Eine Methode, um die Wirkung von Umwelteinflüssen auf das Paarungsverhalten zu untersuchen<em> Drosophila melanogaster</em

Fortpflanzungsverhalten haben typischerweise hohe Energiekosten, vor allem für Frauen, die größere Gameten produzieren als Männer und müssen sorgfältig die Bedingungen wählen, um ihre sich entwickelnden Nachkommen zu erhöhen. Wegen der Energiekosten ist es nicht verwunderlich, dass die Reproduktion mit den Ernährungsbedingungen verbunden ist. Dies gilt in den meisten, wenn nicht alle Tiere , einschließlich Säugetiere, deren Pubertät durch Unterernährung verzögert werden kann und Sexualtrieb , dessen kann sich negativ durch Nahrungsbeschränkung ¹ betroffen sein.

Die Reproduktion des genetischen Modellorganismus Drosophila melanogaster wird auch durch Ernährungsbedingungen beeinflusst. Males Gericht auf höherem Niveau in Gegenwart von Lebensmitteln flüchtige ² , und Frauen sind mehr sexuell empfänglich in Gegenwart von Hefe, ein wichtiger Nährstoff für die Eiproduktion und Nachkommen Überleben ^{3 , 4 , 5} . DiesEvolutionäre konservierte Reproduktionsreaktion auf Nahrung bietet die Möglichkeit, Mechanismen zu untersuchen, die die Umweltnahrungsmittelverfügbarkeit mit der sexuellen Reproduktion in einem genetisch tragbaren und zeitsparenden Organismus verbinden. In der Tat hat die Arbeit in D. melanogaster den Insulinweg als wichtigen Regulator des Zusammenhangs zwischen Nahrung und Paarungsverhalten verwickelt ⁶ . Es hat auch gezeigt, dass der Akt der Paarung selbst die Nahrungspräferenz von Weibchen sowie die damit verbundenen chemosensorischen Neuronen ^{7 , 8 , 9} ändert.

Es ist klar, dass Lebensmittel-Cues Reproduktionsverhalten in D. melanogaster beeinflussen . Diese Effekte scheinen vor allem Frauen zu behandeln, speziell diejenigen, die bereits gepaart haben ⁵ . Um jedoch diese akuten Effekte von Umgebungsbedingungen zu testen, kann der Assay, der klassisch für weibliches Paarungsverhalten verwendet wird,Nicht sehr geeignet wegen der langen Unterbrechungen zwischen Paarung Episoden. In der klassischen Remoting-Assay, eine Jungfrau weiblich erste Kumpel mit einem Mann, und ist sofort isoliert und präsentiert mit einem neuen Mann 24 bis 48 Stunden später. Dieser klassische Assay wurde mit großem Erfolg verwendet, um Komponenten des männlichen Ejakulats zu identifizieren, die das weibliche Verhalten und die weibliche Antwort ^{12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18} modifizieren. Der hier vorgestellte kontinuierliche Paarungsassay ist daher eine Ergänzung zu klassischen Paarungsassays, mit denen die akute Wirkung von Umgebungsbedingungen auf das Fortpflanzungsverhalten untersucht werden kann.

Mit dem kontinuierlichen Assay für das Paarungsverhalten, das hier erklärt wird, haben wir vorher gezeigt, dass ein Paar Fliegen, die Hefe ausgesetzt sind, sAlltägliche Zeiten über einen 24-Stunden-Beobachtungszeitraum ^{5 , 19 , 20 , 21} , während Fliegen, die nicht der Nahrung ausgesetzt sind, nur einmal ⁵ Dieser Befund kann im Lichte eines großen Teils der D. melanogaster- Literatur rätselhaft sein, was darauf hinweist, dass Frauen sich nach einer anfänglichen Paarung (einige in den Ziffern ^{10 , 11} ) nicht wiederholen. Allerdings kann diese Diskrepanz leicht durch Assay-Bedingungen erklärt werden, wo eine Frau für ein bis mehrere Tage isoliert ist, bevor eine neue Paarungsmöglichkeit zur Verfügung gestellt wird. Wenn das Paar in dieser stundenlangen Beobachtungsperiode nicht passt, wird das Weibchen als nicht empfänglich charakterisiert. Darüber hinaus sollte die hohe Paarungsfrequenz nicht überraschen, da die Daten von wild gefangenen Fliegen zeigen, dass Frauen Spermien von 4 bis 6 Männchen in ihren Speicherorganen enthalten; Also inDass Frauen selbstverständlich mehrmals ^{22 , 23} .

Hier zeigen wir die Verwendung dieses kontinuierlichen zusammenpassenden Assays, um zu enträtseln, wie Fliegen sammeln und kombinieren Informationen über Umgebungsbedingungen, um Paarungsfrequenz zu modulieren. Dieser Assay erlaubt es, eine relativ große Anzahl von Paarungspaaren für genetische Studien zu testen und den Einfluss von flüchtigen und nicht-flüchtigen Umwelt-Cues zu testen. Der Assay läuft typischerweise für 24 h, kann aber auf 48 h verlängert werden, was die Prüfung von Zyklus-Umgebungs-Cues wie dem Hell-Dunkel-Zyklus ermöglicht. Wir zeigen diesen Assay, indem wir den Einfluss von flüchtigen Cues aus einer Hefekultur innerhalb eines Druckluftsystems in Kombination mit der Verfügbarkeit von nicht-flüchtigen Hefe-Nährstoffen in dem Nahrungsmittelsubstrat untersuchen.

Das Druckluftsystem pumpt kontinuierlich flüchtige Cues in eine passende Arena, die enthaltenSa-Food-Substrat und ein Test-Paar (dessen Paarungsverhalten überwacht wird). Um die Besonderheiten, durch die die Hefe beeinflusst, zu bestimmen, testen wir eine große flüchtige Verbindung von Hefe, nämlich Essigsäure ²⁴ , in Kombination mit einem Aminosäuregehalt, der dem von Hefe im Nahrungsmittelsubstrat entspricht, in Form von Pepton (Amino Säuren, die aus der enzymatischen Verdauung von tierischen Proteinen gewonnen wurden). Gemeinsam zeigen diese Experimente, wie die Wirkung von Umwelteinflüssen auf das Paarungsverhalten von D. melanogaster mit diesem Assay getestet werden kann.