Sensillum אחת ההקלטות של ארבה משוש Sensilla Basiconica
Summary
מאמר זה מתאר פרוטוקול מפורט ויעיל עבור הקלטות יחיד sensillum basiconica sensilla קאלאמרי של חרקים mouthparts.
Abstract
קאלאמרי של ארבה mouthparts נחשבים קונבנציונאלי איברים הטעם יש תפקיד חשוב בבחירת מזון של חגבים, במיוחד עבור זיהוי סימנים כימיים לא נדיף דרך chaetica sensilla (בעבר בשם sensilla מסוף או sensilla מצויץ). יש עכשיו הגדלת ראיות כי קאלאמרי אלה יש גם תפקיד חוש הריח. קולטן של odorant (LmigOR2) וחלבון מחייב odorant (LmigOBP1) הותאמו נוירונים, תאים אביזר, בהתאמה, ל- basiconica sensilla של קאלאמרי. Sensillum יחיד הקלטה (הסובייטית) משמש עבור הקלטת את התגובות של הנוירונים קולטן odorant, אשר היא שיטה יעילה לסינון ליגנדים פעיל על קולטנים ספציפיים odorant. הסובייטית משמשת במחקרים פונקציונלי של רצפטורים odorant sensilla משוש. מבנה basiconica sensilla ממוקם על הכיפה של קאלאמרי שונה במקצת מן המבנה של אלה על מחושיהם. לכן, בעת ביצוע של הסובייטית שהפיק odorants, עצה מסוים עשוי להיות שימושי להשגת תוצאות אופטימליות. בנייר זה, הוא הציג נוהל מפורט ויעיל עבור הסובייטית מן basiconica sensilla משוש חרקים.
Introduction
בעלי החיים התפתחו מגוון של איברים chemosensory חש סימנים כימיים אקסוגני. בחרקים, chemosensory האברים החשובים ביותר הם מחושיהם את קאלאמרי. על האיברים האלה, מספר סוגים של שערות chemosensory, שנקרא chemosensory sensilla, הם innervated על ידי נוירונים chemosensory (CSNs) בתוך השערות. CSNs ב chemosensory sensilla מזהה סימנים כימיים ספציפיים באמצעות אותות מן גירויים כימיים כדי פוטנציאל חשמלי לאחר מכן מועברים עד מערכות העצבים המרכזית1,2,3 .
CSNs אקספרס שונים chemosensory רצפטורים [למשל, odorant רצפטורים (ORs)], ionotropic רצפטורים (מס הכנסה), ואת הטעם רצפטורים (GRs) על הקרומים שלהם, אשר לקודד סימנים כימיים אקסוגני הקשורים עם סוגים שונים של chemosensation 45,,6. אפיון CSNs היא המפתח הבהרה של מנגנונים תאית ומולקולרית של חרקים chemoreception. עכשיו sensillum יחיד הקלטה (הסובייטית) היא טכניקה נפוץ עבור אפיון חרקים CSNs, sensilla antennal של חרקים רבים, כולל זבובים7, חיפושיות עש8,9, כנימות10, ארבה11, ו נמלים12. עם זאת, מחקרים מעטים החילו הסובייטית של חרקים קאלאמרי13,14,15,16,17, כי המבנים מסוים של sensilla שלהם הקלטה אלקטרופיזיולוגיות קשה18.
נחילי ארבה (חגבאים) לעיתים קרובות לגרום נזק רציני חיתוך והפסד כלכלי19. קאלאמרי הסברה יש תפקיד חשוב בבחירת מזון ארבה20,21,22,23,24. שני סוגי chemosensory sensilla נחקרות על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה (SEM). בדרך כלל, chaetica 350 sensilla ו- 7-8 sensilla basiconica הם נצפו על כל כיפת קאלאמרי locust18. Sensilla chaetica הם sensilla הטעם המרגישות לא נדיף רמזים כימי, ואילו sensilla basiconica יש תפקיד חוש הריח, חש סימנים כימיים נדיפים.
על קאלאמרי המדומה, הקוטר של אדני שיער basiconica sensilla (ca. 12 מיקרומטר), גדולים הרבה יותר מאשר אלו של sensilla chaetica (ca. 8 מיקרומטר)18,25. קיר cuticular basiconica sensilla על קאלאמרי הוא הרבה יותר עבה מזה של antennal sensilla18. בנוסף, הכיפה של משוש יש בתכולת בתוך הקוטיקולה גמיש במיוחד. מאפיינים אלו אומר חדירה ועם microelectrode של הרכישה של אותות אלקטרופיזיולוגיות טוב הוא קשה יותר מאשר עבור antennal sensilla. בנייר זה, פרוטוקול הסובייטית מפורט ויעיל עבור locust משוש sensilla basiconica מוצג עם וידאו.
Protocol
Representative Results
Discussion
חרקים מסתמכים על קאלאמרי לזהות ריחות האוכל, והאמינו קאלאמרי שלהם הם לשחק תפקיד חשוב היווצרות המינים13,27. קאלאמרי איברי חוש הריח פשוט, מקבלים תשומת לב גדלה והולכת ככל מודל אטרקטיבי עבור חקר neuromolecular רשתות chemosensation כבסיס28.
חרק labellar, ב…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמך על ידי מענק של נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (No.31472037). כל אזכור של שמות מסחריים או מוצרים מסחריים במאמר זה היא אך ורק לצורך אספקת מידע ספציפי, לא משתמע המלצה.
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).
