Methodenartikel

Ein verbessertes Verfahren für genaue und schnelle Messung der Flugleistung in Drosophila

DOI:

10.3791/51223

⸱

13. Februar 2014

 , 
1Department of Genetics, University of Wisconsin-Madison

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Hier beschreiben wir ein Verfahren zum schnellen und genauen Messung der Flugleistung in Drosophila, was eine Hochdurchsatz-Screening.

Zusammenfassung

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Drosophila hat sich als ein nützliches Modellsystem für die Analyse des Verhaltens, einschließlich der Flug sein. Die ersten Flug Tester beteiligt Drop fliegt in eine Öl-beschichtet Messzylinder; Landehöhe ein Maß für die Flugleistung durch die Beurteilung, wie weit entfernt fallen wird vor der Herstellung genug Schub, um den Kontakt mit der Wand des Zylinders zu machen. Hier beschreiben wir eine aktualisierte Version der Flug-Tester mit vier großen Verbesserungen. Zuerst haben wir eine "Fallrohr", um sicherzustellen, dass alle Fliegen geben Sie die Flug Zylinder bei einer ähnlichen Geschwindigkeit zwischen Studien, wodurch die Variabilität zwischen den Nutzern. Zweitens, die Ölschicht ersetzt wir mit herausnehmbaren Kunststoffplatten in Tangle-Falle, einem Klebstoff entwickelt, um lebende Insekten einzufangen beschichtet. Drittens verwenden wir einen Zylinder mehr, um genauere Unterscheidung der Flugfähigkeit zu ermöglichen. Vierte verwenden wir eine Digitalkamera und Bildbearbeitungssoftware, um die Scoring der Flugleistung zu automatisieren. Diese Verbesserungen ermöglichen die Rap-id, quantitative Bewertung der Flugverhalten, nützlich für große Datenmengen und große genetische Bildschirme.

Einleitung

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Drosophila ist seit langem verwendet, um die genetischen Grundlagen von Verhalten 1 zu studieren, und Forscher haben eine Reihe von Möglichkeiten, um verschiedene Arten von Verhalten analysieren 2-6 entwickelt. Fliegen haben sich als besonders nützlich, um nützliche Modelle von neuromuskulären Erkrankungen 7 gewesen. Ein gemeinsamer Test verwendet, um Bewegungsverhalten zu studieren, ist Flugleistung. Die ursprünglichen Flug Tester ist nützlich für die Identifizierung Flug Mutanten und quantitative Bewertung der Flugfähigkeit ein, aber es hat einige Mängel, die seine Anwendung für Hochdurchsatz-Screening zu begrenzen: die Verwendung von Öl-beschichteten Zylindern ist chaotisch und umständlich, bestimmte Features wie die Länge des Zylinders und der Einführung der Fliegen in das Rohr mit variabler Kraft zu reduzieren quantitative Genauigkeit, und es ist schwierig, lebende entfernt von dem Testgerät zu erholen. Um diese Einschränkungen zu überwinden, haben wir den Flug Tester modifiziert, um eine Reihe von Verbesserungen enthalten. Wir haben einen "Tropfen tuwerden ", um Fliegen, um die Variabilität zwischen den Experimenten und Benutzer zu beseitigen einzuführen. Wir verwenden abnehmbaren Acrylplatten mit einem Klebstoff, der für eine einfachere Bereinigung und Wiederherstellung einzelner Fliegen ermöglicht beschichtet. Wir haben die Länge der Flugrohr erhöht, um quantitative Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern. Schließlich verwenden wir eine Digitalkamera und Bildbearbeitungssoftware, um die Landung Höhen von Fliegen zu berechnen. Wir glauben, diese Verbesserungen sinnvoll, jedem Labor interessiert bei der Durchführung von Großbildschirme für genetische Defekte in Flugleistung sein.

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Protokoll

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1. Montieren Flug Tester

  1. Sichere Flug Zylinder Ring Stand 1 mit Spannketten. (Lassen Sie ca. 3 cm unterhalb des Zylinders für wiegen Gericht.)
    (Anmerkung: Der Flug Zylinder wir benutzen, ist 90 cm lang, mit einem Durchmesser von 13,5 cm.)
  2. Legen Sie wiegen Schale mit einer dünnen Schicht von Mineralöl unter der Flug Zylinder.
  3. Sichere Trichter Ring Stand 2 mit einem Klemmring und Klauenklemme. Einstellen der Höhe des Trichters, so daß der Boden des Trichters ist bündig mit der Oberseite des Luftzylinders. (Anmerkung: der Spitzendurchmesser des Trichters muß kleiner als der Außendurchmesser der Röhrchen in die Fallrohre angeordnet, so daß die Ampullen nicht durchfallen können.)
  4. Legen Fallrohr von oben in den Trichter und befestigen Sie sie mit einer Klaue Klemme.
    (Hinweis: Wir verwenden ein Fallrohr, die 25 cm lang ist Dropping fliegen haltigen Fläschchen aus dieser Höhe ermöglicht die konsistente Ausstoß aller Fliegen mit gleichmäßiger Kraft Der Innendurchmesser des Fallrohres sollte sligh sein..tly größer als der Außendurchmesser der Ampulle, damit das Fläschchen fallen frei.)
  5. Schneiden Sie Polyacrylamid-Blatt (n) auf die richtige Größe. (Hinweis: Um beim Einführen und Entfernen der Folie zu erleichtern, sollte die Breite geringfügig kleiner als der Innenumfang des Luftzylinders sein).
  6. Tragen Sie eine dünne Schicht der Tangle-Falle auf das Blatt. Man lässt 1 h vor der Verwendung zu sitzen. (Hinweis: Lassen Sie genug Platz am oberen und unteren Rand des Blattes (ca. 3 cm) unbeschichtet, um das Blatt zu Einfügen / Entfernen zu erreichen.)
  7. Legen Sie die Polyacrylamid-Blatt in der Flug Zylinder.
  8. Montieren Sie die Kamera Spur mit Pinien Halterungen. (Hinweis: dafür sorgen, dass der Boden der Spur kann die Kamera ohne die Blockierung der Linse unterstützt siehe Abbildung 1B.).
  9. In Stopfen und festschrauben. (Anmerkung: Ort, die Anschläge an Orten, damit die Kamera die gesamte Kunststofffolie in Panoramamodus anzeigen wird.)

2. Führen Experiment

  1. Sammeln Fläschchen entfernt getestet werden. Die besten Ergebnisse erzielen, verwenden Sie nicht mehr als 20 Fliegen / Fläschchen.
  2. Klopfen Sie leicht nach unten fliegt der Fläschchen, trennen, dann in Fallrohr stecken und lassen Fläschchen.
    (Anmerkung: Das Fläschchen fällt das Fallrohr, bis er den schmalen Trichteröffnung trifft, wenn die Ampulle trifft den Trichter, sind die Fliegen in die Flucht Zylinder ausgestoßen.).
  3. Heben Sie das Fallrohr, um die leere Flasche zu entfernen.
    (Hinweis: Mehrere Fläschchen von Fliegen aus dem gleichen Testgruppe können auf einem einzigen Blatt untersucht werden Polyacrylamid Wir finden, dass bis zu 200 Fliegen (10 Fläschchen mit je 20 entfernt) kann getestet und leicht abgebildet werden auf einem einzigen Blatt..
  4. Entfernen Sie die Plastikfolie und legen Sie es auf eine ebene weiße Fläche.
    (Anmerkung: weißes Plakat Bord verwendet werden, wenn Tischplatten sind dunkel gefärbt.)
  5. Montieren Sie die Kamera Spur über die Kunststofffolie. Die Kamera sollte ausreichend hoch über dem Blatt, um sowohl den oberen und unteren Rand des Blattes in dem Sichtfeld zu haben.
  6. Schieben Sie die Kamera entlang the Spur, während die "Capture"-Taste gedrückt halten, um ein Panoramabild zu erwerben.
  7. Die Anzahl der Fliegen Landung in der Öl kann manuell für jeden Versuch gezählt.
  8. Wiederholen Sie die Schritte 2,2-2,7 für alle Bedingungen in einem gegebenen Experiment. Die Fliegen können aus dem Bogen zwischen jedem Versuch entfernt werden. Alternativ können mehrere Folien verwendet werden, mit einem neuen Blatt für jeden Versuch.

3. Data Collection

  1. Bilddateien öffnen mit ImageJ Software.
  2. Crop Bilder, wenn notwendig, nur die Landefläche umfassen. (Dies ist der Bereich, in Tangle-Trap-beschichtet.)
  3. Konvertieren von Bildern in 8-Bit-Graustufen.
  4. Erstellen Sie eine "Schwelle" zu filtern, die weißen Hintergrund.
    (Bild → Einstellen → Threshold).
  5. Stellen Sie die Parameter, jede Fliege über das Menü "Analyse-Partikel" zu identifizieren.
    (→ Analysieren Analysieren Partikel) Definieren Sie die verwendet werden, um ein Teilchen zu identifizieren Parameter. Mit unserem eingerichtet ist, finden wir, dass mit einFläche von 5-90 Pixel 2 und einer Rundheit von 0,4-1,0 wird genau zu identifizieren, alle Proben.
  6. Messen Sie die Lage der einzelnen Fliege unter Verwendung der erzeugten Liste von Koordinaten für jedes Teilchen. Die x-Koordinate in Pixeln in Zentimeter umgerechnet werden, um die Landehöhe zu berechnen.
  7. Importieren Tabelle in einer Tabellenkalkulation (zB Microsoft Excel).

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Ergebnisse

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1A zeigt eine schematische Darstellung des aktuellen Flug Tester Montage. 1B zeigt die Spur Design ermöglichen die Kamera zu einem Panoramabild, ohne dabei das Sichtfeld zu nehmen. Repräsentative Ergebnisse sind in Abbildung 2, wo die Flugleistung der Langweiler mutierten Fliegen, die eine bekannte Flug Defekt 8-10 haben, werden zu Wildtyp-Canton-S fliegt Vergleich gezeigt. Kontrolle fliegt konsequent landen in der Nähe der Oberseite des Zyl...

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Diskussion

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Mit den hier beschriebenen Methoden haben wir in der Lage, schnell zu beurteilen Flugleistung aus einer großen Anzahl von Drosophila-Mutanten, die Bereitstellung effizienter als bisher möglich. Für unsere Experimente haben wir routinemäßig zu trennen Männer und Frauen, und heben Sie sie bei geringer Dichte (weniger als 20 Fliegen / Fläschchen), um Aggression, die Flügel Schaden zu begrenzen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist für die Unterschiede in der Flugleistung wegen der unterschiedlichen genetischen Hinter...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offen zu legen.

Danksagungen

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Diese Arbeit wurde vom National Institutes of Health gewährt F32 NS078958 (DTB) und R01 AG033620 (BG).

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
SpachtelHome Depot630147www.homedepot.com
Kiefern-Rückenbandleiste (2x)Home Depot156469www.homedepot.com
Furring Strip BoardHome Depot164704 www.homedepot.com
Tangle-Trap Insektenfallen-BeschichtungBioControl Network268941www.biconet.com
Laptop Computer Applewww.apple.com/mac/
MineralölFisher ScientificBP26291www.fishersci.com
Weiße PlakatwandStaples247403www.staples.com
Wiegeschale aus PolystyrolFisher ScientificS67091Awww.fishersci.com
ImageJ SoftwareNational Institutes of Healthhttp://rsb.info.nih.gov/ij/
DigitalkameraSonyDSC-TX7www.store.sony.com
Feine PinzetteFine Science Toolswww.finescience.com
Zylinder aus Polycarbonat (Fallrohr)McMaster-Carr8585K62<a href="http://www.mcmaster.com">www.mcmaster.com
Flugzylinder (Acryl)McMaster-Carr8486K943www.mcmaster.com
PolycarbonatplattenMcMaster-Carr85585K25www.mcmaster.com
Ringständer (2x)Fisher ScientificS47808www.fishersci.com
RinghalterungFisher ScientificS47791www.fishersci.com
Dreipolige Verlängerungsklemmen (x2)Fisher Scientific05-769-7Qwww.fishersci.com
TrichterFisher Scientific10-500-3www.fishersci.com
Kettenklemmen (2x)VWR21573-275www.vwr.com
GlasfläschchenVWR66020-198www.vwr.com

Referenzen

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  1. Benzer, S. Genetic dissection of behavior. Sci. Am. 229, 24-37 (1973).
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Flugleistung von DrosophilaFlugtesterFallrohrTangle Trap Kleberdigitale KamerabildgebungImageJ SoftwareMessung der Landeh heHochdurchsatz ScreeningFlugmuskelanalyseneuromuskul re Endplatte

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