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
Jiangqu Liu*1, Takaaki Sokabe*2,3, Craig Montell1
1Neuroscience Research Institute and Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology,University of California, Santa Barbara, 2Division of Cell Signaling, National Institute for Physiological Sciences,National Institutes of Natural Sciences, 3Thermal Biology Group, Exploratory Research Center on Life and Living Systems,National Institutes of Natural Sciences
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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
نقدم هنا، وضع بروتوكول لتحديد درجة الحرارة البيئية المفضل لليرقات المورفولوجية استخدام تدرج حراري مستمر.
العديد من الحيوانات، بما في ذلك ذبابة الفاكهة، melanogaster المورفولوجية، قادرون على تمييز الفروق الدقيقة في درجة الحرارة البيئية، التي تمكنهم من البحث عن المناظر الطبيعية الحراري المفضل. تحديد تفضيلات اليرقات درجات الحرارة أكثر من مجموعة خطية محددة، قمنا بتطوير فحص استخدام تدرج درجات الحرارة. إنشاء تدرج لوني واحد ثنائي الاتجاه، ترتبط اثنين من كتل الألومنيوم لحمامات مياه مستقلة، كل منها ضوابط درجة حرارة كتل الفردية. الكتلتين تعيين الحدود الدنيا والعليا للتدرج. هو إنشاء التدرج درجة الحرارة بوضع صفيحة ألومنيوم [اغروس] المغلفة اثنين من كتل التحكم في المياه حيث أن اللوحة تمتد المسافة بينهما. ينتهي لوحة الألومنيوم التي تم تعيينها على رأس كتل المياه يحدد درجات الحرارة الدنيا والقصوى، ومناطق الفترات الفاصلة بين الكتلتين تشكل درجة الحرارة تدرج خطي. تحليل الانحدار يمكن تطبيقها على اليرقات من مختلف الإعمار، ويمكن استخدامها لتحديد طفرات أن المعرض تعمل، مثل تلك التي مع الطفرات التي تؤثر على الجينات ترميز قنوات الحزب وأوبسينس، ومطلوبة من أجل تمييز درجة الحرارة.
وتستخدم الحيوانات المتنقلة لتحديد بيئة مواتية أكثر الشروط1،2،3ثيرموتاكسيس. إذا كان المناخ مفرطة الساخنة أو الباردة، أمر حيوي للبقاء هذا السلوك. وبالإضافة إلى ذلك، العديد من الحيوانات حساسية للاختلافات الصغيرة جداً في درجة الحرارة في مجموعة مريحة والبحث عن المناطق المحيطة بها مع درجة حرارة مثالية. وهذا أهمية خاصة بالنسبة للكائنات بويكيلوثيرميك مثل ذباب الفاكهة، وحجته بدرجة حرارة الجسم مع البيئة. فحوصات لمراقبة اليرقات ثيرموتاكسيس قد ساعدت في تحديد وتوضيح دور كل من أجهزة الاستشعار الجزيئية مثل المورفولوجية مستقبلات عابر المحتملة (الحزب) قنوات4،،من56، رهودوبسينس7،8وإيونوتروبيك مستقبلات مستقبلات (IRs)9، التي تضفي هذه الحيوانات مع الحساسيات درجة الحرارة على نطاقات مختلفة في درجة الحرارة.
اختبار اختيار اتجاهين يوفر نهج واحد لدراسة تفضيلات الحرارية في اليرقات6،7. المقايسة يستتبع إنشاء منطقتين حرارة متميزة ويسمح للحيوانات لتحديد جانب واحد على الآخر. يمكن أن تكون نتائج اختبارات الاختيار ثنائية قوية، لا سيما إذا كانت الاختلافات في درجة الحرارة بين الخيارين كبيرة. وبالإضافة إلى ذلك، أن كل مقايسة تتضمن جدولة المجموعات اثنين فقط، يمكن التعبير عن البيانات كمؤشر لتفضيل بسيطة. السهولة والبساطة في اختيار اتجاهين فحوصات قابلة أيضا لشاشات الجينية. ومع ذلك، قيداً رئيسيا أن هناك حاجة تحديد درجة الحرارة المفضلة للحيوانات البرية من نوع أو متحولة إلى العديد من التجارب.
مقايسة تدرج يتيح الفرصة لإنشاء درجة الحرارة المفضلة في مقايسة واحدة8. وعلاوة على ذلك، خلافا لاختبار الخيار ذات اتجاهين، ويسمح تقييم توزيع مجموعة من الحيوانات، عندما تواجه مع نطاق متواصل من درجات الحرارة. تحليل الانحدار واحد يستخدم طبق بيتري والحيوانات وحيدة ومناسبة تماما لوصف سلوك الحيوانات الفردية10مفصل. ومع ذلك، منذ جولة أطباق بيتري، أحجام المناطق درجة الحرارة تختلف وهي تدريجيا أقل اعتماداً على المسافة من المركز. ولذلك، هذا الإعداد ليست مثالية لرصد التحديدات درجة الحرارة من سكان حيوانات.
جهاز تدرج حراري مستمر التي مناسبة تماما لتقييم تفضيلات درجة الحرارة لمجموعات من اليرقات توظف ساحة مستطيلة الشكل، ويرد هنا. الجهاز بسيط لبناء وتجميع. وباﻹضافة إلى ذلك، الانحدار الخطي، وهو مرن، كما يمكن استخدامه لتقييم ثيرموتاكسيس على درجة حرارة كبيرة تتراوح بين 10 درجات مئوية إلى 42 درجة مئوية. المقايسة سريعة ومباشرة لأداء وتعطي البيانات استنساخه. بالإضافة إلى الإبلاغ عن درجة الحرارة المفضلة لليرقات، فإنه يكشف عن أفضليات سكان الحيوانات على مجموعة خطية كاملة في تجربة واحدة. ونظرا لهذه المزايا، خيار ممتاز لتحديد الجينات المطلوبة ثيرموتاكسيس.
1-معدات تصنيع وتجميع أجهزة لفحوصات التدرج
2-اليرقات المزامنة
3-تدرج درجة الحرارة الإعداد
4-اليرقات جمع والغسيل
5-التحليل والحساب
لإنشاء 18 درجة مئوية--28 درجة مئوية واحدة-الاتجاه التدرج، نحن تعيين درجات الحرارة من اثنين من أحواض المياه إلى 16.8 درجة مئوية و 31 درجة مئوية. ونحن الحصول على درجات الحرارة على 13 نقطة عن طريق قياس درجة الحرارة في 26 موقعا في الجزأين العلوي والسفلي من جميع مناطق 6، خطوط الحدود بين المناطق، وفي أقصى الغايات من السطح [اغروس] هلام (الشكل 2، 2E). وكان توزيع درجة الحرارة على طول التدرج الخطي نحو (Y = 0.9672 * X + 16.19، ص2 = 0.9961) (الشكل 2E).
نحن جزيئي تفضيلات درجة الحرارة من اليرقات التحكم (w1118) في مختلف الإعمار. 1st (24 ± 1.5 ح AEL)، 2nd (48 ± 1.5 ح AEL) وأوائل 3rd اليرقات (± 1.5 ح 72) أظهرت قمم في منطقة 24 درجة مئوية (الشكل 3 أ، ب). تفضيلات درجة الحرارة تتغير خلال 3rd instar التنمية اليرقات. أكبر نسبة من منتصف 3rd الطور (± 96 ح 1.5 AEL) المتراكمة في منطقة 18 درجة مئوية (الشكل 3 ألف، باء)، وزاد هذا التحيز مع التقدم في السن. بين أواخر 3rd يرقات الطور (قبل تسلق الجبال؛ 120 ± 1.5 ح AEL)، تجمع ~ 50% في منطقة 18 درجة مئوية، وتم اختيار هذه الحرارة ~ 4-fold أعلى من منطقة مجاورة 20 درجة مئوية (المنطقة 18 درجة مئوية، ونسبة 50.2 في المائة؛ المنطقة 20 درجة مئوية، ونسبة 15.1 في المائة؛ الشكل 3 ألف ب.) نزعة تتراكم في منطقة 18 درجة مئوية في ث1118 لم يكن بسبب تأثير الحافة منذ أواخر 3rd instar اليرقات لا تزال تتراكم في منطقة 18 درجة مئوية، واستخدام تدرج درجة حرارة ثنائي الاتجاه (الشكل 3 أي، و ).
نحن أيضا اختبار يرقات الطور أواخر 3rd (120 ± 1.5 ح AEL) مع الطفرات في الجينات اللازمة لتمييز الاختلافات في درجة الحرارة في مجموعة مريحة. وتشمل هذه trpA1، ومطلوب لتحديد درجة الحرارة العادية في نطاق 18 درجة مئوية-24 درجة مئوية5،،من78. توزيع اليرقات مع طفرة فارغة في trpA1 (trpA11) على قدم المساواة على مدى كامل 18 درجة مئوية – 28 درجة مئوية متدرجة (الشكل 3). وتظهر اليرقات مفقود فقط في A و B isoforms (trpA1 ABG4)، أو إيسوفورمس C و D (trpA1-CDG4) أيضا العاهات الشديدة (الشكل 3). ترميز الذباب isoforms اثنين من phospholipase Cβ (PLC21C ونوربا)، والطفرات التي تؤثر على نوربا (نورباP24) لكن لا plc21c (plc21cP319) أيضا عرقلة تراكم في حدود 18 درجة مئوية ( الشكل 3D).

رقم 1. جهاز لإجراء تحليل الانحدار درجة حرارة وحيدة الاتجاه. (أ) ألومنيوم اختبار اللوحة المستخدمة لفحص سلوك اليرقات ثيرموتاكسيس. 13 خطوط سوداء في أعلى وأسفل ترسيم المناطق 12 (10 ملم في كل). الجزء السفلي من اللوحة هو أكسيد مع الطلاء الأسود حتى يكون من السهل تصور اليرقات. (ب) الأبعاد للوحة الألومنيوم (المشار إليها في مم). حجم اللوحة الألومنيوم الخارجي هو 140 × 100 × 9 مم. حجم اللوحة الألومنيوم الداخلية هو 130 × 90 × 8 مم. تكون مفصولة ترسيم 10 ملم. ترسيم الأول والأخير 5 ملم من الحواف للمنطقة الداخلية اللوحة. (ج) أعلى ووجهات نظر الجانب أحد كتل الألومنيوم المستخدمة للتحكم في درجة حرارة التدرج. وقد الكتلة موصلان يستخدم لإرفاق أنابيب السيليكون، والتي تتصل بحمام مائي. (د) أبعاد كتلة الألومنيوم. حجم كتلة الألومنيوم الخارجي هو 255 × 50 × 14 مم. قطر طريق المياه الداخلية من 7 ملم. موصلان 30 ملم على اليسار الاتصال مع أنابيب السيليكون الذي يمتد إلى حمام الماء. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 2. الأجهزة المقايسة التدرج أحادية وثنائية الاتجاه. (أ) أحادية الاتجاه إعداد التدرج مع اثنين من لوحات المقايسة الألومنيوم على اثنين من كتل الألومنيوم. يتم التحكم في درجات حرارة كتل الألومنيوم بتعميم المياه من اثنين من أحواض المياه. (ب) ترتيب ثلاث كتل الألومنيوم، وأحواض المياه وصفيحة ألمنيوم (250 × 220 مم) لتدرج ثنائي الاتجاه. وترتبط كتل اليسار واليمين إلى حمام الماء نفسه وكتلة الأوسط متصلاً بحمام المياه الأخرى. يتم تغليف لوحة الألومنيوم المقايسة مع الشريط لتشكيل جدار 10 ملم تحتوي 1% [اغروس]. (ج) مواقع لفحص درجات الحرارة (المشار إليها بواسطة النقاط) والإفراج اليرقات على اللوحة. قبل البدء تجربة، التحقق من درجة الحرارة في نقطتين داخل كل منطقة للتأكد من أنه يتم إنشاء التدرج الخطي درجة الحرارة المرجوة. يتم الإفراج اليرقات داخل المنطقة المشار إليها بالقرب من خط الوسط. يتم عد اليرقات داخل كل منطقة من المناطق 2-سم. (د) مواقع لفحص درجات الحرارة (المشار إليها بواسطة النقاط) ومناطق الإصدار لليرقات في تدرج ثنائي الاتجاه. يتم الإفراج على عدد متساو من اليرقات على طول خط الوسط لكل نصف التدرج ثنائي الاتجاه. يتم حساب عدد اليرقات في كل من 10 (2 سم) مناطق. تتم الإشارة إلى مجموعة نموذجية واحدة من درجات الحرارة (18 درجة مئوية-26 درجة مئوية) على السطح [اغروس]. (ﻫ) قياس درجات الحرارة على طول خطوط الحدود وميدلينيس من كل منطقة في تدرج أحادية الاتجاه عينة. البيانات تمثل متوسط درجات الحرارة ± التنمية المستدامة. n = 8 فحوصات (150 ± 50 يرقة/التحليل). أجزاء من هذا الرقم مستنسخة من سكاب et al. 8 مع تعديلات طفيفة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3. نتائج تمثيلية باستخدام فحوصات التدرج أحادية الاتجاه وثنائي الاتجاه. (أ وب) يعني النسب المئوية لليرقات في 6 مناطق في التدرج أحادية الاتجاه. وتشمل البيانات 3rd الطور اليرقات في الساعات المشار إليها بعد بيضة زرع (AEL). n = 6-7. مجالات الخطأ في تمثل ±SEM-(ج) حرارية توزيعات من أواخر 3 قبل التسلقrd instar اليرقات التحكم (w1118) وطفرات trpA1 على التدرج أحادية الاتجاه. n = 3-4. أشرطة الخطأ تمثل ±SEM-(د) التوزيعات الحرارية ليرقات الطور أواخر 3rd التحكم (w1118) وطفرات PLCβ على التدرج أحادية الاتجاه. n = 4-6. أشرطة الخطأ تمثل ±SEM-(ه) التوزيع الممثل من قبل التسلق، الراحل 3rd الطور اليرقات (w1118) على التدرج ثنائي الاتجاه. مناطق الفحص اليسار واليمين هو مبين بالخطوط المنقطة ومفصولة بمنطقة العد لا في المركز (المنطقة المظللة). (و) النسبة المئوية لتسلق قبل أواخر 3rd instar اليرقات (w1118) في كل منطقة على طول التدرج الحراري. ووضعت اليرقات في اليسار والحق في الإفراج عن المناطق. تفصل منطقة العد لا 3-سم في الوسط مناطق الفحص ويتم حساب التوزيعات بشكل مستقل. أشرطة الخطأ تمثل SEMs. n = 3 فحوصات (200-400 يرقات/التحليل). أجزاء من هذا الرقم مستنسخة من سكاب et al. 8 مع تعديلات طفيفة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| ساعات AEL | مرحلة اليرقات |
| 24 | 1st الطور |
| 48 | الطور 2nd |
| 72 | الطور المبكر 3rd |
| 96 | الطور منتصف 3rd |
| 120 | الطور متأخرة 3rd ، قبل مرحلة التسلق |
الجدول 1. العلاقة بين الساعات بعد بيضة زرع (AEL) ومراحل اليرقات.
| التدرج درجة حرارة على [اغروس] لوحة (المنحدر) | درجات حرارة أحواض المياه | درجات حرارة كتل الألومنيوم |
| 10.0-25.0 درجة مئوية (1.5 درجة مئوية/سم) | ~6.5-7°C/~28.5°C | ~8.5°C/~26.8°C |
| 18.0-28.0 درجة مئوية (1 درجة مئوية/سم) | ~16.8°C/~31.0°C | ~17.8°C/~29.7°C |
| 14.0-34.0 درجة مئوية (2 درجة مئوية/سم) | ~10.0°C/~40.0°C | ~11.8°C/~36.8°C |
| 12.5-42.0 درجة مئوية (2.95° C/سم) | ~7.0°C/~55.0°C | ~9.4°C/~49.4°C |
الجدول 2. عادة درجة الحرارة التدرجات ودرجات الحرارة المقابلة لأحواض المياه وكتل الألومنيوم للتدرجات اتجاهي واحد.
| التدرج درجة الحرارة على لوحة [اغروس] | درجات حرارة أحواض المياه | درجات حرارة كتل الألومنيوم |
| 22/10/22 درجة مئوية (1.5 درجة مئوية/سم) | ~5.0°C/~25.0°C | ~7.5°C/~24.0°C |
| 26-18-26 درجة مئوية (1 درجة مئوية/سم) | ~15.8°C/~30.6°C | ~16.9°C/~28.4°C |
| 30-14-30 درجة مئوية (2 درجة مئوية/سم) | ~8.5°C/~36.4°C | ~10.9°C/~32.8°C |
| 36-12.5-36 درجة مئوية (2.95° C/سم) | ~5.0°C/~47.2°C | ~7.9°C/~40.9°C |
الجدول 3. عادة درجة الحرارة التدرجات ودرجات الحرارة المقابلة لأحواض المياه وكتل الألومنيوم للتدرجات ثنائي الاتجاه.
| عمر اليرقات (AEL) | وقت الفحص (وحيد الاتجاه) | وقت الفحص (ثنائي الاتجاه) |
| ح 24 | 30 دقيقة | 35 دقيقة |
| ح 48 | 22 دقيقة | 27 دقيقة |
| ح 72 | 16 دقيقة | 21 دقيقة |
| ح 96 | 13 دقيقة | 18 دقيقة |
| ح 120 | 10 دقيقة | مدة 15 دقيقة |
الجدول 4. مختلف الإعمار اليرقات (AEL) وأوقات فحص المقابلة.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
نقدم هنا، وضع بروتوكول لتحديد درجة الحرارة البيئية المفضل لليرقات المورفولوجية استخدام تدرج حراري مستمر.
C.M. هي مدعومة بتمويل من نيي (EY008117، EY010852)، نيدكد (DC007864، DC016278) ونييد (1DP1AI124453).
| جهاز فحص التدرج <قوي> التدرج < / قوي > | |||
| PolyScience 9106 ، حمام دائري مبرد / ساخن سعة 6 لتر | توماس سيانتيفيك | 9106 | تم إيقاف هذا النموذج. تتضمن طرازات الاستبدال المحدثة: 1186R00 و 1197U04 ل 120 فولت أو 60 هرتز أو 1184L08 و 1197U04 ل 240 فولت ، 50 هرتز. |
| لوحة فحص الألومنيوم (للتدرج أحادي الاتجاه) | الحجم الخارجي: 14 × 10.1 × 0.9 سم ، الحجم الداخلي: 12.9 × 8.7 × 0.8 سم ، أسود بأكسيد الألومنيوم. | ||
| صفيحة ألومنيوم (للتدرج ثنائي الاتجاه) | 25 × 22 × 0.2 سم ، أسود مؤكسد. | ||
| الألومنيوم | الحجم الخارجي: 25.5 × 5 × 1.4 سم ، معلمات القنوات الداخلية موضحة في الشكل 1D. | ||
| موصل لكتل الألومنيوم والأنابيب | McMaster-Carr | 91355K82 | |
| Tygon أنابيب سيليكون صحية | Tygon | 57296 | 1/4 "معرف × 3/8" OD × 1/16 "جدار |
| <قوي>الاسم< / قوي> | <قوي>الشركة | رقم الكتالوج | تعليقات |
| Items و كواشف للفحص< / قوي> | |||
| مدقة | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 17361 | مدقة لأنابيب الطرد المركزي الدقيقة سعة 1.5 مل |
| ميزان حرارة | فلوك | 51II | |
| مزدوجة | حرارية Fluke | K نوع | |
| غطاء دقيق عالمي | Corning | 6980A77 | |
| 35 مم طبق | Corning | 9380D40 | |
| شريط الملصقات (للتدرج ثنائي الاتجاه) | فيشر ساينتفيك | 15-951 | شريط الملصقات فيشربراند 2 بوصة × 14 ياردة |
| Agarose | Invitrogen | 16500500 | تحضير محلول 1٪ |
| السكروز | Sigma | S0389-5KG | قم بإعداد محلول 18٪ قبل بدء الفحص |
| مباشرة فرشاة الطلاء | Fisher Scientific | 11860 | |
| 50 مل أنابيب | الطرد المركزيDenville | C1062-P | |
| Scoopula | Fisher Scientific | 14-357Q | |
| 500 مل زجاجة مستديرة واسعة الفم | Pyrex | 1395-500 | |
| مصفاة خلية (مسام 300 مم) | PluriSelect | 43-50300 | عنصر اختياري لغسل اليرقات |
| صندوق من الورق المقوى (صينية قارورة) | Genesee Scientific | FS32-124 | |
| Name< / strong> | company | Catalog Number | Comments |
| ذبابة الفاكهة food | |||
| مقطر | 22,400 مل | ||
| دقيق الذرة، أصفر (شبكة دقيقة جدا، متدفقة) 20 كجم | LabScientific Inc. | NC0535320 | 1،609 جرام |
| خميرة البيرة 100 رطل | MP Biomedicals | ICN90331280 | 379 جرام |
| NutriSoy & reg ؛ دقيق الصويا (10 كجم / وحدة) | جينيسي ساينتيفول | 62-115 | 221 جم |
| <م >ذبابة الفاكهة < م > أجار ، النوع الثاني (5 كجم) جينيسي | ساينتفيك | 66-103 | 190 جم |
| كارو شراب الذرة الخفيف | كارو | 1،700 مل | |
| ميثيل 4-هيدروكسي بنزوات (معلق في 200 إيثانول برهان) | سيجما ألدريتش | H5501-5 كجم | 72 جم / 240 مل |
| حمض البروبيونيك النقي. سنويا ، >99.5٪ (GC) | سيجما ألدريتش | 81910-1 لتر | 108 مل |
| حمض الفوسفوريك كاشف ACS ، & ge 85 بالوزن ٪ في H2< / sub>O | Sigma Aldrich | 438081-500 مل | 8.5 مل |