Методическая статья

Усовершенствованный метод точного и быстрого Измерение Flight Performance в Дрозофилы

DOI:

10.3791/51223

⸱

13 февраля 2014 г.

 , 
1Department of Genetics, University of Wisconsin-Madison

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Здесь мы опишем метод для быстрого и точного измерения летно у дрозофилы, что позволяет высокопроизводительного скрининга.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Drosophila оказалась полезной моделью система для анализа поведения, в том числе полет. Первоначальный тестер полета участие понижение летит в масло покрытием мерный цилиндр, высота посадки условии меру летно путем оценки, как далеко летит упадет перед производить достаточный толчок, чтобы вступить в контакт со стенкой цилиндра. Здесь мы опишем обновленную версию тестера полета с четырьмя основными улучшений. Во-первых, мы добавили "в раскрывающемся трубку", чтобы гарантировать, что все мухи введите полета цилиндр на аналогичной скорости между испытаниями, устраняя изменчивость между пользователями. Во-вторых, мы заменили масло покрытие со съемными пластиковыми листами, покрытыми в Tangle-Trap, Клей, предназначенный для захвата живых насекомых. В-третьих, мы используем более длительный цилиндр для обеспечения более точную дискриминацию способности полета. В-четвертых, мы используем цифровую камеру и обработки изображений для автоматизации счет производительности полета. Эти усовершенствования позволяют рэпID, количественная оценка поведения полета, полезно для больших наборов данных и крупномасштабных генетических экранов.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Дрозофилы уже давно используется для изучения генетической основы поведения 1, и исследователи разработали ряд способов анализа различных типов поведения 2-6. Мухи были особенно полезны в предоставлении полезные модели нервно-мышечных расстройств 7. Общий анализ используется для изучения поведения двигательную является летно-технические характеристики. Оригинальный тестер полет полезны для определения летных дефектных мутантов и для количественной оценки полета способности 1, но у него есть несколько недостатков, которые ограничивают его применение для экранов высокой пропускной: использование цилиндров покрытых нефтью является грязным и громоздким, некоторые функции, такие как длина цилиндра и введение летит в трубке с переменной силы уменьшить количественный точность и трудно восстановить живые мух от тестера. Чтобы преодолеть эти ограничения, мы изменили тестер полета включить ряд усовершенствований. Мы добавили "падение Тубыть "ввести мух для устранения изменчивости между экспериментами и пользователей. Мы используем съемные акриловые листы, покрытые клеем, что облегчает очистку и восстановление отдельных мух. Мы увеличили продолжительность полета трубки улучшить количественную точность и надежность. Наконец , мы используем цифровую камеру и обработки изображений для вычисления высоты посадки мух. Мы считаем, что эти улучшения будут полезны для любой лаборатории, заинтересованных в проведении широкомасштабных генетических экраны для дефектов в летных.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Соберите Flight тестер

  1. Безопасный цилиндр рейс в кольцо Стенд 1 с помощью цепи зажимов. (Оставьте примерно на 3 см. под цилиндром для взвешивания блюдо.)
    (Примечание: Полет цилиндр мы используем длиной 90 см, диаметром 13,5 см.)
  2. Вставка весить блюдо тонким слоем минерального масла под полета цилиндра.
  3. Безопасный воронка в кольцо Стенд 2 с использованием кольцевой зажим и коготь зажим. Отрегулировать высоту воронки так, что дно воронки находится на одном уровне с верхней части полета цилиндра. (Примечание: Диаметр наконечника воронки должен быть меньше наружного диаметра пробирки помещают в вертикальных трубок, так что пузырьки не будет падать до конца.)
  4. Вставка падение трубку в верхней части воронки и закрепить с помощью кулачковой зажим.
    (Примечание: Мы используем падение трубку, которая длиной 25 см Падение летать содержащих флаконов с этой высоты позволяет последовательно выброс всех мух с равномерным силу Внутренний диаметр раскрывающегося трубки должны быть Слай..TLY больше наружного диаметра пузырька, чтобы позволить флакон свободно падать.)
  5. Вырезать полиакриламидном лист (ы) для надлежащего размера. (Примечание: Для помощи в установке и извлечении листа, ширина должна быть немного меньше, чем внутренний окружности цилиндра полета).
  6. Нанесите тонкий слой Tangle-Trap к листу. Разрешить сидеть в течение 1 часа перед использованием. (Примечание: должно быть достаточно места в верхней и нижней части листа (приблизительно 3 см) без покрытия понять лист для вставки / удаления.)
  7. Вставьте полиакриламидном лист в полете цилиндра.
  8. Соберите камеры дорожку при помощи поддержки сосна скобки. (Примечание: гарантировать, что в нижней части дорожки может поддерживать камеру без блокировки объектива см. фиг.1В.).
  9. Добавить пробки и винтовые на место. (Примечание: Место фиксаторы в местах, которые позволят камере, чтобы просмотреть весь пластиковый лист в панорамном режиме.)

2. Запустите эксперимент

    <литий> Сбор флаконов мух, которые будут проверены. Для получения наилучших результатов используйте не более 20 Мухи / флакон.
  1. Слегка постучите мух в нижней части флакона, отключите, а затем вставьте в вертикальную трубку и отпустите флакон.
    (Примечание: Флакон падает в раскрывающемся трубку, пока она не попадает в узкое отверстие воронки Когда флакон попадает в воронку, мухи вылетают в полете цилиндра..)
  2. Поднимите падение трубку для удаления пустой флакон.
    (Примечание: Несколько флаконов мух той же тестовой группы могут быть проанализированы на одном листе полиакриламидном Мы считаем, что до 200 мух (10 флаконов по 20 мух каждый) могут быть проверены и отображаемого легко на одном листе..
  3. Снимите пластиковый лист и положите его на ровную белую поверхность.
    (Примечание: белый плакат доска может использоваться, если скамейка топы темного цвета.)
  4. Соберите камеры трек по пластиковым листом. Камера должна быть достаточно высоко над листом иметь и верхнюю и нижнюю часть листа в поле зрения.
  5. Вставьте камеру вдоль гоэ трек, удерживая кнопку «захват», чтобы приобрести панорамное изображение.
  6. Количество мух посадки в масле может быть засчитана вручную для каждого суда.
  7. Повторите шаги 2.2-2.7 для всех условий в данном эксперименте. Мухи могут быть удалены из листа между каждым испытанием. Кроме того, несколько листов могут быть использованы, с новым листа для каждого испытания.

3. Сбор данных

  1. Открытые файлы изображений с использованием ImageJ программного обеспечения.
  2. Кадрирование изображений, если необходимо включить только площадь поверхности посадки. (Это область покрытие Tangle-Trap.)
  3. Преобразование изображения в 8-битные оттенки серого.
  4. Создать "Threshold", чтобы отфильтровать белый фон.
    (Изображение → Настройка → Порог).
  5. Установите параметры для идентификации каждого муху с помощью меню "проанализировать частицы".
    (Анализ → Анализ частиц) Определите параметры, используемые для идентификации частицу. С нашей установки, мы находим, что с помощьюплощадь 5-90 пикселей 2 и округлости 0,4-1,0 будет точно идентифицировать все образцы.
  6. Измерение местоположение каждого лету с использованием сгенерированного список координат для каждой частицы. X-координата в пикселах могут быть преобразованы в сантиметрах для вычисления высоты посадки.
  7. Импорт таблицы в таблицу (например, Microsoft Excel).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Рисунок 1А показана схема обновленной сборке тестера полета. Рис. 1В иллюстрирует дизайн трек позволяет фотокамере взять панорамное изображение, не блокируя поле зрения. Представитель результаты показаны на рисунке 2, где летные характеристики тугодум мутантных мух, которые имеют известный полет дефект 8-10, которые по сравнению с дикого типа Canton-S летит. Контроль летит последовательно посадку в верхней части цилиндра, с очень небольшим р...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Используя методы, описанные здесь, мы смогли быстро оценить летные характеристики большого числа Drosophila мутантов, обеспечивая большую эффективность, чем это было возможно ранее. Для наших экспериментов мы регулярно отделить самцов и самок и поднять их при низкой плотности (менее 20 мух / флаконе), чтобы ограничить агрессию, которые могут повредить крылья. Еще одним важным фактором является правильно контролировать различия в летно вследствие различий в генетическом фоне. Мы также считаем, что это помогает, ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы не имеют конфликта интересов раскрывать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта работа была поддержана Национальными Институтами Здоровья предоставляет F32 NS078958 (DTB) и R01 AG033620 (BG).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
ШпательHome Depot630147www.homedepot.comСосновый
молдинг (2x)Home Depot156469www.homedepot.com
Furring Strip BoardHome Depot164704 www.homedepot.com
Tangle-Trap Покрытие ловушки для насекомыхBioControl Network268941www.biconet.com
Laptop Computer Яблокоwww.apple.com/mac/
Минеральное маслоFisher ScientificBP26291www.fishersci.com
Белая доска дляплакатов Staples247403www.staples.com
Чашка для взвешивания из полистиролаFisher ScientificS67091Awww.fishersci.com
ImageJ SoftwareNational Institutes of Healthhttp://rsb.info.nih.gov/ij/
Цифровая камераSonyDSC-TX7www.store.sony.com
Тонкие щипцыFine Science Toolswww.finescience.com
Цилиндр из поликарбоната (трубка)McMaster-Carr8585K62www.mcmaster.com
Полетный цилиндр (акрил)McMaster-Carr8486K943www.mcmaster.com
Поликарбонатные листыMcMaster-Carr85585K25www.mcmaster.com
кольцевая подставка (2x)Fisher ScientificS47808www.fishersci.com
Кольцевая опораFisher ScientificS47791www.fishersci.com
Трехконтактные удлинительные зажимы (x2)Fisher Scientific05-769-7Qwww.fishersci.com
ВоронкаFisher Scientific10-500-3www.fishersci.com
цепные зажимы (2x)VWR21573-275www.vwr.com
Стеклянные флаконыVWR66020-198www.vwr.com

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Benzer, S. Genetic dissection of behavior. Sci. Am. 229, 24-37 (1973).
  2. Ali, Y. O., Escala, W., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying locomotor, learning, and memory deficits in Drosophila models of neurodegeneration. J. Vis. Exp. , e2504(2011).
  3. de Vries, S. E., Clandinin, T. Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. , e50192(2013).
  4. Mundiyanapurath, S., Certel, S., Kravitz, E. A. Studying aggression in Drosophila (fruit flies). J. Vis. Exp. , e155(2007).
  5. Nichols, C. D., Becnel, J., Pandey, U. B. Methods to assay Drosophila behavior. J. Vis. Exp. , e3795(2012).
  6. Shiraiwa, T., Carlson, J. R. Proboscis extension response (PER) assay in Drosophila. J. Vis. Exp. , e193(2007).
  7. Lloyd, T. E., Taylor, J. P. Flightless flies: Drosophila models of neuromuscular disease. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1184, e1-e20 (2010).
  8. Atkinson, N. S., et al. Molecular separation of two behavioral phenotypes by a mutation affecting the promoters of a Ca-activated K channel. J. Neurosci. 20, 2988-2993 (2000).
  9. Atkinson, N. S., Robertson, G. A., Ganetzky, B. A component of calcium-activated potassium channels encoded by the Drosophila slo locus. Science. 253, 551-555 (1991).
  10. Elkins, T., Ganetzky, B., Wu, C. F. A Drosophila mutation that eliminates a calcium-dependent potassium current. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83, 8415-8419 (1986).
  11. Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila. Exp. Gerontol. 40, 386-395 (2005).
  12. Fry, S. N., Rohrseitz, N., Straw, A. D., Dickinson, M. H. Visual control of flight speed in Drosophila melanogaster. J. Exp. Biol. 212, 1120-1130 (2009).
  13. Mronz, M., Lehmann, F. O. The free-flight response of Drosophila to motion of the visual environment. J. Exp. Biol. 211, 2026-2045 (2008).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

DrosophilaTangle TrapImage J

Похожие статьи