大肠杆菌改变果蝇产卵偏嗜性

【目的】用大肠杆菌Escherichia coli和黑腹果蝇Drosophila melanogaster分别作为微生物和宿主模型,研究微生物对宿主产卵行为的影响,并探讨大肠杆菌对果蝇存活率的影响。【方法】本研究首先利用野生型果蝇在双选择食物装置分别检测果蝇对大肠杆菌发酵食物的产卵偏嗜性和位置效应;利用大肠杆菌细胞和上清液解析诱导这种行为的原因;利用视觉、味觉和嗅觉突变体果蝇检测作用的感觉系统;通过蛹和成虫存活率检验果蝇对大肠杆菌发酵食物的产卵选择后果。【结果】黑腹果蝇产卵对大肠杆菌发酵的食物具有极显著趋避行为,产卵指数为-0.89。黑腹果蝇产卵对大肠杆菌代谢产物的产卵指数为-0.52,对大肠杆菌菌体的产卵指数为0.02。Orco2突变体果蝇产卵对大肠杆菌发酵的食物趋避行为严重受损,对应的产卵指数为-0.25。大肠杆菌在食物上生长,黑腹果蝇后代的存活率不足5%,而划破食物表面可以显著地降低大肠杆菌引起的黑腹果蝇死亡,将其存活率恢复到正常水平。【结论】大肠杆菌会改变黑腹果蝇产卵行为,使黑腹果蝇避开在其发酵食物上产卵;大肠杆菌代谢产物引起黑腹果蝇产卵的趋避性,果蝇主要通过嗅觉并联合其他感觉系统感知大肠杆菌代谢产物;黑腹果蝇对大肠杆菌产卵趋避行为可提高后代存活率,因为大肠杆菌形成一层菌膜,会引起果蝇缺氧死亡。     

果蝇的培养和管理

果蝇的发育要经过卵、幼虫、蛹和成虫等几个时期(图一)。观察果蝇唾液腺细胞的巨形染色体是在果蝇的三龄幼虫期。要完成这个实验须经过对果蝇的诱捕、培养和幼虫保存等准备过程。     

第19届国际生物学奥林匹克竞赛试题 实验(10)A-4 动物行为学

<正>动物行为总分49分,时间60min。本实验中,你要完成如下2项任务:任务1A:研究果蝇幼虫的味觉反应:实验设计。(7分)B:研究果蝇幼虫的味觉反应:幼虫的培养皿     

爬沙虫提取液对果蝇繁殖力及寿命的影响

本实验通过研究爬沙虫提取液对果蝇繁殖力及寿命的影响,证实爬沙虫提取液具有增强果蝇的繁殖力和提高雌性果蝇寿命的作用。采用乙醚麻醉法,收集8 h内羽化的成虫,选择个体大小相近的雌雄果蝇,在不同爬沙虫浓度的培养基中培养,统计各组第一子代(first filial generation,F1)果蝇成体的数目及果蝇体重。收集各培养基中果蝇,区分雌雄,在原浓度爬沙虫培养基中培养,每日观察果蝇死亡数,直至全部死亡。结果表明:与对照组比较,各爬沙虫处理组子代果蝇雄体数目均显著增加(P<0.05),2.500%组的子代果蝇雌体数目差异显著(P<0.05)。各爬沙虫处理组刚羽化的果蝇体重极显著高于对照组(P<0.01)。2.500%剂量组果蝇雌体平均寿命极显著增加(P<0.01)。本研究为更好地利用爬沙虫的药用价值提供了参考依据。     

双拷贝APP/BACE/DPsn转基因果蝇模型的建立及基因功能的研究

阿尔茨海默症 (Alzheimer′s disease, AD), 是一种以脑中β-淀粉样蛋白 (β-amyloid peptide, Aβ)沉积为主要病理改变的神经退行性疾病。在果蝇Drosophila模型中建立淀粉样蛋白前体蛋白 (amyloid precursor protein, APP)的剪切通路模拟Aβ的产生过程, 有望建立一种快速筛选治疗AD药物的动物模型。我们利用经典的Gal4/UAS系统, 将现有的APP/BACE/DPsn果蝇品系连续杂交, 通过同源重组的方法构建表达两个拷贝的APP/BACE/DPsn稳定可遗传的转基因果蝇新品系。进一步的实验结果表明： 与不表达APP/BACE/DPsn的对照果蝇w/y; APP/Cyo; BACE-DPsn/TM6BTb相比, 表达两拷贝APP/BACE/DPsn的 w/y; elav-APP; BACE-DPsn果蝇的最长寿命为52 d, 比对照组(69 d)缩短了17 d, 为对照组果蝇的75%; 中位生存时间为39 d, 比对照组(49 d)缩短了10 d, 为对照组的80%; 平均寿命为37 d, 比对照组(47 d)缩短了10 d, 为对照组的79%。同时, 表达两个拷贝APP/BACE/DPsn的果蝇所产卵的羽化时间比对照果蝇延长了3 d; 其羽化成虫的理论值为1∶9 (11%), 而实际羽化率仅为5.2%。结果提示, 由elav-Gal驱动在果蝇泛神经元内过表达APP/BACE/DPsn, 可以缩短果蝇寿命、 干扰果蝇胚胎正常发育。该果蝇有可能作为初步筛选AD治疗药物的动物模型, 为AD治疗新药的发现提供工具。     

黑腹果蝇黑条体突变体的求偶行为

黑腹果蝇Drosophila melanogaster黑条体果蝇(e^bsr)与黑檀体果蝇(e)为同一个基因(ebony)的不同突变体, 两者具有相似的形态表型, 但行为特征表现出明显的差异。本研究以黑条体、 黑檀体和野生型果蝇为研究对象, 首先检测果蝇的视力和活跃度, 再采用不同交配组合进行求偶成功率、交配时间和求偶模式的分析。结果表明: 黑条体果蝇视力与活跃度与野生型果蝇比较无显著差异; 黑条体果蝇的交配成功率和交配潜伏期与野生型果蝇不存在显著的差异; 黑檀体果蝇的交配成功率和交配潜伏期与野生型果蝇存在极显著的差异（P<0.000）。黑条体果蝇表现出异于黑檀体果蝇的活跃度和交配活力, 可能是由于黑条体果蝇ebony基因的新突变导致了果蝇体内多巴胺水平异常, 从而形成了黑条体果蝇独特的求偶模式。     

中国黑腹果蝇种组40种果蝇的核型多样性研究

通过传统的敲片、Giemsa染色的方法制片对中国黑腹果蝇种组(Drosophilamelanogasterspeciesgroup)8个种亚组40种果蝇的染色体进行了分析,共发现18种核型,即A、A′′、C、C′、C′′、C′′′、C′′′′、D、D′、D′′、E、E′、E′′、F、F′、G、H和I,其中A、A′′、C′′′、C′′′′、D′′和F′为新发现的核型。8个种亚组的基本核型分别是:嗜凤梨果蝇种亚组(D.ananassaesubgroup)的核型为F、F′、G和H型;牵牛花果蝇种亚组(D.eleganssubgroup)的核型为A和A′′型;细针果蝇种亚组(D.eugracilissubgroup)的核型为C型;嗜榕果蝇种亚组(D.ficusphilasubgroup)的核型为C′型;黑腹果蝇种亚组(D.melanogastersubgroup)的核型为C和C′型;山果蝇种亚组(D.montiumsubgroup)的核型为C、C′、C′′、D、D′、D′′、E、E′、E′′和I型;铃木氏果蝇种亚组(D.suzukiisubgroup)的核型为C′′′和C′′′′型;高桥氏果蝇种亚组(D.takahashiisubgroup)的核型为C、C′′′和C′′′′型。透明翅果蝇(D.lucipennis)雌性核型2n=8,雄性核型2n=7,雄性Ⅳ号染色体为染色体单体。此外还发现,吉川氏果蝇(D.kikkawai)、林氏果蝇(D.lini)、奥尼氏果蝇(D.ogumai)、拟嗜凤梨果蝇(D.pseudoananassae)和叔白颜果蝇(D.triauraria)5种果蝇有B染色体。本文确定了D.sp.likeelegans、D.sp.likenyinyii、D.sp.liketrapezifrons1、D.sp.liketakahashii、D.sp.liketrapezifrons2和D.sp.likeauraria等6个未描述种的核型和1个新记录种吉里果蝇(D.giriensis)的核型。本研究证明了在黑腹果蝇种组内、亚组内、种内和单雌系内的核型多样性,为果蝇遗传和进化提供了进一步的细胞学证据。     

肠道哈夫尼菌促进黑腹果蝇的发育

目的分离和鉴定黑腹果蝇肠道共生微生物,并研究其促进果蝇身体发育的功能。方法利用Hungate滚管技术,分离厌氧细菌;运用定植实验证明其为果蝇肠道共生菌;用悉菌实验来检测细菌对果蝇发育的影响。结果本研究从野外捕获的果蝇体内分离到蜂房哈夫尼菌(Hafnia alvei),而且证实它能够在果蝇肠道内有效地定植并且能在培养基中稳定持续地存在,说明蜂房哈夫尼菌是果蝇肠道共生菌。此外,蜂房哈夫尼菌能显著地缩短无菌果蝇的发育周期及提高生长速率。结论证明了蜂房哈夫尼菌是果蝇肠道的共生菌,并且其可以有效地促进果蝇的生长发育。     

霍氏肠杆菌对黑腹果蝇生长和发育的影响

【背景】共生菌群可以影响宿主的生理、代谢以及神经行为,黑腹果蝇是研究宿主与共生菌作用机制的优秀遗传模型。【目的】分离和鉴定黑腹果蝇体内的共生菌,并研究其对果蝇生长和发育的影响。【方法】利用YG固体培养基分离果蝇肠道菌;革兰氏染色、生化鉴定和16S rRNA基因比对鉴定菌种;体内定殖和世代传递实验验证细菌与果蝇的共生关系;建立无菌和悉菌模型,通过发育历期和生长速率来验证其促生长作用;RT-PCR检测促生长分子基因表达;免疫荧光染色检测果蝇肠道细胞的增殖;葡萄糖氧化酶法检测葡萄糖浓度。【结果】分离到一株能够明显促进果蝇生长发育的细菌,经鉴定为霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei),该菌可以稳定定殖于黑腹果蝇肠道以及培养基内,而且可以世代垂直传递。该菌可明显地促进果蝇的生长,并通过加速促胸腺激素的分泌来发挥促生长作用,同时可以促进果蝇肠道细胞的增殖。霍氏肠杆菌相较于无菌果蝇可以降低体内葡萄糖水平。【结论】霍氏肠杆菌是黑腹果蝇的有益共生菌,实验证实其可以促进果蝇的生长和发育。     

生活中潜在诱变剂对果蝇存活率及遗传变异的影响

用紫外线、抗氧化剂、化妆品等多种生活中潜在的诱变剂处理野生型黑腹果蝇,观察果蝇的存活率及性状遗传变异情况,进而分析这些诱变剂对于果蝇的影响。实验结果表明,随紫外线照射时间的增加,果蝇生活力降低,子代果蝇突变率增加;随培养基中抗氧化剂浓度的增加,果蝇突变率与死亡率均呈上升趋势;不同化妆品也对果蝇造成了明显伤害,造成亲代个体死亡,后代出现突变型果蝇。     

甜叶菊糖苷对果蝇生长和繁殖的影响

以黑腹果蝇Drosophila melanogaster Meigen作试验材料,探讨甜叶菊糖苷(steviol glycosides)对果蝇生殖、寿命等的影响。方法:在果蝇培养基中添加甜叶菊糖苷,质量分数分别为0,1%,2%,5%,10%;培养温度为(25±1)℃;取1对未交配的雌雄果蝇放入培养基中,待出现子代成蝇时,统计成蝇数量,记录成蝇羽化的数目,连续培养4代,观察甜叶菊糖苷对果蝇生育能力的影响;随机选取100只雌雄成蝇放入培养基中,统计其寿命,结果:过高浓度的甜叶菊糖苷对果蝇有一定程度的伤害,致使果蝇寿命和生育能力下降。     

转飞蝗羧酸酯酶基因果蝇品系的构建及其在有机磷农药代谢解毒中的作用

【目的】在活体水平验证飞蝗Locusta migratoria羧酸酯酶基因LmCesA1和LmCesA2是否参与有机磷杀虫剂的代谢解毒。【方法】采用Gal4/UAS系统,借助转基因技术,构建两个转基因黑腹果蝇Drosophila melanogaster品系,选取3品系Gal4(act-Gal4, tub-Gal4和c601-Gal4)果蝇作为母本分别与两种转基因果蝇(UAS-LmCesA1和UAS-LmCesA2)以及一种亲本对照果蝇(RB0006{y v; attP40, y+})进行杂交。对子一代转基因果蝇从DNA和RNA水平进行验证,筛选出成功构建的品系。采用生物测定方法检测转基因果蝇与Gal4果蝇杂交后代对马拉硫磷的抗性。【结果】转基因果蝇DNA水平鉴定结果显示,转基因果蝇tub>LmCesA1和tub>LmCesA2中分别扩增到目的基因LmCesA1和LmCesA2,而对照组果蝇tub>attP40中未扩增到目的基因。转基因果蝇RNA水平的检测结果显示,这两个基因在相应的杂交后代中均有表达,表明转基因果蝇构建成功。目的基因在转基因果蝇成虫不同组织中的表达结果表明,两个目的基因LmCesA1和LmCesA2分别在转基因果蝇c601>LmCesA1和c601>LmCesA2的肠道中高表达; LmCesA1在c601>LmCesA1果蝇肠道中的表达量分别是脑和表皮中的7.6和16.7倍, LmCesA2在c601>LmCesA2果蝇肠道中的表达量分别是脑和表皮中的5.4和10.9倍。杀虫剂生物测定结果显示,与对照组果蝇(c601>attP40)相比,超表达LmCesA2的果蝇(c601>LmCesA2)对马拉硫磷的抗性显著提高,抗性倍数为1.67。【结论】本研究的结论与我们前期采用RNAi结合杀虫剂生测的研究结论一致,即羧酸酯酶基因LmCesA2可能参与飞蝗对马拉硫磷的代谢解毒过程。     

5种麻醉方法对果蝇麻醉效应的探究

比较各麻醉方法——乙酸乙酯、乙醚、乙醇、二氧化碳和低温(0℃)对果蝇的麻醉效果及苏醒情况.结果表明:乙醚麻醉时间短、果蝇苏醒慢;乙酸乙酯麻醉需时较乙醚长、果蝇苏醒快;乙醇麻醉需时最长、果蝇苏醒最慢,且存在较大个体差异;果蝇接触二氧化碳和低温即行麻醉,相同作用时间,二氧化碳较低温麻醉,果蝇苏醒慢,2种方法苏醒率100％,证明其安全性极高.对照5种麻醉方法,低温麻醉简单易行、效果良好、对操作者和果蝇伤害小,为最优麻醉方法.     

拟果蝇对不同寄主水果的产卵选择与适应性研究

【目的】探明拟果蝇Drosophilasimulans对不同寄主水果的行为选择及适应性。【方法】利用四臂嗅觉仪等测定了拟果蝇对5种水果（苹果、红提、香梨、香蕉和杨梅）的趋性与产卵选择性,并比较不同水果饲喂对拟果蝇生殖和适合度指标的影响。【结果】拟果蝇对不同水果的气味喜好为：杨梅>香蕉>香梨>苹果,产卵选择喜好表现为：香蕉>红提>杨梅>香梨>苹果;与苹果饲养相比,拟果蝇在香蕉和杨梅上的产卵量较高、发育历期较短,而其孵化率、化蛹率和羽化率在5种寄主水果上无显著差异（P>0.05）。【结论】该研究初步明确了拟果蝇对5种水果的行为偏好及适应性,拟果蝇对不同水果的气味与产卵的偏好差异可能是其行为选择性与后代适应性权衡的结果,研究结果为该虫的综合防控提供理论依据。     

一株东方醋酸杆菌分离与其促进果蝇生长发育

【目的】分离与鉴定黑腹果蝇体内醋酸杆菌,并研究其对宿主生长发育的促进作用。【方法】利用醋酸杆菌选择性培养基分离果蝇肠道醋酸杆菌;通过革兰氏染色和16S rRNA基因比对鉴定菌种;肠道定植实验验证共生关系;发育历期和生长速率实验检测其促进果蝇生长作用;免疫荧光染色技术检测肠道细胞增殖;RT-PCR法检测促生长的分子标志物和相关的信号通路。【结果】菌株为东方醋酸杆菌(Acetobacter orientalis),可以持续地定植在果蝇肠道及其培养基中,并且明显促进果蝇的生长。东方醋酸杆菌通过胰岛素信号通路增加肠分裂细胞的数量和促进蜕皮激素的分泌。【结论】东方醋酸杆菌是果蝇的一种共生菌,对果蝇肠道结构和机体发育具有重要的作用。     

植物乳杆菌促进黑腹果蝇生长发育

【目的】检测乳酸菌对果蝇发育历期的影响,进一步探讨其对果蝇促生长的分子机制。【方法】利用选择性培养基MRS从黑腹果蝇Drosophila melanogaster体内分离乳酸菌,利用革兰氏染色、生化方法及16S rRNA基因进行鉴定;通过体内定植和世代传递实验验证该菌是黑腹果蝇的共生菌;采用悉生模型检测乳酸菌对黑腹果蝇发育的促生长作用;利用实时定量PCR技术检测黑腹果蝇体内促前胸腺激素基因PTTH和胰岛素通路相关基因InR的表达水平;利用葡萄糖试剂盒检测血淋巴液葡萄糖浓度。【结果】从黑腹果蝇中分离到的菌株鉴定为植物乳杆菌Lactobacillus plantarum FY1菌株(Gen Bank登录号:KY038178),可在黑腹果蝇肠道内定植,每个肠道定植量约为104CFU,并能在世代间稳定传递。FY1菌株体外发酵可降低p H值至5.2,可诱导无菌果蝇卵至蛹发育时间由20.0 d缩短至6.9 d,卵至成虫发育时间由30.0 d缩短至10.7 d,其生长速率是无菌果蝇的约2倍。实时定量PCR结果表明,FY1菌株显著地提前了PTTH表达高峰期,同时降低果蝇中InR表达水平,血淋巴液葡萄糖浓度从5.1 mg/mL降低至2.7 mg/mL。【结论】植物乳杆菌是黑腹果蝇的一种益生菌,推测能通过胰岛素信号通路促进宿主黑腹果蝇的生长和发育。     

乙酸乙酯对果蝇(Drosophila melanogaster)的麻醉效应研究

麻醉是果蝇实验中最基本的操作,乙醚是最常用的麻醉剂。但因为乙醚是二类易制毒化学品而被国家控制使用。报道一种容易获得的试剂——乙酸乙酯对果蝇的麻醉效果。实验采用的麻醉室大小为125cm3,每处理20~30只果蝇,乙酸乙酯剂量为40、80、120μL,以同等剂量的乙醚为对照,每个实验重复4次,用所有果蝇完全麻醉后20min及120min时的未苏醒率为指标评估麻醉效果及安全性。结果表明:乙酸乙酯对果蝇具有麻醉作用;麻醉时乙酸乙酯开始起效应的时间略晚于同等剂量的乙醚,但使果蝇完全麻醉的时间却比同等剂量的乙醚略短或相接近;麻醉持续的时间则长于同等剂量的乙醚。乙酸乙酯麻醉的果蝇,90%以上的果蝇均在120min内苏醒,表明在这些剂量范围内是安全的。乙酸乙酯完全可以替代乙醚用于果蝇的麻醉。     

肠道微生物群加重黑腹果蝇盐胁迫反应

【背景】高盐饮食目前引起普遍关注,肠道微生物与盐胁迫的相互作用正成为研究热点之一。【目的】以黑腹果蝇为宿主模型,探讨肠道微生物对果蝇盐胁迫反应的影响与潜在机理。【方法】利用平板计数法和定量PCR法检测果蝇肠道载菌量;利用存活率和运动能力测定装置测定果蝇适合度;用化学试剂和抗生素处理建立无菌果蝇,测定肠道菌对果蝇盐胁迫反应的影响;利用亮蓝食用色素染料渗透性实验检测果蝇肠道屏障的完整性;应用实时定量PCR检测先天免疫系统的活性。【结果】高盐处理引起果蝇肠道菌群失调,导致其肠道载菌量显著增加。此外,高盐饮食(high salt diet,HSD)降低了黑腹果蝇成虫的存活率和运动能力。经0.75 mol/L NaCl处理,雌性GF (germ-free)果蝇存活率比对照组升高了11%,同时混合抗生素有效地提高了高盐处理后果蝇的存活率。肠道微生物加剧了肠道屏障功能损伤,雌性GF果蝇出现染料渗透性实验现象的百分率比对照组降低了8%。在分子水平上,盐胁迫下雌性GF果蝇体内Attacin-C、Duox基因表达水平分别是CR(conventionally reared)果蝇的2.5倍和1.7倍。【结论】肠道微生物加重果蝇盐胁迫反应,引发高盐诱导的肠屏障功能紊乱,并且抑制高盐诱导的先天免疫活性。     

果蝇共生菌降低有害真菌的毒性

【背景】目前对于如何解决有害真菌对黑腹果蝇的致死性病理研究较少,对共生菌抑制有害真菌的研究引起普遍关注。【目的】检测黑腹果蝇共生菌对病原性真菌的拮抗作用,揭示共生菌提高果蝇的适合度。【方法】利用PDA培养基分离黑腹果蝇食物中真菌;利用形态和rDNAITS基因序列比对进行真菌的鉴定;通过测量菌落直径、孢子数量以及菌丝分枝数量以评定真菌的生长;利用存活率评估病原真菌的毒性;建立无菌和悉生模型,通过发育历期验证其共生菌与病原性真菌的竞争作用;利用双向选择食物装置检测共生菌抑制病原真菌的效果。【结果】从果蝇食物中分离出的真菌经鉴定为拟茎点霉(Phomopsis),可显著地降低成年果蝇的存活率和延缓果蝇发育。东方醋酸杆菌在体外可明显抑制拟茎点霉的生长,有效地减轻拟茎点霉对果蝇的致死作用,挽救了拟茎点霉导致的果蝇发育延滞,改善了果蝇产卵对拟茎点霉的趋避作用。【结论】拟茎点霉是果蝇的一株条件性病原真菌,而东方醋酸杆菌可以有效地减轻拟茎点霉对果蝇生长发育和存活率的损害,从而提高果蝇适合度。     

不同成熟度杨梅果实上果蝇的动态变化

【目的】果蝇类害虫是杨梅果实的主要害虫,本文旨在探讨果蝇对不同成熟度果实的选择倾向以及杨梅园果蝇动态变化规律。【方法】通过饲养获得黑腹果蝇Drosophila melanogaster种群,探讨果蝇在不同成熟度杨梅果实上的繁殖量,通过果园调查统计杨梅成熟过程中落果数量、落果和树上挂果中果蝇数量。【结果】杨梅成熟过程中,果色经历绿色、粉红色、红色和紫红色变化过程;果蝇分别在各种成熟度果实上繁殖时,绿色果实上果蝇后代数量最少,但接近成熟的粉红色、红色和紫红色果实上果蝇后代数量无显著差异;同时提供各种成熟度的果实时,随着果实成熟度增加,黑腹果蝇的后代繁殖数量增多。在果实成熟前后对果园果蝇数量的调查表明,在果实成熟前,落果中果蝇数量显著高于树上挂果,落果是果园果蝇的主要繁殖地;但当果园果实大量成熟时,挂果中果蝇数量显著多于落果,挂果成为果蝇主要繁殖场所。【结论】在杨梅园,果蝇存在从地面落果转移至树上挂果的动态变化,果蝇对不同成熟度果实的选择性差异可能是这种动态变化的主要原因。