Mesures électrophysiologiques à partir d'un système de Moth olfactive

Neuroscience

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Summary

Insecte systèmes olfactifs offrent des occasions uniques pour l'enregistrement odorant réponses induites dans les formes de electroantennograms (EAG) et les enregistrements sensillum unique (SSR), qui sont résumées les réponses de tous les neurones récepteurs olfactifs (Orns) situé sur l'antenne et de ceux logés dans différents sensilles, respectivement.

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Syed, Z., Leal, W. S. Electrophysiological Measurements from a Moth Olfactory System. J. Vis. Exp. (49), e2489, doi:10.3791/2489 (2011).

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Abstract

Insecte systèmes olfactifs offrent des occasions uniques pour l'enregistrement odorant réponses induites dans les formes de electroantennograms (EAG) et les enregistrements sensillum unique (SSR), qui sont résumées les réponses de tous les neurones récepteurs olfactifs (Orns) situé sur l'antenne et de ceux logés dans différents sensilles, respectivement. Ces approches ont été exploitées pour obtenir une meilleure compréhension de la communication chimique des insectes. Les stimuli identifiés peuvent ensuite être utilisés soit comme attractifs ou répulsifs dans des stratégies de gestion pour les insectes ravageurs.

Protocol

1. Insectes

  1. Nombril orangeworm, Amyelois transitella (Walker) (Lepidoptera: Pyralidae) colonie dans notre laboratoire proviennent de mites recueillies auprès des amandiers à Fresno, en Californie. Notre colonie d'insectes est maintenue dans l'environnement des chambres (Percival Inc, IA) à 28 ± 2 ° C, 75 ± 10% d'humidité relative, et sous 16h08 h (lumière: obscurité) photo régime.
  2. Mites émergents sont collectées quotidiennement, sexué, et transféré à des boîtes en plastique (669 ml boîte à lunch, 13 x 13 cm, hauteur, 4,5 cm, Rubbermaid) fourni avec jusqu'à 10 couches de serviettes papier imbibé d'eau (Thirsty ultra absorbants, 27,9 x 27,9 cm ; Safeway). Couvre Box sont perforés pour permettre la circulation de l'air. Cet arrangement permet ~ 100% HR.
  3. Pour des mesures électrophysiologiques nous utilisons 2-4 jours après l'émergence des papillons anciens, qui sont maintenus sous une forte humidité.

2. Préparation électrophysiologiques

  1. Mites (mâles ou femelles) sont doucement poussé dans une pipette (200 uL, USA Scientific Inc) qui est coupé par le haut pour avoir un diamètre de l'extrémité de grande taille (environ 2 mm). Un papillon de nuit est doucement poussé par l'autre bout avec un talon de papiers tissu humidifié jusqu'au antennes et une partie de la tête dépasser de l'extrémité.
  2. Tête exposée est immobilisé en couvrant la tête avec de l'argile non-séchage (Claytoon, Van Aken international, CA) en laissant une petite partie d'un œil et deux antennes exposés. Cette préparation est placée sur une plate-forme de l'EAG Micromanipulateur MP-12 (Syntech, Allemagne) entre les deux porte-électrodes.
  3. Nous utilisons électrode en verre fabriqués à partir de 1,0 mm tube capillaire en borosilicate avec filament (WPI Inc, FL) et a tiré dans un modèle P-97 micropipette extracteur (Sutter Instruments, CA) pour obtenir des microélectrodes de moins d'un micromètre de pointe. Les électrodes sont de retour rempli sensillum lymphatiques sonnerie (Kaissling et Thorson, 1980). Une électrode empale la surface exposée de l'oeil sous le microscope (Leica MZ75) et sert de référence, tandis que l'électrode d'enregistrement accueille les deux antennes. Afin de faciliter le contact, distale 1-2 segments antennaires sont coupés avant d'être inséré dans l'électrode d'enregistrement. Pour les signaux à partir des enregistrements individuels sensilles, nous avons légèrement modifier cette configuration dans laquelle l'électrode d'enregistrement est empalée sous le microscope (Olympus BX51WI; 800x de grossissement). Les potentiels d'action sont enregistrés en insérant l'électrode de verre à la base d'un sensillum. Les signaux sont amplifiés par une haute impédance de pré-amplificateur (Syntech, Allemagne) et introduit dans une UB-IDAC être analysées hors ligne avec AUTOSPIKE logiciel (Syntech, Allemagne). Signaux AC sont filtrés passe-bande entre 100 -10 000 Hz et les potentiels d'action sont extraits par ordinateur en utilisant un algorithme AUTOSPIKE qui distingue leur pic à creux amplitudes du bruit. Les réponses des neurones individuels sont calculés comme l'augmentation (ou diminution) de la fréquence des potentiels d'action (impulsions par seconde) sur la fréquence spontanée.

3. Stimuli chimiques et le protocole de stimulation

  1. Produits chimiques de haute pureté sont utilisés. Un des principaux constituants du mélange de phéromones femelles de la orangeworm nombril, (Z, Z) -11,13-hexadecadienal a été obtenu à partir de Bedoukian Research Inc, CT. Les produits chimiques sont dilués, p / v, avec du verre-hexane distillé pour faire le point sur les solutions dilutions pg / pl et 10 décimal sont faites. Une aliquote (10 pi) d'un produit chimique de relance dissous dans l'hexane est chargé sur une bande de papier filtre Whatman (8x40 mm), le solvant est évaporé en agitant pendant 10 s sous une hotte et la bande est placée dans un polypropylène 5 ml seringue (seringues BD, NJ) à partir de laquelle les différents volumes sont éjectés. Hexane seul et une seringue vide servir de témoin.
  2. La préparation se déroule dans un flux d'air humidifié délivré par le contrôleur de stimulation Syntech (CS-55 modèle; Syntech, Allemagne) à 20 ml / sec à laquelle une impulsion de stimulation de 4 mL / s est ajouté pendant 500 ms. Les signaux sont enregistrés pendant 10 s, 2 s de départ avant le début de l'impulsion de stimulation. Préparation antennaire est stimulé avec 500 ms d'impulsion au cours de laquelle ca. 2 ml de l'air purifié à partir d'une seringue en polypropylène 5 ml contenant le stimulus est ajouté sur le flux d'air principal. Un écart d'au moins 1 min ou plus, suivant les réponses de haut, est autorisé entre les stimulations.

4. Les résultats représentatifs

Antennes de papillons retenue (figure 1) stimulées par composante phéromone femelle, (Z, Z) -11,13-hexadecadienal générer des réponses à la dose dépendante robustes (figure 2). Cette composante majeure de phéromone suscite également dose-dépendante les réponses excitatrices à long trochoïdes sensilles (figure 3A) tel qu'il apparaît dans les traces d'enregistrements unitaires (figure 3B).

Figure 1
Figure 1. Live nombril papillon orangeworm sobre et exposé de l'antenne

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Figure 2. Réponses à la dose dépendante EAG a suscité en réponse à (Z, Z) -11,13-hexadecadienal, un constituant majeur des phéromones femelles.

Figure 3
Figure 3. Trichoid Sensilles chez le mâle nombril papillon orangeworm répondre à (Z, Z) -11,13-hexadecadienal de façon dose dépendante. (A) Antenne du mâle nombril orangeworm papillon est multi-segmenté et chaque segment est orné d'un grand nombre de cheveux comme des structures, des sensilles. Un microscope électronique à balayage, montrant les détails dans l'encart (barres d'échelle sont de 200 et 50 uM, respectivement). (B) extracellulaire unitaire des enregistrements à partir d'un sensillum trichoid.

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Discussion

Cette nouvelle méthode développée pour retenir un nombril papillon orangeworm direct pour mesurer des signaux olfactifs s'est avéré être robuste et très fiable. Nous avons régulièrement recours à cette méthode pour isoler et identifier de nouveaux appâts à partir de substrats naturels comme l'hôte d'amandes et les pistaches.

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Disclosures

Aucun conflit d'intérêt déclaré.

Acknowledgements

Soutenu par USDA-NIFA/AFRI 2010-65105-20582, NSF 0918177, et l'incorporation de recherche Bedoukian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Microscope Olympus Corporation BX51WI model
Stereo microscope Leica Microsystems MZ75
1.0 mm borosilicate capillary tubing with filament World Precision Instruments, Inc. 1B100F-3
Micropipette puller Sutter Instrument Co. P-97
Stimulus controller Syntech CS-55 model
High Impedance pre-amplifiers (Universal Single ended probe) Syntech
Amplifier / data-acquisition system (USB-IDAC) Syntech
EAG Micromanipulator MP-12 Syntech
(Z,Z)-11,13-hexadecadienal Bedoukian Research Inc, CT.
Whatman filter paper Whatman, GE Healthcare 1001070
5 mL polypropylene syringe BD Biosciences 309633
pipette tip (200 μL) USA Scientific, Inc. 1111-0806
669 mL lunchbox,13 x 13 cm; height, 4.5 cm, Rubbermaid
Thirsty Ultra Absorbent, 27.9 x 27.9 cm Safeway
Non-drying clay Claytoon , Van Aken International, CA 18150
Environmental chamber I-30BLL model

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References

  1. Sattelle, D. B., Hall, L. M., Hildebrand, J. G. Insect olfactory sensilla: structural, chemical and electrical aspects of the functional organization. Receptors for Neurotransmitters. Hormones and Pheromones in Insects. Elsevier North-Holland. Amsterdam. 261-282 (1980).

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