تربية ذبابة الفاكهة<em> ذبابة الفاكهة</em> تحت ممحوضة ومعروف المعايشات شروط
Summary
تم توضيح طريقة لتربية ذبابة الفاكهة في ظل ظروف ممحوضة ومعروف المعايشات. وdechorionated يطير الأجنة في هيبوكلوريت الصوديوم، نقل جو معقم و مطهر لنظام غذائي العقيمة، وتربى في حاويات مغلقة. بتلقيح النظام الغذائي والأجنة مع البكتيريا يؤدي إلى الجمعيات معروف المعايشات، ويتم التأكد من وجود البكتيريا عن طريق طلاء كامل الجسم الخليط ذبابة الفاكهة.
Abstract
The influence of microbes on myriad animal traits and behaviors has been increasingly recognized in recent years. The fruit fly Drosophila melanogaster is a model for understanding microbial interactions with animal hosts, facilitated by approaches to rear large sample sizes of Drosophila under microorganism-free (axenic) conditions, or with defined microbial communities (gnotobiotic). This work outlines a method for collection of Drosophila embryos, hypochlorite dechorionation and sterilization, and transfer to sterile diet. Sterilized embryos are transferred to sterile diet in 50 ml centrifuge tubes, and developing larvae and adults remain free of any exogenous microbes until the vials are opened. Alternatively, flies with a defined microbiota can be reared by inoculating sterile diet and embryos with microbial species of interest. We describe the introduction of 4 bacterial species to establish a representative gnotobiotic microbiota in Drosophila. Finally, we describe approaches for confirming bacterial community composition, including testing if axenic Drosophila remain bacteria-free into adulthood.
Introduction
وترتبط معظم الحيوانات بشكل وثيق مع البكتيريا ( 'الجراثيم') من المهد إلى اللحد 1. وقد أظهرت المقارنات بين ( 'التقليدية') الحيوانات خالية من الكائنات الحية الدقيقة ( 'ممحوضة') والمرتبط الكائنات الحية الدقيقة الميكروبات تؤثر الجوانب المتنوعة لصحة الحيوان، بما في ذلك التمثيل الغذائي، التغذية، الأوعية الدموية، والكبد والجهاز التنفسي والمناعية، والغدد الصماء، وظيفة الجهاز العصبي 2. ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة هو نموذج أساسي لفهم العديد من هذه العمليات في وجود الميكروبات 3،4 و لدراسة تأثير الجراثيم على 5،6 صحة الحيوان. لا الأنواع البكتيرية هي موجودة في كل فرد (الأساسية)، ولكن الخلالة والملبنة الأنواع تهيمن عدديا الجراثيم من كل من د اشتعلت البرية والمرباة في المختبرات و البطن. البعض Acetobacteraceae (بما في ذلك Komagataeibacter وGluconobacter)، Firmiكتيس (مثل المكورات المعوية والنستقة)، والمعوية هي إما موجودة في كثير من الأحيان في الأفراد ذبابة الفاكهة في وفرة منخفضة، أو الحالية غير منتظم في وفرة عالية 7-12.
ومتقلب والجراثيم من ذبابة الفاكهة والثدييات داخل وعبر الأجيال 14،19. الجراثيم تقلب يمكن أن يؤدي إلى الضوضاء المظهري عند قياس الصفات التي تعتمد على الجراثيم. على سبيل المثال، وتخزين Acetobacteraceae تأثير الدهون (الدهون الثلاثية) في ذبابة الفاكهة 15-18. إذا Acetobacteraceae هي أكثر وفرة في الذباب من قنينة واحدة من في 19 أخرى، يمكن أن الذباب إسوي يكون الظواهر المختلفة (20). وثمة حل لمشكلة تقلب الجراثيم في الفئران 14 من الناحية العملية منذ عام 1960، عن طريق إدخال مجتمع محدد من 8 أنواع الجراثيم المهيمنة على الجراء الماوس كل جيل جديد (تغيير النباتات Schaedler)،ضمان أن كل الجرو يتعرض لنفس الأعضاء الرئيسيين في الجراثيم الماوس. تتحكم هذه الممارسة لتكوين الجراثيم حتى عندما تكون الجراثيم ليست هي الهدف الأساسي من الدراسة 32، وتضع سابقة لضمان وجود الميكروبات الرئيسية في مجموعة متنوعة من الظروف التجريبية.
لتحديد تأثير الميكروبات على ذبابة الفاكهة التغذية، وقد وضعت عدة بروتوكولات لاشتقاق خطوط الطيران ممحوضة، بما في ذلك dechorionation هيبوكلوريت من الأجنة (إما مستمدة من جديد كل جيل أو حافظت الأجيال عن طريق التحويل إلى النظام الغذائي العقيمة) والعلاج بالمضادات الحيوية 13. هناك فوائد لمناهج مختلفة، مثل سهولة وسرعة لكلا العلاج المضادات الحيوية ونقل المسلسل، مقابل سيطرة أكبر من المتغيرات التباس مع دي نوفو dechorionation (على سبيل المثال، كثافة البيض والجراثيم الملوثة المتبقية، بعيدا عن الهدف تأثيرات المضادات الحيوية). بغض النظر عن طريقةإعداد وإدخال الأنواع الميكروبية المحدد لممحوضة الأجنة يسمح ثقافة ذبابة الفاكهة مع المجتمعات المحلية ( 'معروف المعايشات') محددة. بدلا من ذلك، ومحاكاة استخدام النباتات Schaedler، هذا المجتمع يمكن تلقيح البيض وضعت تقليديا (اتباع الخطوات 6-7 فقط) لضمان وجود الميكروبات التي تؤثر في سمة في كل قارورة وتجنب مضاعفات تقلب الجراثيم. نحن هنا تصف البروتوكول لرفع ذبابة الفاكهة ممحوضة ومعروف المعايشات التي كتبها دي نوفو dechorionation من الأجنة، ومؤكدا وجود الأنواع الميكروبية قدم أو تلوث.
Protocol
Representative Results
Discussion
الطريقة الموصوفة هنا هو واحد من عدة طرق للجنين dechorionation 8،11،18،25،26،27، جنبا إلى جنب مع وسائل بديلة للتربية الذباب ممحوضة، بما في ذلك نقل المسلسل من البالغين ممحوضة 18،27 أو العلاج بالمضادات الحيوية 13،18. وتشمل وسائل dechorionation أخرى يغسل الايثانول وتقلل <…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد الأمثل بعض تفاصيل هذا البروتوكول بمساعدة الدكتور آدم دوبسون، الذين قدموا أيضا تعليقات مفيدة على المخطوطة. وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة المعاهد الوطنية للصحة (FNIH) عدد المنح R01GM095372 (JMC، A (CN) W، AJD، ودرهم). FNIH منح عدد 1F32GM099374-01 (PDN)، وجامعة بريغهام يونغ أموال بدء التشغيل (JMC، MLK، MV). تم دعم تكاليف النشر من كلية جامعة بريغهام يونغ لعلوم الحياة وقسم علوم النبات والحياة البرية.
Materials
| Brewer's Yeast | MP Biomedicals, LLC. | 903312 | http://www.mpbio.com/product.php?pid=02903312 |
| Glucose | Sigma Aldrich | 158968-3KG | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/158968?lang=en®ion=US |
| Agar | Fisher–Lab Scientific | fly802010 | https://www.fishersci.com/shop/products/drosophila-agar-8-100mesh-10kg/nc9349177 |
| Welch's 100% Grape Juice Concentrate | Walmart or other grocery store | 9116196 | http://www.walmart.com/ip/Welch-s-Frozen-100-Grape-Juice-Concentrate-11.5-oz/10804406 |
| Cage: 32 oz. Translucent Round Deli Container | Webstaurant Store | 999L5032Y | http://www.webstaurantstore.com/newspring-delitainer-sd5032y-32-oz-translucent-round-deli-container-24-pack/999L5032Y.html |
| Translucent Round Deli Container Lid | Webstaurant Store | 999YNL500 | http://www.webstaurantstore.com/newspring-delitainer-ynl500-translucent-round-deli-container-lid-60-pack/999YNL500.html |
| Stock Bottles | Genesee Scientific | 32-130 | https://geneseesci.com/shop-online/product-details/?product=32-130 |
| Droso-Plugs | Genesee Scientific | 49-101 | https://geneseesci.com/shop-online/product-details/?product=49-101 |
| Nylon Mesh | Genesee Scientific | 57-102 | https://geneseesci.com/shop-online/product-details/715/?product=57-102 |
| Plastic Bushing | Home Depot | 100343125 | http://www.homedepot.com/p/Halex-2-1-2-in-Rigid-Insulated-Plastic-Bushing-75225/100343125 |
| Specimen Cup | MedSupply Partners | K01-207067 | http://www.medsupplypartners.com/covidien-specimen-containers.html |
| Repeater M4 | Eppendorf | 4982000322 | https://online-shop.eppendorf.us/US-en/Manual-Liquid-Handling-44563/Dispensers–Burettes-44566/Repeater-M4-PF-44619.html |
| 50 ml Centrifuge Tubes | Laboratory Product Sales | TR2003 | https://www.lpsinc.com/Catalog4.asp?catalog_nu=TR2003 |
| Food Boxes | USA Scientific | 2316-5001 | http://www.usascientific.com/search.aspx?find=2316-5001 |
| Lysing Matrix D Bulk | MP Biomedicals, LLC. | 116540434 | http://www.mpbio.com/search.php?q=6540-434&s=Search |
| Filter Pipette Tips, 300μl | USA Scientific | 1120-9810 | http://www.usascientific.com/search.aspx?find=1120-9810 |
| Petri Dishes | Laboratory Product Sales | M089303 | https://www.lpsinc.com/Catalog4.asp?catalog_nu=M089303 |
| Ethanol | Decon Laboratories, INC. | 2701 | http://www.deconlabs.com/products.php?ID=88 |
| Paintbrush | Walmart | 5133 | http://www.walmart.com/ip/Chenille-Kraft-5133-Acrylic-Handled-Brush-Set-Assorted-Sizes-colors-8-Brushes-set/41446005 |
| Forceps | Fisher | 08-882 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-medium-pointed-forceps-3/p-128693 |
| Household Bleach (6-8% Hypochlorite) | Walmart | 550646751 | http://www.walmart.com/ip/Clorox-Concentrated-Regular-Bleach-121-fl-oz/21618295 |
| Universal Peptone | Genesee Scientific | 20-260 | https://geneseesci.com/shop-online/product-details/?product=20-260 |
| Yeast Extract | Fisher Scientific | BP1422-500 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisher-bioreagents-microbiology-media-additives-yeast-extract-3/bp1422500?matchedCatNo=BP1422500 |
| Dipotassium Phosphate | Sigma Aldrich | P3786-1KG | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=P3786-1KG&interface=All&N=0&mode=match%20partialmax&lang=en®ion=US&focus=product |
| Ammonium Citrate | Sigma Aldrich | 25102-500g | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=25102-500g&interface=All&N=0&mode=match%20partialmax&lang=en®ion=US&focus=product |
| Sodium Acetate | VWR | 97061-994 | https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=97061-994 |
| Magnesium Sulfate | Fisher Scientific | M63-500 | https://www.fishersci.com/shop/products/magnesium-sulfate-heptahydrate-crystalline-certified-acs-fisher-chemical-3/m63500?matchedCatNo=M63500 |
| Manganese Sulfate | Sigma Aldrich | 10034-96-5 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/search?term=10034-96-5&interface=CAS%20No.&N=0&mode=match%20partialmax&lang=en®ion=US&focus=product |
| MRS Powder | Sigma Aldrich | 69966-500G | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/69966?lang=en®ion=US |
| 96 Well Plate Reader | BioTek (Epoch) | NA | http://www.biotek.com/products/microplate_detection/epoch_microplate_spectrophotometer.html |
| 1.7 ml Centrifuge Tubes | USA Scientific | 1615-5500 | http://www.usascientific.com/search.aspx?find=1615-5500 |
| Filter Pipette Tips, 1000μl | USA Scientific | 1122-1830 | http://www.usascientific.com/search.aspx?find=1122-1830 |
| 96 Well Plates | Greiner Bio-One | 655101 | https://shop.gbo.com/en/usa/articles/catalogue/article/0110_0040_0120_0010/13243/ |
| Ceramic Beads | MP Biomedicals, LLC. | 6540-434 | http://www.mpbio.com/product.php?pid=116540434 |
| Tissue Homogenizer | MP Biomedicals, LLC. | 116004500 | http://www.mpbio.com/product.php?pid=116004500 |
| Class 1 BioSafety Cabinet | Thermo Scientific | Model 1395 | http://www.thermoscientific.com/en/product/1300-series-class-ii-type-a2-biological-safety-cabinet-packages.html |
References
- McFall-Ngai, M. J. Giving microbes their due–animal life in a microbially dominant world. J Exp Biol. 218, 1968-1973 (2015).
- Smith, K., McCoy, K. D., Macpherson, A. J. Use of axenic animals in studying the adaptation of mammals to their commensal intestinal microbiota. Semin Immunol. 19 (2), 59-69 (2007).
- Rieder, L. E., Larschan, E. N. Wisdom from the fly. Trends Genet. 30 (11), 479-481 (2014).
- Arias, A. M. Drosophila melanogaster and the development of biology in the 20th century. Methods Mol Biol. 420, 1-25 (2008).
- Lee, W. J., Brey, P. T. How microbiomes influence metazoan development: insights from history and Drosophila modeling of gut-microbe interactions. Annu Rev Cell Dev Biol. 29, 571-592 (2013).
- Erkosar, B., Leulier, F. Transient adult microbiota, gut homeostasis and longevity: novel insights from the Drosophila model. FEBS Lett. 588 (22), 4250-4257 (2014).
- Chandler, J. A., Lang, J. M., Bhatnagar, S., Eisen, J. A., Kopp, A. Bacterial communities of diverse Drosophila species: ecological context of a host-microbe model system. PLoS Genet. 7 (9), e1002272 (2011).
- Broderick, N. A., Buchon, N., Lemaitre, B. Microbiota-induced changes in drosophila melanogaster host gene expression and gut morphology. MBio. 5 (3), 01117 (2014).
- Wong, C. N., Ng, P., Douglas, A. E. Low-diversity bacterial community in the gut of the fruitfly Drosophila melanogaster. Environ Microbiol. 13 (7), 1889-1900 (2011).
- Staubach, F., Baines, J. F., Kunzel, S., Bik, E. M., Petrov, D. A. Host species and environmental effects on bacterial communities associated with Drosophila in the laboratory and in the natural environment. PLoS One. 8 (8), e70749 (2013).
- Brummel, T., Ching, A., Seroude, L., Simon, A. F., Benzer, S. Drosophila lifespan enhancement by exogenous bacteria. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (35), 12974-12979 (2004).
- Cox, C. R., Gilmore, M. S. Native microbial colonization of Drosophila melanogaster and its use as a model of Enterococcus faecalis pathogenesis. Infect Immun. 75 (4), 1565-1576 (2007).
- Ridley, E. V., Wong, A. C., Douglas, A. E. Microbe-dependent and nonspecific effects of procedures to eliminate the resident microbiota from Drosophila melanogaster. Appl Environ Microbiol. 79 (10), 3209-3214 (2013).
- Rogers, G. B., et al. Functional divergence in gastrointestinal microbiota in physically-separated genetically identical mice. Sci Rep. 4, 5437 (2014).
- Chaston, J. M., Newell, P. D., Douglas, A. E. Metagenome-wide association of microbial determinants of host phenotype in Drosophila melanogaster. MBio. 5 (5), 01631-01714 (2014).
- Huang, J. H., Douglas, A. E. Consumption of dietary sugar by gut bacteria determines Drosophila lipid content. Biology Letters. , (2015).
- Shin, S. C., et al. Drosophila microbiome modulates host developmental and metabolic homeostasis via insulin signaling. Science. 334 (6056), 670-674 (2011).
- Storelli, G., et al. Lactobacillus plantarum promotes Drosophila systemic growth by modulating hormonal signals through TOR-dependent nutrient sensing. Cell Metab. 14 (3), 403-414 (2011).
- Wong, A. C., Chaston, J. M., Douglas, A. E. The inconstant gut microbiota of Drosophila species revealed by 16S rRNA gene analysis. ISME J. 7 (10), 1922-1932 (2013).
- Newell, P. D., Douglas, A. E. Interspecies interactions determine the impact of the gut microbiota on nutrient allocation in Drosophila melanogaster. Appl Environ Microbiol. 80 (2), 788-796 (2014).
- Broderick, N. A., Lemaitre, B. Gut-associated microbes of Drosophila melanogaster. Gut Microbes. 3 (4), 307-321 (2012).
- Ren, C., Webster, P., Finkel, S. E., Tower, J. Increased internal and external bacterial load during Drosophila aging without life-span trade-off. Cell Metab. 6 (2), 144-152 (2007).
- Wong, A. C., et al. The Host as the Driver of the Microbiota in the Gut and External Environment of Drosophila melanogaster. Appl Environ Microbiol. 81 (18), 6232-6240 (2015).
- Dobson, A. J., et al. Host genetic determinants of microbiota-dependent nutrition revealed by genome-wide analysis of Drosophila melanogaster. Nat Commun. 6, 6312 (2015).
- Bakula, M. The persistence of a microbial flora during postembryogenesis of Drosophila melanogaster. J Invertebr Pathol. 14 (3), 365-374 (1969).
- Ryu, J. H., et al. Innate immune homeostasis by the homeobox gene caudal and commensal-gut mutualism in Drosophila. Science. 319 (5864), 777-782 (2008).
- Blum, J. E., Fischer, C. N., Miles, J., Handelsman, J. Frequent replenishment sustains the beneficial microbiome of Drosophila melanogaster. MBio. 4 (6), 00860 (2013).
- Bitner-Mathe, B. C., Klaczko, L. B. Plasticity of Drosophila melanogaster wing morphology: effects of sex, temperature and density. Genetica. 105 (2), 203-210 (1999).
- Edward, D. A., Chapman, T. Sex-specific effects of developmental environment on reproductive trait expression in Drosophila melanogaster. Ecol Evol. 2 (7), 1362-1370 (2012).
- Ridley, E. V., Wong, A. C., Westmiller, S., Douglas, A. E. Impact of the resident microbiota on the nutritional phenotype of Drosophila melanogaster. PLoS One. 7 (5), e36765 (2012).
- Newell, P. D., et al. In vivo function and comparative genomic analyses of the Drosophila gut microbiota identify candidate symbiosis factors. Front Microbiol. 5, 576 (2014).
- Dewhirst, F. E., et al. Phylogeny of the defined murine microbiota: altered Schaedler flora. Appl Environ Microbiol. 65 (8), 3287-3292 (1999).
- Min, K. T., Benzer, S. Wolbachia, normally a symbiont of Drosophila, can be virulent, causing degeneration and early death. Proc Natl Acad Sci U S A. 94 (20), 10792-10796 (1997).
