Assay העדפות אור לחקר Photobehavior מוסדר מולדת ויממה ב<em> דרוזופילה</em> זחלים
Summary
כאן אנו מתארים מבחן העדפת אור בחושך לזחל דרוזופילה. assay זה מספק מידע על רגולציה מולדת ויממה של photobehavior חישה ועיבוד אור.
Abstract
מעשי אור כאות סביבתית לשלוט בהתנהגות בעלי חיים ברמות שונות. מערכת העצבים תסיסנית הזחל משמשת כמודל ייחודי כדי לענות על שאלות בסיסיות על האופן בו מידע מעובד ואור משותף בין התנהגויות מהירות ויממה. זחלים תסיסנית להציג התנהגות הימנעות סטריאוטיפית בעת חשיפה לאור. כדי לחקור התנהגויות האור תלויות יכולות להיות מיושמות בדיקות בכורה אור כהות comparably פשוטות. בבעלי חוליות ופרוקי רגלי המסלולים העצביים המעורבים בחישה ועיבוד תשומות חזותיות חופפים באופן חלקי עם מידע היממה photic אלה עיבוד. השאלה המרתקת של איך מערכת חישת האור ומערכת היממה אינטראקציה כדי לשמור על תפוקות התנהגות מתואמות נשארה במידה רבה שלא נחקר. דרוזופילה היא מודל משפיע ביולוגי לגשת לשאלות אלה, בשל מספר קטן של תאי עצב במוח ובזמינות של כלים גנטיים לmanipul העצביation. Assay העדפת אור האפל הציג מאפשר החקירה של מגוון רחב של התנהגויות חזותיות כולל בקרה ביולוגי של Phototaxis.
Introduction
כאן אנו מתארים assay התנהגותית המבוסס על העדפת הזחל לכהה (או בהיר). זחלים להגיב עם תגובת photonegative חזקה וסטריאוטיפית בשלבי ליקוט (L1 לתחילת L3) 1. Assay נועד להעריך את התנהגות photophobic של הזחל ומשווה את ההעדפה בהירה או כהה של קבוצה של זחלים לנוע בחופשיות בצלחת פטרי מצופה באגר. assay התנהגותי זה מספק מידע על רגישות, אינטגרציה וזמן הפלסטיות של מערכת הראייה לא רק, זה עוד יותר מספק רמזים על איך רגישות לאור והתהליך שלה נשלט על ידי מערכת היממה.
עין הזחל דרוזופילה (Bowlig איברים מכונים גם: BO), היא האיבר העיקרי לתפיסת אור. כל עין מורכבת מקולטנית אור 12 (PR), שמונה הפורטוריקנים להביע rhodopsin6 הירוק רגיש (RH6) וארבעה הפורטוריקנים להביע rhodopsin5 הכחול הרגישים (rh5) 2,3. בנוסף לPRS, alsנוירונים o Class IV multidendritic, אשר מכסים את קיר גוף הזחל, זוהו להגיב לעוצמות אור רעילים 4,5. כמו כן, ידוע כי נוירונים קוצבים לב הנמצאים במוח הזחל המרכזי להביע רגיש חלבון Cryptochrome האור (Cry) שפועל כחיישן אור כחול שעון פנימי בתוך המוח 6,7. מסקרן photophobicity של בעלי חיים מסוג בר מציג מרכיב ביולוגי בנקודות זמן שונות במהלך היום ובלילה בעת בדיקה עם assay זה. תגובות לאור של זחל L3 ליקוט הראו photophobicity החזק עם שחר וphotophobicity נמוך יותר בשעה בין הערביים, כאשר נבדקו על העדפת אור בחושך 7. מעניין רק Rh5-הפורטוריקנים נדרשים להימנעות אור, ואילו RH6-הפורטוריקנים הם מיותר. שניהם, Rh5-הפורטוריקנים וRH6-הפורטוריקנים מעורבים באיפוס השעון המולקולרי על ידי אור 8. מסלול Cry חייב להיות מתואם עם מסלולי אור חישה-האחרים לתזמר פלט התנהגותי מתאים בבמהלך היום. אצטילכולין בהפורטוריקנים ממלא תפקיד חיוני בהתנהגות הימנעות אור, כמו גם מחדירה של השעון המולקולרי. חסימה עצבית אצטילכולין מהפורטוריקנים לנוירונים קוצב היממה מפחיתה את תגובת photophobic בassay העדפת אור החושך 8. העסקתו assay, שני זוגות סימטריים של נוירונים שזוהו לאחרונה כדי לעבור את העדפת האור של הזחל instar השלישי של דרוזופילה 9. שני זוגות אלו של נוירונים ניתן לתפקד בשלבי זחל מאוחרים, כאשר בעלי חיים להשאיר את האוכל למצוא אתר מתאים pupariation ככל הנראה. עם זאת, השאלה של איך את מסלולי ויזואליים אינטראקציה ולשלוט בהתנהגות חזותית הזחל באופן היממה נותרה במידה רבה ללא מענה. Assay העדפת האור מאפשר השוואות בין נקודות זמן היממה, לטוס קווים ומדינת היממה תחת איכויות אור שונות. Assay הוא קלות מוכן ולא יקר וכבר שימושי בעבר אניn כמה מעבדות לתאר וללמוד את ההתנהגות נגזרת אור בזחל.
Protocol
Representative Results
Discussion
בדיקת העדפת האור תאר מנצלת photobehavior מולדת הזחל. Assay קל להקים, מאפשר חזרות רבות בעלות נמוכה ומספק מידע רב ערך על חישת אור ועיבוד. פרדיגמה הניסויית מאפשרת כימות מהירה יחסית של כמה אנשים מעדיפים אור או חושך. העדפה כזו יכולה להיות מוצגת כאחוזים גולמיים או לחלופין כמדד העדפו…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לעמיתינו בחוג לביולוגיה, אוניברסיטת פריבורג לדיונים פוריים. אנו מודים למרכז מאגר בלומינגטון למתן מניות לעוף. עבודה זו נתמכה כלכלית על ידי הקרן הלאומית למדע שוויצרי (PP00P3_123339) וקרן Velux לSGS
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Agar | Sigma-Aldrich | A5093-500G | 2.5%; Sigma-Aldrich, 9471 Buchs, Switzerland |
| Petri dishes | Greiner Bio-One GmbH | 633180 | 90-mm diameter; Greiner Bio-One GmbH, 4550 Kremsmeinster, Austria |
| LEDs Lamp | OSARAM | 80012 White | LED lamp, 80012 White |
| Environment Meter | PCE | PCE EM882 | Lux, Temp, RH% |
| Thermostatic cabinet | Aqua Lytic (Liebherr) | ET636-6 | |
| Light timer | Timer T | 6185.104 | 230V/50HZ (check specifications for your country) |
| Universal thermostat | Conrad | UT200 | |
| Humidifier | Boneco | ||
| Balck tape | Tesa | 5 cm | |
| Glue | Uhu | ||
| lncubator lamp | Phillips | Softtone | 5W |
| Timer clock | Ziliss | Ziliss, Switzerland | |
| Excel Software | Microsoft | Excel | |
| Origin Software 8.5 | OriginLab | ||
| Backer Yeast | Migros Switzerland | ||
| Iron support stand 17X28CM | Fisher Scientific | S47808 | |
| Acetic acid | Sigma Aldrich | A6283-100ML | 20% acetic acid dilluted in H2O |
| Red light lamp | Phillips | PFE712E*8C | |
| Spatula | Fisher Scientific | 14-373-25A | |
| Power supply | EA | EA PS 2042-06B | Optional |
| Aluminium foil | Prix Coop | ||
| Heater | GOON | NSB200C | |
| Microwave Oven | Intertronic | ||
| Standard corn meal fly food | |||
| Destilled water |
Riferimenti
- Sawin-McCormack, E. P., Sokolowski, M. B., Campos, A. R. Characterization and genetic analysis of Drosophila melanogaster photobehavior during larval development. J. Neurogenet. 10, 119-135 (1995).
- Sprecher, S. G., Pichaud, F., Desplan, C. Adult and larval photoreceptors use different mechanisms to specify the same Rhodopsin fates. Genes Dev. 21, 2182-2195 (2007).
- Sprecher, S. G., Desplan, C. Switch of rhodopsin expression in terminally differentiated Drosophila sensory neurons. Nature. 454, 533-537 (2008).
- Xiang, Y., et al. Light-avoidance-mediating photoreceptors tile the Drosophila larval body wall. Nature. 468, 921-926 (2010).
- Diaz, N. N., Sprecher, S. G. Photoreceptors: unconventional ways of seeing. Curr. Biol. 21, R25-R27 (2011).
- Emery, P., et al. Drosophila CRY is a deep brain circadian photoreceptor. Neuron. 26, 493-504 (2000).
- Mazzoni, E. O., Desplan, C., Blau, J. Circadian pacemaker neurons transmit and modulate visual information to control a rapid behavioral response. Neuron. 45, 293-300 (2005).
- Keene, A. C., et al. Distinct visual pathways mediate Drosophila larval light avoidance and circadian clock entrainment. J. Neurosci. 31, 6527-6534 (2011).
- Gong, Z. F., et al. Two Pairs of Neurons in the Central Brain Control Drosophila Innate Light Preference. Science. 330, 499-502 (2010).
- Lilly, M., Carlson, J. smellblind: a gene required for Drosophila olfaction. Genetica. 124, 293-302 (1990).
- Bodenstein, D., Demerec, M. The postembryonic development of Drosophila. Biology of Drosophila. , 275-367 (1950).
- Pittendrigh, C. S. Circadian systems: Entrainment. Biological Rhythms. 4 Handbook of Behavioral Neurobiology, 95-124 (1981).
- Collins, B., Kane, E. A., Reeves, D. C., Akabas, M. H., Blau, J. Balance of Activity between LN(v)s and Glutamatergic Dorsal Clock Neurons Promotes Robust Circadian Rhythms in Drosophila. Neuron. 74, 706-718 (2012).
- Keene, A. C., Sprecher, S. G. Seeing the light: photobehavior in fruit fly larvae. Trends Neurosci. 35, 104-110 (2012).
- von Essen, A. M., Pauls, D., Thum, A. S., Sprecher, S. G. Capacity of visual classical conditioning in Drosophila larvae. Behav. Neurosci. 125, 921-929 (2011).
