44619.html
50 ml Centrifuge Tubes Laboratory Product Sales TR2003 https://www.lpsinc.com/Catalog4.asp?catalog_nu=TR2003
Food Boxes USA Scientific 2316-5001 http://www.usascientific.com/search.aspx?find=2316-5001
Lysing Matrix D Bulk MP Biomedicals, LLC. 116540434 http://www.mpbio.com/search.php?q=6540-434&s=Search
Filter Pipette Tips, 300μl USA Scientific 1120-9810 http://www.usascientific.com/search.aspx?find=1120-9810
Petri Dishes Laboratory Product Sales M089303 https://www.lpsinc.com/Catalog4.asp?catalog_nu=M089303
Ethanol Decon Laboratories, INC. 2701 http://www.deconlabs.com/products.php?ID=88
Paintbrush Walmart 5133 http://www.walmart.com/ip/Chenille-Kraft-5133-Acrylic-Handled-Brush-Set-Assorted-Sizes-colors-8-Brushes-set/41446005
Forceps Fisher 08-882 https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-medium-pointed-forceps-3/p-128693
Household Bleach (6-8% Hypochlorite) Walmart 550646751 http://www.walmart.com/ip/Clorox-Concentrated-Regular-Bleach-121-fl-oz/21618295
Universal Peptone Genesee Scientific 20-260 https://geneseesci.com/shop-online/product-details/?product=20-260
Yeast Extract  Fisher Scientific BP1422-500 https://www.fishersci.com/shop/products/fisher-bioreagents-microbiology-media-additives-yeast-extract-3/bp1422500?matchedCatNo=BP1422500
Dipotassium Phosphate Sigma Aldrich P3786-1KG http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=P3786-1KG&interface=All&N=0&mode=match%20partialmax&lang=en&region=US&focus=product
Ammonium Citrate Sigma Aldrich 25102-500g http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=25102-500g&interface=All&N=0&mode=match%20partialmax&lang=en&region=US&focus=product
Sodium Acetate VWR 97061-994 https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=97061-994
Magnesium Sulfate Fisher Scientific M63-500 https://www.fishersci.com/shop/products/magnesium-sulfate-heptahydrate-crystalline-certified-acs-fisher-chemical-3/m63500?matchedCatNo=M63500
Manganese Sulfate Sigma Aldrich 10034-96-5 http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=10034-96-5&interface=CAS%20No.&N=0&mode=match%20partialmax&lang=en&region=US&focus=product
MRS Powder Sigma Aldrich 69966-500G http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/69966?lang=en&region=US
96 Well Plate Reader BioTek (Epoch)  NA http://www.biotek.com/products/microplate_detection/epoch_microplate_spectrophotometer.html
1.7 ml Centrifuge Tubes USA Scientific 1615-5500 http://www.usascientific.com/search.aspx?find=1615-5500
Filter Pipette Tips, 1000μl USA Scientific 1122-1830 http://www.usascientific.com/search.aspx?find=1122-1830
96 Well Plates Greiner Bio-One 655101 https://shop.gbo.com/en/usa/articles/catalogue/article/0110_0040_0120_0010/13243/
Ceramic Beads MP Biomedicals, LLC. 6540-434 http://www.mpbio.com/product.php?pid=116540434
Tissue Homogenizer MP Biomedicals, LLC. 116004500 http://www.mpbio.com/product.php?pid=116004500
Class 1 BioSafety Cabinet Thermo Scientific  Model 1395 http://www.thermoscientific.com/en/product/1300-series-class-ii-type-a2-biological-safety-cabinet-packages.html

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Koyle, M. L., Veloz, M., Judd, A. M., Wong, A. C., Newell, P. D., Douglas, A. E., Chaston, J. M. Rearing the Fruit Fly Drosophila melanogaster Under Axenic and Gnotobiotic Conditions. J. Vis. Exp. (113), e54219, doi:10.3791/54219 (2016).

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