Summary

Høy gjennomstrømning analyse for å undersøke Eggleggingen Preferences av Individuell<em> Drosophila melanogaster</em

Published: March 24, 2016
doi:

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

Nylig har egg-legging preferanse for Drosophila dukket opp som en genetisk medgjørlig modell for å studere nevrale grunnlaget for enkle beslutningsprosesser. Når du velger steder å sette eggene sine, kvinnelige fluer er i stand til vurdering den relative attraktiviteten av sine alternativer og velge de "største av to goder." Men de fleste egg-legging preferanse analysene er ikke praktisk hvis man ønsker å ta en systematisk genetisk screening tilnærming for å søke etter kretsen grunnlaget bak denne enkle beslutningsprosessen, som de er populasjonsbasert og arbeidskrevende å sette opp. For å øke gjennomstrømningen av å studere av egg-leggende preferansene enkelt kvinner, utviklet vi tilpassede kamre som hver kan samtidig analyse egg-leggende preferanser på opp til tretti enkelte fluer, samt en protokoll som sikrer at hver hunn har en høy eggleggingen hastighet (slik at deres preferanser er lett merkbar og mer overbevisende). Vår tilnærming er enkel å utføreog produserer svært konsistente resultater. I tillegg kan disse kamrene være utstyrt med ulike vedlegg for å tillate videoopptak egg-legging dyr og å levere lys for optogenetics studier. Denne artikkelen inneholder skissene for tilvirkning av disse kamre og fremgangsmåten for fremstilling av fluene som skal bli undersøkt i disse kamrene.

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

1. Klar Fluer som skal analyseres Kultur flyr på standard melasse / cornmeal media på inkubator satt ved 25 ° C og 65% luftfuktighet. Pass på å ikke overfylle hetteglassene. For eksempel sette 8 kvinner og 6 menn inn i en smal mat hetteglass. Merk: "smal mat hetteglass" brukes her har en indre diameter på 2,3 cm. Vi vanligvis utlevert ca 10 ml fly mat i hvert hetteglass. Flua mat oppskrift vi brukte er beskrevet her: http://flystocks.bio.indiana.edu/Fly_Work/media-recipes/molassesfood.h…

Representative Results

Egg-legging kamre er sammensatt av flere deler: et substrat (nederst) brikke, en skillelinje (midten) brikke, en laste (øverst) stykket, og 2 skyvedører (Figur 1A – D). Disse brikkene er vant til selvstendig oppsett fluer og underlag før egg-legging eksperimenter. Figur 1F viser hvordan ampuller bør se når kvinnelige fluer er klar for egglegging. Når fluer er gitt et valg mellom en vanlig substrat og en sukrose-holdig substrat, hunner robust foretr…

Discussion

Kamrene og protokoller som er beskrevet her har flere forbedringer fra forrige egg-legging analyser. For det første øker de gjennomstrømningen for å analysere preferanser av enkelt dyr betydelig. Hvert kammer kan analysere 30 enslige kvinner, og det tar mindre enn en time å sette opp. For det andre øker de konsistensen av egg-legging preferanser over tidligere metoder. Standardisering av dimensjonene på arenaen, størrelsen på egg-legging underlag, og avstanden mellom underlag gjør det lettere å sammenligne re…

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

  1. Perisse, E., Burke, C., Huetteroth, W., Waddell, S. Shocking revelations and saccharin sweetness in the study of Drosophila olfactory memory. Curr. Biol. 23 (17), 752-763 (2013).
  2. Yamamoto, N. C., Koganezawa, M. Genes and circuits of courtship behaviour in Drosophila males. Nat. Rev. Neurosci. 14 (10), 681-692 (2013).
  3. Zwarts, L., Versteven, M., Callaerts, P. Genetics and neurobiology of aggression in Drosophila. Fly. 6 (1), 35-48 (2012).
  4. 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), 11352-11357 (2009).
  5. 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), 16436 (2011).
  6. 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), 37910 (2012).
  7. 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), 1679-1683 (2008).
  8. Kacsoh, B. Z., Lynch, Z. R., Mortimer, N. T., Schlenke, T. A. Fruit flies medicate offspring after seeing parasites. Science. 339 (6122), 947-950 (2013).
  9. 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).
  10. 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), 1396-1410 (2015).
  11. 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), 522-530 (2014).
  12. Stern, U., Zhu, E. Y., He, R., Yang, C. H. Long-duration animal tracking in difficult lighting conditions. Sci. Rep. 5, 10432 (2015).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Klatpoetke, N. C., et al. Independent Optical Excitation of Distinct Neural Populations. Nat. Methods. 11 (3), 338-346 (2014).
check_url/it/53716?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Gou, B., Zhu, E., He, R., Stern, U., Yang, C. High Throughput Assay to Examine Egg-Laying Preferences of Individual Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (109), e53716, doi:10.3791/53716 (2016).

View Video