En förbättrad metod för noggrann och snabb mätning av Flight Performance i<em> Drosophila</em
Summary
Här beskriver vi en metod för snabb och noggrann mätning av flygprestanda i Drosophila, vilket möjliggör high-throughput screening.
Abstract
Drosophila har visat sig vara ett användbart modellsystem för analys av beteende, inklusive flyg. Den ursprungliga flygningen testare inblandade släppa flyger in i en oljebelagd mätglas, landningshöjd förutsatt ett mått på flygprestanda genom att bedöma hur långt flugor kommer att falla innan producera tillräckligt dragkraft för att göra kontakt med väggen av cylindern. Här beskriver vi en uppdaterad version av flyg testare med fyra stora förbättringar. Först har vi lagt en "drop tube" för att se till att alla flugor in i flygcylindern på en liknande hastighet mellan försöken, vilket eliminerar variationer mellan användarna. För det andra, ersatte vi oljebeläggning med löstagbara plastskivor belagda i Tangle-Trap, ett lim som syftar till att fånga levande insekter. För det tredje, använder vi en längre cylinder för att möjliggöra mer exakt diskriminering av flyg förmåga. Fjärde använder vi en digitalkamera och bildbehandling för att automatisera poängsättning av flygprestanda. Dessa förbättringar möjliggör rappaid, kvantitativ bedömning av flyg beteende, användbart för stora datamängder och stora genetiska skärmar.
Introduction
Drosophila har länge använts för att studera den genetiska grunden för beteende 1, och forskare har tagit fram ett antal olika sätt att analysera olika typer av beteenden 2-6. Flugor har varit särskilt användbara för att ge användbara modeller av neuromuskulära sjukdomar 7. En gemensam analys för att studera rörelsebeteende är flygprestanda. Den ursprungliga flyg testare är användbart för att identifiera flyg defekta mutanter och för kvantitativ bedömning av flygförmåga 1, men den har flera brister som begränsar dess tillämpning för hög genomströmning skärmar: användningen av oljebelagda cylindrar är rörigt och besvärligt, vissa funktioner som längden av cylindern och införsel av flugor i röret med variabel kraft minska kvantitativ noggrannhet, och det är svårt att återhämta levande flugor från testaren. För att övervinna dessa begränsningar har vi modifierat flygningen testare för att inkludera ett antal förbättringar. Vi har lagt till en "drop tuvara "att presentera flugor för att eliminera variationer mellan experiment och användare. Vi använder flyttbara akrylskivor belagda med ett lim som gör det enklare sanering och återvinning av enskilda flugor. Vi har ökat längden på flygröret för att förbättra kvantitativa noggrannhet och tillförlitlighet. Slutligen använder vi en digitalkamera och programvara bildbehandling för att beräkna landnings höjder av flugor. Vi tror att dessa förbättringar kommer att vara till nytta för alla laboratorier intresserade av att genomföra storskaliga genetiska skärmar för fel i flygprestanda.
Protocol
Representative Results
Discussion
Med hjälp av de metoder som beskrivs här, har vi haft möjlighet att snabbt bedöma flygprestanda för ett stort antal Drosophila-mutanter, vilket ger större effektivitet än tidigare varit möjligt. För våra experiment, vi rutinmässigt skilja män och kvinnor och ta upp dem vid låg täthet (mindre än 20 flugor / flaska) för att begränsa angrepp som kan skada vingar. En annan viktig faktor är att kontrollera ordentligt för skillnader i flygprestanda på grund av skillnader i genetisk bakgrund. Vi ty…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av National Institutes of Health bidrag F32 NS078958 (DTB) och R01 AG033620 (BG).
Materials
| Putty knife | Home Depot | 630147 | www.homedepot.com |
| Pine back band moulding ( x2 ) | Home Depot | 156469 | www.homedepot.com |
| Furring Strip Board | Home Depot | 164704 | www.homedepot.com |
| Tangle Trap Insect Trap Coating | BioControl Network | 268941 | www.biconet.com |
| Laptop Computer | Apple | _ | www.apple.com/mac/ |
| mineral oil | Fisher Scientific | BP26291 | www.fishersci.com |
| white poster board | Staples | 247403 | www.staples.com |
| polystyrene weighing dish | Fisher Scientific | S67091A | www.fishersci.com |
| ImageJ Software | National Institutes of Health | _ | http://rsb.info.nih.gov/ij/ |
| digital camera | Sony | DSC-TX7 | www.store.sony.com |
| fine forceps | Fine Science Tools | _ | www.finescience.com |
| polycarbonate cylinder (drop tube) | mcMaster-Carr | 8585K62 | www.mcmaster.com |
| flight cylinder (acrylic) | mcMaster-Carr | 8486K943 | www.mcmaster.com |
| polycarbonate sheets | mcMaster-Carr | 85585K25 | www.mcmaster.com |
| ring stand (x2) | Fisher Scientific | S47808 | www.fishersci.com |
| ring support | Fisher Scientific | S47791 | www.fishersci.com |
| Three-prong extension clamps (x2) | Fisher Scientific | 05-769-7Q | www.fishersci.com |
| funnel | Fisher Scientific | 10-500-3 | www.fishersci.com |
| chain clamps (x2) | VWR | 21573-275 | www.vwr.com |
| glass vials | VWR | 66020-198 | www.vwr.com |
References
- Benzer, S. Genetic dissection of behavior. Sci. Am. 229, 24-37 (1973).
- Ali, Y. O., Escala, W., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying locomotor, learning, and memory deficits in Drosophila models of neurodegeneration. J. Vis. Exp. , e2504 (2011).
- de Vries, S. E., Clandinin, T. Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. , e50192 (2013).
- Mundiyanapurath, S., Certel, S., Kravitz, E. A. Studying aggression in Drosophila (fruit flies). J. Vis. Exp. , e155 (2007).
- Nichols, C. D., Becnel, J., Pandey, U. B. Methods to assay Drosophila behavior. J. Vis. Exp. , e3795 (2012).
- Shiraiwa, T., Carlson, J. R. Proboscis extension response (PER) assay in Drosophila. J. Vis. Exp. , e193 (2007).
- Lloyd, T. E., Taylor, J. P. Flightless flies: Drosophila models of neuromuscular disease. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1184, e1-e20 (2010).
- Atkinson, N. S., et al. Molecular separation of two behavioral phenotypes by a mutation affecting the promoters of a Ca-activated K channel. J. Neurosci. 20, 2988-2993 (2000).
- Atkinson, N. S., Robertson, G. A., Ganetzky, B. A component of calcium-activated potassium channels encoded by the Drosophila slo locus. Science. 253, 551-555 (1991).
- Elkins, T., Ganetzky, B., Wu, C. F. A Drosophila mutation that eliminates a calcium-dependent potassium current. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83, 8415-8419 (1986).
- Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila. Exp. Gerontol. 40, 386-395 (2005).
- Fry, S. N., Rohrseitz, N., Straw, A. D., Dickinson, M. H. Visual control of flight speed in Drosophila melanogaster. J. Exp. Biol. 212, 1120-1130 (2009).
- Mronz, M., Lehmann, F. O. The free-flight response of Drosophila to motion of the visual environment. J. Exp. Biol. 211, 2026-2045 (2008).
