Dit manuscript beschrijft een gedetailleerd protocol voor het kweken, op regelmatige basis, van een populatie Drosophila melanogaster met behulp van een vliegenpopulatiekooi.
Dit manuscript beschrijft een gedetailleerd protocol voor het kweken, op regelmatige basis, van een populatie Drosophila melanogaster met behulp van een vliegenpopulatiekooi.
Grote hoeveelheden DNA, RNA, eiwitten en andere cellulaire componenten zijn vaak vereist voor biochemie- en moleculaire biologie-experimenten. De korte levenscyclus van Drosophila maakt het mogelijk om grote hoeveelheden materiaal te verzamelen van embryo's, larven, poppen en volwassen vliegen, op een gesynchroniseerde manier, tegen een lage economische kostprijs. Een belangrijke strategie voor het vermeerderen van grote aantallen vliegen is het gebruik van een vliegpopulatiekooi. Dit nuttige en gebruikelijke hulpmiddel in de Drososphila-gemeenschap is een efficiënte manier om regelmatig milligrammen tot tientallen grammen embryo's te produceren, afhankelijk van de gewenste uniformiteit van het ontwikkelingsstadium. Hoewel het opzetten van een populatiekooi tijdrovend kan zijn, neemt het onderhouden van een kooi gedurende maanden veel minder tijd in beslag en maakt het snelle verzameling van biologisch materiaal in een korte periode mogelijk. Dit artikel beschrijft een gedetailleerd en flexibel protocol voor het onderhoud van een Drosophila melanogaster populatiekooi, beginnend met 1,5 g geoogst materiaal van de vorige cyclus.
De mogelijkheid om genetische en biochemische methoden combineren Drosophila heeft in bijzondere mate geschikt organisme voor biochemie en moleculaire biologie studies 1-3. Deze studies vereisen vaak grote hoeveelheden biologisch materiaal, niet alleen van volwassen vliegen, maar ook van larven 4, 5 en poppen embryo 6-8. Om grote hoeveelheden materiaal te verkrijgen, onderzoekers gekweekte vliegen gebruik van grote containers bekend als "population kooien" vliegen. Deze kooien bestaan uit een cilinder van kunststof waarop een net op beide zijden van de invoering van het voedsel in de kooi zonder de vliegen ontsnappen mogelijk. Deze kooien kunnen zelfgemaakte 9-11 of gekocht van een bedrijf (zie tabel van specifieke materialen / apparatuur) zijn.
Een belangrijk voordeel van dit systeem grote aantallen vliegen groeien is dat de cyclus van de fruitvlieg 12 kan worden bestuurd op een wijze die alle vliegen ontwikkelen in een relatief gesynchroniseerde wijze. Deze synchronisatie wordt bereikt door het zaaien van nieuwe embryo's, het voeden van de larven / vliegen en het opofferen van de volwassen vliegen op precieze tijden. Met behulp van een gesynchroniseerde vlieg bevolking is vooral handig voor de ontwikkelingsbiologie studies 13.
Het begin van een nieuwe populatie kooi van enkele vliegen is een tijdrovend proces dat veel amplificatiecycli 9-11. Zelfs het gebruik van grotere containers als fly cultuur flessen of minicages, kan het hele proces voor de laatste maanden. Om deze tijdrovende stap te vermijden, veel Drosophila laboratoria regelmatig onderhouden dergelijke kooien. Dat het gemakkelijkst een nieuwe kooi uitgaande van een embryo van een reeds gevestigde populatie kooi starten. In het algemeen zijn de meeste laboratoria onderhouden wildkleur bevolking kooien, zoals Oregon R of Canton S. Dit handschrift bevat een gedetailleerd protocol te vliegen bevolking kooien te houden.
1. Starten van de cyclus: zaaien Embryo's
NB: De cyclus begint met 1,5 g verzamelde materiaal (een mengsel van embryo's en / of een eerste instar larven) van de vorige cyclus. Dit materiaal zal in een plastic container (zie tabel van specifieke materialen / apparatuur) worden gebracht met een actieve gist mengsel tot de pupal fase. De container wordt gesloten nadat de introductie van het biologische mengsel van embryo's en larven met het deksel te voorkomen waardoor de larven ontsnappen. Er moeten gaten in het deksel maken om luchtcirculatie. Om te voorkomen dat de larven ontsnappen door de gaten, zijn schuim stekkers gebruikt. Tot slot, is het raadzaam om handschoenen en een laboratoriumjas, niet alleen in deze rubriek, maar ook in het gehele protocol te dragen, om te voorkomen dat vuil of vlekken kleren met bleekmiddel.
2. Voortzetting van de Cyclus: uit embryo's te vliegen.
Opmerking: Dit deel van de cyclus gaat van de embryo's geplaatst in de kunststoffen container op dag 1 tot 9 dagen later wanneer de volwassen vliegen zal ontstaanvan de poppen. Tijdens deze 8 dagen niets te doen, maar het toezicht dat de embryo's de juiste weg naar de volgende fasen van de Drosophila levenscyclus tot eclosion. Als larven beginnen te sterven en het draaien van zwart in deze tijd, controleer dan of het schuim plugs niet te strak en dat er voldoende ventilatie aanwezig is. Deze periode is een goed moment om de fly bevolking kooi schoon te maken uit de vorige cyclus.
3. volwassen vliegen.
NB: Na de 4 dagen van de pop de eerste vliegt stadium zal komen uit de poppen. Binnen 24 - 48 uur alle vliegen moeten Bijlage In. In dit deel van de cyclus, is het belangrijk hen voedsel te voorzien met als doel het creëren van de juiste omgeving voor reproductie.
4. Einde van de cyclus: Het oogsten van de Embryowet
LET OP: De beste vlieg vruchtbaarheid is 3-5 dagen na Eclosion. Daarom is het oogsten gedurende deze tijd zal de beste embryo opbrengst te krijgen. Na de gewenste collecties zijn completed, de cyclus is voorbij. De vliegen worden gedood en de kooi gereinigd zoals beschreven in stap 2.2.
5. Overigeverwerking
OPMERKING: De embryo's gebruikt voor voortzetting van de bevolking kan direct worden gebruikt voor experimenten of alternatief kan worden ingevroren bij -80 ° C. Voor beide opties, kan de embryo's moeten eerst worden dechorionated.
Het onderhoud van een vlieg kooi populatie is gebaseerd op de fly levenscyclus. Derhalve, nadat de initiële biologische mengsel van embryo's en larven in de kunststofhouder (figuur 1A) de bevruchte eieren larven worden in maximaal 2 dagen en de larven groeien 4 dagen, relatief gesynchroniseerd door de verschillende instar larven stadia ( zie figuur 1B).
Nadat de larven de 3 e instar larvale stadium voltooid zullen ze verpoppen en bedekken het oppervlak van de katoen binnen de kunststoffen container met wat op het binnenoppervlak van het deksel (figuur 1C). Dit verpopping periode zal gaan voor de komende 4 dagen totdat de vliegen af van de metamorfose proces. Gedurende deze periode is het sterk aan te raden om de vliegen te zetten in de kooi. De eerste volwassen vliegen begint te ECLOSE op dag 9-10 na deaanvang van de cyclus (figuur 1D) en dag 11 zullen allemaal voortgekomen zijn uit de poppen.
De beste opbrengst van de embryo collectie wordt verkregen 3-5 dagen na verpopping (dag 13 tot 15) en tenslotte afneemt bij dag 17 (7 dagen na verpopping). Daarom is het raadzaam om de laatste lade van vers voedsel toe te voegen op dag 13 en het verzamelen van de eieren op dag 15 (Figuur 1 E en F). Dit verzamelen van het maximum aantal embryo's mogelijk. Toevoegen van een derde extra dag voor verzamelen kan resulteren in voedsel dat te droog en daardoor de opbrengst van verzamelde embryo verminderen. Tabel 1 toont de opbrengst aan 6 opeenvolgende cyclus verzamelingen, met een uitgangsmateriaal van 1,5 g per cyclus, en figuur 2 is het aanbevolen schema voor een hele cyclus collectie.
Het materiaal geoogst in 2 dagen60; perioden hoofdzakelijk uit embryo. Echter een klein aantal larven zijn ook aanwezig. Voor kooi onderhoud deze larven zijn geen probleem, aangezien een zekere asynchroniciteit verwacht. Maar om een aantal biochemische experimenten, de zuiverheid van deze embryo's is erg belangrijk, maar tegelijkertijd is het ook noodzakelijk om grote hoeveelheden eieren verzamelen om deze experimenten. Daarom werden verschillende korte achtereenvolgende verzamelingen uitgevoerd op 1 uur en 3 uur na snel toevoegen bij kamertemperatuur een nieuwe plaat met voedsel, een schatting van de opbrengst en zuiverheid die kan worden verkregen met deze werkwijze (Tabel 2 en Figuur 3) . De 1 uur opeenvolgende collecties zijn begonnen met een zeer lage opbrengst (14,5 mg), maar dan is de hoeveelheden van embryo verhoogd voor elke verzamelde tijd, maar de laatste keer. De lage opbrengst aanvankelijk kan worden veroorzaakt door het vliegen gestresst tijdens het veranderen het eten maar later acclimatiseren. Anderzijds, geen larvae waargenomen in de vijf opeenvolgende verzamelingen (figuur 3A), waaruit blijkt dat kortere verzamelingen leveren hogere zuiverheid. Indien katoen niet uit de kooi wordt verwijderd, wordt de kans dat larven van eerdere tijdstippen blijven en voer de nieuwe plaat wordt vergroot. Zelfs als katoen wordt verwijderd, soms larven wandelt op de zijkant van de kooi en in de voedselketen in een verzameling.
Voor de 3 hr opeenvolgende verzamelingen, opbrengst varieerde 840-1250 mg, hetgeen ongeveer 10 keer meer dan de opbrengsten die in het 1 uur verzamelingen. De zuiverheid van deze embryo's was bijna 100% (Figuur 3B). Af en toe larven waargenomen. Sommige ontwikkelingsstudies vereisen een zeer strikte synchronisatie voor de verzamelde embryo's. Om de synchronisatie zuiverheid te verhogen, is het raadzaam om de eerste collectie plaat weggooien, want als de omstandigheden niet ideaal zijn, kunnen vrouwtjes meer rijpe eicellen te behouden en te deponeren dem bij verbeteren, bijvoorbeeld door introductie van een verse plaat. Ook is het belangrijk te weten dat oudere volwassen vliegen (> 6 dagen) produceren minder gesynchroniseerd embryo. Om de mate van synchronisatie met grote nauwkeurigheid te verifiëren, wordt een DAPI kleuring van de verzamelde embryo aanbevolen.

Figuur 1. De Drosophila melanogaster Life Cycle in een Fly Bevolking Cage. (A) Inleiding van de cyclus zaaien 1,5 g van embryo's in de plastic container doos. Ter vergelijking, in het onderste deel, de lengte van het filter is 8,5 cm. (B) De larven groeien relatief gesynchroniseerd 5 dagen na het begin van de cyclus. (C) Op dag 8, de meeste van de vliegen in de popstadium. De onderste panelen B (B ') en C (C ') zijn vergrotingen van de vermelde gebieden in de bovenste panelen. (D) Volwassen vliegen voortgekomen uit de poppen 10 dagen na cyclus initiatie. (E) Volwassen vliegt binnen de bevolking kooi voordat het proces van het verzamelen van de embryo's op dag 15. De gelige materiaal op de vlieg voedsel zijn bevruchte eieren. (F) Embryo's (en een paar larven) verzameld op de bodem van de 100 meest grove zeef, na een hele kooi cyclus. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2. hele cyclus Collection Schedule. Figuur 2 toont de aanbevolen schema voor een volledige cyclus collectie. t = "_ blank"> Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3. Zuiverheid van 1 uur en 3 uur opeenvolgende collecties. Representatief beeld van embryo's verzameld op 1 uur (A) en 3 uur (B) na het toevoegen van een nieuwe dienblad met eten. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| cyclus nummer | Opbrengst (g) |
| 1 | 10.3 |
| 2 | 9.5 |
| 3 | 10.3 |
| 4 | 12.7 |
| 5 | 10 |
| 6 | 7.1 |
| Collection # | Lengte van de collectie (hr) | Opbrengst (mg) |
| 1 | 1 | 14.5 |
| 2 | 1 | 21.6 |
| 3 | 1 | 56.1 |
| 4 | 1 | 160.1 |
| 5 | 1 | 106.1 |
| 1 | 3 | 960 |
| 2 | 3 | 840 |
| 3 | 3 | 1250 |
Tabel 2 Rendement van 1 uur en 3 uur Opeenvolgende collecties. Tabel 2 toont de opbrengst aan 5 opeenvolgende verzamelingen 1 uur na het toevoegen van nieuwe voeding en 3 achtereenvolgende verzamelingen 3 uur na het plaatsen van een nieuwe plaat melasse.
Beginnend met 1,5 g materiaal kan een opbrengst van verzamelde embryo tussen 7 en 13 g per cyclus verkrijgen. Om een dergelijke hoeveelheid materiaal te krijgen is het belangrijk om de juiste kweekomstandigheden voor alle fasen van de vlieg cyclus te handhaven.
De belangrijkste parameters zijn temperatuur en vochtigheid, die 24 ° C en 35% moet zijn. Als deze twee parameters niet constant in de normale omgeving van het laboratorium gehouden, zou een mogelijkheid zijn om de vlieg kooi te plaatsen in een incubator of klimaatkamer. Andere protocollen aanbevolen 70% vochtigheid en een constante 24 uur licht-donker cyclus om de opbrengst van de geproduceerde eieren 9,10 verhogen. Echter houden de luchtvochtigheid ongeveer 35% voorkomt bacteriële besmetting, en omdat het doel van dit protocol is uitsluitend de handhaving van een populatie kooi, worden de vliegen in de normale lichte omgeving van het laboratorium gehouden.
Een ander belangrijk punt is om di houdensturbances de volwassen vliegen zo laag mogelijk. Het kan raadzaam zijn om de kooi op een locatie gescheiden van de vlieg kamer houden kruisverontreiniging van andere vliegen te voorkomen.
Het kweken van grote populaties van transgene en mutant vliegt wordt afgeraden, omdat het erg moeilijk om hun zuiverheid te behouden en ze kunnen uitgesproken afwijkend paring gedrag vertonen in grote populatie kooien 14.
Een mogelijk probleem bij het kweken van Drosophila in grote hoeveelheden is de aanwezigheid van andere organismen zoals mijten en / of schimmels, die strijden om het eten en daardoor de opbrengst aan geproduceerde eieren te beperken. Om dit te vermijden, is het zeer belangrijk om alle schoon te houden, het wassen van de kooi, netten en dozen vliegen met water en zeep en gooi de wegwerpmateriaal (schuimdoppen) na elke cyclus. Om schimmel te verminderen groeit, propionzuur en fosforzuur worden toegevoegd in de natte gist bij de voorbereiding van de vlieg voedsel in stap1.2 en Tegosept bij de voorbereiding van de melasse lade in stap 3.1. Het is soms handig om plaats materialen zoals plastic doos of zeven in -20 ° C wanneer de tijd is kort en materialen kunnen niet direct worden gereinigd.
Een hele verzamelcyclus optreedt in 14-15 dagen, beginnend bij de embryo's worden uitgezet in de box vliegen en eindigend met de laatste lichting dag. Gedurende deze periode, is het raadzaam om een schema te organiseren om alle nodige maatregelen voor het behoud van een populatie vlieg kooi (afb. 2), beschreven in het gedeelte protocol herinneren. Vanaf de dag dat de eieren worden uitgezet, totdat de volwassen vliegen komen, dient alleen te inspecteren de plastic doos, en wanneer verpopping plaatsvindt, te plaatsen in de kooi. Daarna de vliegen moeten worden gevoed om 2-3 dagen tot embryo's worden geënt voor een nieuwe cyclus. In het gehele protocol, de langste dag bij het verzamelen en zaaien van de embryo's voor het starten van een nieuwe cyclus. EENs commentaar in het protocol, de beste ei opbrengst is 3-5 dagen na volwassen Eclosion, en ten slotte daalt 2 dagen later. Dit geeft ons enige flexibiliteit om de dag waarop de oogst van de eieren wordt uitgevoerd kiezen.
Als om welke reden dan ook de opbrengst van de verzamelde embryo's minder dan de gewenste basisbedrag (1,5 g) is, kan men altijd een nieuwe melasse bak toe te voegen en het verzamelen van meer eieren de volgende dag. Voor constante verzamelingen, is het aanbevolen om 2 kooien parallel behouden en indien grotere hoeveelheden embryo vereist, is het ook mogelijk om grotere kooien gebruiken. Bij het doen van een verzameling korte tijd, een manier om de opbrengst te verhogen is om te profiteren van de eierleggende burst in de ochtend.
Er zijn vele voordelen van het verzamelen van grote hoeveelheden van verschillende ontwikkelingsstadia. Zo verzamelde embryo's populatie kooien zeer succesvol gebruikt in immunoprecipitatie assays 6-8, massa collection van larvale weefsel van gedissocieerde larven heeft aangetoond een zeer goede bron voor 3C experimenten 4 en RNA preparaten 15 en koppen volwassen vliegen zijn gebruikt voor ChIP experimenten 16. Bovendien zijn volwassenen vaak nodig om vliegen extracten maken weefselkweek 17.
Een van de meest veelbelovende toepassingen van de kooi om materiaal voor high-throughput assays die de analyse en screening van genen, transcripts, eiwitten en metabolieten toe als reactie op de blootstelling van ziekteverwekkers, biologische moleculen, chemische stoffen en ioniserende straling. In deze grootschalige assays grote aantallen individuen vereist, en de vliegenpopulatie kooi beschreven kan zeer nuttig zijn om grote hoeveelheden materiaal in de verschillende fasen van de levenscyclus Drosophila hun analyse en screening 18 verkrijgen.
De auteurs hebben niets te onthullen.
We danken Yixian Zheng (Carnegie Institution of Washington, Baltimore, MD) voor het originele protocol en assistentie bij de initiële installatie en leden van het Lei-laboratorium voor kritische lezing van het manuscript. Dit werk werd gefinancierd door het Intramurale Onderzoeksprogramma van het Nationaal Instituut voor Diabetes en Spijsverterings- en Nieraandoeningen.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Bacto-Agar | Beckton Dickinson | 214010 | |
| Curity practical cotton roll | Kendall | 2287 | |
| Drogisterijgist | Affymetrix | 23540 | |
| Filterpapier | GE Healthcare Life Science | 1001-085 | |
| Schuimbuispluggen | Jaece | L800-D2 | 50 mm Diameter x 55 mm Lengte |
| Vliegpopulatiekooi | Flystuff | 59-116 | 9″ Diameter x 14.4″ Lengte. Inclusief de netten voor de kooi. |
| Vleesbakje | Genpak | 1002S (#2S) | 8,25 x 5,75 x 0,5 inches |
| Melasse | Grandma´s | ||
| Kunststof container | Rubbermaid | 4022-00 | |
| Kunststof film | Glad | ||
| Fosforzuur | Fisher Scientific | S 93326 | Toxisch. Behandelen in chemiekap |
| Propionzuur | Fisher Scientific | A258-500 | Toxisch. Behandelen in chemiekap |
| Roestvrijstalen zeef #100 | VWR | 57324-400 | |
| Roestvrijstalen zeef #40 | VWR | 57324-272 | |
| Roestvrijstalen zeef #30 | VWR | 57324-240 | |
| Sucrose | MP | 152584 | |
| Tegasept | LabScientific | FLY5501 | |
| Triton-X100 | Fisher Scientific | BP151-500 |