Questo protocollo è progettato per valutare la fattibilità della Drosophila in ogni fase dello sviluppo, dall’embrione all’adulto. Il metodo può essere utilizzato per determinare e confrontare la fattibilità di diversi genotipi o condizioni di crescita.
In Drosophila melanogaster, saggi di fattibilità sono utilizzati per determinare l’idoneità di alcuni background genetici. Le variazioni alleliche possono comportare una perdita parziale o completa di vitalità nelle diverse fasi di sviluppo. Il nostro laboratorio ha sviluppato un metodo per valutare la vitalità nella Drosophila da embrione a adulto completamente maturo. Il metodo si basa sulla quantificazione del numero di progenie presenti nelle diverse fasi durante lo sviluppo, a partire dagli embrioni schiuse. Dopo che gli embrioni sono stati quantificati, vengono conteggiate fasi aggiuntive, tra cui L1/L2, pupe e adulti maturi. Dopo che tutte le fasi sono state esaminate, viene utilizzata un’analisi statistica come il test del chi quadrato per determinare se esiste una differenza significativa tra il numero iniziale di progenie (embrioni schiuse) e le fasi successive che culminano nel numero osservato di adulti, rifiutando o accettando così l’ipotesi nulla (che il numero di embrioni schiusi sarà uguale al numero di larve, pupe e adulti registrati durante le fasi di sviluppo). Il vantaggio principale di questo saggio è la sua semplicità e precisione, in quanto non richiede un risciacquo embrione per trasferirli alla fiala alimentare, evitando perdite da errori tecnici. Anche se il protocollo qui descritto non esamina direttamente le larve L2/L3, è possibile aggiungere ulteriori passaggi per tenerne conto. Confrontando il numero di embrioni schiusi, L1, pupe e adulti può aiutare a determinare se la vitalità è stata compromessa durante le fasi L2/L3 per ulteriori studi (l’uso di alimenti colorati aiuta con l’identificazione visiva delle larve). Nel complesso, questo metodo può aiutare i ricercatori e gli educatori della Drosophila a determinare quando la vitalità viene compromessa durante il ciclo di vita del volo. La valutazione di routine degli stock che utilizzano questo test può prevenire l’accumulo di mutazioni secondarie che possono influenzare il fenotipo del mutante originariamente isolato, specialmente se le mutazioni originali influenzano la forma fisica. Per questo motivo, il nostro laboratorio conserva più copie di ciascuno dei nostri alleli Dm ime4 e controlla regolarmente la purezza di ogni stock con questo metodo oltre ad altre analisi molecolari.
La durata della vita è influenzata da fattori genetici e non genetici. In condizioni di crescita standard del laboratorio a temperatura ambiente, il nostro laboratorio ha osservato variazioni significative di forma fisica e vitalità tra diversi alleli Dm ime4 cresciuti in condizioni identiche (Figura 1 e Figuresupplementari ). Studi di viabilità sono spesso fatti per studiare gli effetti di una certa combinazione allele o condizione di crescita negli studi genetici della popolazione1,2,3,4. Tuttavia, analisi dettagliate della vitalità all’interno di un gruppo di mutazioni non complementari sono difficili da trovare nella letteratura scientifica. Un allele è di solito etichettato come “non essenziale” se il ricercatore trova alcuni individui omozici per quell’allele all’interno della fiala alimentare che ospita lo stock equilibrato5,6. Tuttavia, analisi accurate del Chi quadrato per valutare se questi omozigoti sorgono al rapporto mendeliano previsto non sono riportati5,6. La temperatura più permissiva per qualsiasi stock di Drosophila è la temperatura ambiente (22-23 gradi centigradi) e, con nutrienti appropriati, il ciclo di vita delle mosche di tipo selvatico richiede circa dodici giorni per completare7,8. Poiché la durata di ogni fase di sviluppo della Drosophila di tipo selvaggio è nota7,8, il metodo descritto nella presente relazione può essere utilizzato per esaminare se il ceppo di Drosophila in fase di studio sia adeguato in ogni fase rispetto a un controllo appropriato per il background genetico testato. A differenza degli studi che si concentrano su un aspetto specifico dello sviluppo9, questo protocollo fornisce un modo pratico per valutare la fattibilità nelle diverse fasi dello sviluppo.
Nel nostro laboratorio, questo protocollo viene utilizzato per valutare la fattibilità delle scorte carenti per Drosophila Inducer di Meiosis 4 (Dm ime4). Dm ime4 è un gene essenziale10 che codifica un RNA metiltransferasi con ruoli critici nel metabolismo dell’RNA nella Drosophila e in altri organismi multicellulari5,6,10, 11 Del sistema di , 12 mila , 13 del sistema , 14 Del sistema . Per valutare rapidamente nuovi alleli di Dm ime4 generatitramite CRISPR/Cas9 ( Cifre supplementari ), è stato eseguito un saggio di fattibilità finale che contava solo la progenie adulta prodotta all’interno di fiale di titoli bilanciati (Figura 1). Alcuni degli stock utilizzati sono stati descritti nei precedenti rapporti Dm ime4 5,6. I mutanti omoygosi sono emersi a livelli sub-mendeliani, come determinato dalle analisi del chi quadrato (Figura 1 e Materialisupplementari ). Per valutare se questi numeri inferiori al previsto fossero dovuti alla posa di un minor numero di embrioni, o a un minor numero di embrioni schiuse o alla perdita di redditività in L1/L2 o pupe, abbiamo ampliato il monitoraggio per includere i conteggi in ciascuna di queste fasi di sviluppo (Figura 2, Figura 3, Figura 4, Figura 5, Figura 6, Figura 7, Figura 8e Figura 9).
Qui, descriviamo il metodo usando mosche di tipo selvaggio (OreR). Per testare empiricamente questo metodo per l’uso con altri background genetici o specie di Drosophila, si consiglia di utilizzare OreR come riferimento e regolare i tempi in base all’organismo sperimentale. Il protocollo è stato ulteriormente valutato per valutare la fattibilità della progenie generata incrociando femmine di tipo selvaggio vergine con maschi da un etetozigao Dm ime4 mut stock5,6 ( Figura4).
In sintesi, questo metodo fornisce una valutazione accurata e semplice della fattibilità in Drosophila. Il completamento dell’intero protocollo richiede circa 14 giorni. La procedura non richiede competenze tecniche di esperti; tuttavia, la tempistica corretta, un programma di osservazioni giornaliere e un attento trasferimento di agar è importante per la precisione e la riproducibilità.
Oltre al posizionamento del disco di uva-agar dal lato embrionale nella fiala alimentare, un altro passo cruciale della procedura è il trasferimento del disco di agar a una fiala alimentare non più tardi di 48 h dopo aver rimosso la piastra di agar d’uva dalle mini gabbie di raccolta dell’embrione. Il trasferimento dell’agar dopo 48 h ha comportato la perdita di embrioni e larve, probabilmente a causa della disidratazione del disco di agar. Per contare le transizioni L2/L3, la piastra deve incubare per 72 h. Se questa fase è cruciale, le piastre di agar dell’uva devono essere versate più spesse e deve essere utilizzata una camera umida per prevenire la disidratazione. Le croci sono state allestite in gabbie di raccolta embrionali che ospitano piastre da 35 mm; tuttavia, questa procedura può essere eseguita utilizzando anche gabbie di raccolta embrionali più grandi, come quella che ospita piastre Petri da 60 mm o 100 mm. Le bottiglie di cibo devono quindi essere abbastanza grandi per ospitare quelle dimensioni.
Esistono passaggi che possono essere aggiunti a questo protocollo. Come accennato in precedenza, le transizioni L2/L3 sono difficili da quantificare sulle piastre a causa del tempo richiesto e della potenziale disidratazione dell’agar. Inoltre, le larve diventano altamente mobili sulla superficie dell’agar, ponendo una sfida per contarle con precisione. Posizionare le piastre in frigorifero per 30 minuti o aggiungere qualche goccia di un lieve anestetico (soluzione lidocaina) sulla superficie dell’agar prima di contare le larve L2/L3 può aiutare a rallentare i loro movimenti per contarle con maggiore precisione. Un avvertimento a queste modifiche è che possono introdurre variabili (sensibilità al freddo, sensibilità anestetica) e confondere i risultati di fattibilità. Anche senza questi passaggi, utilizzando cibo colorato, i ricercatori possono quantificare le L3/prepupae vaganti mentre si depositano sul lato delle fiale di cibo per avviare l’upupation. Una limitazione a questo metodo è che richiede agli adulti utilizzati nelle croci di sopravvivere essendo anestesizzati con CO2 per la fenotipizzazione per impostare le croci nelle gabbie di raccolta degli embrioni. Dm ime4 maschi mutanti omozivianoni non si riprendono bene e muoiono poche ore dopo il risveglio dal trattamento con CO 2. Altri metodi per immobilizzare gli adulti per la selezione possono essere esplorati, come posizionare le fiale in frigorifero per alcuni minuti e quindi trasferire le fiale al ghiaccio tritato per rallentare il movimento e ordinare in modo rapido ed efficiente.
Oltre a confrontare i punti di forza allelici e i loro effetti sulla vitalità, questo metodo può essere utilizzato per lo screening della sensibilità o della resistenza a composti farmaceutici definiti. A differenza di altri metodi che vagliano la tossicità dei composti nella coltura cellulare15,16,17,18, questo metodo utilizza organismi interi, rendendo più facile analizzare la valutazione degli effetti dello sviluppo. In sintesi, utilizzando questo protocollo e le modifiche in esso in esso in esso, permetterà di misurare i punti di forza allelici, nonché gli effetti dei fattori ambientali e composti chimici sulla vitalità della Drosophila, la fecondità, la fertilità, la durata della vita e la durata ciclo dello sviluppo.
The authors have nothing to disclose.
Il nostro lavoro è finanziato da NIH 1R15GM1131-01 a CFH e NIH PA -12-149 A 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 |