High Throughput Assay pour examiner les préférences de ponte de l'individu<em> Drosophila melanogaster</em
Summary
This protocol describes a high throughput assay for testing egg-laying preferences of Drosophila melanogaster at single-animal resolution. This assay provides a simple, efficient, and scalable platform to identify genes and circuit components that control a simple decision-making process.
Abstract
Récemment, la préférence de la drosophile ponte a émergé comme un modèle génétiquement traitable pour étudier les bases neurales des processus de prise de décisions simples. Lors de la sélection des sites pour déposer leurs œufs, les mouches femelles sont capables de classer l'attractivité relative de leurs options et en choisissant les "plus de deux produits." Cependant, la plupart des essais de préférence ponte ne sont pas pratiques si l'on veut adopter une approche de dépistage génétique systématique à la recherche de la base de circuits qui sous-tend ce processus de prise de décision simple, comme ils sont et laborieux à mettre en place basée sur la population. Pour augmenter le débit de l'étude des préférences de ponte des femelles simples, nous avons développé personnalisés chambres que chacun peut les préférences de ponte simultanément dosage allant jusqu'à trente individu vole ainsi qu'un protocole qui assure chaque femelle a un taux de ponte élevé (de sorte que leur préférence est facilement discernable et plus convaincante). Notre approche est simple à exécuteret produit des résultats très cohérents. En outre, ces chambres peuvent être équipées de différents accessoires pour permettre l'enregistrement vidéo des animaux de ponte et de fournir de la lumière pour les études de optogénétique. Cet article fournit les plans pour la fabrication de ces chambres et la procédure pour la préparation des mouches à doser dans ces chambres.
Introduction
Drosophila melanogaster is a powerful genetic model organism to study the neural basis of behaviors. The rapid developments of genetic tools to manipulate neurons in a targeted manner and the emergence of sophisticated behavioral analysis tools have significantly improved our ability to dissect the circuit mechanisms that underlie the sensory-motor transformation processes of several innate and learned behaviors1-3.
Drosophila egg-laying is a suitable model to study the neural basis of simple decision making processes. In particular, Drosophila females have been shown to possess the ability to compare and rank their options before “committing” to depositing an egg onto a given option4-8. For example, when given only a plain (sucrose-free) substrate or only a sucrose-containing substrate, females readily accept either option for egg-laying. However, when presented with both options, females robust reject the sucrose substrate in some contexts7,9,10. Relatively little is known about the neural mechanisms that allow females to “choose the greater of two goods”, however. A major obstacle has been the lack of an efficient method to assay egg-laying preferences such that one can use a systematic genetic screening approach to study this problem.
In this report, we describe the protocol we developed that allows egg-laying preferences of females to be assayed at single-animal resolution and with substantially improved throughput and consistency over previous methods. Specifically, we provide the blueprints for constructing the chambers we designed, the protocol for preparing the females so that each is primed to lay many eggs, and the protocol for using the chambers.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les chambres et les protocoles décrits ici ont plusieurs améliorations par rapport à des essais de ponte précédents. Tout d'abord, ils augmentent le débit de dosage préférences des animaux isolés de manière significative. Chaque chambre peut doser 30 femmes célibataires et il faut moins d'une heure à mettre en place. D'autre part, ils augmentent la cohérence des préférences de ponte par rapport aux méthodes antérieures. La normalisation des dimensions de l'arène, la taille des substrats…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank the Duke Physics Shop, especially Phil Lewis, for helping us build the behavioral apparatus and attachments and creating the drawing. This work is funded by the National Institutes of Health under award number R01GM100027.
Materials
| UltraPure Agarose | Invitrogen | 16500-500 | |
| Sucrose | Sigma | S0389 | |
| Water bath | Fisher | 15-462-6Q | |
| LifeCam Cinema webcam | Microsoft | H5D-00013 | |
| Red LEDs | Cree | C503B-RAN-CA0B0AA1 | |
| Egg-laying chambers | Custom Built | ||
| Camera holders | Custom Built | ||
| LED holders | Custom Built | ||
| Fly vials (narrow) | Genesee | 32-116BC |
Riferimenti
- Perisse, E., Burke, C., Huetteroth, W., Waddell, S. Shocking revelations and saccharin sweetness in the study of Drosophila olfactory memory. Curr. Biol. 23 (17), 752-63 (2013).
- Yamamoto, N.C., Koganezawa, M. Genes and circuits of courtship behaviour in Drosophila males. Nat. Rev. Neurosci. 14(10), 681-92 (2013).
- Zwarts, L., Versteven, M., Callaerts, P. Genetics and neurobiology of aggression in Drosophila. Fly. 6(1), 35-48 (2012).
- Joseph, R.M., Devineni, A.V., King, I.F., Heberlein U. Oviposition preference for and positional avoidance of acetic acid provide a model for competing behavioral drives in Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (27), 11352-7 (2009).
- Miller, P.M., Saltz, J.B., Cochrane, V.A., Marcinkowski, C.M., Mobin, R., Turner, T.L. Natural variation in decision-making behavior in Drosophila melanogaster. PLoS One. 6 (1), e16436 (2011).
- Schwartz, N.U., Zhong, L., Bellemer A., Tracey, W.D. Egg-laying decisions in Drosophila are consistent with foraging costs of larval progeny.PloS One. 7 (5), e37910 (2012).
- Yang, C.H., Belawat, P., Hafen, E., Jan, L.Y., Jan, Y.N. Drosophila egg-laying site selection a system to study simple decision-making processes. Science. 319 (5870), 1679-83 (2008).
- Kacsoh, B.Z., Lynch, Z.R., Mortimer N.T., Schlenke, T.A. Fruit flies medicate offspring after seeing parasites. Science. 339 (6122), 947-50 (2013).
- Wu, C.-L., Fu, T.-F., Chou, Y.-Y., & Yeh, S.-R. A Single Pair of Neurons Modulates Egg-Laying Decisions in Drosophila. PloS one. 10 (3), e0121335. (2015).
- Yang, C.H., He, R., Stern, U. Behavioral and circuit basis of sucrose rejection by Drosophila females in a simple decision-making task.J. Neurosci. 35 (4), 1396-410 (2015).
- Gou, B., Liu, Y., Guntur, A.R., Stern, U., Yang, C.H. Mechanosensitive neurons on the internal reproductive tract contribute to egg-laying induced acetic acid attraction in Drosophila.Cell Rep. 9 (2), 522-30 (2014).
- Stern, U., Zhu, E.Y., He, R., Yang, C.H. Long-duration animal tracking in difficult lighting conditions. Sci. Rep. 5,10432; (2015).
- Zhu, E.Y., Guntur, A.R., He, R., Stern, U., Yang, C.H. Egg-laying demand induces aversion of UV light in Drosophila females.Curr. Biol. 24 (23) (2014).
- Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., & Dickinson, M. H. High-throughput ethomics in large groups of Drosophila. Nat. Methods. 6, 451-457; (2009).
- Klatpoetke, N.C., et al. Independent Optical Excitation of Distinct Neural Populations. Nat. Methods. 11(3), 338-46 (2014).
