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.
היכולת לשלב גישות גנטיות ביוכימיים הפכה תסיסנית אורגניזם מתאים במיוחד ללימודי ביולוגיה ביוכימיה מולקולרית 1-3. מחקרים אלו לעתים קרובות דורשים כמויות גדולות של חומר ביולוגי, לא רק זבובים בוגרים, אלא גם מן הזחלים 4, גלמים 5 ועובר 6-8. כדי להשיג כמויות גדולות של חומר, יש חוקרים זבובים בתרבית באמצעות מיכלים גדולים המכונים לעוף "כלובי אוכלוסייה". כלובים אלה כוללים גליל עשוי פלסטיק מכוסה ברשת משני הצדדים כדי לאפשר כניסתה של המזון בתוך הכלוב ללא זבובים לברוח. כלובים אלה יכולים להיות תוצרת בית 9-11 או נרכש מחברה (ראה טבלה של חומרים / ציוד ספציפי).
היתרון העיקרי של השימוש במערכת זו לגדול במספרים גדולים של זבובים הוא כי מחזור של זבוב הפירות 12 ניתן לשלוט בצורה כל הזבובים להתפתח מחדשlatively מסונכרן באופן. סנכרון זו מושג על ידי זריעת עוברים חדשים, האכלת זחלים / זבובים להקריב את הזבובים הבוגרים בזמנים מדויקים. באמצעות אוכלוסיית זבובים מסונכרנת שימושי במיוחד עבור מחקרים התפתחותיים 13.
תחילת כלוב אוכלוסייה חדש בין כמה זבובים היא תהליך גוזל זמן מחייב מחזורים רבים של הגברת 9-11. אפילו באמצעות מכולות גדולות כמו בקבוקי תרבות זבוב או minicages, התהליך כולו יכול להימשך חודשים. כדי להימנע הפעם רב צעד, מעבדות תסיסנית רבות באופן קבוע לשמור כלובים כאלה. זה הכי נוח להתחיל כלוב חדש החל אוסף העובר מן כלוב אוכלוסייה כבר הוקם. באופן כללי, רוב מעבד לשמור כלובי אוכלוסיית wildtype, כגון אורגון R או קנטון ס כתב יד זה מציגה פרוטוקול מפורט לשמור כלובי אוכלוסיית זבובים.
1. הפעלת המחזור: עובר מתזמן
הערה: המחזור מתחילה עם 1.5 גרם של חומר שנאסף (תערובת המורכבת של עוברים ו / או כמה זחלי instar ראשונים) מן המחזור הקודם. חומר זה יוצב במכל פלסטיק (ראה טבלה של חומרים / ציוד ספציפי) עם תערובת שמרים פעילה עד לשלב גלמים. המכל ייסגר לאחר כניסתה של התערובת הביולוגית של עוברים וזחלים עם המכסה כדי למנוע מאפשר הזחלים לברוח. זה הכרחי כדי לעשות חורים לתוך המכסה על מנת לאפשר זרימת אוויר. כדי להימנע מהצורך הזחלים בריחה דרך החורים, אטמי קצף משמשים. לבסוף, מומלץ ללבוש כפפות וחלוק מעבדה, לא רק בסעיף זה אלא גם בפרוטוקול כולו, כדי להימנע מקבלת בגדים מלוכלכים או מכתים עם אקונומיקה.
המשך 2. של המחזור: מעובר כדי זבובים.
הערה: חלק זה של המחזור נמשכת מן העוברים להציב מיכל הפלסטיק ביום 1 עד 9 ימים לאחר מכן כאשר הזבובים הבוגרים יצאומן הגלמים. במהלך 8 ימים אלה שום דבר לא צריך להיעשות אך ניטור כי עוברי להתקדם כראוי לשלבים הבאים של מחזור החיים תסיסנית עד eclosion. אם הזחלים מתחילים למות ולהפוך שחור במהלך פרק זמן זה, כי אטמי קצף אינם צמודים מדי וכי אוורור נאות מסופק. תקופה זו היא זמן טוב לנקות את הכלוב אוכלוסיית הזבובים מן המחזור הקודם.
למבוגרים 3. זבובים.
ההערה: לאחר 4 הימים של הגולם לביים הזבובים הראשונים יצאו מן הגלמים. בתוך 24 - 48 שעות כל הזבובים צריכים eclosed. בחלק זה של המחזור, חשוב לספק להם מזון במטרה ליצור את הסביבה המתאימה עבור רבייה.
4. סיום המחזור: קציר עובר
הערה: פוריות לטוס הטובה ביותר היא 3 - 5 ימים לאחר eclosion. לכן, קציר בתקופה זו יקבל את התשואה העוברת הטובה ביותר. אחרי אוספים רצויים הם משלימיםטד, המחזור נגמר. הזבובים צריכים להיות מוקרבים ואת הכלוב לנקות כפי שצוין בשלב 2.2.
.5 בהמשךמעבד
הערה: עוברים לא מנוצל להמשך האוכלוסייה ניתן להשתמש מיד לניסויים או לחילופין אפשר להקפיא ב -80 ºC. בשתי האפשרויות, את העוברים ייתכן שיהיה צורך dechorionated הראשון.
החזקת אוכלוסיית כלוב זבוב מבוססת על מחזור חי זבוב. לכן, לאחר הצבת התערובת ביולוגית הראשונית של עוברים וזחלים במכל הפלסטיק (איור 1 א) הביצים המופרות תהפוכנה זחלים לא יותר מ -2 ימי הזחלים יגדלו במשך 4 ימים, יחסית מסונכרנים דרך שלבי זחלי instar השונים ( ראה איור 1B).
לאחר הזחלים סיימו את שלב instar 3 rd הזחל הם pupate ולכסות את פני השטח של כותנה בתוך מיכל פלסטיק עם כמה על פני השטח הפנימי של המכסה (איור 1 ג). תקופת התגלמות זה ילך 4 הימים הבאים, עד שהזבובים לסיים את תהליך המטמורפוזה. בתקופה זו מומלץ מאוד להעביר את הזבובים לתוך הכלוב. הזבובים הבוגרים הראשונים יתחילו eclose ביום 9 - 10 לאחרייזום של המחזור (האיור 1D) ולפי יום 11 כולם יהיה צמח מתוך הגלמים.
התשואה הטובה ביותר של האוסף עובר מתקבלת 3 - 5 ימים לאחר eclosion (יום 13 עד 15) ולבסוף ירידות יום 17 (7 ימים לאחר eclosion). לכן, מומלץ להוסיף במגש האחרון של מזון טרי ביום 13 ולאסוף את הביצים על יום 15 (איור 1E ו- F). זה יאפשר אוסף של המספר המרבי של עוברים. הוספה יום נוסף שלישי לפני האיסוף עלול לגרום האוכל להיות יבש מדי וכתוצאה מכך תקטן התשואה של עוברים שנאספו. לוח 1 מציג את התשואה של 6 קולקציות מחזור ברציפות, עם חומר מוצא של 1.5 גרם בכל מחזור, ואיור 2 הוא פי לוח הזמנים המומלץ עבור אוסף המחזור כולו.
החומר שנקטף 2 יום60; תקופות מורכבות בעיקר של עוברים. עם זאת מספר קטן של זחלים הם גם בהווה. למטרות תחזוקה כלוב הזחלים הללו אינם מהווים בעיה, שכן חלק מידת asynchronicity צפוי. אף על פי כן במשך כמה ניסויים ביוכימיה, הטוהר עובר אלה חשוב מאוד, אבל באותו הזמן היא גם צורך לאסוף כמויות גדולות של ביצים כדי לבצע את הניסויים האלה. מסיבה זו כמה אוספים רצופים קצרים בוצעו 1 שעה ו 3 שעות, לאחר ההוספה במהירות ב RT צלחת חדשה עם אוכל, כדי לספק הערכה של התשואה והטוהרת שניתן להשיג בשיטה זו (לוח 2 ואיור 3) . 1 אוספי hr הרצופים התחילו עם תשואה נמוכה מאוד (14.5 מ"ג) אבל אז הכמויות של העוברי מוגבר בכל פעם שנאספה אבל בפעם האחרונה. התשואה הנמוכה בהתחלה יכולה להיות בגלל הזבובים להיות לחוצים במהלך התהליך של שינוי המזון אך מאוחר יותר להתאקלם. מצד שני, לא Larvae נצפה חמשת האוספים הרציפים (איור 3 א), מראה כי אוספים קצרים להניב טוהר גבוה. אם הכותנה לא יוסרה מהכלוב, הסבירות כי זחלי מנקודות קודם לכן זמן תישאר ולהיכנס אל הלוח הטרי הוא גדל. גם כאשר הכותנה מוסרת, בזמני זחלים ינדדו בצד הכלוב ולהיכנס המזון במהלך אוסף.
עבור האוספים ברציפות 3 שעות, התשואה נעה בין 840 כדי 1250 מ"ג, הנמצא כ 10 פעמים יותר מאשר התשואות שהושגו אוספי hr 1. הטוהר עובר אלה היה קרוב ל- 100% (איור 3 ב). זחלים מזדמנים נצפו. כמה מחקרים התפתחותיים דורשים סינכרון מאוד קפדן כלפי העובר שנאסף. כדי להגדיל את טוהר הסנכרון, מומלץ להשליך את צלחת האוסף הראשונה כי אם תנאים אינם אידיאליים, נקבות יכולות לשמור ביציות בשלות יותר להפקיד אתמ כאשר שישתפרו תנאים, כגון עם כניסתה של צלחת טריה. כמו כן חשוב לדעת כי זבובים מבוגרים (> 6 ימים) מייצרים פחות עוברים מסונכרן. כדי לאמת את מידת סנכרון עם דיוק גבוה, מכתים DAPI של העוברים שנאספו מומלץ.
איור 1. מעגל החיים תסיסנית בכלוב אוכלוסיית הזבובים. (א) ייזום של מחזור זריעה 1.5 גרם של עוברי לתוך המיכל קופסת פלסטיק. כהפניה, בלוח התחתון, אורכו של נייר הסינון הוא 8.5 ס"מ. (ב) זחלים הם מתרבים מסונכרנים יחסית 5 ימים לאחר תחילת המחזור. (ג) באותו יום 8, רוב הזבובים נמצאים בשלב הגולם. הפנלים התחתונים בסי (ב ') ו- C (ג ') הוא בהגדלה של אזורים המצוין לוחות העליונים. (ד) זבובים בוגרים הגיחו הגלמים 10 ימים לאחר תחילת מחזור. (E) מבוגר זבובים בתוך כלוב האוכלוסייה לפני התחלת התהליך של איסוף עובר, ביום 15. החומר הצהבהב על האוכל לטוס הם ביצים מופרות. (F) עובר (וכמה זחלים) שנאספו בתחתית המסננת 100 גס, לאחר מחזור כלוב כולו. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2. לוח זמני אוסף מחזור שלם. איור 2 מציג את לוח הזמנים המומלצים עבור אוסף מחזור שלם. t = "_ blank"> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3. טוהר 1 שעה ו 3 שעות אוספים רצופים. תמונת נציג העוברת שנאסף 1 שע '(א) ו -3 שעות (ב') לאחר הוספת מגש חדש של מזון. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
מספר מחזור | תשואה (ז) |
1 | 10.3 |
2 | 9.5 |
3 | 10.3 |
4 | 12.7 |
5 | 10 |
6 | 7.1 |
אוסף # | אורך של אוסף (HR) | תשואה (מ"ג) |
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 |
טבלה 2. תשואה של 1 שעה ו 3 שעות אוספת ברציפות. לוח 2 מציג את התשואה של 5 אוספים ברציפות 1 שעות לאחר הוספת מזון חדש 3 קולקציות ברציפות 3 שעות לאחר הצבת צלחת מולסה חדשה.
החל עם 1.5 גרם של אחד חומר יכול להשיג תשואה של עוברים שנאספו בין 7 ו -13 גרם לכל מחזור. כדי להשיג סכום כזה של חומר זה הוא חיוני כדי לשמור על תנאי culturing התקינים לכל שלבי מחזור הזבוב.
הפרמטרים החשובים ביותר הם טמפרטורה ולחות, אשר אמור להיות 24 ºC ו -35% בהתאמה. אם שני פרמטרים אלה לא ניתן לקיים קבועים בסביבה הרגילה של המעבדה, אפשרות אחת תהיה להציב את הכלוב לטוס לתוך חממה או בתא סביבתי. פרוטוקולים אחרים ממליצים לחים 70% וגם מחזור אור חושך קבוע 24 שעות כדי להגדיל את התשואה של הביצים המיוצרות 9,10. עם זאת לשמור על הלחות סביב 35% ימנע זיהום חיידקים, ומאז מטרת פרוטוקול זה היא רק החזיק כלוב אוכלוסייה, הזבובים נשמרים בסביבה באור הרגילה של המעבדה.
נקודה חשובה נוספת היא לשמור disturbances למבוגר טס נמוך ככל האפשר. זה עשוי להיות כדאי לשמור על הכלוב במיקום נפרד מהחדר לטוס כדי למנוע זיהום צולב מפני זבובים אחרים.
Culturing של אוכלוסיות גדולות של מהונדס וזבובי מוטציה אינו מומלץ, שכן הוא מאוד קשה לשמור הטוהר שלהם והם יכולים להפגין התנהגות חיזור חריגה בולטת בכלובי אוכלוסייה גדולים 14.
אחת בעיות האפשר תוך culturing תסיסנית בכמויות גדולות הוא הנוכחות של אורגניזמים אחרים כמו קרדית ו / או עובש, אשר יתחרו על האוכל ועל כן להפחית את התשואה של ביצים מיוצרות. כדי למנוע זאת, חשוב מאוד לשמור את כל הציוד נקי, שטיפת הכלוב, רשתות ולעוף תיבות עם מים וסבון, ולהשאיר את החומר הפנוי (אטמי קצף) לאחר כל מחזור. כדי להקטין עובש גדל, propionic וחומצה זרחתית מתווספים לתוך שמרים רטובים בעת הכנת אוכל לטוס בשלב1.2 ו Tegosept בעת עריכת מולסה מגש בשלב 3.1. לפעמים זה מועיל חומרי מקום כמו קופסת פלסטיק או הנפות ב -20 C כאשר הזמן קצר וחומרים לא ניתן לנקות מיד.
מחזור אוסף שלם מתרחש ב -14 - 15 ימים, החל כאשר עובר הם זורעים לתוך התיבה לטוס וכלה היום האוסף האחרון. במהלך פרק זמן זה, מומלץ לארגן לוח זמנים על מנת לזכור את כל הצעדים הדרושים לשמירה על כלוב אוכלוסיית הזבובים (איור. 2), מפורטים בפרק פרוטוקול. מהיום שהביצים הם זורעים, עד זבובים בוגרים לצאת, יש צורך רק כדי לבדוק את קופסת פלסטיק, וכאשר התגלמות מתרחשת, כדי למקם אותם בתוך הכלוב. לאחר מכן, הזבובים צריכים להיות מוזנים כל 2 - 3 ימים עד עובר הם זורעים עבור מחזור חדש. בפרוטוקול כולו, היום הארוך ביותר הוא במהלך איסוף זריעה של עוברים החל מחזור חדש. אs הגיב בפרוטוקול, תשואת הביצה הטובה ביותר היא 3 - 5 ימים לאחר eclosion המבוגר, ולבסוף יורדת 2 ימים לאחר מכן. זה נותן לנו גמישות מסוימת כדי לבחור את היום שבו הקציר של הביצים יבוצע.
אם מסיבה כלשהי את התשואה של עוברים שנאספו היא פחות מהסכום החל הרצוי (1.5 גרם), תמיד אפשר להוסיף מגש מולסה חדש ולאסוף יותר ביצים למחרת. אוספים מתמיד, מומלץ לשמור על 2 כלובים במקביל, ואם כמויות גבוהות של עוברים נדרשים, הוא גם אפשרי להשתמש בכלובים גדולים. במקרה של עשיית אוספים זמן קצר, אחת הדרכים להגדיל את התשואה היא לנצל את פרץ ההטלה בבוקר.
ישנם יתרונות רבים של איסוף כמויות גדולות של שלבי התפתחות שונים. לדוגמה, עוברים שנאספו מהכלובים האוכלוסייה שימשו בהצלחה מאוד מבחני immunoprecipitation 6-8, collectio המוניתn של רקמות זחל זחלים ניתקים הוכיח להיות מקור טוב מאוד עבור 3C ניסויים 4 והכנות RNA 15, וראשים מ זבובים בוגרים כבר נוצל לניסויי שבב 16. בנוסף, מבוגרים בדרך כלל יש צורך להפוך תמציות לטוס עבור בתרבית רקמה 17.
אחד היישומים המבטיחים ביותר של הכלוב הוא לספק חומר עבור מבחני תפוקה גבוהה המאפשרים ניתוח והצגה של גנים, תעתיקים, חלבונים מטבוליטים בתגובה לחשיפת פתוגנים, מולקולות ביולוגיות, חומרים כימיים וקרינה מייננת. מבחני בקנה מידה גדול אלה מספר גדול של אנשים נדרשים, ואת הכלוב אוכלוסיית הזבובים המתואר כאן יכול להיות מועיל מאוד כדי להשיג כמויות גדולות של חומר במהלך השלבים השונים של מחזור החיים תסיסנית לניתוח שלהם ההקרנה 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