我们提供了一种详细的黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）觅食路径长度测定实验方案。本文讨论了实验动物的准备与处理方法、如何开展该测定实验以及数据分析方法。
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摘要
摘要
Drosophila melanogaster 幼虫路径长度表型是一种已建立的指标，用于研究遗传和环境因素对行为变异的贡献。幼虫路径长度检测最初被开发用于测量个体在觅食行为上的差异，这些差异随后被关联到 foraging 基因。幼虫路径长度是一种易于评分的性状，有助于以最低成本收集大样本量，适用于遗传筛选。本文提供了 Sokolowski 首次使用的幼虫路径长度检测当前方案的详细描述。该方案详述了如何可重复地处理测试动物、执行行为检测以及分析数据。此外，还举例说明了如何通过在检测前操控饲养环境来利用该检测方法测量幼虫对环境变化所表现出的行为可塑性。最后，本文讨论了合理的实验设计，以及可能影响幼虫路径长度的环境因素，如食物质量、发育年龄和日间效应等。
引言
自从发现以来 白色 1910年在托马斯·亨特·摩根（Thomas Hunt Morgan）实验室中发现基因的果蝇， Drosophila melanogaster (D. melanogaster), 已被用作研究多种生物过程分子与生理基础的模型。其受欢迎程度 D. melanogaster 主要源于大量且多样的遗传工具。 果蝇的 体型小、易于操作以及较短的世代周期使其成为遗传学研究的理想模型。同样重要的是 果蝇的 能够展示出包括哺乳动物在内的更复杂生物所表现出的多种表型，其中包括处于生物体与其环境之间交界面的复杂表型，如行为。因此，对果蝇的行为学研究极大地促进了我们对基因与环境如何介导行为的理解1.
最早的研究之一 D. melanogaster 通过测量幼虫的移动路径长度，研究幼虫行为中个体间在觅食策略上的差异2 取食过程中。路径长度定义为单个幼虫在酵母表面5分钟内移动的总距离。无论是实验室品系还是来自多伦多自然种群的果蝇，其觅食行为均存在差异，且路径长度的个体差异具有遗传基础。根据路径长度的定量分布，可区分出两种幼虫觅食表型，分别称为“游走型”（rover）和“静止型”（sitter）。在食物基质上，游走型幼虫的路径长度更长，活动范围更大，而静止型幼虫则相反。利用该路径长度检测方法，d....
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方案
1. 准备葡萄培养基平板和收集幼虫用的保藏瓶
- 制作饲养瓶时，在6 oz果蝇培养瓶的一侧打孔，孔径需足够插入果蝇小瓶塞以供通气（图 1D).
- 制作葡萄糖平板时，准备 250 ml 葡萄汁培养基（1.8% 琼脂，45% 葡萄汁，2.5% 乙酸，2.5% 乙醇）的制备方法：将琼脂、葡萄汁和大部分水煮沸，冷却至 70 ºC（冷却过程中持续搅拌），然后加入乙酸和乙醇，并加水定容至所需体积。
- 使用无针头的注射器填充35 x 10 毫米培养皿盖，直至葡萄汁培养基表面在盖缘上方形成穹顶状图1A).
- 将葡萄培养皿置于潮湿且密封的容器中，4 ºC保存备用（最多不超过2周）。
2. 食物平板的制备
- 准备标准果蝇培养基配方。
注意：为了检测培养基营养质量对路径长度的影响，我们使用了低营养果蝇培养基：10% 蔗糖、1.3% 琼脂、0.8% 酒石酸钾钠、0.1% 磷酸二氢钾、0.05% 氯化钠、0.05% 氯化钙、0.05% 氯化镁、0.05% 硫酸铁、5% 酵母和 0.5% 丙酸溶于水中；以及高营养果蝇培养基：1.5% 蔗糖、1.4% 琼脂、3% 葡萄糖、1.5% 玉米粉、1% 麦芽提取物、1% 大豆粉、3% 糖蜜、3.5% 酵母、0.5% 丙酸、0.2% Tegosept 和 1....
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结果
漫游型与静止型个体行进路径长度的差异 用于 菌株及食物剥夺对路径长度的影响如图所示 图 3连续三天测试收集的数据显示出显著的品系效应（F(1,421) = 351.89，p < 2.20 × 10-16; 图 3A），其中漫游型个体的移动距离大于静止型个体。除了品系效应外，食物处理方式也存在显著影响（F(1, 421) = 461.62，p < 2.20 × 10-16; 图 3A），其中在测试前禁食四小时的幼虫的路径长度显著低于已进食的幼虫。此外，方差分析显示品系与处理之间存在显著的交互作用（F(1,423) = 9.78，p = 2 × 10-3），表明漫游型和静止型果蝇对食物剥夺的反应程度不同。
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讨论
本文所述的路径长度测定法为研究觅食行为提供了一种稳健且简便的测量方法 果蝇 幼虫。该方案遵循Sokolowski所述的一般方法学2，但此后在效率和实验对照方面已得到改进。据我们所知，该方法是目前唯一可用于测量幼虫路径长度的可用方法。路径长度实验方案的最初版本2, 3, 15, 16 在培养皿中测试幼虫，先用毛刷涂抹一层薄薄的酵母糊，随后使用玻璃涂布棒。本方案的较新版本10, 17 改用此处所述的Plexiglas板后，与使用培养皿和玻璃涂布棒相比，酵母层较厚，导致整体路径长度变短。尽管如此，rover（游走型）与sitter（定居型）表型之间的差异仍然保持，并且具有同等的可重复性。虽然使用Plexiglas板的操作更为简便、省力，但培养皿法所产生的更长路径长度有助于更清晰地区分rover与sitter表型，从而有利于将rover-sitter表型差异的遗传定位进行精细 mapping 用于 基因3使用Plexiglas测试板替代培养皿，并对路径长度轨迹进行计算分析，是该方法自首次建立以来协议中的主要改进之处，这两项.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
作者感谢加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）对 MBS 的持续资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 6 oz 果蝇培养瓶 | 费舍尔科技 | AS355 | |
| 果蝇小管塞 | Droso-Plugs | 59-201 | |
| 35 x 10 mm 培养皿 | 法尔肯 | 351008 | |
| 100 x 15 mm 培养皿 | 费舍尔 | 875712 | |
| 60 x 15 mm 培养皿 | VWR | 25384-168 | |
| 解剖探针 | Almedic | 2325-58-5300 | |
| 酵母 | 实验室科技 | FLY-8040-20F |
参考文献
- Behavioral Genetics of the Fly (Drosophila melanogaster). Dubnau, J. , Cambridge University Press. New York. 173(2014).
- Sokolowski, M. B. Foraging strategies of Drosophila melanogaster: a chromosomal analysis. Behav Genet. 10, 291-302 (1980).
- de Belle, J. S., Hilliker, A. J., Sokolowski, M. B.
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重印与许可
