Tutaj opisujemy test preferencji jasno-ciemnej dla larw Drosophila. Test ten dostarcza informacji na temat wrodzonej i okołodobowej regulacji wykrywania światła i przetwarzania fotozachowania.
Artykuł metodologiczny
Tutaj opisujemy test preferencji jasno-ciemnej dla larw Drosophila. Test ten dostarcza informacji na temat wrodzonej i okołodobowej regulacji wykrywania światła i przetwarzania fotozachowania.
Światło działa jak sygnał środowiskowy do kontrolowania zachowania zwierząt na różnych poziomach. Układ nerwowy larw Drosophila jest używany jako unikalny model do odpowiedzi na podstawowe pytania dotyczące tego, w jaki sposób informacje świetlne są przetwarzane i udostępniane między szybkimi i okołodobowymi zachowaniami. Larwy Drosophila wykazują stereotypowe zachowanie unikające pod wpływem światła. Aby zbadać zachowania zależne od światła, można zastosować porównywalnie proste testy preferencji światła i ciemności. U kręgowców i stawonogów szlaki neuronalne zaangażowane w wyczuwanie i przetwarzanie bodźców wzrokowych częściowo pokrywają się z tymi, które przetwarzają fototyczne informacje okołodobowe. Fascynujące pytanie, w jaki sposób system wykrywania światła i system okołodobowy współdziałają w celu utrzymania koordynacji wyników behawioralnych, pozostaje w dużej mierze niezbadane. Drosophila jest modelem biologicznym, który ma wpływ na podejście do tych pytań, ze względu na niewielką liczbę neuronów w mózgu i dostępność narzędzi genetycznych do manipulacji neuronami. Przedstawiony test preferencji jasnego i ciemnego pozwala na zbadanie szeregu zachowań wzrokowych, w tym dobowej kontroli fototaksji.
Tutaj opisujemy test behawioralny oparty na preferencjach larw dla ciemności (lub światła). Larwy reagują silną i stereotypową reakcją fotonegatywną na etapach żerowania (od L1 do wczesnego L3)1. Test ma na celu ocenę światłowstrętnego zachowania larwy i porównuje preferencje dotyczące światła lub ciemności grupy larw poruszających się swobodnie na szalce Petriego pokrytej agarem. Ten test behawioralny nie tylko dostarcza informacji o wrażliwości, integracji i plastyczności czasowej układu wzrokowego, ale także dostarcza wskazówek na temat tego, w jaki sposób wrażliwość na światło i jej proces są kontrolowane przez system okołodobowy.
Oko larwalne Drosophila (zwane również Organem Bowliga; BO), jest głównym narządem percepcji światła. Każde oko składa się z 12 fotoreceptorów (PR), osiem PR wyraża wrażliwą na zieleń rodopsynę6 (rh6), a cztery PR wyrażają wrażliwą na niebiesko rodopsynę5 (rh5)2,3. Oprócz PR zidentyfikowano również neurony wielodendrytyczne klasy IV, które pokrywają ścianę ciała larwy, reagują na szkodliwe natężenia światła4,5. Wiadomo również, że neurony rozrusznika serca znajdujące się w centralnym mózgu larwy wyrażają wrażliwe na światło białko kryptochromu (Cry), które działa jako wewnętrzny czujnik niebieskiego światła w mózgu6,7. Intrygująco fotofobowość zwierząt typu dzikiego wykazuje komponent okołodobowy w różnych punktach czasowych w ciągu dnia i nocy podczas testowania za pomocą tego testu. Reakcje na światło żerujących larw L3 wykazały silniejszą fotofobiczność o świcie i niższą fotofobię o zmierzchu, gdy testowano ją pod kątem preferencji jasnej i ciemnej7. Co ciekawe, tylko Rh5-PR są wymagane do unikania światła, podczas gdy Rh6-PR są zbędne. Zarówno Rh5-PR, jak i Rh6-PR biorą udział w resetowaniu zegara molekularnego przez światło8. Ścieżka Cry musi być skoordynowana z innymi ścieżkami wyczuwania światła, aby zaaranżować odpowiednie wyjście behawioralne w ciągu dnia. Acetylocholina w PR odgrywa istotną rolę w unikaniu światła, a także w porywaniu zegara molekularnego. Blokowanie neurotransmisji acetylocholiny z PR do neuronów okołodobowego rozrusznika serca zmniejsza odpowiedź fotofobową w teście preferencji światłai ciemności 8. Stosując ten sam test, niedawno zidentyfikowano dwie symetryczne pary neuronów, które zmieniają preferencje świetlne trzeciego stadium larwalnego Drosophila9. Te dwie pary neuronów mogą funkcjonować w późnych stadiach larwalnych, kiedy zwierzęta opuszczają pokarm, aby przypuszczalnie znaleźć odpowiednie miejsce do przepoczwarzenia. Jednak pytanie, w jaki sposób szlaki wzrokowe oddziałują na siebie i kontrolują zachowanie wzrokowe larw w sposób okołodobowy, pozostaje w dużej mierze bez odpowiedzi. Test preferencji świetlnej umożliwia porównania między okołodobowymi punktami czasowymi, liniami muchowymi i stanem okołodobowym przy różnych jakościach światła. Test jest łatwy w przygotowaniu i niedrogi, a wcześniej był przydatny w kilku laboratoriach do opisywania i badania zachowania larw w świetle pochodzącym ze światła.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Hodowla larw
2. Konfiguracja testowa
3. Przygotowanie talerzy
4. Test preferencji światła
5. Analiza danych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zgodnie z opisanym powyżej protokołem, zbadaliśmy preferencję światła i ciemności we wczesnym trzecim stadium larwalnym much typu dzikiego Canton-S w dwóch różnych czasach okołodobowych: CT0 i CT12. Dorosłe osobniki hodowano w cyklu 12 h światła i 12 h ciemności, pozostawiając je do składania jaj przez 12 h. Larwy rozwijały się przez pierwsze dwa dni w tym samym reżimie światła i ciemności. Ponieważ chcieliśmy zbadać modulację okołodobową w warunkach stałych (swobodny bieg zegara biologicznego), larwy przeniesiono następ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisany test preferencji świetlnej wykorzystuje wrodzone fotozachowanie larw. Test jest łatwy do ustalenia, pozwala na wiele powtórzeń przy niskich kosztach i dostarcza cennych informacji na temat wykrywania i przetwarzania światła. Paradygmat eksperymentalny pozwala na stosunkowo szybkie określenie ilościowe, ile osób preferuje światło lub ciemność. Taka preferencja może być wyświetlana jako surowe wartości procentowe lub alternatywnie jako wskaźnik preferencji (PREF). PREF jest wyrażony jako różnica między zwierzętami,...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Dziękujemy naszym kolegom z Wydziału Biologii Uniwersytetu we Fryburgu za owocne dyskusje. Dziękujemy Bloomington Stock Center za udostępnienie zapasów much. Prace te były wspierane finansowo przez Szwajcarską Narodową Fundację Nauki (PP00P3_123339) i Fundację Velux na rzecz S.G.S.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Agar | Sigma-Aldrich | A5093-500G | 2,5%; Sigma-Aldrich, 9471 Buchs, Szwajcaria Szalki |
| Petriego | Greiner Bio-One GmbH | 633180 | średnica 90 mm; Greiner Bio-One GmbH, 4550 Kremsmeinster, Austria |
| Lampa LED | OSARAM | 80012 Biała | lampa LED, 80012 |
| Biały miernik środowiska | PCE | PCE EM882 | Lux, Temp, RH% |
| Szafa termostatyczna | Aqua Lytic (Liebherr) | ET636-6 | |
| Zegar świetlny | Timer T | 6185.104 | 230V/50HZ (sprawdź specyfikacje dla swojego kraju) |
| Uniwersalny termostat | Conrad | UT200 | |
| Nawilżacz | Boneco | ||
| Taśma Balck | 5 cm | Lampa | |
| inkubatora | Uhu | ||
| Zegar czasowy | Ziliss | Ziliss, Szwajcaria | |
| Excel Oprogramowanie | Microsoft | Excel | |
| Origin Software 8.5 | OriginLab | ||
| Backer Yeast | Migros Szwajcaria | ||
| Żelazny stojak 17X28CM | Fisher Scientific | S47808 | |
| Kwas octowy | Sigma Aldrich | A6283-100ML | 20% kwas octowy rozcieńczony w H2O |
| Lampa światła czerwonego | Phillips | PFE712E*8C | |
| Szpatułka | Fisher Scientific | 14-373-25A | |
| Zasilacz | EA | EA PS 2042-06B | Opcjonalnie |
| Folia aluminiowa | Grzejnik Prix Coop | ||
| Intertronic | |||
| Standardowa mączka kukurydziana Pokarm | |||
| Woda | destylowana |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie