Le Parhyale hawaiensis amphipode crustacé a émergé au cours de la dernière décennie comme un organisme modèle prometteur avec un grand potentiel pour une utilisation dans la recherche en biologie évolutive du développement 1. Parmi les arthropodes, la plupart des systèmes modèles sont des insectes, et la plus étudiée de ces derniers est la mouche Drosophila melanogaster. D. melanogaster est un membre de l'ordre des insectes diptères, et que ces affiche de nombreuses caractéristiques embryologiques qui sont dérivées par rapport à ceux des insectes ramification basale 2. En outre, les insectes sont imbriqués dans le sous-embranchement Pancrustacea 3, ce qui signifie que les insectes ont leurs plus proches parents dans le groupe de longue date "naturel" appelé pancrustaceans, et que ce groupe est paraphylétique. Cela suggère que, en plus de ramification basale modèles d'insectes, les études d'autres crustacés sont nécessaires pour avoir une vue plus large de l'histoire de l'évolution des traits développement d'unmécanismes moléculaires nd qui ont été si bien étudiés dans D. melanogaster. Cependant, très peu de crustacés ont été bien établies pour l'analyse de laboratoire expérimental de développement. L'amphipode P. hawaiensis est un système de modèle de laboratoire très docile, prête à une gamme de techniques expérimentales. Amphipodes affichent de nombreuses fonctionnalités uniques dans leur superorder mère Peracarida (trémies de plage, gammares, et crevettes ainsi), et sont donc censés être relativement dérivé dans ce groupe de crustacés. Néanmoins, la relative facilité de manipulation génétique embryonnaire et fonctionnel offert par Parhyale faire cet amphipode un ajout précieux à l'inventaire actuel des organismes modèles.
Comme un animal de laboratoire, P. hawaiensis offre de nombreux avantages. Les animaux sont tolérantes à un large éventail de températures et de salinité, et survivent bien dans les grandes cultures de l'eau de mer artificielle 1. Il est facile de distinguer entrhommes et les femmes een basées sur les différences morphologiques évidentes, plus particulièrement, les grands crochets, les appendices du tronc antérieures que les hommes utilisent pour saisir les femelles pendant l'accouplement. Pour les travaux embryologique et développement, P. hawaiensis a plusieurs caractéristiques très attrayantes. Embryogenèse dure environ dix jours et le temps de la maturité sexuelle est d'environ six semaines à 28 ° C (mais notez que Parhyale survit bien à des températures allant d'environ 20-30 ° C, et que la stadification de développement détaillé est disponible pour les embryons soulevées à 18 º C 4 , 25 ° C 4, et 26 ° C 5,6). Les adultes s'accouplent toute l'année dans le laboratoire, si des embryons sont disponibles à tout moment de l'année. Les femelles pondent 2-20 (en fonction de l'âge des femmes) œufs fécondés dans une poche incubatrice ventrale située entre les premières paires de pattes (figures 1A et 1B), et il est possible de rassembler ces embryonss très tôt dans le développement sans tuer la femelle ou d'endommager les embryons (figure 1C). Les embryons survivent dans l'eau filtrée de mer artificielle jusqu'à l'éclosion, peuvent être fixés pour l'expression du gène ultérieur ou l'analyse histologique 7, et une table de transfert détaillée permet une identification précise des progrès grâce au développement 5. Protocoles robustes ont été utilisés pour effectuer l'analyse de l'expression des gènes par hybridation in situ 8-15 ou immunomarquage 4,16,17 dans, knockdown fonctionnelle par interférence ARN 13,15 ou morpholinos 12, et la lignée germinale stable transgénèse 18. Utilisation du système de transgenèse, une expression inductible 14 et l'amplificateur piège 19 méthodes peuvent également être utilisées pour étudier la fonction de gènes dans P. hawaiensis. Bien que la séquence du génome accessible au public n'est actuellement pas disponible, un transcriptome contenant des transcriptions produites au cours de l'ovogenèse et de l'embryogenèse a abeillen de novo assemblées et annotées 20, et déposés dans une base de données consultable 21, ce qui facilite la découverte de gènes. En somme, P. hawaiensis est un organisme modèle très maniable adapté à de multiples approches expérimentales et génétiques à la compréhension du développement.
Contrairement aux clivages syncytial début de D. melanogaster, P. embryons de hawaiensis clivent holoblastically après la fécondation (figure 2A). analyse traçage de Lineage a montré que par la troisième clivage, chacune des tiers blastomères de clivage est particulièrement malheureuse pour donner naissance à l'un des trois feuillets embryonnaires ou la lignée germinale 6 (figure 2B). Ces données, ainsi que les données de puces à ADN 22, analyses lignée cellulaire 6,23, et les expériences d'isolement de blastomère 4 ont suggéré que les potentiels de développement sont séparés à au moins certains tiers clivage blastomères par héritage asymétrique de cell déterminants du devenir. En conséquence, dans des expériences blastomère d'ablation, dans lequel le précurseur de la lignée germinale (appelée "g" dans le Parhyale lignée cellulaire nomenclature 6) a été éliminé à l'étape de cellule huit, les embryons n'avaient pas les cellules germinales à des stades de développement ultérieurs 4, comme indiqué par l'absence de cellules exprimer la protéine Vasa, qui est un marqueur de la lignée germinale dans la plupart des métazoaires 24. En revanche, les expériences somatiques d'ablation blastomères ont montré que P. embryons de hawaiensis possèdent également des capacités réglementaires importantes, telles que les sorts de mésoderme ou ectoderme blastomères précurseurs ablation au stade de huit cellules peuvent être prises en charge par les descendants de certains des blastomères restants 25. Comment réglementaire remplacement du destin cellulaire peut se produire, et la mesure de l'adoption autonome du destin cellulaire par blastomères somatiques, reste inconnu. Techniques embryologiques expérimentales telles que blastomère ablation peuvent être utiles dans compréding l'autonomie relative et nonautonomy des décisions du destin cellulaire 26,27 et sont donc d'un intérêt dans l'étude de P. hawaiensis embryogenèse.
Dans les expériences qui ont démontré le remplacement de régulation de l'ectoderme et mésoderme lignées, ablation blastomère a été réalisée par injection 28 et excitation ultérieure de colorants phototoxiques 25. Bien que cette technique est efficace pour tuer le blastomère (s) injecté, il ne supprime pas complètement le corps de cellules mortes de l'embryon. En outre, des différences ont été observées entre les données de la lignée de cellules recueillies jusqu'aux stades de l'embryogenèse de gastrulation par injection blastomères avec des traceurs de la lignée fluorescentes 28,29, et les données recueillies par la suite blastomères perturbés par le développement des mêmes stades embryonnaires 23. Élimination physique complète des blastomères spécifiques peut donc être un procédé préféré d'ablation pour certaines applications.
Nous avons déjà publié les résultats de la lignée cellulaire analyse des embryons dont les cellules simples ont été soumises à une ablation manuellement 23. Toutefois, les opérations délicates nécessaires pour éliminer blastomères simples à partir d'embryons de stade de clivage début n'ont pas encore été entièrement décrit. Nous présentons ici un protocole de collecte de P. embryons de hawaiensis et ablation manuelle d'un seul blastomère d'un embryon au stade de huit cellules. Le but de cette méthode est de parvenir à l'élimination complète du corps de la cellule de l'embryon, permettant l'observation des comportements cellulaires et les compétences du destin cellulaire des cellules restantes au cours de l'embryogenèse et le développement post-embryonnaire. Notre protocole montre l'enlèvement du précurseur g de la lignée germinale (figure 2C), mais peut être appliquée à n'importe quelle cellule au stade huit cellules, ou à des blastomères étapes de clivage précédents. En principe, ce protocole pourrait être appliquée pour éliminer les cellules individuelles à partir d'embryons à un stade préliminaire de clivage d'Other clivage holoblastically invertébrés marins.