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Method Article
Protocolli per la gestione temporanea di pupal periodi e misurazione della pigmentazione ala della Drosophila guttifera sono descritti. Staging e quantificazione della pigmentazione forniscono una solida base per lo studio di meccanismi di tratti di adulti e consentire interspecifico confronto tra lo sviluppo del tratto.
Diversificato specie di Drosophila (moscerino della frutta) offrono l'opportunità di studiare i meccanismi di sviluppo e cambiamenti genetici responsabili di cambiamenti evolutivi. In particolare, la fase adulta è una fonte ricca di tratti morfologici per confronto interspecifico, compreso il raffronto di pigmentazione di ala. Per studiare le differenze di sviluppo tra specie, osservazione dettagliata e gestione temporanea appropriata sono necessari per confronto preciso. Qui descriviamo i protocolli per la stadiazione dei periodi pupal e quantificazione della pigmentazione di ala a pois moscerino della frutta, Drosophila guttifera. In primo luogo, descriviamo il metodo di osservazione morfologica dettagliata e definizione di fasi pupal basato sulle morfologie. Questo metodo include una tecnica per la rimozione del pupario, che è il caso di chitinoso esterno della pupa, per consentire l'osservazione dettagliata delle morfologie pupale. In secondo luogo, descriviamo il metodo per misurare la durata delle fasi di pupal definite. Infine, descriviamo il metodo per la quantificazione della pigmentazione di ala sulla base di analisi di immagine utilizzando immagini digitali e software ImageJ. Con questi metodi, possiamo stabilire una solida base per il confronto di processi di sviluppo dei tratti adulti durante fasi pupal.
Alcune delle caratteristiche morfologiche di Drosophila sono diversificate tra specie1,2,3,4,5. Noi possiamo affrontare la questione della diversità come morfologica si pone confrontando i meccanismi di generazione di queste morfologie. Esempi di tali morfologie sono larvale Tricomi, sesso adulto pettini, apparato genitale esterno, pigmentazione addominale e ala pigmentazione6,7,8,9, 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15. per studiare le differenze morfologiche tra gli adulti, osservazione e analisi delle fasi pupale sono importanti, perché il destino dell'adulti tratti è determinato nelle ultime fasi larvali e successiva morfogenesi procede durante il periodo pupa.
Negli studi di biologia dello sviluppo di Drosophila melanogaster, "ore APF" (ore dopo formazione pupal) è il metodo comune per indicare una fase pupal16. Questo sistema impiega tempo assoluto dopo formazione pupal e molto comodo per gli esperimenti di routine. Tuttavia, velocità inerente allo sviluppo possono differire tra pupe e può essere influenzata da lievi differenze genetiche, epigenetiche o microambientali, e quindi avere lo stesso tempo assoluto dopo formazione pupal non garantisce che le pupe sono allo stesso Stadio di sviluppo. In molti casi, fasi definite da caratteristiche morfologiche sono preferibili per il confronto di più individui. Soprattutto, un confronto tra specie richiede stadiazione precisa e confronto tra le fasi (omologhi) corrispondente.
Bainbridge e Bownes17 riconosciuto 20 fasi pupal (P1 a P15(ii)) basata su caratteristiche morfologiche di Drosophila melanogaster pupe. Questa messa in scena è il sistema più diffuso di gestione temporanea dello sviluppo morfologico18. In uno studio precedente, abbiamo effettuato pupal messa in scena di Drosophila guttifera per stabilire una base per ala pigmentazione studi19. D. guttifera ha un modello di pois neri sulle ali ed è una delle specie modello per ala pigmentazione formazione20. Anche se abbiamo fatto riferimento ai criteri morfologici descritti nella Bainbridge e 'Bownes ricerca17, abbiamo misurato direttamente le durate fase di osservazioni di serie19, invece di utilizzare Bainbridge e 'Bownes stima delle durate di fase da frequenza osservata. Qui descriviamo il metodo di stadiazione pupal e misurazione delle durate delle fasi pupal di Drosophila utilizzato Fukutomi et al.19.
Per studiare il meccanismo inerente allo sviluppo della pigmentazione di ala, abbiamo bisogno di sapere quando nelle fasi di pupal o adulti la pigmentazione si verifica. Fukutomi et al. 19 quantificato densità ottica (ODs) di pigmentazione, pupa e adulto nella fase di analisi dell'immagine di immagini di ala. La pigmentazione delle ali di Drosophila è pensata per essere causato da accumulo di melanina nera21. Per la quantificazione dell'ODs, immagini in scala di grigio e ImageJ software (https://imagej.nih.gov/ij/)22 sono stati usati. Per riconoscere e quantificare la pigmentazione posto specifico (ΔOD), sottraiamo il OD di fuori di un posto dal OD all'interno di un punto. Per rendere questo metodo riproducibile ed obiettivo, dovrebbero essere determinati i posti di misura OD utilizzando le vene ala come punti di riferimento. In questo articolo, descriviamo in dettaglio questo metodo di quantificazione della pigmentazione di ala in Drosophila guttifera.
1. volare stock
2. osservazione della pupa e definizione delle fasi pupal
Nota: La pupa per l'osservazione è preso dal magazzino Vola mantenuto con un 12:12 ciclo di luce/buio h a 25 ° C. Bainbridge e Bownes17 descritto un basso rischio di d. melanogaster pupe in movimento dal posto originale di impupamento su un pezzo di carta velina inumidito (97% sopravvivenza di 946 pupe spostati). D. guttifera pupe possono essere preparati con essenzialmente lo stesso metodo.
3. rimozione pupario
Nota: Pupe di Drosophila sono coperti da una struttura denominata il pupario. Un insetto dei Muscomorpha (mosche) non lasci sua cuticola larvale all'impupamento; invece, indurisce la cuticola dopo apolysis e lo utilizza come un coperchio di protezione della pupa, il pupario24. Una pupa che risiedono all'interno di un pupario ha una cuticola Pupa vera, che è molto morbido e fragile. Prima apolysis si svolge attorno P4(ii), epiteli e pupario sono legati insieme, e quindi rimuovere il pupario senza danni è molto difficile. Dopo P5, rimuovendo il pupario è laboriosa, ma utile per l'osservazione morfologica e definizione delle fasi pupal. Il processo è effettuato come segue.
4. misurare le durate delle fasi pupal
5. misurazione dell'intensità delle macchie nere su un ala
Nota: L'intensità delle macchie nere su un'ala pupa o adulta può essere quantificato misurando la densità ottica (OD). Viene utilizzato un filtro di vetro con noti ODs (filtro a densità gradini) per taratura25, così che si può calcolare il diametro esterno di un'area particolare da un'immagine digitale di un'ala. OD in un posto e l'OD di fuori del posto sono misurati, e quest'ultimo viene sottratto dal precedente per ottenere l'intensità della macchia (ΔOD). Qui, descriviamo il metodo della dissezione, misurazione e calcolo di ΔOD. Questa procedura può essere fatto dopo il passaggio 2, indipendente dal passaggio 3 e passaggio 4. Una volta che uno ha eseguito il passaggio 2 e comprende tutte le fasi di pupal, si può direttamente iniziare o ripetere il passaggio 5.
Il periodo pupa di d. guttifera è diviso in 17 tappe (P1 - P15(ii); immagini del rappresentante tre fasi (P1, P5 - 6, P10) sono mostrati nella figura 3e 17 tutte le fasi sono illustrate nella Figura 4). Anche Bainbridge e Bownes17 riconosciuto 20 tappe in d. melanogaster, alcune di queste fasi non poteva essere applicata a d. guttifera. L'ordine di due eventi inerenti allo svilu...
Descriviamo qui i protocolli per la definizione delle fasi pupal, rimuovendo il pupario per osservazione dettagliata, misurano la durate delle fasi pupal e misurazione dell'intensità delle macchie nere su un'ala a d. guttifera. Questi protocolli possono essere applicati per molti Drosophila e relative specie volare, soprattutto con la pigmentazione di ala.
Descrizione degli eventi inerenti allo sviluppo più dettagliati e approfondita osservazione consentirebbe ulteriore sud...
Gli autori non hanno alcun conflitto di interessi.
Ringraziamo Sean B. Carroll e Thomas Werner per fornire scorte volare, Naoyuki fusibile per attrezzature, Byung Seok Jin per la sua assistenza nella contaminazione, Kiyokazu Agata per tutoraggio ed Elizabeth Nakajima per l'editing di inglese. Questo lavoro è stato supportato da KAKENHI 17K 19427 e Takeda Science Foundation.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Drosophila guttifera | The Drosophila Species Stock Center at the U.C. San Diego | 15130-1971.10 | Drosophila guttifera, a fruit fly species used in this article |
Plastic vial | Hightech | MKC-30 | Plastic vial, for fly stock maintenance |
Buzz plugs vial and bottle closures for glass vials | Fisher Scientific | AS-271 | Cellulose plug, for fly stock maintenance |
White soft sugar | Mitsui Sugar | J-500g | White soft sugar, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
Corn flour | Nippon Flour Mills | F | Corn flour, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
Corn grits - C | Nippon Flour Mills | GC | Corn grits - C, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
Agar powder | Matsuki Kanten Sangyo | No.602 | Agar powder, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
Dry beer yeast | Asahi Food & Healthcare | Y2A | Dry beer yeast, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
Butyl p-hydroxybenzoate | Nacalai Tesque | 06327-02 | Butyl p-hydroxybenzoate, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
Ethanol | Wako | 057-00456 | Ethanol, for standard cornmeal/sugar/yeast/agar food |
Flat bottom microtube | Ina Optica | CF-0150 | 1.5 mL microtube, for collecting pupae |
CAPSULEFUGE | Tomy | PMC-060 | Mini microcentrifuge, for collecting pupae |
Sterilized Schale NB | Sansei Medical | 01-013 | Plastic Petri dish (diameter 90 mm x height 15 mm) |
Serum tube rack | Iwaki | 9796-050 | Used as a moist chamber, for observation of pupa |
Corning Falcon Easy-Grip tissue culture dish | Corning | 353001 | Plastic Petri dish (diameter 35 mm x height 10 mm) |
Falcon standard tissue culture dish | Corning | 353002 | Plastic Petri dish (diameter 60 mm x height 15 mm) |
Push-pin | Kokuyo | 51233709 | Push-pin, for making pinholes on the microtube lid |
Stereomicroscope | Olympus | SZX16 | Stereomicroscope, for morphological observation |
Digital camera | Olympus | DSE-330-A | Digital camera, for imaging |
NICETACK double sided tape | Nichiban | NW-15SF | Double sided tape, for removing puparium |
Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | Forceps, for removing puparium |
Van Gogh VISUAL Paint brush | Talens Japan | GWVR-#5/0 | Paint brush, for removing puparium |
Greiner CELLSTAR 12 well cell culture plate | Merck | 665-180 | 12-well cell culture plate, for measuring durations of pupal periods |
NaCl | Wako | 191-01665 | NaCl, for PBS |
KCl | Nacalai Tesque | 285-14 | KCl, for PBS |
Na2HPO4·12H2O | Wako | 196-02835 | Na2HPO4·12H2O, for PBS |
KH2PO4 | Nacalai Tesque | 28721-55 | KH2PO4, for PBS |
Stepped Neutral Density (ND) Filter 0.04 - 3.0 | Edmund Optics | 64-384 | Stepped density filter, for calibration of pigmentation measurement |
ImageJ software | NIH | 1.8.0-101 | ImageJ software, for measurement of intensity of black spots on a wing (https://imagej.nih.gov) |
FINE FROST glass slide | Matsunami Glass Ind | FF-001 | Glass slide, for measurement of intensity of black spots on a wing |
Square microscope cover glass 18 x 18 | Matsunami Glass Ind | C018181 | Cover slip, for measurement of intensity of black spots on a wing |
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