黑腹果蝇卵和幼虫收获及准备

Biology I

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Summary

黑腹果蝇的卵和幼虫易于操作,其发育过程迅速并且机理和其他生物包括人类相似。因此,许多研究人员使用果蝇卵和幼虫来回答从行为生物学到发育生物学各个不同领域中的问题。然而,实验开始之前,先要收集卵和幼虫。本短片首先演示了如何使用”产卵杯”在琼脂平板上收集果蝇卵。然后介绍了卵的收获和去绒毛膜的过程。接下来,短片讲述了如何判断和操作卵之后的三个龄期阶段的幼虫。 最后,我们给出了一些将果蝇卵和幼虫用于生物研究中的例子。

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JoVE Science Education Database. 模式生物I:酵母,果蝇和秀丽线虫. 黑腹果蝇卵和幼虫收获及准备. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

黑腹果蝇的卵和幼虫易于操作,并且它们的发育有着和其他生物,包括哺乳动物,同样的调控机理。学习收获和准备卵和幼虫是从行为生物学到发育生物学的众多实验过程中的第一步。本短片将讲述 采集和收获黑腹果蝇卵和幼虫的基本方法,也是使用这个通用模式生物的关键步骤。

对果蝇卵的研究让我们对 基因调控发育的方式有了全面了解,包括在卵母细胞中呈梯度表达的mRNA,及决定前-后轴分节的形体结构的基因。其中一些基因,如同源异形盒基因在果蝇和哺乳动物中高度保守。 果蝇卵营养丰富的特性使得它们能够经受恶劣环境和化学物质,因而及其方便将它们用于研究。

一只雌性果蝇受精后每天可产多达100个卵,卵经过约12-15小时后孵化成幼虫。

为了要操作果蝇卵,第一步先要收集卵。

收集卵在产卵室,俗称“产卵杯”中进行。 要制作产卵杯,首先在容器上扎些洞或打开小口然后用有孔的材料封口使得能够通风。然后取一个含苹果汁或葡萄汁的琼脂平板,用酵母膏在平板中央划线。酵母膏的存在会诱导产卵。

迅速将果蝇放入产卵室中,并倒置使得平板在底部,放置一段时间。合适时间后将产卵室翻过来在工作台上敲几下,将果蝇敲下来并使其短时间迷失方向感。然后迅速置换新的涂了酵母膏的平板。要得到最佳生长期的卵,需每1-3小时更换一次平板。 平板上会有成百上千个卵,尤其是靠近酵母膏的地方。20对异性果蝇会每小时产生约100-200个卵。现在我们可以对卵进行收获。

收获卵要用到的工具包括滤网或筛子,其大小和筛密度可以变化很大, 一只毛笔,蒸馏水。 首先,在平板上喷些蒸馏水浸没表面使卵从平板上松动,用毛笔轻轻刷平板表面。然后将刷下的卵和水混合物倒入筛子中。用水冲洗卵。

冲洗完后接下来是去膜处理 - 也就是将卵的坚硬外膜,或称绒毛膜去除掉。

去膜处理可通过手动将卵的绒毛膜鞘解剖打开。还可以将卵浸泡在50%漂白剂中2-10分钟来溶解绒毛膜,溶解后可观察到卵的背部附属物消失。然后用蒸馏水彻底冲洗脱膜的卵,使它们不受漂白剂的损伤。去膜是使用如显微注射和活细胞成像这些技术的前提条件。

现在您已经对卵的生物学,收集和收获有了一定了解。下面让我们来到果蝇的下一个生命阶段:幼虫。

果蝇幼虫共有三个龄期,或称蜕皮阶段。第一龄时长1天,第二龄时长1天,第三龄时长两天。完成交配1-3天后可在培养管的食物中找到第一龄和第二龄幼虫。到了第四天,第三龄幼虫开始往上爬到管壁上,然后最终形成称之为蛹的茧。

幼虫体内有成虫盘,因而通常被用于实验。成虫盘是幼虫体内未发育完全的器官,它能够最后发育称为成虫身体的某个部分。例如眼睛成虫盘将会发育成眼睛,触角成虫盘会变成触角,翅膀成虫盘会发育成翅膀。对成虫盘的研究带来了果蝇中的一些重大发现,如同源异形盒基因在模式形成上的作用。

幼虫的收集比卵要简单,因为无需将果蝇转移到特殊的收集器皿中。

单个幼虫可以用镊子或钩针挑出。若要收集大量早期幼虫,可以使用蔗糖溶液,溶液的密度比幼虫大,会使幼虫浮起来。

将蔗糖溶液倒入培养管中,幼虫会都浮在表面上。将培养管放在转盘上让培养基脱落,然后用毛笔或移液器将幼虫取出,收获用于实验。

我们刚讲了卵及幼虫的收集和收获的技术,现在让我们看看如何在实验中运用这些技术。

果蝇幼虫是活动的,可以用于行为实验。

这里你看到的是一个“爬行测试”,用于检测果蝇在特定条件下的活动性行为。爬行测试测量幼虫的爬行距离,从而判断某药物对运动能力的影响。将收集到的幼虫浸泡在含可能影响运动性的药物的蔗糖溶液中。

显微注射是产生基因突变果蝇,也称转基因果蝇的一个操作,它将外源基因物质以环形质粒的形式注射到卵内。

将果蝇卵在双面胶上滚动来物理去除其绒毛膜,并免受化学物质的伤害。然后将含编码目的蛋白如微管蛋白,并融合有荧光报告蛋白如GFP 的质粒注射到卵中。接下来,我们可以用该转基因果蝇品系观察如有丝分裂等细胞进程。

通过荧光原位杂交,果蝇卵还可用于观察转录产物的存在。

本实验中,使用荧光显微镜观察整个果蝇卵来判断是否存在有目的mRNA. 先使用双相溶液固定果蝇卵使其去绒毛膜,然后开始下一步染色。脱膜的卵在底层。 免疫荧光染色后,使用荧光显微镜可观察到目的蛋白的存在。

您刚观看的是JoVE关于收获和准备果蝇卵和幼虫的短片。我们讲述了卵和幼虫的收集,收获和准备,以及这些幼小生物的一些重要应用。感谢您的观看。

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