Method Article
在集中式水过滤系统中, 可以将绿松石鳉鱼的实验室房屋扩大到室内, 并有效地提高数以千计的个体鱼类, 同时采用与标准斑马鱼设施相同的基础设施。在这里, 我们详细列出了一个标准化的程序, 允许有效的鳉鱼维护。
开发用于实验目的的非模型实验室鱼类的畜牧业做法, 大大得益于建立参考鱼类模型系统, 如斑马鱼和鳉。近年来, 一条新兴的鱼类--绿松石鳉鱼 (Nothobranchiusfurzeri)--已被越来越多的生物老化和生态学领域的研究小组采用。由于 4-8 月的圈养寿命, 这一物种是在圈养中饲养的最短的脊椎动物, 允许科学界在短时间内对实验性干预进行试验, 从而导致老化率和预期寿命的变化。鉴于这一物种独特的生物学特性, 其特点是胚胎滞育、爆炸性性成熟、明显的形态学和行为性异形以及它们相对较短的成年寿命--临时畜牧业的做法迫在眉睫. 需求。该议定书报告了一系列关键的畜牧业措施, 允许最佳的绿松石鳉鱼实验室护理, 使科学界能够采用这个物种作为一个强大的实验动物模型。
由于短寿命和快速生命周期, 绿松石鳉鱼正在迅速成长为一个有前途的新的模式生物在生物学 1, 2, 3.这个物种的特点是一个独特的生命周期的硬骨鱼类, 包括胚胎滞育, 快速性成熟, 和延长后生殖生命阶段4, 5.最近的工作有助于阐明这一物种的生物学在圈养和野生6,7。绿松石鳉鱼生活在津巴布韦和莫桑比克的非洲大草原雨季期间形成的季节性淡水体中。在旱季, 由于不缺水, 胚胎在干燥的泥浆中存活, 这是一种叫做滞育的抗应力生命期。
该物种的遗传图谱已生成8,9, 最近他们的基因组已经测序和组装10,11。一些近交的实验室鱼类菌株已经开发, 转基因和基因组编辑通过 CRISPR/Cas9 已成为在这个物种,事实上促进绿松石鳉鱼作为一个竞争性实验室脊椎动物模型生物12,13,14。
虽然已经为这个物种发布了一个实验室协议15, 但在本议定书中, 我们制定了一份全面的实验实验室指南, 专门针对调查衰老和生存的研究。本议定书使已经熟悉斑马鱼和鳉畜牧业的研究人员通过最小数量的关键调整来精通绿松石鳉鱼畜牧业。同时, 该议定书还为研究人员提供了在渔业方面没有经验的重要工具, 以提高蓬勃发展的绿松石鳉鱼殖民地。
鱼在28°c 被上升在水循环系统 (参见水参量), 与 10-20% 每日水处置。三不同的坦克大小推荐: 0.8 升, 2.8 升和9.5 升。每罐接收恒定的水流2毫升/秒。
1. 试剂制备 (不含材料)
注: 非洲绿松石鳉鱼 (Nothobranchiusfurzeri) 可从已建立的实验室库存中提供。每年鳉鱼干燥的胚胎可以通过邮寄方式运送。在 8-30 °c 温度范围内运送胚胎是至关重要的。
2. 育种
3. 胚胎饲养
4. 孵化绿松石鳉鱼
注: 绿松石鳉鱼胚胎可以成功孵化在腐植酸溶液14中.
5. 饲养幼鱼和成年鱼类
6. 喂养
注: 实验室绿松石鳉鱼可喂养婴儿盐水虾 (卤虫藻幼体) 和血蠕虫 (摇幼虫) 的组合.绿松石鳉鱼鱼苗只喂养婴儿盐水虾。幼鱼和成年鱼类每天喂两次盐水虾和血蠕虫 (图 2)。理想情况下, 鱼可以每天喂食多次, 超过本议定书所示的2喂养。
7. 鳉鱼实验室菌株基因分型
注意: 为了区分绿松石鳉鱼菌株, 以及确定每个菌株中的性别, 可以使用特定的基因 (微卫星) 标记 9 ( 表1)。
8. 水参数
注: 在目标物种的整个生命周期内, 其预期用途为成人分型的生物体的畜牧业需要高度稳定的畜牧业条件。因此, 培养水生生物, 如绿松石鳉鱼, 必须严格控制水的参数。水循环, 再加四步水过滤, 确保了可靠的基础, 以达到对水参数的控制, 提供所有的水箱, 随着时间的推移相同的水条件。建议将系统水从反渗透 (RO) 水中重新使用, 并加入商业海水盐和碳酸氢钠。
绿松石鳉鱼适当的畜牧业导致中位存活率在 GRZ 菌株的 12-18 周之间 (如图4A)。中位存活率的变化取决于饮食、喂养频率和住房温度条件。恶劣的畜牧业导致了生存曲线的出现, 从而增加了早期死亡率和重复的, 突然下降的生存时间, 特点是几个拐点 (图 4B)。
图 1: 具有各自孵化基质的代表性胚胎发育阶段。(A)新鲜收集的胚胎, 孵化在28摄氏度的孵化器中的亚甲基蓝溶液中。(B)胚胎准备转移到固体介质中, 无论是过滤纸还是椰子纤维。(C)胚胎准备孵化, 显示典型的金色虹膜。刻度条等于1毫米.请单击此处查看此图的较大版本.
图 2: 绿松石鳉鱼孵化后发育阶段。请单击此处查看此图的较大版本.
图 3: 从阶段3开始的鱼的代表性鱼 ID 标记.请单击此处查看此图的较大版本.
图 4:70 雄性绿松石鳉鱼的代表性生存曲线。(A)实验室饲养的绿松石鳉鱼的典型生存曲线。(B)在最佳畜牧业条件 (黑色) 和不良畜牧业 (红色和蓝色) 下养殖的鱼类生存曲线的比较。虚线红色水平线表示50% 生存, 相交生存曲线在中值寿命 (在 x 轴上表示)。请单击此处查看此图的较大版本.
Id | 前进底漆 | 反向底漆 | 尺寸范围 (bp) | ||
* NfuSU0007 | GGCTAAGCCTTGCTGACAGA | CAGGGAGCTGAAAACCTCAG | 166-214 | ||
* NfuSU0010 | CGCAGTCTGATCAAATCGTGT | TGTTTGAAGGTTCACATTCATTATC | 220-272 | ||
NfuSU0016 | CATGGCTAAACCGTGATGAA | GAAGGACGCCAGCTATGAAG | 209-240 | ||
NfuSU0022 | AACACAGCTCTCGTAAGGAGGTA | TTCAGACTTGTCTTACTACCATGTTT | 198-238 | ||
NfuSU0027 | TCCAGCTGAATCGGTAATGA | AAACTCGAGGGTGCAATCTG | 164-226 | ||
NfuSU0049 | CTGGACAAAGTGCCAATCAC | CTCCCACAGTCCCAAAACAT | 196-197 | ||
NfuSU0050 | CCAGAATGAACAATACTCAGATCAA | GCAGCTTAGTTTAATGATATCACAATG | 252-295 | ||
NfuSU0060 | CTAGCCACTCCCCTGGTTTA | CCGTCACGATGTGCTGATAC | 216-248 | ||
NfuFLI0030 | CAGAAGCTAAAGGCCAGACG | GGGAAACAATAGGGAACCAC | 174-205 | ||
* NfuFLI0091 | ACGCTGACTCTACCCAGTC | CTGCCTGCTACTGACAATG | 355-373 | ||
* 性别决定标记 |
表 1: 菌株鉴定的基因型引物。
我们描述了一项关于绿松石鳉鱼实验室培养的协议, 包括胚胎采集, 孵化, 以及成年鱼类的住房, 饲养和饲养。我们的议定书专门针对从事成年鱼类研究的实验室, 特别是关于衰老和寿命的实验研究。绿松石鳉鱼可以在标准的斑马鱼设施上饲养;然而, 鳉鱼畜牧业的重要方面不同于标准的斑马鱼护理 16.这些调整包括从盐水虾只饮食的早期过渡到饮食补充富含蛋白质的血液蠕虫, 以及胚胎孵化的具体步骤, 包括液体和干燥孵化阶段。
协议中的关键步骤包括在 8-30 °c 温度范围内运送胚胎。在繁殖的情况下, 生育力取决于摄食频率和食物质量;因此, 我们建议至少每天喂养两个饲养池, 以提高胚胎产量 (见5.6 节)。在胚胎漂白过程中, 不要在漂白溶液中延长胚孵化。这可能会对鸡蛋绒毛膜造成损害, 增加胚胎死亡率。当用亚甲蓝孵化胚胎时, 不要延长准备孵化胚胎的潜伏期超过2周, 因为它们的生存能力将大大减少。为孵化绿松石鳉鱼, 腐植酸溶液的低温改善孵化和完全浸泡的胚胎在解决方案允许同步孵化。没有足够的曝气在孵化期间导致高率的鱼苗无法填满气体膀胱 ("肚皮滑块" 表型, 见5.1 节附注)。
育种议定书的限制包括使用对集中过滤系统构成挑战的砂基板, 今后应改用替代方法。可能的替代方案可能是使用斑马鱼养殖坦克。胚胎漂白可能会导致鸡蛋绒毛膜的物理化学变化, 可能导致改变绒毛膜生理和孵化成功。胚胎持续暴露于亚甲基蓝可能会引起成年鱼类生理的长期变化。在单独的坦克中饲养成年鱼进行生存队列研究可能会对鱼类的行为和健康产生负面影响。然而, 群体住房的生存队列研究增加了重要的混杂因素, 由于建立社会优势和男性领土, 导致严格的社会等级制度。因此, 我们认为, 分离雄性鱼类进行生存研究是一个合理的妥协。喂养实验室鳉鱼菌落和来自非控制源的活食物增加了来自寄生虫和潜在致病微生物群落的外部污染物的风险。今后应开发一种特殊的不育鱼饲料。
今后对该议定书的改进将集中在受控的非生活饮食, 这仍然导致 3-4 周内完成性成熟。总之, 我们的协议为绿色鳉鱼实验室培养到广泛的科学界提供了方便。
所有的作者都宣称没有竞争的金融和非金融利益。
我们感谢 Cellerino, 泰隆 Genade, 安妮深色, 夏普, 米奇鲍威尔, 西蒙妮 Keil, Yumi 金, 帕特里克史密斯, 凯 Mathar 和 Valenzano 实验室的所有成员在最大的普朗克生物研究所为促进不同方面目前鳉鱼畜牧业的协议。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Probe calibration buffer solution pH=7.0 | Roth | A518.1 | 1L buffer solution pH=7.0 to calibrate water system pH-electrode |
Probe calibration buffer solution pH=4.0 | Roth | P712.1 | 1L buffer solution pH=4.0 to calibrate water system pH-electrode |
Conductivity standard | VWR | 83607.260 | 500 mL Conductivity standard 1,413 uS/cm to calibrate water system conductivity-electrode |
Easy Strips Test 6in1 | JBL | 2533900 | Test strips for determination chlorine values of system water |
Ammonia Test | JBL | 2536500 | Test to determine ammonia content of system water |
Red Sea Salt | Red Sea | 22 kg bucket | |
Sodium hydrogen carbonate | VWR | 27780.360 | |
Humic acid | Sigma- Aldrich | 53680-50G | |
New HUFA Artemia enrichment | ZM Systems UK | 75g bottle | |
Methylene blue | Roth | AE64.1 | |
Hydrogen peroxide solution | Sigma- Aldrich | 31642-1L | 30% (w/w) |
Coconut fiber | Dragon | ZCS010 | |
Whatman paper | GE healthcare | 3030-690 | |
Ethanol pure | VWR | 20821.467 | 100% |
Silica sand | local pet shop | ||
Artemia Eggs Premium Grade | Sanders | ||
Bloodworm | local distributor | Poseidon Aquakultur Germany | |
dNTPs solution mix | Biolabs | N04472 | 10mM |
Taq DNA polymerase | Invitrogen | 18038-042 | 5U/uL |
PCR 10x Buffer | Invitrogen | 18038-042 | |
MgCl2 | Invitrogen | 18038-042 | 50mM |
NaOH | Sigma- Aldrich | S8045-500g | 50mM |
Tris-HCl, pH=8.0 solution | Sigma- Aldrich | T2694-1L | 1M |
HCl 37% | Sigma- Aldrich | H1758-500mL | |
Fish tanks | Aquaneering | volume: 0.8L, 2.8L, 9.5L; equipped with baffles, fry mesh and lids | |
Orbital shaker | VWR | 89032-100 | model 5000 |
Microbiological incubator | Thermo Scientific, Heratherm | 50125882 | model IMC18; for storage embryos in the liquid phase, set to t=27-28°C |
Cooling Incubator | Binder | 9020-0209 | model KT115; for storage embryos in the solid phase, set to t=27-28°C |
Hatching incubator | Thermo Scientific, Heratherm | 51028114 | model OGS180; for embryos hatching, set to t=27-28°C |
Stereomicroscope | Leica | model M80 | |
Breeding sand/hatching boxes | Roth | 1598.1 | 1000mL |
Petri dish | Sarstedt | 82.1473 | 92x16mm |
50 mL Conical tube | Sarstedt | 62.547.254 | |
15 mL Conical tube | Sarstedt | 62.554.002 | |
Disposable Plastic Pasteur pipette | Roth | EA71.1 | 2mL; For fish feeding with bloodworms, or embryos selection cut off the tip to open 3-4mm diameter |
Serological pipette | Sarstedt | 86.1689.001 | 50mL |
Syringe | Henke Sass Wolf | 4100-000V0 | 10mL |
Metal strainer | fineness <1mm; for embryos collection | ||
Tweezers | Dumont | 0508-5/45-PO | type5/45; for embryos transfer |
25 L Brine shrimp hatcher | Aquaneering | ZHBS25 | main hatcher |
500 mL Brine shrimp hatcher | JBL | 6106100 | model Artemio 1; backup hatcher |
Narrow-mesh fish nets | JBL | ||
Sand beaker | VWR | BURK7102-5000 | 5000mL |
Brine shrimp separation beaker | VWR | BURK7102-2000 | 2000mL |
Plastic zipper bag | Roth | P279.2 | for dead fish storage |
Pipetboy | Integra | 155000 | model Pipetboy acu2 |
Parafilm | P-Lab | P701605 | |
Air tubing | www.zajac.de | AQ380 | 4-6 mm diameter |
1 L Glass bottle | VWR | 215-1595 | |
2 L Glass bottle | VWR | 215-1596 | |
500 mL Squeeze bottle | Roth | K665.1 | for fish feeding with brine shrimp |
120-μm brine shrimp strainer | Florida Aqua Farms | BB-PC2 | for brine shrimp/bloodworm collection |
Finish filter socks | Aquaneering | MFVB025C | 25-μm |
Central filtration fish housing system | Aquaneering, Techniplast, Aquatic Habitats, Aqua Schwarz |
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