Enda Sensillum inspelningar för Locust Palp Sensilla Basiconica
Summary
Detta dokument beskriver en detaljerad och mycket effektiv protokoll för enstaka sensillum inspelningar från den sensilla basiconica på palps av insekt mouthparts.
Abstract
Palps av locust mouthparts anses vara konventionella luktintrycket organ som spelar en viktig roll i en locust mat val, särskilt för detektion av icke-flyktiga kemiska signaler genom sensilla chaetica (tidigare kallat terminal sensilla (eller crested sensilla). Det finns ökande bevis för att dessa palps också har en lukt funktion. En luktreceptor (LmigOR2) och en luktämnet-bindande protein (LmigOBP1) har lokaliserats i nervceller och tillbehör celler, respektive, i den sensilla basiconica av palps. Enda sensillum inspelning (SSR) används för att registrera Svaren av luktämnet receptor nervceller, som är en effektiv metod för screening aktiva ligander på specifika luktämnet receptorer. SSR används i funktionella studier av luktämnet receptorer i palp sensilla. Strukturera av den sensilla basiconica ligger på kupolen på palps skiljer sig något från strukturera av de på antenner. Därför, när du utför en SSR som framkallas av doftämnen, några specifika råd kan vara till hjälp för att få optimala resultat. I detta papper införs en detaljerad och mycket effektiv protokoll för en SSR från insekt palp sensilla basiconica.
Introduction
Djur har utvecklats en rad chemosensory organ känsla av exogena kemiska signaler. Hos insekter är de viktigaste chemosensory organ antenner och palps. På dessa organ, är flera typer av chemosensory hårstrån, kallas chemosensory sensilla, innerveras av chemosensory nervceller (CSNs) inom håren. CSNs i chemosensory sensilla erkänna särskilda kemiska signaler genom Signaltransduktion från kemiska stimuli till elektrisk potential som överförs därefter upp till det centrala nervsystem1,2,3 .
CSNs express olika chemosensory receptorer [e.g., luktämnen receptorer (ORs)], jonotropa receptorer (IRs) och luktintrycket receptorer (GRs) på membranen, som koda exogena kemiska signaler som är associerad med olika typer av chemosensation 4,5,6. Karakterisering av CSNs är nyckeln till förtydligandet av cellulära och molekylära mekanismer av insekten chemoreception. Nu enda sensillum inspelning (SSR) är en allmänt använd teknik för karakterisering av insekt CSNs i de antennal sensilla av många insekter, däribland flyger7, nattfjärilar8, skalbaggar9, bladlöss10, gräshoppor11, och myror12. Dock få studier har tillämpat en SSR-insekt palps13,14,15,16,17, eftersom deras sensilla särskilda strukturer gör en elektrofysiologiska inspelning svårt18.
Svärmar av gräshoppor (Orthoptera) orsakar ofta allvarlig Beskär skador och ekonomiska förluster19. På palps tros spela en viktig roll i mat val av gräshoppor20,21,22,23,24. Två typer av chemosensory sensilla utreds av ett svepelektronmikroskop (SEM). Vanligtvis, observeras 350 sensilla chaetica och 7-8 sensilla basiconica på varje kupol av locust palps18. Sensilla chaetica är luktintrycket sensilla känsla av icke-flyktiga kemiska ledtrådar, medan sensilla basiconica har en lukt funktion, avkänning flyktiga kemiska signaler.
På locust palps, diametrarna av hår uttagen av den sensilla basiconica (ca. 12 µm), är mycket större än de av sensilla chaetica (ca. 8 µm)18,25. Cuticular väggen i den sensilla basiconica på palps är mycket tjockare än antennal sensilla18. Kupolen på palp har dessutom flytande innehållet inom en mycket flexibel nagelband. Dessa egenskaper betyder att en penetration med en mikroelektrod och ett förvärv av bra elektrofysiologiska signaler är svårare än för antennal sensilla. I detta papper presenteras en utförlig och mycket effektiv SSR protokoll för locust palp sensilla basiconica med en video.
Protocol
Representative Results
Discussion
Insekter är beroende av palps att upptäcka mat lukt, och deras palps tros spela en viktig roll i artbildning13,27. Palps är enkel olfactory organ och får allt större uppmärksamhet som en attraktiv modell för utforskning av neuromolecular nätverk underliggande chemosensation28.
Insekt labellar och palp SSRs har framgångsrikt utförts på Drosophila melanogaster, Anopheles gambiaeoch <em…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöds av ett stipendium från National Natural Science Foundation i Kina (No.31472037). Omnämnande av varunamn eller kommersiella produkter i den här artikeln är endast i syfte att tillhandahålla specifik information och innebär inte en rekommendation.
Materials
| Tungsten wire | ADVENT | W559504 | Used for making the electrode and fixing the palp |
| NaNO2 | Sigma-aldrich | 563218-25G | Used for sharpening the tungsten wire |
| AC Power Supply | Syntech | A2-70 | Providing the voltage in sharpening the tungsten wire |
| Stereoscope | Motic | SMZ-163 | Used for observing the sharpening of tungsten wire |
| Microscope | Olympus | W-51 | Used for observing the sensilla on locust maxillary palp |
| Intelligent Data Acquisition Controller | Syntech | IDAC-4 | Real-time on screen display of all signals before and during recording |
| Stimulus controller | Syntech | CS-55 | Used for controlling the stimulus application |
| Electronic micromanipulator | C.M.D.T | CFT-8301D | Used for minor movement of the recording electrode |
| Micromanipulator | Narishige | MN-151 | Used for minor movement of the reference electrode |
| Speaker | EDIFIER | R101T06 | Connected with IDAC-4 and providing sound for the signal |
| Magnetic base | PDOK | PD-101 | Used to hold the electrode, and stimulus delivery tube |
| Vibration Isolation Table | TianHe | HAP-100-1208 | Used for isolating the vibration from the equipment |
| Glass slide | CITOGLAS | ZBP-407 | Used for making the base for the MPH |
| Blu-tack | Bostik | Blu-tack-45g | Fixing the tungsten wire |
| Pasteur tube | YARE | WITEG | Placing the filter paper containing stimuli solutions |
References
- Carey, A. F., Carlson, J. R. Insect olfaction from model systems to disease control. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (32), 12987-12995 (2011).
- Leal, W. S. Odorant reception in insects: roles of receptors, binding proteins, and degrading enzymes. Annual Review of Entomology. 58, 373-391 (2013).
- Zhang, J., Walker, W. B., Wang, G. Pheromone reception in moths: from molecules to behaviors. Progress in Molecular Biology and Translational Science. 130, 109-128 (2015).
- Vosshall, L. B., Amrein, H., Morozov, P. S., Rzhetsky, A., Axel, R. A spatial map of olfactory receptor expression in the Drosophila antenna. Cell. 96 (5), 725-736 (1999).
- Benton, R., Vannice, K. S., Gomez-Diaz, C., Vosshall, L. B. Variant ionotropic glutamate receptors as chemosensory receptors in Drosophila. Cell. 136 (1), 149-162 (2009).
- Vosshall, L. B., Stocker, R. F. Molecular architecture of smell and taste in Drosophila. Annual Review of Neuroscience. 30, 505-533 (2007).
- de Bruyne, M., Foster, K., Carlson, J. R. Odor coding in the Drosophila antenna. Neuron. 30, 537-552 (2001).
- Roelofs, W., et al. Sex pheromone production and perception in European corn borer moths is determined by both autosomal and sex-linked genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 84 (21), 7585-7589 (1987).
- Larsson, M. C., Leal, W. S., Hansson, B. S. Olfactory receptor neurons detecting plant odours and male volatiles in Anomala cuprea beetles (Coleoptera: Scarabaeidae). Journal of Insect Physiology. 47 (9), 1065-1076 (2001).
- Zhang, R., et al. Molecular basis of alarm pheromone detection in aphids. Current Biology. 27 (1), 55-61 (2017).
- Cui, X., Wu, C., Zhang, L. Electrophysiological response patterns of 16 olfactory neurons from the trichoid sensilla to odorant from fecal volatiles in the locust, Locusta migratoria manilensis. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 77 (2), 45-57 (2011).
- Sharma, K. R., et al. Cuticular hydrocarbon pheromones for social behavior and their coding in the ant antenna. Cell Reports. 12 (8), 1261-1271 (2015).
- de Bruyne, M., Clyne, P. J., Carlson, J. R. Odor coding in a model olfactory organ: the Drosophila maxillary palp. Journal of Neuroscience. 19 (11), 4520-4532 (1999).
- Syed, Z., Leal, W. S. Maxillary palps are broad spectrum odorant detectors in Culex quinquefasciatus. Chemical Senses. 32 (8), 727-738 (2007).
- Lu, T., et al. Odor coding in the maxillary palp of the malaria vector mosquito Anopheles gambiae. Current Biology. 17 (18), 1533-1544 (2007).
- Pellegrino, M., Nakagawa, T., Vosshall, L. B. Single sensillum recordings in the insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae. Journal of Visualized Experiments. 36, e1725 (2010).
- Grant, A. J., Wigton, B. E., Aghajanian, J. G., O’Connell, R. J. Electrophysiological responses of receptor neurons in mosquito maxillary palp sensilla to carbon dioxide. Journal of Comparative Physiology A. 177 (4), 389-396 (1995).
- Blaney, W. The ultrastructure of an olfactory sensillum on the maxillary palps of Locusta migratoria (L.). Cell and Tissue Research. 184 (3), 397-409 (1977).
- Hassanali, A., Njagi, P. G. N., Bashir, M. O. Chemical ecology of locusts and related acridids. Annual Review of Entomology. 50, 223-245 (2005).
- Chapman, R. F. Contact chemoreception in feeding by phytophagous insects. Annual Review of Entomology. 48, 455-484 (2003).
- Chapman, R. F., Sword, G. The importance of palpation in food selection by a polyphagous grasshopper (Orthoptera: Acrididae). Journal of Insect Behavior. 6, 79-91 (1993).
- Winstanley, C., Blaney, W. Chemosensory mechanisms of locusts in relation to feeding. Entomologia Experimentalis et Applicata. 24, 750-758 (1978).
- Blaney, W., Duckett, A. The significance of palpation by the maxillary palps of Locusta migratoria (L.): an electrophysiological and behavioural study. Journal of Experimental Biology. 63, 701-712 (1975).
- Blaney, W. Electrophysiological responses of the terminal sensilla on the maxillary palps of Locusta migratoria (L.) to some electrolytes and non-electrolytes. Journal of Experimental Biology. 60, 275-293 (1974).
- Jin, X., Zhang, S., Zhang, L. Expression of odorant-binding and chemosensory proteins and spatial map of chemosensilla on labial palps of Locusta migratoria (Orthoptera: Acrididae). Anthropod Structure & Development. 35 (1), 47-56 (2006).
- Zhang, L., Li, H., Zhang, L. Two olfactory pathways to detect aldehydes on locust mouthpart. International Journal of Biological Sciences. 13 (6), 759-771 (2017).
- Dweck, H. K. M., et al. Olfactory channels associated with the Drosophila maxillary palp mediate short- and long-range attraction. eLife. 5, e14925 (2016).
- Bohbot, J. D., Sparks, J. T., Dickens, J. C. The maxillary palp of Aedes aegypti, a model of multisensory Integration. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 48, 29-39 (2014).
- Delventhal, R., Kiely, A., Carlson, J. R. Electrophysiological recording from Drosophila labellar taste sensilla. Journal of Visualized Experiments. 84, e51355 (2014).
- Ng, R., Lin, H. H., Wang, J. W., Su, C. Y. Electrophysiological recording from Drosophila trichoid sensilla in response to odorants of low volatility. Journal of Visualized Experiments. 125, e56147 (2017).
- Syed, Z., Leal, W. S. Electrophysiological measurements from a moth olfactory system. Journal of Visualized Experiments. 49, e2489 (2011).
- Saha, D., Leong, K., Katta, N., Raman, B. Multi-unit recording methods to characterize neural activity in the locust (Schistocerca Americana) olfactory circuits. Journal of Visualized Experiments. 71, e50139 (2013).
- Liu, F., Liu, N. Using single sensillum recording to detect olfactory neuron responses of bed bugs to semiochemicals. Journal of Visualized Experiments. 107, e53337 (2016).
