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Biology

धीमा त्वरित और उलट हनी बी मॉडल में उम्र बढ़ने के साथ नमूनों को प्राप्त करने

Published: August 29, 2013 doi: 10.3791/50550

Summary

मधु मक्खी कार्यकर्ताओं में, उम्र बढ़ने के सामाजिक व्यवहार पर बजाय कालानुक्रमिक उम्र पर निर्भर करता है. यहाँ हम बहुत अलग उम्र बढ़ने के पैटर्न के साथ कार्यकर्ता प्रकार प्राप्त की और सेलुलर senescence के लिए विश्लेषण किया जा सकता है कि कैसे दिखा.

Abstract

अत्यधिक सामाजिक जानवर की सोसायटी निकट से संबंधित व्यक्तियों के बीच विशाल उम्र मतभेद मौजूद हैं. सामाजिक कीड़ों के अलावा, मधु मक्खी उम्र और बुढ़ापे में plasticity सामाजिक कारकों से समझाया है कि कैसे अध्ययन करने के लिए सबसे अच्छा स्थापित मॉडल है.

मधु मक्खियों के कार्यकर्ता जाति अमृत और पराग इकट्ठा जो चिंता करते हैं, जो नर्स मधुमक्खियों, और भोजन के लिये घूमनेवाला मक्खियों, शामिल हैं. पिछला काम मस्तिष्क कार्यों और उड़ान प्रदर्शन नर्सों में से foragers में और अधिक तेजी से senesce दिखाया है. Foragers वापस नर्सिंग कार्यों पर वापस लौटने हालांकि, जब मस्तिष्क काम करता है, ठीक हो सकता है. त्वरित और उलट कार्यात्मक वार्धक्य के इस तरह के पैटर्न प्रोटीन बहुतायत में परिवर्तन करने और प्रतिरक्षा समारोह के लिए, बदल चयापचय संसाधन के स्तर से जुड़ी हैं. Vitellogenin, हार्मोनल नियंत्रण और सेलुलर रक्षा में रूपांतरित कार्यों के साथ एक जर्दी प्रोटीन, श्रमिकों में विभिन्न उम्र बढ़ने की गतिशीलता है कि नियंत्रण एक नेटवर्क में एक प्रमुख नियामक तत्व के रूप में सेवा कर सकता है.

यहाँ हम नर्सों और foragers के उद्भव पर नजर रखी, और लंबे समय तक रहते थे नर्सों में आम तौर पर अल्पकालिक foragers से उलट सहित, चालाकी से किया जा सकता है वर्णन कैसे. हमारे प्रतिनिधि परिणाम समान कालानुक्रमिक उम्र के साथ व्यक्तियों प्रयोगात्मक शर्तों के तहत foragers और नर्स मधुमक्खियों में अंतर कैसे दिखा. हम वापस नर्सों को foragers से व्यवहार उलट मान्य किया जा सकता है कि कैसे उदाहरण देना. पिछले है, हम सेलुलर senescence लिपोफ्यूसिन के संचय, बुढ़ापा की एक सार्वभौमिक biomarker को मापने के द्वारा मूल्यांकन किया जा सकता है कि किस तरह अलग दिखा.

सामाजिक प्रभावों लिंक कर सकते हैं कि तंत्र के अध्ययन और plasticity उम्र बढ़ने के लिए, इस प्रोटोकॉल प्रासंगिक नमूना सामग्री प्राप्त करने के लिए, और भविष्य पढ़ाई बीच डेटा तुलनात्मकता में सुधार करने के लिए सेट एक मानकीकृत उपकरण प्रदान करता है.

Introduction

अत्यधिक सामाजिक जानवर की जटिल कॉलोनी संरचनाओं एक प्रजनन जाति की बातचीत के माध्यम से बनाए रखा है, और विभिन्न सामाजिक कार्य व्यवहार के साथ आम तौर पर गैर reproducing कार्यकर्ताओं की एक सहायक जाति. विभिन्न कार्यकर्ताओं में, विशिष्ट शारीरिक रूपांतरों अलग एसआईबी देखभाल व्यवहार सक्षम है, और भी चरम उम्र मतभेद से जुड़ी हैं. मधु मक्खियों और तिल चूहों समाज त्वरित, नगण्य या 1-3 उम्र बढ़ने उलट के पैटर्न से जुड़ा हुआ है कि कैसे अध्ययन करने के लिए सबसे अच्छा विकसित पशु मॉडल का प्रतिनिधित्व करते हैं.

मधु मक्खी कालोनियों में, एक ही अंडे बिछाने रानी भोजन के लिए चिंता, चारा करते हैं कि श्रमिकों के हजारों द्वारा सहायता प्रदान की है, और, तापमान या स्वच्छ व्यवहार 4 रखवाली में व्यस्त हैं. इन कार्यकर्ताओं के बीच बेहद कम रहता foragers, मध्यवर्ती के साथ नर्स मधुमक्खियों, और सबसे लंबे समय तक lifespans के साथ सर्दियों (diutinus) मधुमक्खियों हैं. व्यक्तियों, हालांकि, स्थायी रूप से wo एक निश्चित करने के लिए बाध्य नहीं कर रहे हैंrker प्रकार, लेकिन एक लचीला व्यवहार व्यक्तिवृत्त प्रदर्शित: वे ("अस्थायी जाति") दूसरे के लिए एक सामाजिक कार्य व्यवहार से बदल जाते हैं. अनुभवहीन मधुमक्खियों अंततः बाहर foraging को बदल सकते हैं, जो चिंता प्रवृत्त नर्स मधुमक्खियों को बदल सकते हैं. हालांकि, अनुभवहीन घोंसला मधुमक्खियों भी सबसे लंबे समय तक रहते थे सर्दियों मधुमक्खियों में बदल सकते हैं, और अल्पकालिक foragers भी आम तौर पर लंबे समय तक रहते थे नर्सों में लौट सकते हैं. चरम (सर्दियों मधुमक्खियों) और मध्यवर्ती (नर्स मधुमक्खियों) उम्र के साथ श्रमिक प्रचुर संसाधनों के साथ खाद्य उत्पादन और भंडारण अंगों अच्छी तरह से विकसित किया है - (1,5 में समीक्षा) अल्पकालिक foragers करने का विरोध किया. हालांकि, व्यक्तिगत जीवन के विनियमन एक व्यक्ति के संसाधन संतुलन में साधारण परिवर्तन से परे चला जाता है कि इस तरह जेली उत्पादन 6, हार्मोनल नियंत्रण 7, प्रतिरक्षा के रूप में गैर reproducing कार्यकर्ता जाति में विविध अनुकूलित कार्य किया है जो एक जर्दी प्रोटीन,, पर अनुसंधान द्वारा सुझाव दिया गया है 8 और एंटी ऑक्सीडेंट रक्षा 9.

च का पैटर्नघ्राण के लिए स्थापित किया गया है, और भी अन्य मस्तिष्क या मोटर कार्यों 10-13 के लिए के रूप में unctional गिरावट (बुढ़ापा) कार्यकर्ताओं के बीच दर्पण उम्र असमानताओं,. लंबे समय रहते सर्दियों मधुमक्खियों 15 में detectable गिरावट (नगण्य बुढ़ापा) की कमी के विरोध के रूप में विशेष रूप से, foraging के केवल दो सप्ताह के बाद सीखने समारोह में उल्लेखनीय गिरावट आई है, foragers 14 में एक समान मृत्यु दर बढ़ने से मेल खाता है.

हम निगरानी और उम्र बढ़ने की तरह बदलाव 8,16,17 जोड़ तोड़ के लिए अनुमति देते हैं कि स्थापित प्रयोगात्मक मानदंड अनुकूलित लचीला उम्र बढ़ने के आणविक उंगलियों के निशान की पहचान करने के लिए. कालानुक्रमिक उम्र और उम्र बढ़ने पर कार्यकर्ता प्रकार विशिष्ट सामाजिक व्यवहार का प्रभाव अलग किया जा सकता है जिसमें नमूने प्राप्त करने के लिए कैसे 1 विवरण प्रयोग. 2 प्रयोग धीमा उम्र बढ़ने की गतिशीलता के साथ नर्स मधुमक्खियों में त्वरित साथ foragers के उत्क्रमण का वर्णन करता है. प्रयोग 3 Anatomica द्वारा सेलुलर senescence के प्रभाव की जांच के लिए एक दृष्टिकोण प्रदान करता हैसेलुलर उम्र बढ़ने (लिपोफ्यूसिन) 18 के लिए एक स्थापित biomarker के एल मात्रा का ठहराव.

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Protocol

1. कालानुक्रमिक उम्र से बुढ़ापा Decoupling

यह खंड एक ही कालानुक्रमिक उम्र ("एकल पलटन") और घोंसला मधुमक्खियों की एक पलटन है कि शेयर की पहचान व्यक्तियों की एक पलटन से मिलकर जो डबल पलटन कालोनियों की स्थापना का वर्णन करता है. एकल पलटन के एक ही आयु वर्ग के व्यक्तियों अंततः अलग उम्र बढ़ने की गतिशीलता के साथ विभिन्न कार्यकर्ता प्रकार में अलग होगा - इन त्वरित कार्यात्मक गिरावट के साथ धीमा और भोजन के लिये घूमनेवाला मक्खियों के साथ नर्स मधुमक्खियों हैं. सभी प्रक्रियाओं एक प्रयोगात्मक कॉलोनी के लिए वर्णित हैं. हम इतना है कि कॉलोनी प्रभाव (दो दोहराने से डिजाइन) के लिए नियंत्रित किया जा सकता है कम से कम दो कॉलोनी के लिए प्रयोग करते हैं, तथापि, replicates सलाह.

  1. डबल पलटन कालोनियों के लिए छत्ता बक्से तैयारी: शहद के साथ दो खाद्य कंघी प्राप्त करता है कि एक नियमित रूप से छत्ता बॉक्स, पराग के साथ एक और भोजन कंघी, और दो ​​खाली कंघी तैयार करें. 3,000 से अधिक के साथ एक mated रानी के साथ ही एक दाता कॉलोनी का पता लगाने के लिए सुनिश्चित करेंघोंसला मधुमक्खियों. दोनों को बाद में पेश किया जाएगा (1.3).
  2. प्राप्त करने और समान कालानुक्रमिक उम्र के साथ व्यक्तियों अंकन: उभरने के बारे में है कि सील चिंता के साथ कंघी लीजिए. एक दोहराने के लिए 3,000-5,000 छाया हुआ चिंता कोशिकाओं की कुल के साथ कंघी इकट्ठा करने की उम्मीद है. प्रत्येक मातृ जीनोटाइप (छत्ता मूल) की विषम वितरण से बचने के लिए कम से कम तीन अलग छत्ते स्रोतों से चिंता का एक संतुलित राशि का उपयोग को दोहराने के लिए.
    1. 60-70% सापेक्ष आर्द्रता के साथ 34 डिग्री सेल्सियस के लिए एक मशीन सेट में चिंता कंघी रखें. उभरते चिंता नहीं बच सकता है कि इस तरह से कंघी स्टोर करने के लिए सुनिश्चित करें.
    2. मधुमक्खियों दो दिनों के लिए उभर और छाती (जैसे विश्वविद्यालय POSCA, मित्सुबिशी पेंसिल कंपनी लिमिटेड) पर एक छोटा सा रंग टैग के साथ इन मधुमक्खियों के निशान. रंग मार्क एकल पलटन (उद्भव के दिन) की मधुमक्खियों की पहचान करने की अनुमति देगा, और अन्य दोहराने कालोनियों से अलग करने के लिए.
  3. मैं की पलटन भी शामिल है जो एक डबल पलटन कॉलोनी की स्थापनाdentified, एकल मधुमक्खियों: दिन पर युवा मधुमक्खियों के रूप में चिह्नित किया गया है, को देखने के ((. चर्चा में धारा 1 की तुलना में), और पहले तैयार किया गया था कि छत्ता बॉक्स को इन अगोचर मधुमक्खियों को जोड़ने के एक दाता कॉलोनी से लगभग 2,500-3,000 घोंसला मधुमक्खियों को इकट्ठा ) 1.1 कदम. उत्तरार्द्ध व्यक्तियों अज्ञात घोंसला मधुमक्खी पलटन का गठन होगा.
    1. शुरू में एक रानी पिंजरे (व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है) तक ही सीमित हो जाएगा जो रानी, ​​जोड़ें. खाद्य कैंडी (जैसे Apifonda, Südzucker एजी, मैनहेम / Ochsenfurt, जर्मनी) कार्यकर्ता मक्खियों धीरे से रानी को रिहा करने के लिए साथ पिंजरे सील.
    2. एकल पलटन का गठन होगा, जो हाल में उभरा है और चिह्नित मधुमक्खियों, जोड़ें. इन मधुमक्खियों केवल चिह्नित व्यक्तियों रहे हैं, और निम्न सभी चरणों के लिए फोकस समूह हैं.
  4. शुरुआत foraging और foragers अंकन मॉनिटरिंग: शुरुआत और एकल पलटन में नर्स को भोजन के लिये घूमनेवाला संक्रमण की गतिशीलता का आकलन करने के लिए, foraging गतिविधि ई की demographical विकास की निगरानीप्रत्येक कॉलोनी के लिए बहुत दूसरे दिन. कालोनियों (चित्रा 1) की स्थापना की थी के बाद पांच दिन गिनती शुरू करें.
    1. तय समय पर 3 एक्स 20 मिनट प्रेक्षण अवधि के भीतर उड़ानों (प्रवेश द्वार मायने रखता है) foraging से लौट मधुमक्खियों की कुल संख्या की गणना. (चर्चा देखें) उन्मुखीकरण उड़ानों के समय के दौरान मधुमक्खियों गिनती नहीं करना सुनिश्चित करें.
    2. प्रवेश द्वार मायने रखता है (> 100 प्रवेश द्वार मायने रखता है / दिन) शुरू करने के लिए काफी foraging गतिविधि से संकेत मिलता है जब, foragers अंकन शुरू करते हैं. ऐसा करने के लिए, एक उम्र पलटन (एकल चिह्नित व्यक्तियों) के foragers अपने पहले foraging उड़ानों से लौटने पर एक दूसरे रंग के निशान से प्राप्त करते हैं. इस रंग मार्क शुरुआत foraging के दिन निर्दिष्ट करेगा, और बाद में प्रत्येक भोजन के लिये घूमनेवाला के लिए foraging उम्र की पहचान करने की अनुमति देगा.
    3. मधुमक्खियों के लिए पर्याप्त संख्या में चिह्नित किया गया है जब तक दैनिक चिह्नों को दोहराएँ. इन मधुमक्खियों आम तौर पर 14 दिनों के बाद, वृद्ध किया गया था के बाद चिह्नित foragers के लिए पर्याप्त संख्या का आकलन करने के लिए, कोई और अधिक 5-10% से अधिक की पुनर्प्राप्ति दर की उम्मीदforaging.
  5. नमूना: सब शुरू में चिह्नित मधुमक्खियों एक समान कालानुक्रमिक उम्र के बाद से foragers ≥ 14 दिनों के लिए foraged है जब, नर्सों और पुराने foragers की उम्र से मिलान समूहों, एक साथ एकत्र किया जा सकता है.
    1. सिंगल चिह्नित नर्स मधुमक्खियों का छत्ता भीतर एकत्र कर रहे हैं, और नर्सिंग व्यवहार (खुला चिंता कोशिकाओं में नीचे रख प्रमुखों के साथ खिलाने और लार्वा की सफाई) द्वारा पहचाने जाते हैं.
    2. दैनिक foraging गतिविधि शुरू होने से पहले डबल चिह्नित foragers भी छत्ते के भीतर एकत्र कर रहे हैं.
    3. पर्याप्त वेंटिलेशन प्रदान कि पिंजरों (ट्यूब, बक्से) में मधुमक्खियों लीजिए, और आगे की प्रक्रिया जब तक अंधेरे में रहते हैं. वैकल्पिक रूप से, transcriptomic, epigenetic या प्रोटिओमिक अध्ययन के लिए, सीधे तरल नाइट्रोजन में फ्रीज मधुमक्खियों तस्वीर. सभी परीक्षण समूहों से व्यक्तियों के संतुलित नंबर लेने और कालोनियों को दोहराने.

2. छत्ता के जनसांख्यिकी <बदलकर धीमा उम्र बढ़ने के साथ श्रमिकों को रैपिड के साथ श्रमिकों का उलटा/ P>

यह खंड धीमा उम्र बढ़ने (नर्स मधुमक्खियों) के साथ कार्यकर्ताओं को त्वरित उम्र बढ़ने (foragers) के साथ कार्यकर्ताओं से उलट प्रदर्शन किया है विवरण कैसे. Foragers सामान्य रूप से बच्चे की देखभाल में व्यस्त हैं जो नर्स मधुमक्खियों की कमी का अनुभव है जब इस तरह के व्यवहार उलट, प्रेरित है. नर्स मधुमक्खी अंश के साथ एक छत्ता ("नर्स व्युत्पन्न"), और भोजन के लिये घूमनेवाला अंश के साथ एक और एक ("भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न"): प्रत्यावर्तन प्रक्रिया एक ही कॉलोनी में दो पित्ती में दोहराने अलग कर देगा. सफल उत्क्रमण, प्लास्टिक के संभावित लक्षण और उलट उम्र बढ़ने लौट कार्यकर्ताओं, सतत foragers, सतत नर्स मक्खियों और नए भर्ती foragers साथ एकल पलटन में अध्ययन किया जा सकता है के बाद. जैसा कि पहले, एकल पलटन, नहीं अज्ञात घोंसला मधुमक्खियों की पलटन के पहचान मधुमक्खियों, प्रयोगात्मक फोकस समूह का गठन.

  1. तैयारी: पिछले भाग में वर्णित के रूप में नर्सों (एकल चिह्नित) और foragers (डबल चिह्नित) के साथ पित्ती दोहराने उपलब्ध कराया जाता है. प्रत्यावर्तन पूरा होने के बाद भी पर्याप्त पुनः प्राप्ति सुनिश्चित करने के लिए दोहराने कॉलोनी से कम से कम 500 चिह्नित foragers साथ प्रत्यावर्तन शुरू नहीं करना सुनिश्चित करें.
    1. उत्क्रमण के बाद परीक्षण समूहों के लिए सुरक्षित पहचान के लिए यह मूल छत्ते में संपूर्ण भोजन के लिये घूमनेवाला आबादी प्रत्यावर्तन से पहले चिह्नित किया गया है कि महत्वपूर्ण है. निम्नलिखित प्रक्रिया एक दोहराने के लिए वर्णित है.
    2. प्रत्यावर्तन पहले दिन, भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न हाइव के लिए एक अतिरिक्त छत्ता बॉक्स (1.1 कदम देखें) तैयार करते हैं. दाता पित्ती से दो रानियों और दो बच्चे कंघी जानें. प्रयोगात्मक कालोनियों को हस्तांतरण करने से पहले इन कंघी से सभी वयस्क मधुमक्खियों दूर ब्रश. एक बंदी रानी (1.3 चरण देखें) और एक बच्चे कंघी मूल छत्ता बॉक्स में रानी और चिंता कंघी का स्थान ले लेगा. रानी और चिंता कंघी के दूसरे सेट नया छत्ता बॉक्स के लिए अगले दिन का उपयोग किया जाएगा. दोनों, मूल और नए छत्ते सुनिश्चित करने के लिए सलाह दी जाती है के लिए नई चिंता कंघी और विदेशी रानियों के इसी तरह के आवंटन अलग foragers और नर्सएस उतना ही अनुभव छत्ता cues ("छत्ता गंध") बदल जाएगा.
  2. प्रत्यावर्तन: सुबह में, बस प्रत्यावर्तन से पहले, भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न अंश प्राप्त होगा कि नए बॉक्स को बंदी रानी और चिंता कंघी जोड़ें. शिखर foraging समय शुरू होता है जब तक प्रतीक्षा करें. तो कम से कम 100 मीटर की दूरी पर मूल स्थान से चिह्नित foragers और नर्स मधुमक्खियों के साथ मूल कॉलोनी चाल है.
    1. मूल स्थान पर, चिंता और केवल रानी के साथ भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न हाइव के लिए नए बॉक्स की स्थापना की.
    2. Foragers हड्डी उखड़ मूल छत्ता बॉक्स छोड़, और मूल स्थान पर वापस सिर जाएगा. Foragers घोंसला मधुमक्खियों से भोजन के लिये घूमनेवाला आबादी की जुदाई को पूरा करने के लिए अगले आदेश प्राप्त करने में 2 घंटे के लिए मूल स्थान पर लौटने के लिए अनुमति दें.
    3. फिर, जुदाई को समाप्त मूल के करीब बंद, अब छत्ता "नर्स व्युत्पन्न", और कम से कम 3 किमी दूर एक को मधुमक्खियों को स्थानांतरित करने के लिए.
  3. सफल सामाजिक कार्य के लिए छत्ता रखरखाव और निगरानीउत्क्रमण: स्वस्थ, खुले बच्चे के लिए नियमित रूप से प्रयोगात्मक पित्ती की जाँच करें.
    1. कॉलोनी में गड़बड़ी के बाद पहले दिन के दौरान संभावित रोगज़नक़ भार को कम करने के लिए नायाब और मृत बच्चे की जगह.
    2. प्रत्यावर्तन प्रयोग (चित्रा 2) के पूरा होने पर कंघी प्रतिस्थापित कर रहे हैं या फिर जब इन शुरू करने से पहले चिंता कंघी की तस्वीरें ले, और, भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न छत्ते के भीतर सफल उलट मान्य. पहले uncapped चिंता के साथ और खुला, जीते चिंता के साथ क्षेत्रों भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न कालोनियों में नर्सिंग गतिविधि की विश्वसनीय मार्कर हैं.
  4. नमूना: सामाजिक उत्क्रमण के साथ कि शारीरिक प्रभाव 3-8 दिनों foragers और नर्सों के बाद पता लगाया जा सकता है अलग हो गए थे.
    1. हम पलटने शुरू किए जाने के बाद 8 दिन सभी परीक्षण समूहों, यानी लौट कार्यकर्ताओं और सतत foragers (भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न छत्ता), के रूप में भी जारी रखने की नर्सों और नव भर्ती foragers (नर्स व्युत्पन्न छत्ता) नमूने सलाह.
    2. ज़ीन1.5 कदम के रूप में वर्णित लेवल नमूनों.

3. Lipofuscin की मात्रा से कार्यकर्ता प्रकार विशिष्ट सेलुलर senescence पैटर्न का विश्लेषण

Lipofuscin सेलुलर senescence की एक सार्वभौमिक biomarker है. एक आंतरिक संचय उत्पाद के रूप में, लिपोफ्यूसिन के विशिष्ट autofluorescence (उत्सर्जन अधिकतम = 530-650 एनएम) का पता लगाने में 18 के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

  1. विच्छेदन और निर्धारण: स्थिर जब तक बर्फ पर शांत रहो मधुमक्खियों, हटाने और वांछित ऊतक नमूना काटना.
    1. 4 डिग्री सेल्सियस पर रातोंरात ऊष्मायन के लिए, लगानेवाला में (पीएच 7.2 फॉस्फेट बफर खारा, पीबीएस में 4% paraformaldehyde) स्थानांतरण
    2. पीबीएस में नमूने 3 बार धोएं.
  2. ऊतक प्रसंस्करण और बढ़ते: एक हिल ब्लेड सूक्ष्म, जैसे Leica वीटी 1000S (Leica Biosystems, Nussloch, जर्मनी) का उपयोग कर उदाहरण के लिए, कोई और अधिक माइक्रोन 40 से मोटाई के साथ वर्गों में ऊतकों के नमूनों काटें.
    1. 50% ग्लिसरॉल (पीबीएस) में सूक्ष्म स्लाइड्स पर वर्गों माउंट. लंबी अवधि के भंडारण की मुहर के लिए कवर नेल पॉलिश के साथ निकल जाता है.
  3. छवि अधिग्रहण: लिपोफ्यूसिन का पता लगाने के लिए, हम λ = 514, 561nm या उत्तेजना के लिए इसी तरह के साथ लेजर लाइनों प्रदान करता है एक लेजर स्कैनिंग confocal खुर्दबीन का उपयोग कर सुझाव देते हैं, और डिटेक्टर बैंडविड्थ 570-650 एनएम के लिए सेट के साथ.
    1. लिपोफ्यूसिन की बेहतर पहचान के लिए, एक दूसरे चैनल शामिल हैं, और छोटी तरंग दैर्ध्य स्पेक्ट्रा पर एक साथ स्कैन (उत्तेजना = 405 एनएम, उत्सर्जन = 410-450 एनएम). अब तरंगदैर्ध्य चैनल कारण autofluorescent ट्रेकिआ और अन्य गैर बारीक संरचनाओं के लिए, बारीक लिपोफ्यूसिन दोनों को पता चलता है, लेकिन यह भी unspecific "पृष्ठभूमि" होगा. दूसरा, छोटी तरंग दैर्ध्य चैनल केवल unspecific autofluorescence पता चलता है, लेकिन नहीं लिपोफ्यूसिन जाएगा. इस प्रकार, लिपोफ्यूसिन पहचान सुविधाओं हो सकता है उनमें से केवल एक लिपोफ्यूसिन विशिष्ट प्रतिदीप्ति साथ कणिकाओं खुलासा साथ, दोनों चैनलों में संकेतों की तुलना द्वारा tated.
    2. उच्च संकल्प छवियों का अधिग्रहण 40x बढ़ाई या अधिक है, और 1.25 या अधिक की अधिमानतः एक संख्यात्मक एपर्चर के साथ एक उद्देश्य का उपयोग करें. स्कैन छवि के बारे में 100 x 100 x 10 माइक्रोन 3 के आयामों के साथ ढेर. हर व्यक्ति और ऊतक नमूना एकाधिक छवि के ढेर से प्रतिनिधित्व किया जाना है.
    3. तकनीकी भिन्नता की वजह से अंतर व्यक्तिगत और अंतर - व्यक्तिगत भिन्नता को कम करने के लिए, हमेशा लेजर शक्ति और डिटेक्टर संवेदनशीलता स्थिर रखने.
    4. दिन दिन के लिए तकनीकी बदलाव से पूर्वाग्रह को कम करने के लिए कई स्कैनिंग सत्र से प्रत्येक में सभी परीक्षण समूहों के बराबर नमूना संख्या स्कैन.
  4. छवि प्रसंस्करण: सूक्ष्म छवि के ढेर के उन्नत प्रसंस्करण के लिए अनुमति देते हैं कि मॉड्यूल के साथ सॉफ्टवेयर संकुल का उपयोग, उदाहरण के लिए ImageJ (स्वास्थ्य, बेथेस्डा, मैरीलैंड, संयुक्त राज्य अमेरिका के अमेरिकी राष्ट्रीय संस्थानों,gej.nih.gov / आईजे / "लक्ष्य =" _blank "> http://imagej.nih.gov/ij/).
    1. 3 डी छवि के ढेर में से प्रत्येक के लिए एक 2 डी अधिकतम प्रक्षेपण उत्पन्न करें.
    2. उच्च आवृत्ति शोर attenuate करने के लिए, और लिपोफ्यूसिन कणिकाओं के आयामों के साथ संरचनाओं की रक्षा करने के क्रम में एक मामूली गिरी आकार के साथ एक गॉस फिल्टर लागू करें.
    3. लिपोफ्यूसिन की पहचान (3.2 कदम देखें) की सुविधा के लिए दोनों रंग चैनलों मिलाएं.
  5. छवि का विश्लेषण करती है: मात्रा का ठहराव कदम उठाने विषय समूह की पहचान का परीक्षण करने के लिए अंधा हो जाएगा सुनिश्चित करें.
    1. सभी छवियों के लिए, पहली प्रासंगिक संरचनाओं को शामिल किया गया है, और अन्य छवियों से ROIs के रूप में समान आयाम है कि ब्याज (आरओआई) के एक क्षेत्र चुनें.
    2. फिर प्रत्येक रॉय का प्रतिनिधित्व करते हैं कि लिपोफ्यूसिन कणिकाओं की वांछित संख्या का चयन करें. एक रॉय भीतर लिपोफ्यूसिन कणिकाओं का चयन, निम्नलिखित नियमों के आवेदन व्यक्तिपरक पूर्वाग्रह कम हो जाएगा.
      1. पहले Granu के चयन के लिए एक संगत स्थान चुनेंLe. इस उदाहरण के लिए, एक रॉय के सबसे बाएँ किनारे, और बढ़त के सबसे करीब है कि दाना हमेशा पहले चयन किया जाएगा, हो सकता है.
      2. एक के बाद एक, कणिकाओं पिछले चयन (अगले पड़ोसी) के सबसे करीब हैं कि चुने जाते हैं.
      3. अगले पड़ोसी चुनने, केवल पिछले चयन से सही खोज उदाहरण के लिए, केवल एक ही दिशा में चलते हैं. इस नियम के चयन घनी पैक कणिकाओं के कभार समूहों का वर्चस्व है कि रोकता है.
      4. चयन पूरा हो गया है, संबंधित दाना क्षेत्र रूपरेखा और मापने के द्वारा प्रत्येक लिपोफ्यूसिन कण के आकार का आकलन करें. विभिन्न परीक्षण समूहों के व्यक्तियों की तुलना उचित सांख्यिकीय परीक्षण का प्रयोग करें.

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Representative Results

प्रोटोकॉल 1 वर्गों और परीक्षण समूहों त्वरित की विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए प्राप्त किया जा सकता है कि कैसे 2 विस्तार, धीमा और एक एकल पलटन के साथ कालोनियों में उम्र बढ़ने उलट. हम (चित्रा 1, खंड 1 तुलना) 6 कालोनियों के लिए भोजन के लिये घूमनेवाला मायने रखता है ("प्रवेश द्वार मायने रखता है") का मूल्यांकन सामान्य व्यक्तिवृत्त accompanies कि कार्यकर्ता प्रकार भेदभाव नजर रखने के लिए. रेखांकन व्यक्तियों से अधिक 10 दिन पुराने हैं पहले भोजन के लिये घूमनेवाला राज्य के लिए नर्स से काफी परिवर्तन आमतौर पर नहीं मनाया जाता है दिखाते हैं. भोजन के लिये घूमनेवाला मायने में चिह्नित परिवर्तनशीलता विभिन्न कालोनियों के बीच शुरू होने foraging के समय के संबंध के साथ मनाया गया था, और प्रत्येक कॉलोनी के भीतर एक उल्लेखनीय दिन के लिए दिन के बदलाव के रूप में. इसके अलावा इस तरह के अलग चिंता के रूप में लोड कॉलोनी विशिष्ट जनसांख्यिकीय कारकों से, बहुत परिवर्तनशीलता मौसम की स्थिति (चित्रा 1 में लाल रंग में चिह्नित समय अंक) को बदलने के द्वारा समझाया गया है. Foraging गतिशीलता की निगरानी बंद इसलिए dur अंकन और संग्रह के प्रयासों का अनुकूलन करने की सलाह दी हैप्रयोग आईएनजी.

वापस नर्सिंग कार्यों के लिए foraging से उलट व्यक्तिवृत्त (खंड 2) (चरणों 2.2 और 2.3 देखें) भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न कालोनियों में पेश कर रहे हैं कि चिंता कंघी निरीक्षण द्वारा मान्य किया जा सकता है. तीन replicates आंकड़े 2A के लिए, सी, और ई शो चिंता कंघी भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न कालोनियों में शुरूआत से पहले. हटाने के बाद संबंधित कंघी दिखाने 2 बी, डी, एफ और आंकड़े. नव छाया हुआ बच्चे, स्वस्थ लार्वा, और चिंता की कोशिकाओं के आसपास की वृद्धि हुई पराग भंडारण की पैच पूर्व foragers अब सफलतापूर्वक नर्सिंग कार्यों सहित, ठेठ घोंसले प्रदर्शन किया था कि संकेत मिलता है.

Lipofuscin (धारा 3) सेलुलर senescence के एक उच्च संरक्षित लक्षण है, और आसानी से विभिन्न मधुमक्खी ऊतकों में बाद प्रयोगात्मक विश्लेषण के लिए मूल्यांकन किया जा सकता. 3 की hypopharyngeal ग्रंथियों में, दाना आकार (चित्रा 3E) के रूप में मापा लिपोफ्यूसिन संचय, विरोधाभासों चित्रा उम्र का मिलान नहीं हुआ नर्स एकएन डी भोजन के लिये घूमनेवाला मक्खियों. दो जवान और दो पुराने समूहों के बीच कालानुक्रमिक उम्र में अंतर के बाहर उड़ान और खाद्य संग्रह गतिविधियों के साथ इन ≥ 17 दिन बिताने के केवल एक ही समूह (foragers) के साथ, ≥ 17 दिन था. प्रतिनिधि सूक्ष्म छवियों (आंकड़े 3 ए डी) शो (चित्रा 3 डी) foraging की अधिक से अधिक 17 दिनों के बाद ही पुराने foragers के समूह के लिए लिपोफ्यूसिन संचय में वृद्धि हुई है, नहीं (37-43 दिनों, चित्रा 3 बी) इसी तरह कालानुक्रमिक उम्र के पुराने नर्स मधुमक्खियों के लिए . तय मुख्य कारकों कार्यकर्ता प्रकार (foragers, नर्सों) और उम्र का अंतर (Δage ≥ 17 दिन) के साथ एक दो भाज्य एनोवा कार्यकर्ता प्रकार, उम्र का अंतर और दोनों कारकों के बीच बातचीत (एफ प्रकार = 33.67, पी के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव का पता चला 0.001 <; = 21.93 एफ Δage, पी 0.001 <; एफ प्रकार एक्स Δage = 22.07, पी <0.001). हालांकि, बाद अस्थायी परीक्षण केवल महत्वपूर्ण प्रभाव दिखायायुवा foragers पुराने foragers (foraging के ≥ 17 दिन) विषम जब, या दोनों नर्स समूह (चित्रा 3E पीएफ 17D बनाम एफ 1d/N1d/N17d <0.001, फिशर एलएसडी) के लिए. कोई फर्क नहीं कालक्रम के अनुसार जवान और बूढ़े नर्स समूह (चित्रा 3E पी के साथ सभी परीक्षणों> 0.5, फिशर एलएसडी) सहित बाद तीन समूहों के बीच पाया गया. इस लिपोफ्यूसिन संचय बल्कि केवल प्रतिशत से कालानुक्रमिक उम्र का समारोह होने से भी भोजन के लिये घूमनेवाला विशिष्ट गतिविधियों (उम्र foraging) पर निर्भर करता है कि पता चलता है.

चित्रा 1
चित्रा 1. सामान्य व्यक्तिवृत्त दौरान कार्यकर्ता प्रकार भेदभाव. वे स्थापित किए गए थे के बाद 5 दिन के लिए शुरुआत 6 विभिन्न कालोनियों के लिए गिना foraging उड़ानों से लौट foragers का ग्राफ प्रवेश द्वार मायने रखता है (विवरण के लिए प्रोटोकॉल खंड 1.4 की तुलना). पूर्वोत्तर से काफी संक्रमणएकल पलटन के रूप में चिह्नित व्यक्तियों के बारे में 10 दिन पुराने थे जब सेंट गतिविधियों foraging को पहले मनाया गया. संचयी प्रवेश द्वार की गिनती के लिए अलग ढलानों भोजन के लिये घूमनेवाला संक्रमण को नर्स मधुमक्खी की गतिशीलता कालोनियों के बीच मतभेद है, और मौसमी कारकों से प्रभावित कर रहा है. उदाहरण के लिए, बारिश और foraging के कम से कम दो घंटे के साथ दिन पर, प्रवेश द्वार की गिनती में वृद्धि आम तौर पर (लाल रंग में डेटा अंक) बाहर चपटा.

चित्रा 2
चित्रा 2. वे इन पित्ती से हटा दिया गया है के बाद वे भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न पित्ती में पेश किया गया, और इससे पहले कि व्यवहार प्रत्यावर्तन सत्यापित किया. Foragers सफलतापूर्वक नर्सिंग कार्यों को वापस सौंप दिया है, तो परीक्षण करने के लिए, हम चिंता कंघी की तुलना में. प्रतिनिधि छवियाँ चिंता कंघी दिखाने शुरूआत से पहले (ए, सी, ई) औरक्रमश: तीन अलग भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न पित्ती, से हटाने (बी, डी, एफ) के बाद. पिछले भोजन के लिये घूमनेवाला मधुमक्खियों द्वारा चिंता देखभाल छाया हुआ चिंता के साथ कोशिकाओं की संख्या बढ़ ने संकेत दिया है (बी, डी, एफ, डी में इनसेट काला तीर,), खुला कोशिकाओं में लार्वा (लाल तीर) के अस्तित्व निरंतर और बंद करने के लिए पराग की वृद्धि की भंडारण बच्चे कोशिकाओं (सफेद तीर). भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न-कालोनियों शुरू में नर्स व्युत्पन्न कालोनियों से चिंता प्रवृत्त में आम तौर पर कम कुशल संभव है. यह भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न-कालोनियों में उच्च लार्वा मृत्यु दर को जन्म दे सकता है. बी, डी में चित्र, एफ चिंता कंघी भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न कालोनियों में पेश किए गए 4 और 7 दिनों के बाद, 5 ले जाया गया.

चित्रा 3
चित्रा 3. लिपोफ्यूसिन के संचय, सेल की एक biomarkerular बुढ़ापा, कार्यकर्ता प्रकार विशिष्ट ऊतक गिरावट का संकेत कर सकते हैं. युवा (ए) में hypopharyngeal ग्रंथियों के प्रतिनिधि सूक्ष्म छवियों और पुराने नर्स मधुमक्खियों (बी), और साथ ही ≥ 1 दिन (सी) के साथ उम्र से मिलान भोजन के लिये घूमनेवाला मक्खियों में क्रमश: ≥ 17 दिनों foraging अनुभव (एक = 20 माइक्रोन में पैमाने पर पट्टी). Lipofuscin संचय दाना आकार के रूप में मापा गया था, और हर उम्र और कार्यकर्ता प्रकार (ई) के लिए एन = 5 व्यक्तियों के लिए medians और चतुर्थकों के रूप में दिया जाता है. इसी अवधि (सांख्यिकी परिणामों को देखने के लिए) नर्स मधुमक्खियों में लिपोफ्यूसिन परिवर्तन करने के लिए नेतृत्व नहीं किया था, जबकि महत्वपूर्ण लिपोफ्यूसिन संचय के परिणामस्वरूप 17 दिनों के लिए foraging.

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Discussion

हम यहाँ पहले से वर्णित 8,16,17,19,20 दृष्टिकोण अपनाने और मधु मक्खियों में लचीला उम्र बढ़ने का अध्ययन की सुविधा होगी कि एक ही कार्यप्रवाह में उन्हें एकीकृत. हमारा उद्देश्य प्रासंगिक नमूना सामग्री प्राप्त करने के लिए सेट एक मानकीकृत उपकरण के साथ इस क्षेत्र को नौसिखिया रहे हैं कि वैज्ञानिकों को प्रदान करने के लिए, और विभिन्न शोध टीमों के बीच प्रयोगात्मक reproducibility में सुधार है. हमारे प्रक्रियाओं को सरल कर रहे हैं और (उदाहरण के 8 तुलना) पहले वर्णन के रूप में विशेष उपकरण की आवश्यकता नहीं है, एहतियात के कुछ उपायों की सलाह दी है और नीचे एकत्र कर रहे हैं.

कालानुक्रमिक उम्र से बुढ़ापा Decoupling. एक सबसे महत्वपूर्ण पहलू foraging व्यवहार (2 एन डी अंकन) का प्रारंभिक पुष्टि के दौरान भोजन के लिये घूमनेवाला मधुमक्खियों की झूठी पहचान से बचने के लिए है. Foragers नजर रखी ("प्रवेश द्वार मायने रखता है") या चिह्नित किया जा रहे हैं इसलिए, जब सख्ती से उन्मुखीकरण उड़ानों के साथ दैनिक समय से बचने है. इन अवधियों के दौरान पूर्व मंचों पर कईging चरण मधुमक्खियों से विदा या छत्ते में प्रवेश करेंगे. इन मधुमक्खियों परिपक्व foragers के विशिष्ट शारीरिक विशेषताओं को प्रदर्शित करें, लेकिन आसानी से पहचाने परिपत्र उड़ान पैटर्न 21 से छत्ता आसपास के एक स्थानिक नक्शा निर्माण नहीं है.

सबसे मधुमक्खियों 2 सप्ताह और पुराने की उम्र के साथ foraging को बदलने, वहीं छिटपुट foraging (चित्रा 1) बहुत ही कम उम्र में पहले से ही मनाया जाता है. अत्यंत प्रखर foragers आम तौर पर नर्स मंच के माध्यम से पारित होने के बिना अनुभवहीन घोंसला मधुमक्खियों से सीधे विकास. इस तरह के एक न्यायपालिका व्यक्तिवृत्त (उसमें 22 और संदर्भ की तुलना) के साथ व्यक्तियों को शामिल नहीं करने के लिए, 10 दिन या उससे कम की उम्र के साथ foraging शुरू व्यक्तियों है कि आगे के विश्लेषण के लिए विचार नहीं किया जाता.

आगे असामयिक foragers की overrepresentation से बचने के लिए, हम केवल एकल पलटन 17,23 से मिलकर कि शास्त्रीय "एक पलटन कालोनियों" का उपयोग नहीं करते. इसके बजाय, जब स्थापनाहम चिह्नित एकल पलटन को बेतरतीब घोंसला मधुमक्खियों ("घोंसला मधुमक्खी पलटन") जोड़ने कालोनियों (चरणों 1.1 और 1.3 देखें). यादृच्छिक घोंसला मधुमक्खियों आम तौर पर पुराने हैं, वे अत्यंत प्रखर foragers 17 में विकसित करने के लिए बहुत युवा मधुमक्खियों पर दबाव कम कर सकते हैं. ऐसे दोहरे पलटन कालोनियों, इसलिए, बेहतर धीरे धीरे foraging को नर्सिंग से प्रगति है कि व्यक्तियों के साथ एक प्राकृतिक छत्ता जनसांख्यिकी समान हो सकता है.

लंबी अवधि के कार्यकर्ता विशिष्ट रूपांतरों का अध्ययन किया जाना हो तो, घंटे foraging बाहर सभी परीक्षण समूहों को इकट्ठा. इस उड़ान थकाऊ उदाहरण के लिए, की वजह से हाल ही हरकत गतिविधियों को और अधिक तीव्र चयापचय समायोजन द्वारा पूर्वाग्रह को कम करने की सलाह दी है.

Foragers इसे वापस नर्स व्युत्पन्न छत्ता (> 3 किमी) दूर स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक है मूल स्थान पर भेजा था के बाद करने के लिए तेजी के साथ श्रमिकों का उलटा. छत्ता की जनसांख्यिकी को बदलने की उम्र बढ़ने धीमा. इस पूर्व foraging चरण मधुमक्खियों की भर्ती और करने के लिए निर्देशित कर रहे हैं कि से बचने के लिए हैक्रमशः फेरोमोन संचार 24 के माध्यम से अन्य मधुमक्खियों से पुराने स्थान,.

आगे भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न छत्ते में प्रवेश करने से किसी भी नर्स या अन्य पूर्व foraging व्यक्तियों को रोकने के लिए, हम निम्नलिखित नियमों के साथ रखने की सलाह: दैनिक अभिविन्यास उड़ानों शुरू होने से पहले (मैं) जुदाई प्रक्रिया को समाप्त करें. (द्वितीय) केवल मजबूत foraging गतिविधि मनाया जाता है जब दिन पर पलटने का प्रयास. (Iii) मूल छत्ता के प्रारंभिक स्थानान्तरण के दौरान और बाद में, मक्खियों की अनावश्यक आंदोलन से बचने के लिए विशेष रूप से छत्ता खुला नहीं है.

सिद्धांत रूप में, एक नर्स से वंचित वातावरण में foragers सीमित है कि अधिक कृत्रिम setups भी प्रत्यावर्तन को जन्म दे सकती है. हालांकि, ऐसी setups केवल इस प्रकार नर्स व्युत्पन्न कालोनियों से नियंत्रण समूहों के साथ एक प्रत्यक्ष तुलना precluding, भोजन के लिये घूमनेवाला व्युत्पन्न अंश अनुभवों अन्य तनावपूर्ण वातावरण के रूप में जानकारीपूर्ण मूल्य सीमित है.

विभिन्न वार्धक्य पैटर्न की पुष्टिलिपोफ्यूसिन सबसे आसानी से detectable इस ऊतक में है क्योंकि लिपोफ्यूसिन की मात्रा का ठहराव से, सेलुलर senescence के एक biomarker. यहाँ हम छवियों और hypopharyngeal ग्रंथियों के सांख्यिकीय आंकड़ों के साथ लिपोफ्यूसिन आकलन उदाहरण. यह हमें विश्वास है कि सूक्ष्म का पता लगाने के लिए सही प्रोटोकॉल की स्थापना अनुभवहीन पर्यवेक्षक मदद करने के लिए महत्वपूर्ण है. हालांकि, अन्य ऊतकों के विपरीत, hypopharyngeal ग्रंथियों संक्रमण 25 भोजन के लिये घूमनेवाला को नर्स के दौरान महत्वपूर्ण apoptosis और परिगलन प्रदर्शित करते हैं. इस तरह की प्रक्रिया हमने हाल ही में नर्सिंग कार्य (आंकड़े -3 सी, ई) से बदल गया था कि युवा foragers में लिपोफ्यूसिन के स्तर में वृद्धि का पता नहीं चला है, भले ही वार्धक्य मार्कर के संचय के साथ बातचीत कर सकते हैं. हालांकि, अन्य मधुमक्खी ऊतकों में बुढ़ापा उपायों का आकलन करने के लिए, यहाँ वर्णित माइक्रोस्कोपी आधारित विधियों आसानी से अनुकूलित किया जा सकता.

वैकल्पिक रूप से, प्रवाह cytometric दृष्टिकोण कम समय में 26 लेने वाली हैं. माइक्रोस्कोपी आधारित विश्लेषणसेलुलर उम्र बढ़ने के लक्षण विभिन्न क्षेत्रों या एक भी अंगों 27 के भीतर कोशिकाओं के लिए के लिए मूल्यांकन किया जा सकता है कि फायदा है. मस्तिष्क और सेलुलर उम्र बढ़ने 28 में स्थानिक विविधता के साथ अन्य जटिल अंगों में पढ़ाई के लिए, इसलिए हम माइक्रोस्कोपी आधारित दृष्टिकोण की सिफारिश.

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Disclosures

हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

हम शूटिंग के दौरान उपयोगी सलाह और सहायता के लिए उस्मान Kaftanoglu धन्यवाद. हम व्यावहारिक टिप्पणियों के लिए अनाम समीक्षक धन्यवाद देना चाहूंगा. इस काम नॉर्वे के अनुसंधान परिषद (180,504, 191,699, और 213,976 अनुदान), मैरी Curie/FP7 (परियोजना रेफरी. 238665), एजिंग (अनुदान एनआईए P01 AG22500) पर राष्ट्रीय संस्थान, और बेंच चैरिटेबल ट्रस्ट द्वारा समर्थित किया गया.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Apifonda Südzucker AG, Mannheim/Ochsenfurt, Germany
paraformaldehyde Sigma-Aldrich 158127
phosphate-buffered saline Sigma-Aldrich P4417
Glycerol Merck 1.04094.1000

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References

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