Method Article
This manuscript reports a detailed protocol for culturing, on a regular basis, a population of Drosophila melanogaster using a fly population cage.
Large quantities of DNA, RNA, proteins and other cellular components are often required for biochemistry and molecular biology experiments. The short life cycle of Drosophila enables collection of large quantities of material from embryos, larvae, pupae and adult flies, in a synchronized way, at a low economic cost. A major strategy for propagating large numbers of flies is the use of a fly population cage. This useful and common tool in the Drososphila community is an efficient way to regularly produce milligrams to tens of grams of embryos, depending on uniformity of developmental stage desired. While a population cage can be time consuming to set up, maintaining a cage over months takes much less time and enables rapid collection of biological material in a short period. This paper describes a detailed and flexible protocol for the maintenance of a Drosophila melanogaster population cage, starting with 1.5 g of harvested material from the previous cycle.
جعلت القدرة على الجمع بين النهج الوراثية والبيوكيميائية ذبابة الفاكهة كائن مناسبة خاصة بالنسبة للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية الدراسات 1-3. وغالبا ما تتطلب هذه الدراسات كميات كبيرة من المواد البيولوجية، ليس فقط من الذباب الكبار، ولكن أيضا من اليرقات 4، 5 الشرانق والأجنة 6-8. للحصول على كميات كبيرة من المواد، الباحثين الذباب مثقف باستخدام الحاويات الكبيرة المعروفة باسم يطير "أقفاص السكان". تتكون هذه الأقفاص من اسطوانة مصنوعة من البلاستيك بواسطة شبكة من الجانبين مغطاة للسماح لإدخال المواد الغذائية داخل القفص دون الذباب الهرب. ويمكن لهذه الأقفاص تكون محلية الصنع 9-11 أو شراؤها من شركة (انظر الجدول المواد / معدات معينة).
والميزة الرئيسية لاستخدام هذا النظام لزراعة أعداد كبيرة من الذباب هي أن دورة من ذبابة الفاكهة 12 يمكن التحكم في الطريقة التي تتطور كل الذباب في إعادةتزامن latively الطريقة. ويتحقق هذا التزامن عن طريق بذر أجنة جديدة، وتغذية اليرقات / الذباب والتضحية الذباب الكبار في أوقات محددة. باستخدام السكان ذبابة متزامنة مفيدة بشكل خاص للدراسات التنموية 13.
بداية قفص السكان الجدد من عدد قليل من الذباب هي عملية تستغرق وقتا طويلا تتطلب العديد من الدورات من التضخيم 9-11. حتى باستخدام حاويات أكبر مثل زجاجات ثقافة ذبابة أو minicages، يمكن أن العملية برمتها تستمر لأشهر. لتجنب هذه تستغرق وقتا طويلا الخطوة، العديد من المختبرات ذبابة الفاكهة تحافظ بانتظام مثل هذه الأقفاص. ومن الأكثر ملاءمة لبدء قفص جديد ابتداء من جمع الأجنة من قفص السكان بالفعل. بشكل عام، فإن معظم معامل تحتفظ أقفاص السكان wildtype، مثل ولاية أوريغون R أو كانتون S. تقدم هذه المخطوطة بروتوكول مفصلة للحفاظ على أقفاص السكان الطاير.
1. بدء دورة: الأجنة البذر
ملاحظة: تبدأ الدورة مع 1.5 غرام من المواد التي تم جمعها (خليط يتكون من الأجنة و / أو بعض الاولى يرقات العمر) من الدورة السابقة. سيتم وضع هذه المواد في وعاء من البلاستيك (انظر الجدول المواد / معدات معينة) مع الخميرة خليط فعال حتى مرحلة العذراء. سيتم إغلاق الحاوية بعد إدخال خليط البيولوجي للأجنة ويرقات مع غطاء لتجنب السماح لليرقات من الفرار. فمن الضروري لجعل ثقوب في غطاء من أجل السماح للدوران الهواء. لتجنب هروب اليرقات من خلال الثقوب، وتستخدم المقابس رغوة. وأخيرا، ينصح بارتداء القفازات ومعطف المختبر، وليس فقط في هذا القسم ولكن أيضا في البروتوكول كله، لتجنب الحصول على ملابس قذرة أو تلطيخ مع التبييض.
2. استمرار دورة: من الأجنة إلى الذباب.
ملاحظة: هذا جزء من دورة يذهب من الأجنة وضعت في حاوية بلاستيكية في يوم 1 حتى وقت لاحق 9 أيام عندما الذباب الكبار ستخرجمن الشرانق. خلال هذه الأيام 8 لابد من عمل شيء لكن رصد تلك الأجنة التقدم بشكل صحيح إلى المراحل التالية من دورة حياة ذبابة الفاكهة حتى eclosion. إذا يرقات تبدأ الموت وتحول الأسود خلال هذا الوقت، تأكد من أن سدادات الرغوة ليست ضيقة جدا، وبشرط أن يكون جيد التهوية. هذه الفترة هي الوقت المناسب لتنظيف القفص السكان يطير من الدورة السابقة.
الذباب 3. الكبار.
ملاحظة: بعد 4 أيام من الشرنقة المرحلة الأولى الذباب ستخرج من الشرانق. ضمن 24-48 ساعة يجب أن eclosed كل الذباب. في هذا الجزء من دورة، من المهم أن توفر لهم الغذاء بهدف خلق البيئة المناسبة للتكاثر.
4. نهاية دورة: حصاد الأجنة
ملاحظة: خصوبة أفضل ذبابة هي 3-5 أيام بعد eclosion. ولذلك، فإن الحصاد خلال هذه الفترة الحصول على أفضل عائد الجنين. مجموعات بعد المرجوة هي COMPLEتيد، ودورة قد انتهت. ينبغي التضحية الذباب والقفص تنظيفها كما هو محدد في الخطوة 2.2.
5. وعلاوة على ذلكمعالجة
ملاحظة: الأجنة لا تستخدم للاستمرار من السكان يمكن استخدامها على الفور لإجراء التجارب أو بدلا من ذلك يمكن تجميدها في -80 درجة مئوية. لكلا الخيارين، قد تحتاج إلى أولا dechorionated الأجنة.
ويستند في الحفاظ على السكان قفص ذبابة على دورة حياة الذبابة. لذلك، بعد وضع خليط البيولوجي الأولي للأجنة ويرقات في وعاء من البلاستيك (الشكل 1A) البويضة الملقحة سوف تصبح اليرقات في ما لا يزيد عن 2 يوما، وسوف اليرقات تنمو لمدة 4 أيام، وتزامن نسبيا خلال مختلف مراحل اليرقات طور مرحلي ( انظر الشكل 1B).
بعد اليرقات قد أكملت 3 طور مرحلي الثالثة مرحلة اليرقات فإنها تخدر تصبح خادرة وتغطية سطح القطن داخل الحاوية البلاستيكية مع بعض على السطح الداخلي للغطاء (الشكل 1C). وهذه الفترة التشرنق يذهب لمدة 4 أيام المقبلة حتى الانتهاء من الذباب عملية التحول. خلال هذه الفترة فمن المستحسن لنقل الذباب في قفص. وسوف يبدأ الذباب الكبار الأولى لeclose في يوم 9-10 بعدسوف بدء دورة (1D الشكل) ويوم 11 فقط منهم ظهرت من الشرانق.
يتم الحصول على أفضل عائد من جمع الأجنة 3 - 5 أيام بعد eclosion (يوم 13 إلى 15) وينخفض في نهاية المطاف في يوم 17 (7 أيام بعد eclosion). ولذلك، فمن المستحسن أن إضافة علبة الأخيرة من الأغذية الطازجة في يوم 13، وجمع البيض في يوم 15 (الشكل 1E وواو). وهذا سوف يسمح جمع أكبر عدد ممكن من الأجنة. إضافة يوم إضافي ثالث قبل أن يقلل من العائد من الأجنة التي تم جمعها جمع قد يؤدي إلى الغذاء يجري جافة جدا وبالتالي. ويبين الجدول 1 العائد من 6 مجموعات دورة متتالية، مع وجود مادة بدءا من 1.5 غرام في كل دورة، والشكل 2 هو الجدول الزمني الموصى بها لجمع دورة كاملة.
المادة تحصد في يوم 260؛ فترات تتكون في معظمها من الأجنة. ولكن عدد قليل من اليرقات موجودة أيضا. لأغراض الصيانة القفص هذه اليرقات ليست مشكلة، حيث من المتوقع قدرا من asynchronicity. على الرغم من ذلك لبعض التجارب والكيمياء الحيوية، ونقاء من هذه الأجنة مهم جدا، ولكن في نفس الوقت من الضروري أيضا لجمع كميات كبيرة من البيض لتنفيذ هذه التجارب. لهذا السبب تم تنفيذ عدة مجموعات قصيرة متتالية في 1 ساعة و 3 ساعات، بعد إضافة بسرعة في RT لوحة جديدة مع الغذاء، لتوفير تقدير المحصول والنقاء التي يمكن الحصول عليها مع هذا الأسلوب (الجدول 2 والشكل 3) . بدأت مجموعات 1 ساعة على التوالي مع العائد المنخفض جدا (14.5 ملغ) ولكن بعد ذلك كميات من الأجنة زيادة في كل مرة يتم جمعها لكن في المرة الأخيرة. العائد المنخفض في البداية قد يكون راجعا إلى الذباب الذي أكد خلال عملية تغيير الطعام ولكن في وقت لاحق التأقلم. من ناحية أخرى، لا لاروقد لوحظت الدرهم في مجموعات متتابعة خمسة (الشكل 3A)، وتبين أن مجموعات أقصر العائد العالي النقاء. إذا لم تتم إزالة القطن من القفص، فإن احتمال أن اليرقات من نقاط وقت سابق تبقى وأدخل يتم زيادة وحة جديدة. حتى عندما تتم إزالة القطن، في بعض الأحيان اليرقات ويهيمون على وجوههم على جانب القفص ودخول المواد الغذائية خلال مجموعة.
بالنسبة للمجموعات 3 ساعة على التوالي، تراوح العائد 840-1250 ملغ، أي حوالي 10 مرات أكثر من الغلات المنتجة في مجموعات ساعة 1. كان على نقاء هذه الأجنة قرب 100٪ (الشكل 3B). وقد لوحظت اليرقات في بعض الأحيان. تتطلب بعض الدراسات التنموية تزامن صارم جدا للأجنة التي تم جمعها. لزيادة نقاء التزامن، فمن المستحسن أن يتخلص من لوحة مجموعة الأولى لأنه إذا الظروف ليست مثالية، يمكن الإناث تحتفظ البيض أكثر نضجا وإيداعم عندما تتحسن الظروف، كما هو الحال مع إدخال لوحة جديدة. كما أنه من المهم أن نعرف أن أقدم الذباب الكبار (> 6 أيام) تنتج أجنة أقل متزامنة. للتحقق من درجة من التزامن مع دقة عالية، ينصح تلطيخ دابي من الأجنة التي تم جمعها.
الشكل 1. دورة ذبابة الفاكهة الحياة في قفص السكان ذبابة. (A) بدء دورة البذر 1.5 غرام من الأجنة في وعاء صندوق من البلاستيك. كمرجع، في اللوحة السفلى، وطول ورقة الترشيح هو 8.5 سم. (ب) يرقات أن زراعة متزامنة نسبيا بعد 5 أيام من بدء الدورة. (C) في يوم 8، أكثر من الذباب هم في مرحلة الخادرة. انخفاض وحات في B (B ') وC (C ') هي تكبير من المجالات المشار إليها في لوحات العليا. الذباب (D) الكبار ظهرت من الشرانق بعد 10 يوما بدء دورة. (E) الكبار الذباب داخل القفص السكان قبل البدء في عملية جمع الأجنة، في يوم 15. المادة صفراء على الطعام ذبابة على البيض المخصب. (F) الأجنة (وعدد قليل من اليرقات) التي تم جمعها في الجزء السفلي من منخل 100 خشن، بعد دورة قفص بأكملها. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. كامل الجدول مجموعة دورة. ويبين الشكل 2 الجدول الزمني الموصى بها لجمع دورة كاملة. ر = "_ فارغة"> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3. الطهارة من 1 ساعة و 3 ساعة مجموعات متتالية. صورة الممثل من الأجنة التي تم جمعها في 1 ساعة (A) والموارد البشرية 3 (ب) بعد إضافة علبة جديدة من المواد الغذائية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
عدد دورة | العائد (ز) |
1 | 10.3 |
2 | 9.5 |
3 | 10.3 |
4 | 12.7 |
5 | 10 |
6 | 7.1 |
مجموعة # | طول جمع (ساعة) | العائد (ملغ) |
1 | 1 | 14.5 |
2 | 1 | 21.6 |
3 | 1 | 56.1 |
4 | 1 | 160.1 |
5 | 1 | 106.1 |
1 | 3 | 960 |
2 | 3 | 840 |
3 | 3 | 1250 |
الجدول 2. العائد من 1 ساعة و 3 ساعة مجموعات متتالية. ويبين الجدول 2 العائد من 5 مجموعات متتالية 1 ساعة بعد إضافة طعام جديد و3 مجموعات متتالية 3 ساعة بعد وضع لوحة الدبس جديدة.
يمكن أن تبدأ مع 1.5 غرام من مادة واحدة الحصول على العائد من الأجنة التي تم جمعها ما بين 7 و 13 غ لكل دورة. للحصول على هذا المبلغ من المواد التي لا بد من المحافظة على ظروف زراعة المناسبة لجميع مراحل دورة الطيران.
أهم المعايير هي درجة الحرارة والرطوبة، والتي ينبغي أن تكون 24 درجة مئوية و 35٪ على التوالي. إذا كانت هذه المعلمتين لا يمكن ثابتة في البيئة الطبيعية للمختبر، ان احد الاحتمالات لوضع القفص يطير إلى حاضنة أو الغرفة البيئية. البروتوكولات الأخرى يوصى به 70٪ الرطوبة وأيضا 24 ساعة دورة ضوء الظلام مستمرة لزيادة الغلة من البيض المنتج 9،10. ولكن الحفاظ على الرطوبة حوالي 35٪ يتجنب التلوث الجرثومي، وبما أن الهدف من هذا البروتوكول هو فقط الحفاظ على قفص السكان، يتم الاحتفاظ الذباب في ضوء البيئة الطبيعية للمختبر.
نقطة أخرى مهمة هي أن تبقي ديsturbances إلى الكبار الذباب عند أدنى مستوى ممكن. قد يكون من المستحسن أن تبقي القفص في مكان منفصل عن غرفة ذبابة لتجنب التلوث من غيرها من الذباب.
لا ينصح زراعة من أعداد كبيرة من المعدلة وراثيا والذباب متحولة، لأنه من الصعب جدا للحفاظ على نقاء، وأنها يمكن أن تظهر وضوحا سلوك التزاوج الشاذ في أقفاص كبيرة من السكان 14.
مشكلة واحدة محتملة في حين زرع ذبابة الفاكهة بكميات كبيرة هو وجود كائنات حية أخرى مثل العث و / أو العفن، والتي سوف تنافس على الغذاء، وبالتالي تقليل العائد من البيض المنتج. لتجنب هذا، من المهم جدا للحفاظ على جميع المعدات نظيفة، وغسل القفص والشباك ويطير صناديق بالماء والصابون، والتخلص من المواد المتاح (شمعات الرغوة) بعد كل دورة. للحد من العفن تنمو، تضاف البروبيونيك وحمض الفوسفوريك في الخميرة الرطب عند إعداد الطعام ذبابة في الخطوة1.2 وTegosept عند إعداد العسل الأسود صينية في الخطوة 3.1. ومن المفيد في بعض الأحيان إلى المواد مكان مثل مربع من البلاستيك أو غرابيل في -20 C عندما يكون الوقت قصير والمواد لا يمكن تنظيفها على الفور.
تحدث دورة جمع كلها في 14-15 يوما تبدأ عندما يتم المصنف الأجنة في مربع الطاير وتنتهي مع اليوم جمع الماضي. خلال هذه الفترة من الزمن، فمن المستحسن لتنظيم جدول زمني من أجل أن نتذكر جميع الخطوات اللازمة لصيانة قفص الطيران السكان (الشكل 2)، مفصلة في قسم البروتوكول. من اليوم أن البيض المصنفة، حتى تظهر الذباب الكبار، فمن الضروري فقط لتفقد مربع من البلاستيك، وعندما يحدث التشرنق، لوضعها داخل القفص. بعد ذلك، والذباب يجب أن يكون الطعام كل 2-3 أيام حتى يتم المصنف الأجنة لدورة جديدة. في البروتوكول كله، وأطول يوم هو خلال جمع وزرع الأجنة لبدء دورة جديدة. اق علق في البروتوكول، وأفضل عائد البيض هو 3 - 5 أيام بعد eclosion الكبار، وأخيرا يتراجع في وقت لاحق 2 أيام. هذا يعطينا بعض المرونة لاختيار اليوم الذي سيتم تنفيذ حصاد البيض.
إذا لأي سبب من الأسباب العائد من الأجنة التي تم جمعها أقل من المبلغ المطلوب بدءا (1.5 غرام)، واحد دائما يمكن إضافة العسل الأسود صينية جديدة وجمع المزيد من البيض في اليوم التالي. لمجموعات ثابتة، فمن المستحسن للحفاظ 2 أقفاص في موازاة ذلك، وإذا كانت هناك حاجة كميات أكبر من الأجنة، فمن غير الممكن أيضا استخدام أقفاص أكبر. في حالة القيام مجموعات زمنية قصيرة، طريقة واحدة لزيادة الغلة للاستفادة من انفجار وضع البيض في الصباح.
هناك العديد من المزايا من جمع كميات كبيرة من مراحل النمو المختلفة. على سبيل المثال، تم استخدام الأجنة التي تم جمعها من أقفاص السكان بنجاح كبير في فحوصات مناعي 6-8، collectio الشاملوقد أثبتت ن من أنسجة اليرقات من اليرقات فصلها لتكون مصدرا جيدا للغاية بالنسبة 3C التجارب 4 والاستعدادات RNA 15، ولقد تم استخدام رؤوس من الذباب الكبار للتجارب رقاقة 16. وبالإضافة إلى ذلك، غالبا ما يحتاج الكبار إلى جعل مقتطفات الطيران لزراعة الأنسجة 17.
واحدة من أكثر التطبيقات الواعدة من القفص هو توفير المواد لفحوصات عالية الإنتاجية التي تسمح للتحليل وفحص الجينات، النصوص والبروتينات والأيض ردا على التعرض لمسببات الأمراض، والجزيئات البيولوجية، والمواد الكيميائية والإشعاع المؤين. في هذه المقايسات على نطاق واسع مطلوب أعداد كبيرة من الأفراد، والقفص السكان ذبابة الموصوفة هنا يمكن أن تكون مفيدة جدا من أجل الحصول على كميات كبيرة من المواد خلال مراحل مختلفة من دورة حياة ذبابة الفاكهة لتحليل وفحص 18.
The authors have nothing to disclose.
We thank Yixian Zheng (Carnegie Institution of Washington, Baltimore, MD) for the original protocol and assistance in initial setup and members of the Lei laboratory for critical reading of the manuscript. This work was funded by the Intramural Research Program of the National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bacto-Agar | Beckton Dickinson | 214010 | |
Curity practical cotton roll | Kendall | 2287 | |
Dry yeast | Affymetrix | 23540 | |
Filter paper | GE Healthcare Life Science | 1001-085 | |
Foam tube plugs | Jaece | L800-D2 | 50 mm Diameter x 55 mm Length |
Fly population cage | Flystuff | 59-116 | 9″ Diameter x 14.4″ Length. Includes the nets for the cage. |
Meat tray | Genpak | 1002S (#2S) | 8.25 x 5.75 x 0.5 inches |
Molasses | Grandma´s | ||
Plastic container | Rubbermaid | 4022-00 | |
Plastic film | Glad | ||
Phosphoric acid | Fisher Scientific | S 93326 | Toxic. Handle in Chemistry Hood |
Propionic acid | Fisher Scientific | A258-500 | Toxic. Handle in Chemistry Hood |
Stainless steel sieve #100 | VWR | 57324-400 | |
Stainless steel sieve #40 | VWR | 57324-272 | |
Stainless steel sieve #30 | VWR | 57324-240 | |
Sucrose | MP | 152584 | |
Tegasept | LabScientific | FLY5501 | |
Triton-X100 | Fisher Scientific | BP151-500 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved