The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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1Department of Environmental Health Sciences, University of South Carolina (USC), 2Department of Biology, Syracuse University
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Taylor, R. G., Welch, R. D. Recording Multicellular Behavior in Myxococcus xanthus Biofilms using Time-lapse Microcinematography. J. Vis. Exp. (42), e2038, doi:10.3791/2038 (2010).
δ- proteobacterium 黏细菌群包含数以百万计的细胞作为一个集体,协调运动通过一系列信号来创建复杂的,动态的模式,为应对环境线索。这些模式是自我组织和应急,他们无法通过观察单个细胞的行为的预测。使用时间推移microcinematography跟踪检测,我们确定了一个鲜明的新兴模式,在M. xanthus所谓的趋化作用,作为一个群的定向运动了对营养源 1梯度定义。
为了有效地表征microcinematography趋化通过时间推移,我们开发了一个高度修改板复杂(图1)和建造的8显微镜(图2),每一个能够捕捉时间推移视频集群。检测是严格的,足以让一致的,可量化的数据复制,产生的视频,让我们来观察和跟踪群行为的微妙变化。一旦捕捉到的视频转移到分析/存储计算机与足够的内存来处理和存储成千上万的视频。此设置的灵活性,已证明是有益的几个成员的M. xanthus社会。
用品需要:
第1部分:细胞制备
开始创造一个无菌的环境。
第2部分:琼脂的制备
第3部分:营养磁盘建设
第4部分:跟踪检测的准备 - 设置板配合物
装配组件,准备幻灯片的复合物,放置营养磁盘,倒入TPM的媒体/琼脂糖,单独和干板复合物,板细胞,并组装跟踪检测板复合物。
复杂的部件组装板
P花边营养磁盘
重要事项:步骤5至10必须做一个幻灯片复杂一次;否则,媒体/琼脂糖开始凝固造成影片质量差。
倒板
关键的一步
单独和干板
重要信息:要防止干燥媒体/琼脂糖,11到20步,只应在一个幻灯片复杂执行一次。
重要提示:为了获得最佳结果,11到13步,应在4 ° C。
板细胞
关键的一步
组装检测
第5部分:电影的制备
T“的关键一步
图1。TM板复杂的卡通插图。 (A)给出了在爆炸视图和断面的基本TM板复杂。 (b)显示了较大的垫圈使用。

图2。显微镜集群。每个显微镜节点(插图)由尼康E400显微镜,目标,激烈的阶段,透视相机,笔记本电脑。每个节点通过网络连接在一起,并链接到主控制器的计算机。两个节点的设立与EXFO光源和两个Uniblitz百叶窗组成的的荧光功能。

图3。20X的跟踪检测仪器的图像在时间= 0 。比例尺,1毫米。

图4。TM板复杂的适应性。 (一)M. 100X形象xanthus滑翔运动的CTTYE在1.0%的琼脂。 (二)P. 20X形象假单胞菌抽搐蠕动。 (三)20倍影像S.沙雷氏菌蜂拥蠕动。 (二)及(C)测定在1.0%琼脂的LB。 (四)M. 40X形象耻垢的LB滑动在0.5%的琼脂蠕动。使用替代实验配置图1B看到此图片被抓获。
视频1。一个时间推移视频跟踪检测群。
视频2。一个M.时间推移视频xanthus群,其中1%的细胞荧光标记。被抓获的交替阶段,对比和荧光图像和覆盖澄清荧光细胞群内的位置。 CTTYE在1.0%的琼脂,该视频被抓获。
视频3。M 的时间推移视频xanthus滑翔运动的。 CTTYE在1.0%的琼脂,该视频被抓获。
一个P 的时间推移视频视频4。 假单胞菌抽搐蠕动。该视频被抓获就在1.0%琼脂LB。
S 的 时间推移视频视频5。 沙雷氏菌蜂拥蠕动。该视频被抓获就在1.0%琼脂LB。
M 的时间推移视频录象6。 耻垢滑动蠕动。该视频被抓获使用替代实验配置图1B看到LB在0.5%的琼脂。
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定时microcinematography(TM)已经成为一个标准的方法来研究原核蠕动2-7。传统上,商标是由基板8-11使用滤纸芯,薄琼脂垫,或琼脂砖。这些方法是适当和符合成本效益的,使用时为一般细菌运动插图产生的图像序列。但是,如果图像序列的结果必须产生重复性好,定量严谨的数据,这些方法都是费时又有点不可靠。例如,人为错误造成的这些技术的变化可能导致各种各样的不准确之处,在琼脂表面的不规则,可显着影响细菌的行为正在研究从一个侧面的检测基板在焦平面的差异其他。要解决这些问题,我们设计了一个TM板复杂的足够一致的质量,产量可重复性的结果,由用人硅胶垫片,价格低廉,可重复使用(图1)。此外,盘复杂的是高度修改和已被证明是保持水分和足够的含氧超过一个星期通过多种媒体类型和琼脂浓度。
为了方便的生成时间推移电影,8尼康E400显微镜2X,4X和10X的目标,每个配备。此外,每个显微镜透视相机(诊断仪器公司),和一个加热阶段(20/20技术)收购了。每个摄像机连接到笔记本电脑上已安装的高度修改的图像采集软件的SPOT(诊断仪器公司)。所有的各种元件组装成节点,每个显微镜下,三个目标,透视相机,一个加热阶段,和控制计算机组成的。的八个节点中的每一个成一个集群网络连接在一起,这是用来编译,分析和存储时间推移集群(图2)所产生的视频存储计算机相连。配备1 TB的RAID系统,这是需要大量存储的集群所产生的数据存储计算机。
完成后,盘复杂的是放在显微镜加热阶段是启动和跟踪检测。在预设的时间间隔细胞的精子活率的基础上,确定收购的图像。例如,个别M. xanthus细胞移动,细胞长度约为每分钟的速度。如果图像是收购了一个M。 xanthus群在相同的速度(每分钟的图像),由此产生的视频时间推移会出现在播放过程中的顺利。一旦完成图像采集,图像被编译成一个连续的矩阵和足够的速度,他们似乎要动(Video. 1)播放。这个时间推移视频现在可以使用多种软件程序包进行分析。
含量的变化。TM板复杂的高度修改,可用于许多不同的微生物在各种条件下可视化。群的可视化,可以使用(群的行为记录作为一个单一实体的)相差显微镜,荧光显微镜(记录个人在非荧光人口已稀释的荧光细胞的行为),或两者的组合两者(重叠交替顺序相衬,荧光图像)(视频2)。板复杂已成功地用于生成几个原核行为的时间推移录像, 包括 M. xanthus滑翔蠕动, 绿脓杆菌抽搐蠕动,Seratia沙雷氏菌蜂拥蠕动,和新颖的耻垢分枝杆菌滑动活力(图4和视频3-6)。
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没有利益冲突的声明。
这项研究是由美国国家科学基金会职业奖(MCB - 0746066,转录激活,规范应急行为表征)RDW
我们非常感谢LJ希姆库斯,BS高盛,G.孙明扬,M.歌手,LG韦尔奇,KA的墨菲,有益的讨论和对稿件的意见和HG泰勒。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1.0% Casitone | Difco Laboratories | ||
| 0.5% yeast extract | Difco Laboratories | ||
| Micro-sampling pipette | Fisher Scientific | ||
| 100 l glass disposable tip | Fisher Scientific | ||
| 2 x 2 cm, 0.5-mm-thick silicone rubber gasket | Grace Bio-Lab Inc. |