RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
الهدف العام من هذا البروتوكول هو للتدليل على كيفية تقديم الروائح من تقلبات منخفضة لتسجيل واحد سينسيلوم من ذبابة الفاكهة الخلايا العصبية مستقبلات الشمية التي تستجيب لفيرومونات القشرية طويلة السلسلة.
تعتمد الحشرات على إحساسها بالرائحة لتوجيه مجموعة واسعة من السلوكيات الحاسمة لبقائها، مثل البحث عن الطعام، وتجنب المفترس، وضع البيض، والتزاوج. وقد تم تحديد المواد الكيميائية التي لا تعد ولا تحصى من تقلبات متفاوتة كما الروائح الطبيعية التي تنشط الحشرات الخلايا العصبية مستقبلات أولفاكتوري (أورنز). ومع ذلك، فقد عرقلت دراسة ردود حاسة الشم إلى رائحة منخفضة التقلبات بسبب عدم القدرة على تقديم مثل هذه المحفزات بشكل فعال باستخدام أساليب توصيل الرائحة التقليدية. هنا، ونحن تصف الإجراء الذي يسمح العرض الفعال للالرائحة منخفضة التقلبات لفي الجسم الحي تسجيل سينسيلوم واحد (سر). من خلال تقليل المسافة بين مصدر الرائحة والأنسجة المستهدفة، يسمح هذا الأسلوب لتطبيق الرائحة بيولوجيا ولكن حتى الآن الروائح التي لا يمكن الوصول إليها، بما في ذلك حمض بالميتوليك، فرمون تحفيز مع تأثير واضح على أورنس المشاركة في السلوك التزاوج والتزاوج 1 .وبالتالي لدينا الإجراء يتيح وسيلة جديدة لفحص مجموعة من الروائح منخفضة التقلبات لدراسة الشم الحشرات والاتصالات فرمون.
ذبابة الفاكهة تستجيب أورنس لعدد كبير من الروائح الكريهة، مع أطوال سلسلة الكربون واسعة النطاق ومجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية، بما في ذلك الاسترات والكحول والكيتونات والكتونات والألدهيدات والتيربين والأحماض العضوية والأمينات ومركبات الكبريت والحلقات غير المتجانسة والعطريات 2 ، 3 - تختلف الروائح في خصائصها الفيزيائية يمكن أن يكون لها تقلبات مختلفة بشكل ملحوظ، ويشار إليها بضغط بخار المركب. والجدير بالذكر أن الروائح ذات الصلة بيولوجيا لذبابة الفاكهة ميلانوغاستر تختلف بشكل كبير في تقلباتها. على سبيل المثال، IR92a أورنس تستجيب للأمونيا 4 ، وهو متقلب للغاية، مع ضغط بخار 6،432 مم زئبق عند 20 درجة مئوية. في المقابل، OR67d أورنس الرد على فرمون الذكور، رابطة الدول المستقلة خلات -vaccenyl ( ج فا) 5 ، 6 ، ضغط البخار الذي هو 43 مم زئبق في 20 درجة مئوية.
ove_content "> إن دراسة الاستجابة الشمية لرائحة التقلب المنخفض تحديا بشكل خاص مع الطرق التقليدية لتسليم الروائح، حيث يتم تسليم الروائح عبر تيار هوائي ناقل على مسافة طويلة نسبيا ( أي عدة سنتيمترات)، وعلى هذا النحو، إلى رائحة منخفضة تقلب منخفض يمكن أن تختلف إلى حد كبير، اعتمادا على تصميم نظام تسليم الرائحة.على سبيل المثال، ورد رد فعل أورن OR67D إلى جرعة عالية من ج فا تتراوح بين ~ 40 7 -> 200 المسامير / ق 6 وعلاوة على ذلك، من المرجح عزا تسليم غير الفعال للج VA مع طرق التسليم التقليدية إلى النتائج السلبية الكاذبة، مما يؤدي إلى التفسير الذي ج VA في حد ذاته لا يكفي لتنشيط Or67d ORNs 8. وطعن هذا التفسير بعد دراسة أخرى باستخدام على مقربة من طريقة الروائح التسليم 9. ولذلك فمن إمبيرامن أجل تطوير نظام قوي لتسليم الروائح من أجل العرض الفعال للرائحة ذات التقلبات المنخفضة.في الآونة الأخيرة، حددنا العديد من سلسلة طويلة الأحماض الدهنية الدهنية كما بروابط ل أورنس أور 47b. وهي موجودة في نوع 4 أنتينال تريشويد سينسيلوم (at4). من بين سلسلة طويلة من الروائح الكريهة الأحماض الدهنية، وجدنا أن حمض بالميتوليك يعمل كفرمون مثير للشهوة الجنسية الذي يعزز محاكم الذكور عن طريق تفعيل أورنس أور 47b 1 . ومع ذلك، في دراسة أخرى باستخدام طريقة تقليدية رائحة التسليم، وأظهرت لوريت الميثيل لانتزاع ردود من أورنس أور 47b، في حين أن حمض بالميتوليك أثار أي رد عندما قدمت من نفس المسافة 10 . بالمقارنة مع C فا، الأحماض الدهنية طويلة السلسلة هي أقل تقلبا، مع ضغوط بخار أقل من 0.001 مم زئبق عند 25 درجة مئوية 11 . التذبذب المنخفض بطبيعته من الروائح الكريهة الأحماض الدهنية الطويلة السلسلة، والذي يحول دون العرض الفعال للهوائي عبرأنظمة تسليم الرائحة التقليدية، من المرجح أن تمثل نتائج سلبية كاذبة 10 . هذا التناقض يسلط الضوء على عدم كفاية أنظمة تسليم الرائحة التقليدية في تقديم الروائح منخفضة التقلب. وقد تبين سابقا أن التسليم الفعال للروائح الغليان يطير يتطلب قريبة من مصدر الرائحة والأنسجة المستهدفة 6 . وهكذا، لتوصيف كامل آثار الفيرومونات النشطة بيولوجيا في حين محاكاة المسافة التي من المحتمل أن تواجهها ذباب الفاكهة في الطبيعة 12 ، 13 ، اتفقنا على أن الحد الأدنى من المسافة يجب أن تمنح أولوية عالية في إجراءاتنا.
أسلوبنا يحمل المزيد من المزايا، بما في ذلك التوافق مع منصات الكهربية القياسية والتقنيات. تتطلب أجهزة تلاعب الحفار الموجودة مسبقا الحد الأدنى من التعديل لاستيعاب هذا البروتوكول، ومعظم خطوات سر تتطلب تعديلات طفيفة فقط. هذهيجعل تقنيتنا متاحة بسهولة للباحثين من ذوي الخبرة في سر. وعلاوة على ذلك، وتقنياتنا يسمح لعرض الروائح ذات تقلبات منخفضة مع بداية حادة والإزاحة، وربط تسليم التحفيز مع استجابة الخلايا العصبية. وأخيرا، يسهل تخطيط الأجهزة التبادلات السريعة بين خراطيش الرائحة، وتسريع جمع البيانات على مدى الجرعة المطلوبة.
نبدأ من خلال مراجعة إعداد مرجعية وتسجيل أقطاب، الكبار مثل المحلول الدملمف (أهل)، خراطيش تسليم الرائحة، و أولفاكتوميتر المقابلة. ثم نناقش إعداد حلول بالميتوليك حمض رائحة، تليها إعداد ذبابة للتسجيل. ونحن نمضي قدما في النظر في معايير اختيار سنسيلوم الخلقي لتسجيل وأكثر عن كثب تحديد المواقع من خرطوشة رائحة قبل تقديم البيانات التمثيلية المكتسبة باستخدام هذه الطريقة. وأخيرا، نختتم من خلال استكشاف التطبيقات المفيدة لهذا تكنيقإي، بعض القضايا التي واجهتها، وحلولها.
1. إعداد الأجهزة ل at4 تسجيل
2. إعداد بالميتوليك حمض أودورانت حلول للتسليم
ملاحظة: Or47b ORNs الرد على كل من رابطة الدول المستقلة - وحمض -palmitoleic غير المشبعة. كما حمض بالميتوليك غير مستقر في RT، يتم تخزين الأسهم في -20 درجة مئوية وتستخدم في غضون شهر عند الافتتاح. الإيثانول هو المذيب المفضل للحمض بالميتوليك.
3. إعداد ذبابة الفاكهة للوصول جاهز ل at4 سنسيلا لفي فيفو التسجيلات الكهربية
ملاحظة: يتم تربة الذباب وت (برلين) في وسط الذرة المتوسطة في 25 درجة مئوية في دورة 1212 ضوء الظلام. عند الانفصال، يتم فصل الذباب حسب الجنس إلى مجموعات من عشرة، حيث يتم تجميعها حتى 7 د من العمر. OR47b أورنس في الذباب الذكور والإناث على حد سواء تستجيب لحمض بالميتوليك. وللتبسيط، يتم فحص الذباب الذكري فقط في الدراسة الحالية.
4. تسجيل في النشاط 4 سينسيلوم من أورنس أور 47b في AT4 تريشوادس في الاستجابة لحمض بالميتوليك
تم تطبيق أسلوبنا بنجاح لتحديد فعالية نسبية من عبر ( الشكل 5A ) مقابل رابطة الدول المستقلة ( الشكل 5B ) ايزومرات حمض بالميتوليك. وتظهر بيانات ممثل لدينا أن عبر حمض -Bmitoleic هو يجند أكثر فعالية ل أورنس أور 47b بالمقارنة مع إسوفورم رابطة الدول المستقلة ( الشكل 5C ). وسجلت خلية عصبية واحدة من كل ذبابة، مع اثني عشر الذباب سجلت في منحنى الجرعة، ليصبح المجموع 24 الذباب. تم الحصول على البيانات الجماعية من ثلاثة تكرار مستقل من التجارب، مع 8 الذباب سجلت في كل منهما. تمثل أشرطة الخطأ سيم
وتجدر الإشارة إلى أن المسافة بين فتح خرطوشة الرائحة ورأس الطاير لها تأثير كبير على نتيجة التسجيل. للحصول على استجابة كبيرة ل pحمض الأميتوليك في أورنس أورس 47، قدمنا رائحة على مسافة قريبة، حوالي 4 ملم بعيدا عن الهوائي 1 ( الشكل 6A ). عندما يتم عرض حمض بالميتوليك بعيدا عن الهوائي (~ 11 ملم)، ونحن يمكن أن نادرا ما نلاحظ أي استجابة كبيرة من أورنس أوراس 47a نفسه ( الشكل 6B ). هذه النتائج تسلط الضوء على أهمية العرض عن قرب من حمض بالميتوليك ( الشكل 6C -D ). تم جمع البيانات من تجارب موازية من 6 الذباب الذكور (برلين، 7 د القديمة). تم تسجيل أورن واحد أور 47b / يطير. تمثل أشرطة الخطأ سيم

الشكل 1: خرطوشة وإعداد أولفاكتوميتر. ( A ) إعداد خراطيش رائحة. من اليسار إلى اليمين: معيار 200 ميكرولترماصة طرف، الأولى و الثانية أقسام خرطوشة، و خرطوشة رائحة الانتهاء. ( B ) خرطوشة متصلة أولفاكتوميتر، والتي تبين الصعود نزولا من القسم الثاني. ( C ) الإعداد أولفاكتوميتر تصور أنبوب تسليم الرائحة التي شنت على ميكرومانيبولاتور، مع خرطوشة رائحة المرفقة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: إعداد ذبابة الفاكهة . ( A ) إعداد كامل، والتي تبين المواقف النسبية للطاير، ساترة، وعقد قضيب. ( ب ) نظرة عن قرب من الإعدادية، والتي تبين المواقع من الذبابة، اتجاهه أنتينال، و كليبيوس لها. يتم وضع قضيب عقد فوق أريستا،وتأمين الجزء الثالث من الهوائي إلى الشريط ذي الوجهين. ( C ) إعداد تزوير. جميع العناصر الرئيسية مشروحة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: تحديد 4 سينسيلوم ل سر. ( A ) عرض 4X من الإعدادية، والتي تبين القطب المرجعي إدراجها في كوليبيوس، وعقد قضيب فوق أريستا، والقطب تسجيل وضعه بالقرب من الجزء أنتينال الثالث. ( B ) عرض 50X من القطب، تستعد لإدراج في 4 تريتشويد. أقحم: رسم توضيحي لموقف قطب التسجيل. ( C ) آثار ممثل سر من النشاط ارتفاع خط الأساس، مما يدل على جيدة (أعلى) أو الفقراء (القاع) إشارة إلى نويس ه. نسبة إشارة جيدة إلى الضوضاء يسمح تحديد موثوق بها من at4A و at4c المسامير. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: موضع الخرطوشة. ( A ) ويهدف خرطوشة رائحة مباشرة على رأس الطاير من مسافة بضعة ملم. ( B ) وجهة نظر أخرى من الإعدادية و أولفاكتوميتر من زاوية مختلفة. ( C ) نظرة مقربة من الإعدادية و أولفاكتوميتر، والتي تبين موقف خرطوشة رائحة فوق الشريحة ذبابة الإعدادية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
جنرال الكتريك = "1"> 
الشكل 5: يتتبع ممثل والجرعات المنحنيات من أورنس أور 47b ردا على رابطة الدول المستقلة - أو عبر حمض البيتوليك. ( أب ) سر من AT4A أورنس التي تعبر عن مستقبلات OR47b مع ترانس - ( A ) أو رابطة الدول المستقلة حمض -palmitoleic ( B ). وقد أجريت تسجيلات مع الذكور وت البالغ من العمر 7 سنوات الذكور. ويظهر الرسم البياني ارتفاع ارتفاع (وسط) ورسم بياني التحفيز الوقت (أسفل، مثبتة في 50 مللي ثانية) أدناه آثار العينة (ن = 12). ( C ) منحنيات الجرعة والاستجابة مقارنة الاستجابات ارتفاع أورن ب أور 4747 إلى رابطة الدول المستقلة - أو عبر حمض البيتوليك. متوسط ± سيم (* p <0.05؛ ** p <0.01؛ t -test). السيطرة: السيطرة السلبية دون حمض بالميتوليك. الرجاء الضغط هنالعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: تفعيل at4A بواسطة حمض بالميتوليك يتطلب التحفيز على المدى القريب. ( أب ) سر من AT4A أورنس في ويلديب 7 أيام من العمر الذكور برلين. تم تسليم رابطة الدول المستقلة حمض -palmitoleic على مسافة قريبة (~ 4 ملم) أو أبعد من ذلك (~ 11 مم) (ن = 6). ( C ) مقارنة الاستجابات ارتفاع المقابلة (مثبتة في 50 مللي ثانية، ممهدة بيري التحفيز الوقت الرسوم البيانية). ( D ) مقارنة استجابات ارتفاع متوسط المقابلة. ردود AT4A إلى انخفاض حمض بالميتوليك بشكل ملحوظ كما يزيد المسافة التحفيز. أعيد طباعته بإذن من الشكل S4 في المرجع 1 . الرجاء انقر هنا لعرضنسخة أكبر من هذا الرقم.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
الهدف العام من هذا البروتوكول هو للتدليل على كيفية تقديم الروائح من تقلبات منخفضة لتسجيل واحد سينسيلوم من ذبابة الفاكهة الخلايا العصبية مستقبلات الشمية التي تستجيب لفيرومونات القشرية طويلة السلسلة.
نشكر يي تشانغ للمساعدة في آثار عينة و تين كي تسانغ للمساعدة في الصور. وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة راي توماس إدواردز جائزة الوظيفي المبكر ومنح المعاهد الوطنية للصحة (R01DC015519) إلى C.-يس والمنح المعاهد الوطنية للصحة (R01DC009597 و R01DK092640) ل جو
| <قوي>إعداد الإعداد & مواد متنوعة< / قوي > | |||
| مجتذب الماصة   ؛ | أدوات سوتر نوفاتو كاليفورنيا الولايات المتحدة الأمريكية | P97 | مجتذب ماصة |
| زجاج البورسليكات الشعيرات الدموية | العالمية أدوات الدقة ساراسوتا فلوريدا الولايات المتحدة الأمريكية | 1B100F-4 | لجعل قضبان عقد |
| الشعيرات الدموية الزجاجية سيليكات الألومنيوم   ؛ | أدوات سوتر نوفاتو كاليفورنيا الولايات المتحدة الأمريكية | AF100-64-10 | لصنع أقطاب |
| Superfrost المجهر الشرائح | فيشر العلمي بيتسبرغ بنسلفانيا الولايات المتحدة الأمريكية | 12-550-143 | لمحطة الإعداد للطيران |
| الدائم على الوجهين الشريط | سكوتش سانت بول مينيسوتا الولايات المتحدة الأمريكية | NA | لمحطة الطيران الإعدادية |
| المجهر العمودي | أوليمبوس شينجوكو طوكيو اليابان | BX51 | لتسجيل جهاز النمذجة |
| Plastalina | طينVan Aken North Charleston SC | USA | B0019QZMQQ لمحطة الإعداد وتثبيت قضيب القابض |
| التصفية المعقمة سريعة التدفق التي يمكن التخلص منها مع غشاء SFCA ، 0.45 مم | Nalgene Rochester NY USA | # 156-4045 | لتعقيم محلول AHL |
| Name< / strong> | Company < / strong > | Catalog Number < / strong > | التعليقات < / strong > |
| Cartridge Materials < / strong > |   ؛ < / قوي> | ||
| 200 ومايكرو ؛ طرف ماصة L | VWR Radnor PA USA | 53508-810 | لصنع خراطيش الرائحة ويطير الإعدادية |
| ورق | الترشيح Whatman Maidstone Kent UK | 740-E | لصنع خراطيش الرائحة   ؛ |
| مجفف الفراغ | كول بارمر فيرنون هيلز IL USA | VX-06514-30 | لتبخير مذيب الإيثانول |
| <قوي>الاسم < / strong> | Company < / strong> | رقم الكتالوج < / strong> | تعليقات < / strong > |
| < strong > Tرائحة Materials < / strong > |   ؛ < / قوي > | ||
| رابطة الدول المستقلة حمض بالميتوليك | كايمان كيميكال آن أربور ميشيغان الولايات المتحدة الأمريكية | # 10009871 (CAS # 373-49-9) | أو 47b رائحة |
| حمض البالميتوليك العابر | كايمان الكيميائية آن أربور ميشيغان الولايات المتحدة الأمريكية | # 9001798 (CAS # 10030-73-6) | Or47b رائحة |
| طيف الإيثانول | الكيميائية MFG.  ؛ نيو برونزويك نيوجيرسي الولايات المتحدة الأمريكية | E1028-500MLGL | لتخفيف حمض البالمتوليك   ؛ |
| name | Company < / strong> | رقم الكتالوج < / strong > | التعليقات < / strong > |
| Rig Setup Materials < / strong > |   ؛ < / قوي> | ||
| خرطوشة الرائحة Micromanipulator | Siskiyou Grants Pass OR USA | MX130R | لوضع برنامج Flow Vision لمقياس الرائحة |
|   ؛ | Alicat Tuscon AZ USA | FLOWVISIONSC | للتحكم في معدل التدفق |
| وحدة التحكم في الكتلة | Alicat Tuscon AZ USA | MC-2SLPM-D | للتحكم في معدل التدفق لوحدة |
| التحكم في كتلة | الهواء المرطبAlicat Tuscon AZ USA | MC-500SCCM-D | للتحكم في معدل التدفق لتحفيز الرائحة |
| Clampex | Molecular Devices Sunnyvale CA USA | الإصدار 10.4 | برنامج الحصول على البيانات |
| أنبوب توصيل الهواء | Ace Glass Vineland NJ الولايات المتحدة الأمريكية | 8802-936   ؛ | لتوصيل هواء مرطب |
| عدسة موضوعية 50X | Olympus Shinjuku Tokyo اليابان | LMPLFL50X | جهاز التسجيل |
| Clampfit 10 | Molecular Devices Sunnyvale CA USA | الإصدار 10.4 | لتحليل السنبل |
| Igor Pro 6 | WaveMetrics Lake Oswego أو الولايات المتحدة الأمريكية | الإصدار 6.37 | لتحليل البيانات |
| مراقب الصوت | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | NPIEXB-AUDIS-08B | تقارير سمعية المسامير الفردية |
| مكبر للصوت خارج الخلية | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | NPIEXT-02F | لزيادة سعة الإشارات |
| الكهربائية Valve Controller | Warner Instruments | VC-8 | للتحكم في فتح الصمام لتحفيز الرائحة |
| تسجيل القطب الكهربائي Micromanipulator | أدوات Sutter Novato CA USA | MP-285 | لوضع تسجيل القطب الكهربائي |
| مضخم المسرح | ALA Scientific Instruments Farmingdale NY USA | EQ-16.0008 | لزيادة سعة الإشارات الكهربائية |
| راسم الذبذبات | Tektronix بيفرتون أو الولايات المتحدة الأمريكية | TDS2000C | تقرير مرئي عن المسامير الفردية |