الهدف الأساسي من هذا البروتوكول هو تمكين التصوير غير المدمر والتحليل الكمي لعيون مركب ذبابة الفاكهة. يجمع بين استراتيجية تثبيت الشريط مع اكتساب Z-stack المجهرية المجسمة وإعادة بناء عمق التركيز الممتد لإنتاج صور عالية الدقة وخالية من العيوب الأثرية.
Method Article
* These authors contributed equally
الهدف الأساسي من هذا البروتوكول هو تمكين التصوير غير المدمر والتحليل الكمي لعيون مركب ذبابة الفاكهة. يجمع بين استراتيجية تثبيت الشريط مع اكتساب Z-stack المجهرية المجسمة وإعادة بناء عمق التركيز الممتد لإنتاج صور عالية الدقة وخالية من العيوب الأثرية.
هنا، نقدم بروتوكول تركيب وتصوير غير مدمر لتحليل ظاهري عالي الدقة لعين مركب ذبابة الفاكهة. غالبا ما يكون التصنيف الظاهري الدقيق لعين مركب ذبابة الفاكهة محدودا بهندستها المحدبة وهشاشتها الميكانيكية أثناء التعامل. لمعالجة ذلك، نفصل سير عمل تصوير متعدد الاستخدامات وغير جراحي يتيح التصوير عالي الدقة من عدة وجهات نظر. يستخدم البروتوكول استراتيجية تثبيت لاصقة مخصصة على منصة شريط مقلوب، حيث يثبت الذباب من الجسم والأجنحة مع ترك الرأس دون أن يمسه أي شيء. والأهم من ذلك، أن هذا التكوين المرن يدعم اتجاهات تثبيت مميزة: وضع جانبي لالتقاط التقعر الكامل للعيون الفردية، ووضعية أمامية لتقييم تماثل الرأس بالكامل. كما تسهل هذه الطريقة ترتيب المصفوفات عالية الكثافة، مما يسمح بمعالجة سريعة من 20 إلى 30 عينة في كل جلسة. من خلال دمج المجهر المجسم بالضوء المنعكس مع اكتساب Z-stack وإعادة بناء عمق التركيز الممتد (EDF)، ينتج سير العمل صورا مركبة شبه ثلاثية الأبعاد حادة بشكل متجانس. يحافظ هذا النهج على التصبغ الطبيعي وينتج صورا عالية الدقة وغنية بالتباين مناسبة للتحليل الظاهري الكمي على نطاق الأعضاء.
عين مركب ذبابة الفاكهة الميلانوغاستر هو نموذج كلاسيكي وقوي لدراسة نمو الأعضاء ونمطها ومتانتها أثناء التطور. تتكون عين الذبابة من حوالي 800 أوماتيديا عالية الترتيب، وتوفر قراءة حساسة وقابلة للقياس للاضطرابات الجينية التي تؤثر على التكاثر والتمايز وتنظيم الأنسجة 1,2,3. لقد أتاح التلاعب الجيني لتطور العين تاريخيا رؤى أساسية حول مسارات الإشارة المحفوظة. أظهرت الدراسات الأساسية أن التعبير خارج الرحم لعامل النسخ عديم العين كاف لتحفيز تكوين العين في الأنسجة غير الشبكية، مما يثبت العين كنموذج لتحديد الأعضاء والمرونة4. حددت الدراسات اللاحقة مسار إشارات فرس النهر D. melanogaster كمنظم مركزي لحجم العين وعدد الخلايا من خلال التحكم المنسق في التكاثر وموت المبرمج 5,6. بالتوازي، أظهرت إشارات القنفذ وBMP تنظيم التقدم المورفوجيني ودقة النمو والنمط المكاني داخل الشبكية 7,8 النامية.
ومع ذلك، فإن التقاط صور عالية الدقة للعين المركبة البالغة يشكل تحديات بصرية كبيرة بسبب هندستها المحدبة نصف الكروية. المجهر الساطع القياسي محدود بعمق ميدان ضحل، مما يجعل من المستحيل التركيز في الوقت نفسه على أقصى نقطة ظهرية (قطب) والحواف الهامشية (خط الاستواء) للعين في تعريض واحد9. غالبا ما يؤدي هذا القيد إلى ظهور صور حيث تكون أجزاء كبيرة من سطح الشبكية ضبابية، مما يعيق تطبيق أدوات تحليل الصور عالية الدقة وتعلم الآلة المصممة لقياس الأنماط الظاهرية المتنوعة. لتوصيف سطح الشبكية بالكامل، يجب تصور الانحناء بالكامل دون وجود تشوهات بصرية. لذلك، هناك حاجة إلى طريقة تصوير تحافظ على شكل العين الأصلي مع تمكين الرؤية عالية الدقة لسطح الشبكية المنحني بالكامل.
علاوة على ذلك، غالبا ما تضر طرق تحضير العينات التقليدية للمجهر بسلامة هيكلية رأس الذبابة. تعتمد تقنيات التركيب التقليدية غالبا على المواد اللاصقة التي قد تحجب تفاصيل السطح أو تتطلب التلاعب المادي بملقط يضغط على كبسولة الرأس. كما لوحظ في دراسات حول تتكون الشبكية، فإن السلامة الهيكلية للعين هي الأهمية. يسبب الضغط المباشر أو الثقب تسرب الهيموليمف، مما يؤدي إلى فقدان الضغط الداخلي والانهيار أو "الانبعاج" الناتج عن سطح العين. يمكن أن تحاكي هذه العيوب الميكانيكية الأنماط التنكسية العصبية أو العيوب الجينية، مما يؤدي إلى نتائج إيجابية كاذبة في الفحوصات واسعة النطاق. هدف هذا البروتوكول هو توفير سير عمل للتركيب والتصوير غير المدمر لتصوير عيون مركبة ذبابة الفاكهة السليمة بدقة عالية.
هنا، نقدم سير عمل تصوير سريع وقابل للتكرار يتيح التصور عالي الدقة لعيون مركب ذبابة الفاكهة السليمة وشكل الرأس بالكامل دون ملامسة مباشرة للرأس. في هذه الطريقة، يتم تثبيت الذباب البالغ باستخدام استراتيجية تثبيت لاصقة مرنة تثبت الجسم والأجنحة، مما يسمح بوضع مستقر إما في الاتجاه الجانبي—لالتقاط الانحناء الكامل لعين واحدة—أو في الاتجاه الأمامي—لتقييم تناظر الرأس الكامل وخصائص العين. تقلل هذه الاستراتيجية المرنة من التلف الميكانيكي وتحافظ على هندسة العين الأصلية في ثلاثة أبعاد. عند دمجها مع المجهر المجسم بالضوء المنعكس، واكتساب مكدس Z، وإعادة بناء عمق التركيز الممتد9، ينتج هذا النهج صورا حادة وعالية الجودة بشكل موحد من عدة وجهات نظر، مناسبة لكل من الفحص النوعي والتحليل الكمي للظاهرات. هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لدراسات الاضطرابات الجينية، والأنماط الظاهرية النموية، والفحص عالي الإنتاجية لمورفولوجيا العين في ذبابة الفاكهة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. جمع العينات والمزامنة
ملاحظة: لضمان قابلية المقارنة التجريبية، هناك حاجة إلى رقابة صارمة في توقيت الإغلاق الخارجي. في ظروف الزراعة القياسية عند 25 درجة مئوية، يحدث السحب عادة بعد 10 إلى 12 يوما من وضع البيض. يجب مراقبة العذارى عن كثب خلال هذه الفاصلة، حيث يشير تغميق العذراء إلى اقتراب حدوث العذراء.
2. تحضير لوحة التثبيت
3. القتل الرحيم والصعود
4. اكتساب الصور
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يتم تلخيص خط أنابيب التجارب الكامل، من جمع العينات إلى جمع الصور، في الشكل 1. تظهر كفاءة البروتوكول المعدل من خلال إنشاء مصفوفات عينات عالية الكثافة. كما هو موضح في الشكل 2A، يمكن ترتيب 20–30 ذبابة مخدرة في نمط شبيه بالشبكة على منصة واحدة ذات شريط مقلوب. تضمن علامات الاتجاه المكتوبة على أطراف الشريط غير اللاصقة اتجاهها للرأس بشكل متسق، مما يسهل التصوير السريع والمنهجي مع أقل قدر من التعديلات على المرحلة. والأهم من ذلك، أن هذه ال...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تعمل عين مركب ذبابة الفاكهة كقراءة ظاهرية قوية للفحص الجيني، حيث تشير التغيرات الملحوظة في حجم العين أو خشونتها أو تصبغها 2,3,8 غالبا إلى اضطرابات في مسارات الإشارة الأساسية مثل فرس النهر 5,6 أو القنفذ7. ومع ذلك، فقد عانت كفاءة هذه الشاشات لفترة طويلة بسبب قيود سير العمل التقليدي في التصوير. تقنيات التثبي...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب مصالح.
وقد تم رعاية هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32071135).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| أسطوانة ثاني أكسيد الكربون (CO2) | المورد المحلي | لا يوجد | |
| مسدس التخدير CO2 | T& L | DG-08 | |
| كاميرا المجهر الرقمي | لايكا | DMC6200 | |
| ملقط ناعم | فيتوس | MOS-167B | |
| سدادات الرغوة | دونغبينغ | لا يوجد | |
| برنامج اكتساب الصور (LAS X) | لايكا | 3.7.1 | |
| برنامج معالجة الصور (FIJI/ImageJ) | المعاهد الوطنية للصحة | المصدر المفتوح | |
| إضاءة قبة LED | لايكا | LED5000 HDI | |
| إضاءة LED من نوع Gooseneck | كوزيم | LG-10 | |
| المجهر المجسم المحرك | لايكا | M205 FCA | |
| عدسة الهدف | لايكا | 1.0x PlanApo NA0.2 | |
| صمام دواسة القدم الهوائي | ديليكسي | FV-320 | |
| قوارير زراعة ذبابة الفاكهة القياسية | لايبور | 2424951 | |
| وسط غذاء ذبابة الفاكهة القياسي | لا يوجد | دقيق الذرة-آجار-دبس السكر | |
| شرائح المجهر الزجاجي القياسية | سيتوتست | 10127101P-G | |
| المجهر المجسم القياسي | نيكون | SMZ745 | |
| شريط لاصق على ورق أبيض | أوبوين | عرض 25 مم |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission