Hög genomströmning analys för att undersöka äggläggning preferenser Individuella<em> Drosophila melanogaster</em
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
Nyligen har äggläggande föredrar Drosophila dykt upp som en genetiskt lätthanterlig modell för att studera neurala grunden för enkla beslutsprocesser. När du väljer platser för att deponera sina ägg, kvinnliga flugor är kapabla att rangordna den relativa attraktionskraft sina optioner och välja "större av två varor." De flesta äggläggande preferens analyser är inte praktiskt om man vill ta en systematisk genetisk screening för att söka efter krets grunden bakom denna enkla beslutsfattandet, eftersom de är populationsbaserad och mödosam att ställa upp. För att öka genomströmningen av att studera av äggläggande preferenser enstaka honor har vi utvecklat egna kammare som var och en kan samtidigt analys äggläggande preferenser upp till trettio enskilda flyger liksom ett protokoll som garanterar varje hona har en hög äggläggande hastighet (så att deras önskemål är lätt urskiljbar och mer övertygande). Vår strategi är enkel att utföraoch producerar mycket konsekventa resultat. Dessutom kan dessa kammare förses med olika tillbehör för att möjliggöra videoinspelning de äggläggande djur och leverera ljus för optogenetik studier. Den här artikeln innehåller ritningarna för att tillverka dessa kammare och förfarandet för framställning av flugorna som skall analyseras i dessa kammare.
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
Representative Results
Discussion
Kamrarna och protokoll som beskrivs här har flera förbättringar jämfört med tidigare äggläggande analyser. Först, de ökar genomströmningen för analys av preferenser enstaka djur avsevärt. Varje kammare kan analysera 30 enstaka honor och det tar mindre än en timme att ställa upp. För det andra, de ökar konsistensen av äggläggande preferenser jämfört med tidigare metoder. Standardiseringen av dimensionerna hos arenan, storleken på äggläggande substrat, och avståndet mellan substrat gör det lättar…
Disclosures
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 |
References
- 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).
- Yamamoto, N. C., Koganezawa, M. Genes and circuits of courtship behaviour in Drosophila males. Nat. Rev. Neurosci. 14 (10), 681-692 (2013).
- Zwarts, L., Versteven, M., Callaerts, P. Genetics and neurobiology of aggression in Drosophila. Fly. 6 (1), 35-48 (2012).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Stern, U., Zhu, E. Y., He, R., Yang, C. H. Long-duration animal tracking in difficult lighting conditions. Sci. Rep. 5, 10432 (2015).
- 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).
- 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).
- Klatpoetke, N. C., et al. Independent Optical Excitation of Distinct Neural Populations. Nat. Methods. 11 (3), 338-346 (2014).
