Une méthode pour tester l'effet des cotes environnementales sur le comportement d'accouplement dans<em> Drosophila melanogaster</em
Summary
Nous démontrons un dosage pour analyser les indices environnementaux et génétiques qui influent sur le comportement d'accouplement dans la mouche des fruits Drosophila melanogaster .
Abstract
Le comportement sexuel d'un individu est influencé par le génotype, l'expérience et les conditions environnementales. La façon dont ces facteurs interagissent pour moduler les comportements sexuels reste mal comprise. Dans Drosophila melanogaster , les indices environnementaux, tels que la disponibilité alimentaire, affectent l'activité d'accouplement, offrant un système de traçabilité permettant d'étudier les mécanismes qui modulent les comportements sexuels. Dans D. melanogaster , les signaux environnementaux sont souvent détectés via les systèmes gustatifs chemosensoriels et olfactifs. Ici, nous présentons une méthode pour tester l'effet des indices chimiques environnementaux sur le comportement d'accouplement. Le dosage consiste en une petite arène d'accouplement contenant du milieu alimentaire et un couple d'accouplement. La fréquence d'accouplement pour chaque couple est surveillée en permanence pendant 24 h. Nous présentons ici l'applicabilité de ce dosage pour tester les composés environnementaux à partir d'une source externe à travers un système d'air sous pression ainsi que la manipulation des composants environnementaux directement dans l'arène d'accouplement. VousLa présence d'un système d'air sous pression est particulièrement utile pour tester l'effet de composés très volatils, tout en manipulant des composants directement dans l'arène d'accouplement peut être utile pour déterminer la présence d'un composé. Ce dosage peut être adapté pour répondre aux questions sur l'influence des indices génétiques et environnementaux sur le comportement d'accouplement et la fécondité ainsi que sur d'autres comportements reproducteurs masculins et féminins.
Introduction
Les comportements reproductifs ont généralement des coûts énergétiques élevés, en particulier pour les femmes, qui produisent des gamètes plus grands que les mâles et doivent soigneusement choisir les conditions pour élever leur progéniture en développement. En raison du coût de l'énergie, il n'est pas surprenant que la reproduction soit liée aux conditions nutritionnelles. Cela est vrai dans la plupart des animaux, y compris les animaux, y compris les mammifères, dont la puberté peut être retardée par la malnutrition et dont le comportement sexuel peut être affecté négativement par la restriction alimentaire 1 .
La reproduction de l'organisme modèle génétique Drosophila melanogaster est également affectée par des conditions nutritionnelles. Le tribunal masculin à un niveau supérieur en présence de substances volatiles alimentaires 2 , et les femelles sont plus sexuellement réceptives en présence de levure, un nutriment majeur pour la production d'œufs et la survie de la progéniture 3 , 4 , 5 . CeLa réponse reproductive reproductive évolutive aux aliments offre la possibilité d'étudier des mécanismes qui relient la disponibilité alimentaire environnementale à la reproduction sexuelle dans un organisme génétiquement traitable et efficace dans le temps. En effet, le travail dans D. melanogaster a impliqué la voie de l'insuline comme un régulateur important de la connexion entre la nourriture et le comportement d'accouplement 6 . Il a également montré que l'acte d'accouplement change la préférence alimentaire des femelles ainsi que les neurones chimiosensibles associés 7 , 8 , 9 .
Il est clair que les indices alimentaires affectent les comportements reproductifs chez D. melanogaster . Ces effets semblent affecter principalement les femmes, en particulier celles qui ont déjà accouplé 5 . Cependant, pour tester ces effets aigus des conditions environnementales, le dosage classiquement utilisé pour le comportement d'accouplement féminin pourraitNe pas être très approprié en raison des longues interruptions entre les épisodes d'accouplement. Dans l'essai de remix classique, une femelle vierge s'accouple avec un homme et est immédiatement isolée et présente un nouveau mâle de 24 à 48 h plus tard. Cet essai classique a été utilisé avec beaucoup de succès pour identifier les composants de l'éjaculation masculin qui modifient le comportement féminin et la réponse féminine 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 . L'essai d'accouplement continu démontré ici, est donc un ajout aux essais d'accouplement classiques qui peuvent être utilisés pour étudier l'effet aigu des conditions environnementales sur les comportements reproductifs.
En utilisant l'analyse continue du comportement d'accouplement qui est expliqué ici, nous avons précédemment montré qu'une paire de mouches exposées à la levure remettait sChaque fois sur une période d'observation de 24 h 5 , 19 , 20 , 21 , alors que les mouches ne sont pas exposées à la nourriture ne seront remises qu'une fois 5 . Cette découverte peut être troublante à la lumière d'une grande partie de la littérature de D. melanogaster indiquant que les femelles ne se remèment pas pendant plusieurs jours après un accouplement initial (examiné dans les références 10 , 11 ). Cependant, cette divergence s'explique facilement par des conditions de dosage, où une femme est isolée pendant un à plusieurs jours avant qu'une nouvelle opportunité d'accouplement ne soit fournie. Si la paire ne s'accroche pas dans cette période d'observation d'une heure, la femelle est caractérisée comme non réceptive. En outre, la fréquence d'accouplement élevée ne devrait pas être surprenante étant donné que les données provenant de mouches sauvages montrent que les femelles contiennent des spermatozoïdes de 4 à 6 mâles dans leurs organes de stockage; Donc dansDisant que les femelles se remètent naturellement à plusieurs reprises 22 , 23 .
Ici, nous démontrons l'utilisation de cet essai d'accouplement continu pour décrire comment les mouches se rassemblent et combinent des informations sur les conditions environnementales pour moduler la fréquence d'accouplement. Ce test permet de tester un nombre relativement élevé de couples d'accouplement pour des études génétiques et de tester l'influence de signaux environnementaux volatiles et non volatiles. Le dosage fonctionne généralement pendant 24 h, mais peut être prolongé jusqu'à 48 h, ce qui permet de tester les signaux environnementaux cycliques tels que le cycle lumière-sombre (LD). Nous démontrons ce dosage en testant l'influence des indices volatiles d'une culture de levure dans un système d'air sous pression en combinaison avec la disponibilité de nutriments de levure non volatiles dans le substrat alimentaire.
Le système d'air sous pression pompe continuellement des signaux volatiles dans une arène d'accouplement qui contientUn substrat alimentaire et un couple de test (dont le comportement d'accouplement est surveillé). Pour déterminer davantage les spécificités par lesquelles la levure influence l'accouplement, nous testons un composé volatil majeur de levure, à savoir l'acide acétique 24 , en combinaison avec une teneur en acides aminés qui correspond à celle de la levure dans le substrat alimentaire, sous forme de peptone (amino Acides dérivés de la digestion enzymatique des protéines animales). Ensemble, ces expériences démontrent comment l'effet des indices environnementaux sur le comportement d'accouplement de D. melanogaster peut être testé avec ce dosage.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole décrit un dosage pour tester le comportement d'accouplement sur 24 h tout en contrôlant en permanence les indices environnementaux qu'un couple d'accouplement a l'hypothèse d'utiliser pour déterminer la fréquence d'accouplement. Il est possible d'augmenter la fréquence d'accouplement en réponse à l'air de levure délivré par un système d'air sous pression lorsque le milieu contient également de la levure ( figure 2B ). En outre, une répons…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions le Bloomington Drosophila Stock Center pour les stocks de mouches; C. Gahr, JT Alkema et S. van Hasselt pour leur tentative initiale de développer le dosage de l'air sous pression; Jasper Bosman pour les conseils sur la culture de la levure; Et Rezza Azanchi et Joel Levine pour l'origine du développement de la surveillance de la durée du comportement d'accouplement de Drosophila . JA Gorter a été soutenu par une bourse de programme d'études supérieures BCN / NWO de recherche en neurosciences. Ce travail a été soutenu en partie par l'organisation néerlandaise pour la recherche scientifique (NWO) (référence: 821.02.020) à JC Billeter.
Materials
| Cabinet | |||
| Stainless steel kitchen cabinet | Horecaworld | 7412.0105 | |
| White LEDs | Lucky Light | ll-583wc2c-001 | Cold white, 20 mAmp and 2 V |
| Red LEDs | Lucky Ligt | ll-583vc2c-v1-4da | Wavelength between 625 nm, 20 mAmp and 6 V |
| Resistor | Royal Ohm | CFR0W4J0561A50 | 560 ohm, 0.25 W, 250 V and 5 % tolerance |
| Smartphone light meter app | Patrick Giudicelli | Light/Lux Meter FREE, version 1.1.1 | |
| Power timer | Alecto | TS-121 | |
| Metal brackets | Sharp angle 5 by 5 mm, 2 x 5450 and 1 x 1100 mm long | ||
| Frosted glass plate | 1190 x 545 x 5 mm | ||
| Filter paper sheets | LEE filters | 220 | White frost |
| Small fan | Nanoxia Deep silence | 4260285292828 | 80 mm Ultra-Quiet PC Fan, 1200 RPM |
| Big fan | Nanoxia Deep silence | 4260285292910 | 120 mm Ultra-Quiet PC Fan, 650-1500 RPM |
| Webcam camera | Logitech | 950270 | B910 HD WEBCAM OEM, Angle: 78-degree, resolution: 5-million-pixel |
| Camera software | DeskShare | Security monitor pro | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Fly rearing | |||
| Fly rearing bottles | Flystuff | 32-130 | 6oz Drosophila stock bottle |
| Flypad | Flystuff | 59-114 | |
| Wild-type flies | Canton-S | ||
| Fly rearing vials | Dominique Dutscher | 789008 | Drosophila tubes narrow 25×95 mm |
| Incubator | Sanyo | MIR-154 | |
| Magnetic hot plate | Heidolph | 505-20000-00 | MR Hei-Standard |
| Agar | Caldic Ingredients B.V. | 010001.26.0 | |
| Glucose | Gezond&wel | 1019155 | Dextrose/Druivensuiker |
| Sucrose | Van Gilse | Granulated sugar | |
| Cornmeal | Flystuff | 62-100 | |
| Wheat germ | Gezond&wel | 1017683 | |
| Soy flour | Flystuff | 62-115 | |
| Molasses | Flystuff | 62-117 | |
| Active dry yeast | Red Star | ||
| Tegosept | Flystuff | 20-258 | 100% |
| Peptone (bacto) | BD | 211677 | |
| Acetic Acid | Merck | 1000631000 | Glacial, 100% |
| Small petridish | Greiner bio-one | 627102 | 35 x 10 mm with vents |
| Paraffin film | Bemis NA | Parafilm | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Yeast and pressurised air set-up | |||
| Big petridish | Gosselin | BP140-01 | 140 x 20.6 mm |
| Ultrapure water | Millipore corporation | MiliQ | |
| Yeast extract | BD | 212750 | |
| Agar (pure) | BD | 214530 | bacto |
| Glucose (0(+)-glucose monohydrate) | Merck | 18270000004 | |
| Open caps | Schott | 29 240 28 | GL45 |
| Silicone septum | VWR | 548-0662 | |
| Barbed bulkhead fittings | Nalgene | 6149-0002 | |
| Large PVC tubing | diameter: outer 1.2 cm and inner 0.9 cm | ||
| Small PVC tubing | diameters: outer 0.8 cm and inner 0.5 cm | ||
| 15 ml tube | Falcon | ||
| Aquarium pump | Sera precision | Sera air 110 plus, AC 220-240 V, 50/60 Hz, 3 W and pressure >100 mbar | |
| Activated charcoal | Superfish | A8040400 | Norit activated carbon |
| Disposible filter unit | Whatman | 10462100 | |
| Serological pipettes | VWR | 612-1600 | |
| Syringe | BD Plastipak | 300013 | |
| Hot glue | Pattex | ||
| Syringe filter | Whatman | FP 30/pore size 0.45 mm CA-S | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Analysis | |||
| Statistics software | R | lme4 package |
References
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