Foerageren Path-length Protocol<em> Drosophila melanogaster</em> Larven
Summary
We provide a detailed protocol for a Drosophila melanogaster foraging path-length assay. We discuss the preparation and handling of test animals, how to perform the assay and analyze the data.
Abstract
De Drosophila melanogaster larvale weglengte fenotype is een gevestigde methode om de genetische en omgevingsfactoren bijdragen aan gedragsvariatie bestuderen. De larvale weglengte test werd ontwikkeld om individuele verschillen in foerageergedrag die later werden gekoppeld aan het foerageren gen te meten. Larvale weglengte is een makkelijk scoorde eigenschap dat het verzamelen van grote steekproefomvang faciliteert, tegen minimale kosten, voor genetische screens. Hier hebben wij een gedetailleerde beschrijving van de huidige protocol voor larvale weglengte assay eerst door Sokolowski. Het protocol beschrijft hoe reproduceerbaar te behandelen proefdieren, voeren de gedrags-test en de gegevens te analyseren. Een voorbeeld van hoe de test kan worden gebruikt om gedrags plasticiteit in respons op omgevingsveranderingen te meten, door het toevoeren omgeving manipuleren voor het uitvoeren van de test, wordt ook voorzien. Tot slot, geschikte test design en milieu-factoren die kunnen wijzigenlarvale weglengte zoals de kwaliteit van het eten, ontwikkelingsleeftijd en dag effecten worden besproken.
Introduction
Sinds de ontdekking van het witte gen in het laboratorium Thomas Hunt Morgan in 1910, heeft de fruitvlieg Drosophila melanogaster (D. melanogaster), gebruikt als model voor de studie van de moleculaire en fysiologische onderbouwing van verschillende biologische processen. De populariteit van D. melanogaster grotendeels voort uit de aanzienlijke hoeveelheid en de verscheidenheid van genetische instrumenten. Drosophila kleine formaat, relatieve gemak van de behandeling en korte generatie tijd maken het een ideaal model voor genetische studies. Even belangrijk is Drosophila vermogen om veel van de fenotypes met meer complexe organismen zoals zoogdieren tot expressie te tonen. Dit omvat complexe fenotypen zoals gedrag die staan op het grensvlak tussen het organisme en zijn omgeving. Als zodanig, behavioral studies over de fruitvlieg aanzienlijk hebben bijgedragen aan ons begrip van hoe genen en het milieu te bemiddelen gedrag1.
Een van de eerste studies D. melanogaster larven gedrag onderzocht individuele verschillen in larvale foerageerstrategieën door het meten van het pad-lengtes van de larven 2 tijdens het voeden. Padlengte is gedefinieerd als de totale afstand die een larve op gist, binnen vijf minuten. Zowel laboratoriumstammen en vliegen van een natuurlijke populatie Toronto gevarieerd in hun gedrag voederen en er een genetische component aan individuele verschillen in weglengte. Twee larvale foerageren morphs werden beschreven vanuit de kwantitatieve weglengte distributies en ze waren rover en sitter genoemd. Rovers vertonen langere weg-lengtes, terwijl het doorkruisen van een groter gebied, terwijl op een voedingsmiddel substraat dan sitters. Met behulp van deze weglengte assay, de Belle et al. 3 in kaart gebracht het foerageren (voor) gen verantwoordelijk voor deze individuele gedragsverschillen een discrete locatie op chromosoom- 2 (24A3-24C5). De D. melanogaster voor gen werd later gekloneerd 4 en openbaarde een cGMP afhankelijke eiwitkinase 5, een modulator fysiologie en gedrag in Drosophila en andere organismen 6 zijn.
Hier schetsen we de huidige protocol voor de larvale weglengte assay oorspronkelijk ontwikkeld in Sokolowski 2. Hoewel bepaalde aspecten van de test loop der jaren veranderd, het concept achter het ontwerp niet. We bieden ook gegevens aan het potentieel van de test om genetische en omgevingsfactoren bijdragen aan individuele verschillen in het foerageergedrag van Drosophila larven te beoordelen te illustreren. Het larvale weglengte test is eenvoudig, efficiënt en toch robuust. Een enkele persoon kan testen tot 500 larven met gemak vier uur en de resultaten kunnen worden verkregen met een hoge reproduceerbaarheid. Oorspronkelijk ontwikkeld om te lokaliseren, kan worden gebruikt in genetische, quantitative trait locus in kaart brengen en in studiesvan gen-by-omgeving (GxE) interacties. Bovendien zijn de eenvoud en de reproduceerbaarheid maken het tot een geweldige bron voor undergraduate onderwijs.
Protocol
Representative Results
Discussion
De weglengte assay hier geschetste biedt een robuuste en eenvoudige maatregel van het foerageergedrag van Drosophila larven. Het protocol volgt de algemene methodiek Sokolowski 2 beschreven, maar is sindsdien verbeterd met betrekking tot efficiëntie en experimentele controles. Voor zover wij weten is deze methode de enige beschikbare werkwijze voor het meten larvale weglengte. De oorspronkelijke versie van de weglengte protocol 2, 3, 15, 16 geteste larven op petrischalen met een dun laagj…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge continued funding the Natural Sciences and Engineering Council of Canada (NSERC) to MBS.
Materials
| 6 oz fly culture bottles | Fisher Scientific | AS355 | |
| Fly vial plugs | Droso-Plugs | 59-201 | |
| 35X10mm Petri dishes | Falcon | 351008 | |
| 100X15 mm Petri dishes | Fisher | 875712 | |
| 60x15mm Petri dishes | VWR | 25384-168 | |
| Dissecting probes | Almedic | 2325-58-5300 | |
| Yeast | Lab Scientific | FLY-8040-20F |
References
- Dubnau, J. . Behavioral Genetics of the Fly (Drosophila melanogaster). , 173 (2014).
- Sokolowski, M. B. Foraging strategies of Drosophila melanogaster: a chromosomal analysis. Behav Genet. 10, 291-302 (1980).
- de Belle, J. S., Hilliker, A. J., Sokolowski, M. B. Genetic localization of foraging (for): A major gene for larval behavior in Drosophila melanogaster. 遗传学. 123, 157-164 (1989).
- Osborne, K. A., Robichon, A., Burgess, E., Butland, S., Shaw, R. A., Coulthard, A., Pereira, H. S., Greenspan, R. J., Sokolowski, M. B. Natural behavior polymorphism due to a cGMP-dependent protein kinase of Drosophila. Science. 277, 834-836 (1997).
- Kalderon, D., Rubin, G. cGMP-dependent protein kinase genes in Drosophila. J Biol Chem. 264 (18), 10739-10748 (1989).
- Reaume, C. J., Sokolowski, M. B. cGMP-dependent protein kinase as a modifier of behavior. Handb Exp Pharmacol. 191, 423-443 (2009).
- Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods. 9, 671-675 (2012).
- Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
- Pereira, H. S., MacDonald, D. E., Hilliker, A. J., Sokolowski, M. B. Chaser (Csr), a new gene affecting larval foraging behavior in Drosophila melanogaster. 遗传学. 140, 263-270 (1995).
- Shaver, S. A., Riedl, C. A. L., Parkes, T. L., Sokolowski, M. B., Hilliker, A. J. Isolation of larval behavioral mutants in Drosophila melanogaster. J Neurogenet. 14, 193-205 (2000).
- Graf, S. A., Sokolowski, M. B. The rover/sitter Drosophila foraging polymorphism as a function of larval development, food patch quality and starvation. J Insect Behav. 2, 301-313 (1989).
- Gonzalez-Candelas, F., Mensua, J. L., Moya, A. Larval competition in Drosophila melanogaster: effects on development time. 遗传学. 82, 33-44 (1990).
- Durisko, Z., Kemp, R., Mubasher, R., Dukas, R. Dynamics of social behavior in fruit fly larvae. PLoS One. 9 (4), e95495 (2014).
- Sawin, E. P., Harris, L. R., Campos, A. R., Sokolowski, M. B. Sensorimotor transformation from light reception to phototactic behavior in Drosophila larvae (Diptera: Drosophilidae). J Insect Behav. 7, 553-567 (1994).
- de Belle, J. S., Sokolowski, M. B. Heredity of rover/sitter: alternative foraging strategies of Drosophila melanogaster. Heredity. 59, 73-83 (1987).
- de Belle, J. S., Sokolowski, M. B., Hilliker, A. J. Genetic analysis of the foraging microregion of Drosophila melanogaster. Genome. 36, 94-101 (1993).
- Sokolowski, M. B., Pereira, H. S., Hughes, K. Evolution of foraging behavior in Drosophila by density dependent selection. PNAS. 94, 7373-7377 (1997).
