Name: Manipulation expérimentale de la taille corporelle destimer les relations déchelle morphologiques Drosophile /em (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min
Description: Découvrez comment manipuler la disponibilité alimentaire pour créer une large gamme de tailles corporelles chez Drosophila et estimer les relations d'échelle morphologiques entre la taille du corps et des ailes.

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La recherche décrite dans cette étude a été soutenue par une subvention de la National Science Foundation (DEB-0805818) pour WAF, AWS et ID Cette étude a également été soutenue par des subventions IOS 0.845.847 à AWS, IOS-0919855 à AWS et ID-0920720 et IOS pour WAF

1. L'élevage et la manipulation de l'alimentation pour produire des variations dans la taille du corps et l'aile de taille Rationnelle et Aperçu. L'expression de relations d'échelle finalement charnières sur le processus de développement réglementaire qui produisent des variations dans les organes et la taille finale du corps. Ces processus sont mieux décrites par le travail sur les insectes totalement métamorphiques (ie, holométaboles) comme D. melanogaster, où les organes grandir comme indifférencié "disques imaginaux» dans le grub-comme la larve 11,15-17. Chez la drosophile, l'orgue et la taille finale du corps sont régis par la croissance pendant les stades larvaires; larves se développent à travers le premier et le deuxième stade larvaire larve jusqu'à ce qu'ils atteignent un poids minimal viable pour Eclosion (MVW E) vers le début du troisième stade larvaire 18. La famine avant la réalisation de MVW E prévient l'éclosion adulte. Cependant, les larves qui sont morts de faim au MVW E générer des adultes viables, quoique à une très petite taille. C'est parce que réduite nutrition pendant le développement du corps diminue et la taille finale d'orgue, et pas seulement chez les mouches, mais dans presque tous les 19 à 21 animaux. En manipulant la disponibilité des aliments après la MVW E est atteint, mais avant la nymphose a lieu, il est possible d'induire une extrême plasticité phénotypique de la taille du corps qui l'emportent largement sur ​​les autres sources de variation (par exemple, la variation génétique individuelle). <ol><li> Les oeufs sont recueillis auprès de la population d'être phénotypés, divisées en lots de 50 et placés dans des flacons contenant 10 ml de nourriture volée standard. Parce que la ponte a lieu en permanence, les oeufs sont collectés toutes les 24 heures pendant trois jours, la production de trois cohortes d'âge. </li><li> Quand la cohorte la plus âgée atteint le stade errance ou a tout juste commencé à se nymphoser, la manipulation régime est appliqué. À ce stade, la cohorte la plus âgée est bien au-delà des E MVW, la plus jeune cohorte est très proche de la MVW E et de la cohorte qui reste est quelque part entre ces extrêmes. Ainsi, la suppression de la nourriture à ce moment va produire des adultes très grande de la cohorte la plus âgée, les adultes très faible de la cohorte la plus jeune et de taille intermédiaire adultes à partir de la cohorte qui restent. Pour supprimer les larves des flacons, environ 5 ml de solution de saccharose à 40% est ajoutée à tous les flacons. Pour libérer les larves, la nourriture est agité pendant 15-20 minutes sur une table vibrante définie à une vitesse intermédiaire. </li><li> Larves flottantes sont retirés de la solution de saccharose avec une amende (00) pinceau, placés dans des flacons contenant un tampon de coton humide et autorisés à se nymphoser. Alternativement, les larves pourraient être placés sur un additif alimentaire non digestible comme la méthylcellulose 22. </li></ol> 2. Estimation de la taille du corps Rationnelle et Aperçu. Des études antérieures indiquent que la longueur du thorax est un peu moins de proxy idéal pour la taille globale du corps 22. Au lieu de cela, nous utilisons la taille nymphe comme une mesure de la taille du corps. Taille maximale est fixée à l'arrêt de l'alimentation qui précède la nymphose. En conséquence, il ya une corrélation étroite entre la taille de nymphe et la taille du corps adulte 23. <ol><li> Les chrysalides sont disposées face ventrale sur des lames de microscope en verre et imagée en utilisant un appareil photo numérique relié à un microscope à dissection. Chaque image est capturée, attribué un code d'identification unique et transférés sur un ordinateur via un flux en direct reliant l'appareil photo numérique à l'ordinateur. </li><li> Imagée pupes sont déplacés à chaque 2 ml contenant 1 ml epitubes de la nourriture volée, étiquetés avec le code unique pour cette personne, et percé avec des trous d'aération pour permettre l'échange gazeux. </li><li> Taille nymphe est estimée comme le nombre de pixels de la silhouette chrysalide. Métriques Autre taille pourrait également être utilisé. </li></ol> 3. Estimation de la taille du Trait (aile) Rationnelle et Aperçu. Pour les ailes d'image, nous utilisons une «aile de grabber" 24, qui tire et détient l'aile d'un live, perpendiculaire volée anesthésiés à son corps. Pressé entre deux morceaux de verre, ce qui permet l'aile à imager comme un objet à deux dimensions. <ol><li> Les mouches sont anesthésiés légèrement avec le CO 2 et mis en place dans la carte d'acquisition d'aile sur un microscope à dissection équipé d'un appareil photo numérique qui est connecté à un ordinateur. </li><li> L'aile est imagé et enregistré sous le code unique pour cette personne. </li><li> La taille des ailes peut être estimée en utilisant le polygone convexe minimum qui circonscrit marginale repères fixes ou comme le nombre de pixels de la silhouette des ailes. </li></ol> 4. Estimation de la relation d'échelle <ol><li> Les données sont mises en commun entre les cohortes, mais séparés par sexe et log-transformées. </li><li> Relations d'échelle sont adaptées à la taille des données à l'aide de type II (ie, Réduction Axe Majeur) régression (voir la revue dans 12) et les paramètres estimés pour chaque groupe. </li></ol> 5. Les résultats représentatifs: tente "&gt; Nos manipulations alimentation va produire un large éventail de tailles de corps (figure 1) et la taille caractéristique (figure 2). Traçage des traits transformation logarithmique uns contre les autres révèlent leur modèle de covariation dans un groupe donné biologique et permet l'ajustement relation d'échelle pour le groupe (Figure 3). Extraction des paramètres relation d'échelle qui décrivent comment les échelles forme avec la taille du corps permet de comparer covarie façonnent la manière dont la taille entre les groupes. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3162/3162fig1.jpg"> Figure 1. Pupa des extrêmes de la distribution de taille produite par manipulation régime après les individus à atteindre l'E MVW. Réelle des images nymphales sont affichés à gauche avec leurs silhouettes correspondant à la mesure de la taille de nymphe à droite. La barre d'échelle est de 1 mm. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3162/3162fig2.jpg"> Ailes Figure 2. Proviennent des extrêmes de la distribution de taille du corps produit par la manipulation des individus régime après la réalisation des E MVW. Images réelles sont montré l'aile gauche avec leurs silhouettes correspondant à la mesure de la taille des ailes montré sur la droite. La barre d'échelle est de 1 mm. <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/3162/3162fig3.jpg"> Figure 3. Échelle de taille Wing-corps pour Drosophila melanogaster par sexe. Des données log-transformées pour les individus de chaque sexe qui ont été entièrement nourris (cernes), affamés un (cercles gris) ou de deux jours (cercles ouverts) que les larves. La ligne de régression de type II est indiqué pour chaque sexe. Entre chaque cohorte d'âge, la baisse de la surface alaire moyenne de 0.1mm ~ (~ 7%) et ~ 0,2 (~ 8%) se produit, en augmentant l'éventail des phénotypes observés. Les régressions révèlent que les femmes sont légèrement hypoallometric pour cette relation d'échelle (pente de 0,96) tandis que les mâles sont légèrement hyperallometric (pente 1,06).

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<li>Emlen, D. J., Allen, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genotype+to+phenotype%3A+Physiological+control+of+trait+size+and+scaling+in+insects%5BTitle%5D)+AND+%22Integr.+Comp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Genotype to phenotype: Physiological control of trait size and scaling in insects.</a> Integr. Comp. Biol. 43, 617-634 (2003).</li>
</ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Mise à l&#39;échelle morphologique a été l&#39;objet d&#39;études approfondies en biologie évolutive depuis près d&#39;un siècle. Plus récemment, la base immédiate de la régulation de la croissance et l&#39;échelle est devenue de plus en plus important dans le développement, la physiologie et la génétique (par exemple, voir les commentaires dans 12,15,23-25). Notre méthodologie permet d&#39;estimer les relations d&#39;échelle morphologiques sur toute la gamme des caractères et des tailles de corps. Cela peut être important, comme la taille caractéristique peut ne pas l&#39;échelle linéairement avec la taille du corps (par exemple, 13,14). Toutefois, cela peut ne pas être évident si les animaux sont élevés que dans des conditions de laboratoire idéal. Bien que notre protocole a été développé explicitement pour permettre une estimation de la relation corps-aile de taille mise à l&#39;échelle de la drosophile, il peut être utilisé avec le trait spécifique de modification d&#39;estimer la relation d&#39;échelle pour un trait morphologique chez les mouches. De même, la manipulation alimentation peut vraisemblablement être utilisée pour produire la gamme complète des tailles de caractères et d&#39;autres corps dans tout les insectes métamorphiques; applications telles exigent simplement de savoir quand le E MVW est atteint et l&#39;application de la manipulation à ce point dans l&#39;ontogenèse.

manipulation expérimentale de la taille corporelle d&#39;estimer les relations d&#39;échelle morphologiques drosophile</em

Experimental Manipulation of Body Size to Estimate Morphological Scaling Relationships in Drosophila

La mise à l&#39;échelle des parties du corps est un élément central de 1-7 morphologie animale. Au sein des espèces, des traits morphologiques doivent être correctement proportionné au corps pour l&#39;organisme de fonctionner; grands individus ont généralement des parties du corps plus grands et les petits individus ont généralement des parties du corps plus petits, tels que la forme générale du corps est maintenu dans un éventail de tailles de corps d&#39;adulte. L&#39;exigence de proportions correctes signifie que les individus au sein des espèces présentent généralement une faible variation dans la taille caractéristique relative. En revanche, la taille caractéristique relative peut varier considérablement selon les espèces et est un principal mécanisme par lequel la diversité morphologique est produite. Plus d&#39;un siècle de travaux comparatifs ont établi ces intra et interspécifiques motifs 3,4. Peut-être l&#39;approche la plus largement utilisée pour décrire cette variation est de calculer la relation d&#39;échelle entre la taille de deux traits morphologiques en utilisant l&#39;équation allométrique y = bxα, où x et y sont de la taille des deux traits, comme organe de la taille du corps et 8 , 9. Cette équation décrit la relation au sein du groupe d&#39;échelle (par exemple, espèce, population) entre deux traits à la fois comme varient en taille. Transformation logarithmique de cette équation donne une équation linéaire simple, connectez-vous (y) = log (b) + αlog (x) et log-log des parcelles de la taille des caractères différents chez les individus de la même espèce typiquement révéler échelle linéaire avec une interception de log (b) et une pente de α, appelé le «allométriques coefficient» 9,10. La variation morphologique entre les groupes est décrit par les différences dans intercepte relation d&#39;échelle ou de pentes pour une paire trait donné. Par conséquent, les variations dans les paramètres de l&#39;équation allométrique (b et α) décrit élégamment la variation de la forme capturée dans la relation entre les organes et la taille du corps à l&#39;intérieur et entre les groupes biologiques (voir 11,12). Pas tous les traits d&#39;échelle linéaire avec eux ou avec la taille du corps (par exemple, 13,14) Ainsi, les relations d&#39;échelle morphologiques sont plus informatifs lorsque les données sont extraites de la gamme complète des tailles trait. Nous décrivons ici comment de simples manipulations expérimentales de l&#39;alimentation peuvent être utilisés pour produire la gamme complète de la taille du corps chez les insectes. Cela permet une estimation de la relation d&#39;échelle entière de toute paire de traits, ce qui permet une description complète de covarie façonnent la manière dont la taille et une comparaison robuste de paramètres relation d&#39;échelle entre les groupes biologiques. Bien que nous nous concentrons sur la drosophile, notre méthodologie doit être applicable à presque tous les insectes totalement métamorphiques.

Relations d&#39;échelle morphologiques saisir et décrire la forme des organismes. Nous présentons une méthode pour mesurer les relations d&#39;échelle morphologiques à travers la gamme naturelle de tailles de corps chez les insectes totalement métamorphiques. En utilisant une manipulation simple régime alimentaire nous augmentons la distribution des tailles de caractères, permettant la description précise de la façon dont la forme et la taille de la co-varier.

Manipulation expérimentale de la taille corporelle d&#39;estimer les relations d&#39;échelle morphologiques Drosophile</em

La mise à l'échelle des parties du corps est une caractéristique centrale de la morphologie animale1-7. Au sein d'une espèce, les traits morphologiques doivent être correctement proportionnés par rapport au corps...

L'objectif général de l'expérience suivante est d'utiliser une manipulation temporelle liée au développement de la disponibilité de la nourriture afin de produire une large gamme de tailles corporelles, qui pourra ensuite être utilisée pour estimer la relation d'échelle entre les caractères morphologiques. Premièrement, des œufs sont collectés à partir de la même population de mouches sur une période de trois jours, formant ainsi trois cohortes d'âge. Lorsque la cohorte la plus âgée de larves commence à pâlir, les larves de toutes les cohortes sont retirées de la nourriture.Le résultat de cette modification alimentaire est une gamme élargie de variation de taille des pupes. Ensuite, des images des ailes des pupes, des nymphes et des adultes sont prises pour tous les individus afin d'estimer la relation d'échelle morphologique entre la taille du corps et celle des ailes. En fin de compte, des résultats sont obtenus qui montrent comment la taille des ailes s'échelonne selon toute la gamme possible de tailles corporelles, en ajustant une régression linéaire de type II aux données.Dans cette étude, nous utilisons une manipulation temporelle du développement concernant l'accès à la nutrition afin d'augmenter expérimentalement la variation de la taille corporelle parmi les mouches adultes. Cela permet d'estimer les relations d'échelle morphologique sur l'ensemble de la gamme des tailles corporelles. Cette méthode peut aider à répondre à des questions essentielles sur l'expression et l'évolution des échelles morphologiques, telles que l'identification de la base immédiate des variations des paramètres des relations d'échelle parmi les groupes biologiques.Transférez une population de mouches dans une chambre d'accouplement, puis collectez les œufs toutes les 24 heures pendant trois jours. Créez ainsi trois cohortes d'âge à l'aide d'un microscope stéréoscopique. Transférez des lots de 50 œufs de chaque cohorte dans des flacons contenant 10 millilitres de milieu standard pour mouches.Incubez les flacons à la température souhaitée pour le développement des larves. Lorsque le cohort le plus âgé atteint le stade errant, il est temps d'appliquer la manipulation du régime en retirant les larves de la nourriture. À ce stade, les larves du cohort le plus âgé sont largement au-delà du poids viable minimal pour l'occlusion et seront proches de la taille corporelle maximale naturelle.Les larves du lot intermédiaire ont dépassé le poids viable minimal, mais donneront des adultes plus petits que les larves du lot le plus âgé. Les larves du lot le plus jeune sont très proches du poids viable minimal et produiront donc des adultes très petits. Pour retirer les larves de la nourriture.Ajoutez environ cinq millilitres de solution de saccharose à 40 % dans les vials, puis agitez pendant 15 à 20 minutes sur une table agitatrice à un réglage moyen. Après agitation, retirez les larves flottantes de la solution de saccharose à l’aide d’un pinceau fin et placez-les par cohorte dans des vials contenant un bouchon de coton humide pour assurer l’humidité. Incubez à la température souhaitée jusqu’à l’apparition de la nymphose.Disposez les pupes sur une lame de microscope avec la face ventrale vers le haut. Une fois les pupes en place, capturez des images à l’aide d’un appareil photo numérique fixé au microscope. Veillez à configurer les paramètres de manière à ce que chaque nymphe apparaisse comme une silhouette sombre sur un fond blanc.Après l'acquisition d'images, transférez chaque nymphe dans un tube éprouvette individuel de deux millilitres contenant un millilitre de milieu pour drosophiles. Estimez la taille de la pupille en fonction du nombre de pixels de la silhouette de la pupille. D'autres paramètres de taille, tels que la longueur ou la largeur, peuvent également être utilisés au microscope stéréoscopique.Anesthésiez légèrement la mouche à l’aide de dioxyde de carbone et positionnez-la à l’aide d’un dispositif de fixation d’aile, un outil d’aspiration qui maintient l’aile entre deux morceaux de verre perpendiculairement au corps de la mouche. Pour l’imagerie, bien qu’un dispositif de fixation d’aile soit utilisé pour imager les ailes de mouches vivantes dans cette étude, les ailes et autres caractères peuvent être disséqués et imagés à l’aide d’outils classiques. Imager l’aile à l’aide de la caméra du microscope reliée à l’ordinateur et noter le sexe de la mouche. Une fois l’aile imagée et sauvegardée, estimez la taille de l’aile soit en utilisant le polygone convexe minimal qui entoure les repères marginaux fixes comme mesures linéaires, soit en comptant les pixels de la silhouette de l’aile. Ici, les pupes imagées présentaient les extrêmes de la distribution de taille en raison de la manipulation du régime alimentaire.Après que la nymphe a atteint le poids minimal viable pour l'occlusion. Sont également montrés les silhouettes correspondantes pour la mesure de la taille de la pupille. Les images correspondantes des ailes de ces mêmes individus situés aux extrémités de la distribution de taille sont présentées ici à côté de la silhouette.Utilisé pour estimer l'extraction de la taille des ailes à partir de la relation d'échelle. Les paramètres décrivant la façon dont la taille des ailes évolue en fonction de la taille du corps permettent de comparer comment la forme générale co-varie avec la taille entre différents groupes. Ici, les données sont présentées pour des individus de chaque sexe ayant été pleinement nourris ou privés de nourriture un jour ou deux jours durant le stade larvaire.Bien que les composantes individuelles de cette procédure soient rapides, elle peut globalement être laborieuse. Généralement, il faut environ 350 heures-personne pour traiter quelque 3 500 mouches, de l’œuf à l’adulte. Avec de la pratique, les individus peuvent considérablement améliorer leurs temps de manipulation des mouches, et cette procédure peut être utilisée pour mesurer d'autres caractéristiques morphologiques, ce qui permet d'estimer des relations d'échelle morphologiques supplémentaires.

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Nous montrons comment utiliser la technique d'alimentation ARNi pour abattre gènes cibles et le phénotype taille score de...

En utilisant l&#39;ARN médiée par la stratégie d&#39;alimentation interférences à l&#39;écran pour des gènes impliqués dans le règlement de la taille du corps du nématode<em&gt; C. elegans</em

Le circuit de l'alimentation chez la drosophile larves melanogaster propose un modèle simple mais puissant qui permet de modifier la fréquence d'alimentation pour être en corrélation avec des modifications dans les circuits neuronaux stomatogastrique. Ce circuit est composé de neurones sérotoninergiques centraux qui envoient des projections vers les crochets buccaux ainsi que l'intestin antérieur.

Analyse fonctionnelle du circuit d&#39;alimentation des larves dans Drosophila</i

Ici, nous détaillons des protocoles spécifiquement conçus pour surveiller les défauts morphogéniques qui se produisent pendant les phases précoces et tardives de l’élongation embryonnaire du nématode Caenorhabditis elegans. En fin de compte, ces protocoles sont conçus pour identifier les gènes qui régulent ces phases et pour caractériser leurs besoins différentiels le long de l’axe antéro-postérieur de l’embryon.

Novel Metrics à Caractériser Embryonic Allongement du nématode<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Cet article décrit un test de comportement qui utilise entraînement d'accouplement mâle chez la drosophile melanogaste r pour étudier la motivation. En utilisant cette méthode, les chercheurs peuvent utiliser la mouche des techniques avancées neurogénétiques pour découvrir les mécanismes génétiques, moléculaires et cellulaires qui sous-tendent cette motivation.

Mesure et Altération Mating Drive à Male<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Ici, nous décrivons une méthode pour réduire la taille des embryons de zébrafish sans perturber les processus de développement normaux. Cette technique permet d’étudier la mise à l’échelle des patrons et la robustesse du développement contre le changement de taille.

Réduction chirurgicale de la taille du Zébrafish pour l’étude de l’échelle des motifs embryonnaires

Les perturbateurs chimiques endocriniens (CED) représentent un grave problème pour les organismes et pour les milieux naturels. Drosophila melanogaster représente un modèle idéal pour étudier les effets d'EDC in vivo. Ici, nous présentons des méthodes pour étudier la perturbation endocrinienne dans Drosophila, traitant des effets d'EDC sur la fécondité, la fertilité, le moment développemental, et la durée de vie de la mouche.

Méthodes pour tester la perturbation endocrinienne dans le mélanogaster drosophila

Ici, un protocole pour la mise en œuvre de la microscopie d’expansion dans les embryons précoces de drosophile afin d’obtenir une imagerie à super-résolution à l’aide d’un microscope confocal conventionnel à balayage laser est présenté.

Utilisation de la microscopie d’expansion pour agrandir physiquement des embryons de drosophile entiers pour l’imagerie à super-résolution

Ici, nous présentons un flux de travail rapide et peu coûteux pour l’imagerie haute résolution des yeux de la drosophile adulte afin de quantifier les motifs et les défauts de croissance. Nous décrivons notre protocole de préparation d’échantillons par montage ponctuel, acquisition d’images haute résolution et analyse d’images.

Un flux de travail simple et rapide pour la quantification des structures externes de la drosophile adulte

Nous décrivons une méthode de constriction physique pour produire des mini-embryons à partir d’embryons à 1 cellule de Xenopus laevis .

Manipulation physique pour générer des embryons miniatures Xenopus

Approches expérimentales pour le génie tissulaire

Découvrez comment manipuler la disponibilité alimentaire pour créer une large gamme de tailles corporelles chez Drosophila et estimer les relations d'échelle morphologiques entre la taille du corps et des ailes.

Manipulation expérimentale de la taille corporelle d'estimer les relations d'échelle morphologiques Drosophile

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