Enkelt Sensillum optagelser for johannesbrød Palp Sensilla Basiconica
Summary
Dette papir beskriver en detaljeret og yderst effektiv protokol for enkelt sensillum optagelser fra sensilla basiconica på blækspruttearme af insekt mouthparts.
Abstract
Blækspruttearme af locust mouthparts betragtes som konventionelle gustatoriske organer, der spiller en vigtig rolle i en locust mad valg, navnlig til påvisning af ikke-flygtige kemiske signaler gennem sensilla chaetica (tidligere benævnt terminal sensilla eller crested sensilla). Der er nu stadig flere beviser at disse blækspruttearme også har en olfaktoriske funktion. En lugtstof receptor (LmigOR2) og en lugtstof-bindende protein (LmigOBP1) er blevet lokaliseret i neuroner og tilbehør celler, henholdsvis i sensilla basiconica af blækspruttearme. Enkelt sensillum optagelse (SSR) bruges til at registrere svarene fra lugtstof receptor neuroner, som er en effektiv metode til screening af aktive ligander på specifikke lugtstof receptorer. SSR bruges i funktionelle studier af lugtstof receptorer i palp sensilla. Strukturen i den sensilla basiconica beliggende på kuplen af blækspruttearme anderledes end af dem på antennerne struktur. Derfor, når du udfører en SSR fremkaldt af duftstoffer, nogle specifikke råd kan være nyttige for at opnå optimale resultater. I dette papir, er en detaljeret og yderst effektiv protokol for en SSR fra insekt palp sensilla basiconica indført.
Introduction
Dyr har udviklet sig en række chemosensory organer, der fornemmer eksogene kemiske signaler. I insekter er de vigtigste chemosensory organer antenner og blækspruttearme. På disse organer, er flere typer af chemosensory hår, kaldet chemosensory sensilla, innerveres af chemosensory neuroner (CSNs) inden for hår. CSNs i chemosensory sensilla genkende specifikke kemiske signaler gennem signaltransduktion fra kemiske stimuli til elektriske potentialer, der overføres efterfølgende til den centrale nervesystem1,2,3 .
CSNs udtrykke forskellige chemosensory receptorer [fxlugtstof receptorer (ORs)], ionotropic receptorer (IRs) og gustatoriske receptorer (GRs) på deres membraner, som indkode eksogene kemiske signaler forbundet med forskellige typer af chemosensation 4,5,6. Karakterisering af CSNs er nøglen til udredning af cellulære og molekylære mekanismer af insekt chemoreception. Nu enkelt sensillum optagelse (SSR) er en meget udbredt teknik til karakterisering af insekt CSNs i de antennal sensilla af mange insekter, herunder flyver7, møl8, biller9, bladlus10, græshopper11, og myrer12. Men få studier har anvendt en SSR insekt blækspruttearme13,14,15,16,17, fordi de særlige strukturer i deres sensilla gøre en elektrofysiologiske optagelse vanskeligt18.
Sværme af græshopper (Orthoptera) forårsage ofte alvorlige afgrøde skader og økonomiske tab19. Blækspruttearme menes at spille en vigtig rolle i mad udvælgelsen af græshopper20,21,22,23,24. To typer af chemosensory sensilla er undersøgt af en scanning elektron mikroskop (SEM). Normalt, er 350 sensilla chaetica og 7-8 sensilla basiconica observeret på hver kuppel af locust blækspruttearme18. Sensilla chaetica er gustatoriske sensilla, der fornemmer ikke-flygtige kemiske signaler, der henviser til, at sensilla basiconica har en olfaktoriske funktion, sensing flygtige kemiske signaler.
På locust blækspruttearme, diameteren af hår stikkene af sensilla basiconica (ca. 12 µm), er meget større end dem af sensilla chaetica (ca. 8 µm)18,25. Sensilla basiconica på blækspruttearme cuticular væg er meget tykkere end antennal sensilla18. Derudover har kuplen af palp væske indhold inden for en meget fleksibel neglebånd. Disse egenskaber betyder, at en penetration med en mikroelektrode og anskaffelsen af god elektrofysiologiske signaler er vanskeligere end for antennal sensilla. I dette papir præsenteres en detaljeret og yderst effektiv SSR protokol for johannesbrød palp sensilla basiconica med en video.
Protocol
Representative Results
Discussion
Insekter afhængige blækspruttearme at opdage mad lugt, og deres blækspruttearme menes at spille en vigtig rolle i artsdannelse13,27. Blækspruttearme er simpel olfaktoriske organer og får stigende opmærksomhed som en attraktiv model for udforskning af neuromolecular netværk underliggende chemosensation28.
Insekt labellar og palp SSRs er blevet med held udført på Drosophila melanogaster, Anop…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde er støttet af en bevilling fra National Natural Science Foundation of China (No.31472037). Enhver omtale af handelsnavne eller kommercielle produkter i denne artikel er udelukkende til brug for specifikke oplysninger og indebærer ikke en anbefaling.
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).
