Methoden zur Inszenierung Pupal Perioden und Messung der Flügel Pigmentierung der Drosophila guttifera
Summary
Protokolle für die Inszenierung pupal Perioden und Messung der Flügel Pigmentierung der Drosophila Guttifera werden beschrieben. Inszenierung und Quantifizierung der Pigmentierung bieten eine solide Grundlage für das Studium Entwicklungsmechanismen von Erwachsenen Züge und interspezifischen Vergleich der Eigenschaft Entwicklung ermöglichen.
Abstract
Vielfältige Arten von Drosophila (Fruchtfliege) bieten Möglichkeiten, die Mechanismen der Entwicklung und genetische Veränderungen für evolutionäre Veränderungen verantwortlich zu studieren. Insbesondere ist die adult-Stadium eine reiche Quelle von morphologischen Merkmalen auf interspezifischen Abgleich, einschließlich Flügel Pigmentierung Vergleich. Um Entwicklungsstörungen Unterschiede zwischen den Arten zu studieren, sind detaillierte Beobachtung und entsprechende Inszenierung für präzisen Vergleich erforderlich. Hier beschreiben wir Protokolle für die Inszenierung von pupal Perioden und Quantifizierung der Flügel Pigmentierung eine gepunktete Fruchtfliege Drosophila Guttifera. Zunächst beschreiben wir die Methode für die genaue morphologische Beobachtung und Definition von pupal Stadien basierend auf Morphologien. Diese Methode beinhaltet eine Technik zur Entfernung der Puppenkammer, ist die Radula Außenhülle der Puppe, um detaillierte Beobachtung der pupal Morphologien zu ermöglichen. Zweitens, beschreiben wir die Methode zur Messung der Dauer der definierte pupal Stadien. Schließlich beschreiben wir die Methode zur Quantifizierung der Flügel Pigmentierung basierend auf Bildanalyse mit digitalen Bildern und ImageJ-Software. Mit diesen Methoden können wir eine solide Basis für den Vergleich von Entwicklungsprozessen von Erwachsenen Züge während pupal Stadien feststellen.
Introduction
Einige der morphologischen Merkmale von Drosophila sind unter Arten1,2,3,4,5breit gefächert. Nähern wir uns der Frage wie morphologische Vielfalt entsteht durch den Vergleich der Mechanismen der Generation diese Morphologien. Beispiele für solche Morphologien sind Larven Trichome, adult Sex Kämme, externe Geschlechtsapparat, Abdominal-Pigmentierung und Flügel Pigmentierung6,7,8,9, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15. um morphologische Unterschiede zwischen Erwachsenen zu studieren, Beobachtung und Analyse der pupal Stadien sind wichtig, weil das Schicksal der Erwachsenen Züge sich in der späten Larvenstadien richtet und anschließende Morphogenese den pupal Zeitraum geht.
In Studien der Entwicklungsbiologie von Drosophila Melanogaster“Stunden APF” (Stunden nach pupal Bildung) ist die übliche Methode um ein Puppenstadium16anzugeben. Dieses System absoluten Zeit nach pupal Bildung beschäftigt und ist sehr praktisch für routinemäßige Experimente. Allerdings Entwicklungs-Geschwindigkeit abweichen unter Puppen und durch leichte microenvironmental, genetische und epigenetische Unterschiede betroffen sein könnten, und daher mit den gleichen absoluter Zeit nach pupal Bildung garantiert nicht, dass Puppen gleichzeitig sind Entwicklungsstadium. In vielen Fällen sind die Phasen definiert durch morphologische Merkmale für den Vergleich von mehreren Personen vorzuziehen. Vor allem, erfordert ein Vergleich zwischen den Arten präzise Inszenierung und Vergleich unter entsprechenden (homologe) Stufen.
Bainbridge und Bownes17 erkannt 20 pupal Stadien (P1 bis P15(ii)) basierend auf morphologische Merkmale von Drosophila Melanogaster Puppen. Diese Inszenierung ist die am weitesten verbreitete System der morphologischen Entwicklungs-staging-18. In einer früheren Studie führten wir pupal Inszenierung von Drosophila Guttifera , um eine Grundlage für Flügel Pigmentierung Studien19zu schaffen. D. Guttifera hat eine schwarze Polka-Dot Muster auf den Flügeln und gehört der Gattung Modell für Flügel Pigmentierung Bildung20. Obwohl wir den morphologischen Kriterien beschrieben bezeichnet die Bainbridge und Bownes Forschung17, wir direkt gemessen Bühne Dauer durch serielle Beobachtungen19, anstatt Bainbridge und Bownes Schätzung der Bühne Dauer von der beobachteten Frequenz. Hier beschreiben wir die Methode der pupal Inszenierung und Messung der Dauer von pupal Stadien der Drosophila in Fukutomi Et Al19verwendet.
Um den Entwicklungsstörungen Mechanismus der Flügel Pigmentierung zu untersuchen, müssen wir wissen, tritt im pupal oder adulten Stadien die Pigmentierung. Fukutomi Et Al. 19 quantifiziert optische dichten (ODs) der Pigmentierung während pupal und adulten Stadien durch die Bildanalyse Flügel Bilder. Die Pigmentierung von Drosophila Flügel wird gedacht, um durch Ansammlung von schwarzen Melanin21verursacht werden. Für die Quantifizierung der ODs dienten Graustufenbilder und ImageJ Software (https://imagej.nih.gov/ij/)22 . Zu erkennen und quantifizieren die Spot-spezifische Pigmentierung (ΔOD), subtrahieren wir die OD außerhalb ein Spot aus der OD innerhalb einer Stelle. Um diese Methode reproduzierbar und objektiver zu gestalten, sollten die Orte der OD-Messung über Flügel Venen als Wahrzeichen ermittelt werden. In diesem Artikel beschreiben wir ausführlich diese Methode zur Quantifizierung der Flügel Pigmentierung in Drosophila Guttifera.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir beschreiben hier die Protokolle für die Definition von pupal Stadien entfernen der Puppenkammer für detaillierte Beobachtung, Messung der Dauer von pupal Stadien und Messung der Intensität der schwarzen Flecken auf einem Flügel in D. Guttifera. Diese Protokolle können viele Drosophila beantragt werden und im Zusammenhang mit Fliege Arten, vor allem mit Flügel Pigmentierung.
Eingehende Beobachtung und Beschreibung der detailliertere entwicklungspolitische Veranstaltu…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Sean B. Carroll und Thomas Werner für die Bereitstellung von fliegen Bestände, Naoyuki Sicherung für Ausrüstung, Byung Seok Jin für seine Hilfe bei Dreharbeiten, Kiyokazu Agata für mentoring und Elizabeth Nakajima zur englischen Bearbeitung. Diese Arbeit wurde durch KAKENHI unterstützt 17K 19427 und Takeda Science Foundation.
Materials
| Drosophila guttifera | The Drosophila Species Stock Center at the U.C. San Diego | 15130-1971.10 | Drosophila guttifera, a fruit fly species used in this article |
| Plastic vial | Hightech | MKC-30 | Plastic vial, for fly stock maintenance |
| Buzz plugs vial and bottle closures for glass vials | Fisher Scientific | AS-271 | Cellulose plug, for fly stock maintenance |
| White soft sugar | Mitsui Sugar | J-500g | White soft sugar, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
| Corn flour | Nippon Flour Mills | F | Corn flour, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
| Corn grits – C | Nippon Flour Mills | GC | Corn grits – C, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
| Agar powder | Matsuki Kanten Sangyo | No.602 | Agar powder, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
| Dry beer yeast | Asahi Food & Healthcare | Y2A | Dry beer yeast, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
| Butyl p-hydroxybenzoate | Nacalai Tesque | 06327-02 | Butyl p-hydroxybenzoate, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
| Ethanol | Wako | 057-00456 | Ethanol, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
| Flat bottom microtube | Ina Optica | CF-0150 | 1.5 mL microtube, for collecting pupae |
| CAPSULEFUGE | Tomy | PMC-060 | Mini microcentrifuge, for collecting pupae |
| Sterilized Schale NB | Sansei Medical | 01-013 | Plastic Petri dish (diameter 90 mm x height 15 mm) |
| Serum tube rack | Iwaki | 9796-050 | Used as a moist chamber, for observation of pupa |
| Corning Falcon Easy-Grip tissue culture dish | Corning | 353001 | Plastic Petri dish (diameter 35 mm x height 10 mm) |
| Falcon standard tissue culture dish | Corning | 353002 | Plastic Petri dish (diameter 60 mm x height 15 mm) |
| Push-pin | Kokuyo | 51233709 | Push-pin, for making pinholes on the microtube lid |
| Stereomicroscope | Olympus | SZX16 | Stereomicroscope, for morphological observation |
| Digital camera | Olympus | DSE-330-A | Digital camera, for imaging |
| NICETACK double sided tape | Nichiban | NW-15SF | Double sided tape, for removing puparium |
| Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | Forceps, for removing puparium |
| Van Gogh VISUAL Paint brush | Talens Japan | GWVR-#5/0 | Paint brush, for removing puparium |
| Greiner CELLSTAR 12 well cell culture plate | Merck | 665-180 | 12-well cell culture plate, for measuring durations of pupal periods |
| NaCl | Wako | 191-01665 | NaCl, for PBS |
| KCl | Nacalai Tesque | 285-14 | KCl, for PBS |
| Na2HPO4·12H2O | Wako | 196-02835 | Na2HPO4·12H2O, for PBS |
| KH2PO4 | Nacalai Tesque | 28721-55 | KH2PO4, for PBS |
| Stepped Neutral Density (ND) Filter 0.04 – 3.0 | Edmund Optics | 64-384 | Stepped density filter, for calibration of pigmentation measurement |
| ImageJ software | NIH | 1.8.0-101 | ImageJ software, for measurement of intensity of black spots on a wing (https://imagej.nih.gov) |
| FINE FROST glass slide | Matsunami Glass Ind | FF-001 | Glass slide, for measurement of intensity of black spots on a wing |
| Square microscope cover glass 18 x 18 | Matsunami Glass Ind | C018181 | Cover slip, for measurement of intensity of black spots on a wing |
Referências
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