染色昆虫行为检测:麻醉的交配行为果蝇

摘要

该协议描述了一种简单、经济高效的方法来单独识别果蝇或其他昆虫。调查三种果蝇交配成功的演示数据表明，这种方法与使用 CO₂ 麻醉相当或更好。

摘要

利用果蝇交配实验，极大地促进了性选择和行为的理解。实验往往需要操作简单，方便，廉价的方法试验个体进行区分。一个标准的技术，这是_二氧化碳麻醉，然后标注或机翼裁剪每个飞行。然而，这是侵入性的，并已被证明影响行为。其它技术已经使用着色识别苍蝇。本文提出了一种标签果蝇一个简单的和非侵入性的方法，使他们能够在实验中单独确定，使用食用色素。这种方法是用在临床试验，其中两个雄性竞争交配雌性。印染允许快速和容易识别。有，但是，在整个测试的3种颜色的强度差一些。数据呈现表示染料具有在果蝇黑色素上交配行为的低级影响比CO ₂的法莫替丁。 _二氧化碳麻醉的影响表现取决于果蝇物种，与D. pseudoobscura和D. subobscura显示没有影响，而D.果蝇雄性减少了交配成功。提出的染料方法适用于广泛的实验设计。

引言

在过去的几十年中有越来越多的兴趣在男性的选择和竞争性如何影响之间的进化^1,2。在交配行为的实验已经起到了开发和测试性选择^3,4理论具有重要作用。特别是，使用研究属果蝇的物种，一直对性选择和行为的理解作出了贡献。然而，调查是否常用的技术可能会人为偏差标准的交配实验^5,6的结果是很重要的。

麻醉通常用于处理和鉴定在实验^7。例如，苍蝇通常收集交配前，或分类成使用二氧化碳（CO _2）的麻醉剂的基因型或实验性治疗。在实验中，其中两个或两个以上的个体需要加以区分，通常的做法是，以anaesthetise的FLIES和翼关闭的夹子部分，以确定每个单独的或治疗组^5,8。它是非常重要的，但是，要理解的CO ₂处理将如何影响行为。 _二氧化碳麻醉的效果已经研究了果蝇中男性接触CO ₂显著需要较长的时间进行交配和总体拥有较低的交配成功率比非麻醉男性或男性用挨冻⁵麻醉。观察到这种效果既当麻醉施用在实验当天以及当苍蝇给予一天恢复。然而，这项研究在一个单一的男性被提交给每个女⁵只检查试验是有限的。更现实的情况是女性遇到多个雄性^9,10，让男性，这可能让男性健身因麻醉更微妙的损失检测之间的竞争。使用_二氧化碳麻醉，也可以恩发现，以减少成虫产卵量D.与长寿果蝇当它们不久羽化后露出，如当收集的处女蝇¹¹是常见的。

另一种为CO ₂麻醉喂养它们的食物有色染料^4,6,10,12,13标记苍蝇。该染料进入飞的肠和可见通过腹部，使有色苍蝇加以区别从无色蝇，或从苍蝇标有不同的颜色。方法的不同之处是如何可以适用:被直接添加到食物¹²中，通过染色的补充酵母膏^6，或经由暴露于一种新型染食品衬底^13。这些标记技术出现，以显示对交配性能^4,6没有影响。然而，一纸直接检查一样食用色素的成人D.影响果蝇发现了一个强烈的减少寿命^14。以前的工作也集中ALMOST完全D.果蝇，既涉及到的CO ₂麻醉^5,11和食用色素¹⁴的方法的效果。目前，很少有关于_二氧化碳麻醉或使用肠道着色是如何影响其他果蝇的交配行为。

下面的研究评估_二氧化碳麻醉对3种果蝇（黑腹果蝇，D. pseudoobscura和D. subobscura）的交配行为的影响。收集苍蝇对CO ₂的效果进行了检查在单和两名男交配试验。 _的 CO ₂的效果也已发现，以改变在D.果蝇 ⁵和暴露于CO ₂和交配之间，以便不同的延迟时间进行了试验。另一种标记方法麻醉和机翼剪裁:使用食品染料染色的苍蝇也评估。

方案

1.准备飞食品与食品着色

1. 取标准果蝇小瓶大约20毫升食物中的底部（ 图1）。使用下面的方法，使用1升沸水混合食物为10g琼脂，85克葡萄糖，60克玉米粉，40克酵母中，并搅拌5分钟憋着的。加25毫升10％的nipagen一旦混合物已经冷却至75℃。
2. 后的食品已冷却和固化加两滴-蓝色食用色素（约0.5 1毫升）中的食物的顶部，并散布在所述小瓶的整个表面（ 图1）。使用不同的颜色的染料，如果首选。
3. 离开食品两天在冰箱使染料是由食物的顶层吸收;这样就避免了过多的水分在成熟期损坏苍蝇。添加一小片卫生纸，如果过多的水分仍是一个问题，吸干多余的水分，随后将其删除。
4. 转印蝇到食品单独或组。
   注意:蝇将获得1天之内被放置在食物肠染色。另外，完全成熟的苍蝇在食物染色实验（在成熟期间没有接触到食用色素观察死亡率增加）之前。
5. 检查染色的苍蝇可从非染色苍蝇容易辨别。使用一个更高浓度的染料，或者不同的染料1.4 - 如果他们不能区分，重复步骤1.1。

2.两个男交配试验用食用色素

1. 为了生产后代，建立了包含对男性和女性的苍蝇多瓶（小团体的男性和女性都同样适用，但要小心避免幼虫拥挤）。让女性产卵和移动苍蝇新瓶每5 - 7天。在合适的温度为感兴趣的物种商店小瓶（22°C 2 F或D. pseudoobscura和D. subobscura和25℃D.果蝇 ）。
2. 之前收集实验苍蝇除去所有的苍蝇从收集小瓶在设定的时间收集男性和女性之前，以确保它们将是处女（ 果蝇 - 6小时，在25°C，D pseudoobscura - 18小时在22℃，并D. subobscura - 24小时，在22°C）。
   注意:如果过得不处女这将偏向自己的交配试验¹⁵的行为。
   1. 存储和单独的标准的75×20毫米的塑料瓶成熟男性（含约20毫升食物）。这样就避免了对男性的交配行为和健身看到一些物种的负面影响时，男性被保存在组^16。
   2. 露出一半的男性到所需的治疗（CO ₂麻醉在这种情况下）。使用CO ₂垫或点击揭露苍蝇所需的时间。在发作店一半ES在每次治疗的各色美食，直到交配发生。这会让他们在交配试验在视觉上​​区分。
   3. 对于转移苍蝇使用抽吸^17。标记每个小瓶，以确定两者的治疗和阳的颜色状态。这里，可使用四个处理（麻醉，非有色= G-NC，麻醉，有色=气相色谱，无麻醉，无着色，NG-NC和没有麻醉的，有色的，NG-C）。
3. 转让新出现的女性到新鲜食品小瓶成熟为10组。
4. 允许苍蝇成熟于配合年龄（ 果蝇 - 3天，D。pseudoobscura - 5天，D。subobscura - 7天¹⁸商店拥有在合适的温度为物种正在研究（ 例如，22℃，程序 D。 。pseudoobscura和D subobscura和25℃ 果蝇 ）。
5. 移动雌性个体小瓶（续癌宁约20毫升食物）1天交配试验驯化到配合小瓶之前。标注这些小瓶使小瓶可以分化。小心使用中性标签盲目的实验（ 即 1 - 150），所以它是不可能的猜测苍蝇的身份在任何小瓶。
   注意:人谁放置苍蝇到每个小瓶必须知道苍蝇放入每个小瓶，因为它们会注意到其治疗染色的身份。然而，谁手表交配观察者不应该知道自己的身份。要做到这一点的至少两个实验者将需要，一个用于建立和一个观察。
6. 开始交配试验间10 - 上午12点，或在一个时间，与在光/暗循环的苍蝇暴露（"黎明"为蝇）的光来上重合。添加两个雄蝇每个交配瓶（含单身女飞）采用吸气。确保这两个男子是从不同的治疗（麻醉或控制）和一个具有肠染色以使其能够彼此区分它们，并注意其男性被染色。
7. 如果发生交配，记录下队友男性的地位（无论是颜色还是非 - 彩色）。如果试验持续2小时，假设女性不会交配。
   注:2小时是适合这些物种，但其他的果蝇 ，可能需要更多或更少的时间。

3.单雄性交配试验

1. 对于单身男性的试验，重复协议2有两个变化:
   1. 在步骤2.3并没有以有色食物的男性。
   2. 在步骤2.7，只添加一个单身男性每小瓶。
2. 在步骤2.8中，记录飞被添加到小瓶中，配合启动和时间的配合完成后应记录时间的时间。从这些值，计算交配成功率，延迟和持续时间。

4.数据分析

1. 使用适当的统计数据包ANA裂解。如果数据是正常的，只有两种处理中，使用t检验或等效广义线性模型（GLM）。两个男的实验中，使用二项测试或二项式GLM可用在任何基本的统计数据包。
   注意:对于示例数据，所有的分析进行了在研发版本3.0.3 ^19。
2. 检查交配延迟和交配持续时间数据为正常，通过绘制每处理²⁰的延迟和持续时间的频率直方图，并使用一个测试为常态如夏皮罗-威尔克。如果它是不正常的，改造它，或者使用非参数统计数据相当于^20。
   注意:对于从单雄性实验的示例性数据记录变换会见正常和方差相等的要求。
3. 如果数据可以是归一化，使用t检验来使用两种处理²¹时检查在单雄性交配试验交配延迟和持续时间之间的差异。如果多次治疗时，尝试使用方差分析^{（ANOVA）20。}如果该数据不能被标准化，尝试等效非参数检验^21。
4. 使用二项式测试来测试的任食品着色或CO ₂麻醉上竞争的男性²⁰的交配成功的效果。如果多次治疗中使用，为的是与实施例的数据的情况下，使用具有二项式误差结构²¹一 ​​个GLM。
5. 对于本例中的数据的两名男性试验中，使用GLMS与二项式误差结构。一个GLM检查颜色作为响应变量（有色= 0和非着色= 1）与物种，气体状态和气体处理装作为解释variables.One GLM审查的CO ₂作为响应变量（脱气= 0和不脱气= 1）种，色状态和气体处理装。在每一种情况下，产生的最大的模式，并执行基于AIC ²⁰模型简化。

结果

两名男性交配试验- CO ₂麻醉对交配行为的影响

发现解释中的CO ₂麻醉效果的变化的最佳模式包含物种作为因子（与四pseudoobscura和D subobscura稠，因为它们显示出彼此之间没有差异）。在D. pseudoobscura和D. subobscura有_二氧化碳麻醉对交配成功的两位男试验（Z = _1,589 0.087，P = 0.931）无显著影响。对于D.果蝇 ，暴露在CO ₂麻醉男性有显著降低交配成功率（Z1,589 = 2.467，P = 0.014）。还有种和治疗^（χ2 = _1,589 6.83，P = 0.009）具有更大的影响之间的显著相互作用被看到时D.果蝇暴露于气体收集或前1天的试验（ 表1）。 Howev呃，D.果蝇雄性暴露到CO实验试验前₂两天没表现出_的 CO ₂的效果。

两名男性交配试验 - 肠道色素对交配行为的影响

模型简化显示被发现的任何三个品种（P> 0.1）的食用色素没有显著影响。当治疗或气体状态被包括在分析中，这些也没有显著性（P> 0.1）。成功的交配对有色蝇横跨治疗的比例示于表2中 。在果蝇之间的着色的差保持在D中着色和未着色的食品可以在图1中可以看出。肠道食用色素的强度更大pseudoobscura和D. subobscura比D.果蝇 。

单交配试验-用CO ₂麻醉对米的效果阿婷行为

有交配的延迟对于任何三个品种没有区别，当_二氧化碳麻醉用最近收集羽化成虫。效果被发现的交配持续时间D. subobscura当它被暴露于CO ₂之前2天交配试验（ 图2和3;表2）。

图1.照片显示彩色和非彩色飞食品（A）的样品瓶和肠道着色的男性D.强度Subobscura（B）中。

图2.均值和95％置信区间交配潜伏期为三物种调查了单身男性试验中，当男性被麻醉D（光棒）或不麻醉的（黑条），当收集到性成熟前处女。

图3.均值和95％置信区间为三个物种调查了单身男性试验交配持续时间，当男性麻醉（光棒）或不麻醉的（黑条），当为性成熟前处女收集。

治疗	种类	号试验	第苍蝇彩色的交配	p值	第苍蝇毒气的交配	p值
收集对CO 2	D. MEL	73	36	1	27	0.0344
	D. PSE	79	41	0.8221	44	0.3682
	D.子	71	40	0.3425	33	0.6353
暴露在CO 2 18小时前	D. MEL	57	28	1	19	0.0163
	D. PSE	65	32	1	31	0.8043
	D.子	68	38	0.3961	35	0.9036
暴露在CO 22天。	D. MEL	56	19	0.0222	32	0.3497
	D. PSE	70	32	0.5504	33	0.7202
	D.子	56	29	0.8939	26	0.6889

从表二男选择实验在所有物种中和处理，审议1.结果。

种类	特点	DF	t值	p值
黑腹果蝇	潜伏	58	1.379	0.174
	长短	58	1.243	0.221
D. pseudoobscura	潜伏	109	0.419	0.676
	长短	109	0.436	0.664
D. subobscura	潜伏	83	0.098	0.922
	长短	83	1.767	0.081

表2.单交配实验检查收集的对CO ₂麻醉效果的交配潜伏期和持续时间的结果。试验共进行了三种果蝇 （ 黑腹果蝇，D. pseudoobscura和D. subobscura）。

讨论

这些数据表明，CO ₂麻醉的影响是物种之间不一致，用两个3种示出的影响不大。我们的研究结果表明食物染料标记有比二氧化碳对雄性交配成功率较低的影响_，2麻醉D.果蝇 。这些实验表明，食用染料能够容易且便宜地被用于标签苍蝇涉及多个雄性交配测定。

这三个模型果蝇的研究中，只有D.果蝇表现出的CO ₂麻醉对交配的表现在竞争激烈的情况下的效果。相比之下，没有一个品种表现出交配潜伏期，违背了先前的结果D.方面收集的气体在单交配试验效果果蝇 ^5。竞争的效果，因此可突出_二氧化碳麻醉更微妙的健身效果，这是唯一的检测在情况下，有男男性竞争。曝光在早期收集和前一天的试对D的男性的能力产生不利影响果蝇获得配合。暴露试验前两天但是没有显示出任何效果。 D.两者pseudoobscura和D. subobscura没有表现出暴露于气体中的任何一种试验中没有任何影响。一种解释是D.果蝇易受早期接触的CO _2，因为它必须被前面的寿命收集（0 - 6小时龄）比其他物种，以确保男性是处女。因此，男性D.这个年龄段的果蝇可能更敏感的苍蝇的角质层仍然硬化，相比已不再有他们的角质层硬化的其他物种。在一般情况下，这支持了的CO ₂麻醉的效果是特定物种和调查人员应适当地测试在他们的目标物种的效果。 Currently，则多数工作的对CO ₂麻醉的效果已经进行了对果蝇 ^5,11,22，因此可能不适合应用到其他相关的物种。

呈现给区分苍蝇的可选择的非侵入性方法是食品染料。结果表明这种治疗方法已经在所有物种检查没有影响。然而，虽然它的用途是成功的在个人之间进行区分，提供一种便宜和容易看见标记应当注意的是，该染料是更容易辨别在D. pseudoobscura和D. subobscura比D.果蝇。以前的作者已经使用了多种颜色（红，绿和蓝^）4,6。我们发现蓝色着色是最容易区分所有物种，特别是D. pseudoobscura和D. subobscura。用几种颜色将有可能让更多的复杂的实验，有许多单独标记flie秒。然而，不同的染料的初步测试是必不可少的，因为有些食物染料未能颜色苍蝇，食用时有可能被消化。其它染料可具有毒性作用，降低了苍蝇生存，并且应避免^14）。使用更昂贵的污渍的替代食品着色方法也被用于为D.检查肠道完整性²³ 果蝇，这些可以提供另一种选择，虽然价格较贵，染色法^23。

染料的方法是一样快的CO ₂翼剪取苍蝇可存储在染色食品从收集。食物的摄取是快速（〜3小时），所以存储O / N上的各色美食也足以标记苍蝇，在其他研究中使用^6。然而，着色的持续时间相对较短（〜4 - 5小时）相比，翼削波（永久）或荧光标记的灰尘（10 - 19天^）24。由于果蝇而变化的外观，不同的染料会或多或少有效针对不同的物种，并作为一些菌株（ 例如 ，敲除突变体）可以是易受改变饮食，任何使用的染料要求其有效性尤其是当较长的初步试验长期接触染料可能是有毒的^14。与此相反的研究卡劳等人 ^14，我们发现存储多天之后没有显著死亡率有色食品D.果蝇 （3天），D。 pseudoobscura（5天）或D. subobscura（7天），可能是由于在染料的差使用。

为成功地使用的染料技术的关键步骤是步骤1.5，验证所选择的染料可以很好地被使用的物种和菌株。另一种技术涉及将彩色尘埃向在田间试验²⁴在使用前即时的外侧。这种方法已被用于在该领域，由于吨追踪个体Ø标记的持续时间和质量的易用性标志苍蝇^24。虽然我们还没有明确地测试此方法在交配试验中，它以检查任何影响的灰尘有可能对在交配重要，特别是在果蝇 ^25,26感官将是重要的，在物种，但是，其中肠染色是不可能的，这些方法可能是合适的。

总之，我们发现，在2所测试的3种（D. pseudoobscura和D subobscura）的没有发现任何的CO ₂麻醉或雄性的交配能力食用色素的效果。对于D.果蝇的_二氧化碳麻醉的负面影响被检测到，但食用色素并没有影响交配成功在这一物种。总体而言，该染料的方法提供了一种鉴定个体果蝇 ，它等效或比需要的CO ₂麻醉方法更好的简单和廉价的非侵入性的方法。它很可能是这种方法会在一系列物种的工作。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
塑料管	Fisher Scientific	TWT-200-061G	其他管路可能适用，但必须安装在 1 ml 移液器吸头内。
细网	任何小百货店	-	细窗帘网适用
1 ml 移液器吸头	VWR	83007-376	各种品牌的移液器吸头都适用
塑料瓶	Sarstedt	58.49	也可以使用较大的小瓶或瓶子。
棉球	Lewis Medical Solutions	28170	棉花的大小会根据所用小瓶的大小而有所不同
蓝色食用色素	Thesugarcraftcompany	-	其他染料颜色和品牌可能会产生不同的结果。
CO2 油箱	BOC	BOC 40VK
记号笔	Steadtler	Lumocolor 313 S	可以使用各种颜色，但 Lumocolor S 将耐用性和精细度完美结合
秒表	Salter	SL3920	任何具有良好数字显示的秒表都可以