果蠅實驗室籌建和規(guī)范化管理研究

吳薇

摘 要：該文從果蠅實驗室籌建所需基本儀器購置、果蠅食物制備、果蠅品系搜集和管理等方面著手，根據(jù)中科院上海生物化學與細胞生物學研究所果蠅資源與技術平臺多年工作經(jīng)驗，總結(jié)了果蠅實驗室籌建過程中的若干注意事項，以期為果蠅實驗室籌建和規(guī)范化管理提供一定的理論指導。

關鍵詞：果蠅實驗室；籌建；規(guī)范化管理；食物；品系

中圖分類號 G647 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）18-0147-02

自1909年摩爾根將果蠅作為研究遺傳變異和染色體關系的材料之后，果蠅就以其生活史短、飼養(yǎng)容易、染色體簡單、突變體多等優(yōu)點成為了生命科學研究中最重要的無脊椎模式動物之一，至2017年已經(jīng)分6次產(chǎn)生了13位諾貝爾獎獲得者[1-3]。越來越多實驗室以果蠅為模式動物開展科學研究，但由于實驗室配備和管理上各不相同，迄今為止也沒有規(guī)范化國家標準，本文從果蠅實驗室籌建所需基本儀器購置、果蠅食物制備、果蠅品系搜集和管理等方面著手，根據(jù)中科院上海生物化學與細胞生物學研究所果蠅資源與技術平臺（http：//www.sibcb.ac.cn/cp13-10.asp）多年工作經(jīng)驗，總結(jié)了果蠅實驗室籌建過程中的若干注意事項，以期為果蠅實驗室籌建和規(guī)范化管理提供一定的理論指導。

1 基本儀器的購置

新籌建果蠅實驗室，首先應根據(jù)實驗需求購置果蠅相關基本儀器和耗材，清單如表1所示，各課題組實驗需求的特殊儀器在此不一一列舉。

2 果蠅食物制備

果蠅食物制備是一切以果蠅為模式動物開展實驗的基礎。果蠅類昆蟲在溫帶和熱帶地區(qū)廣泛分布，適應性極強；不同物種食性有別，常在成熟瓜果或腐敗植物上舐吸糖蜜物質(zhì)獲得營養(yǎng)，也可以樹液或花粉為食，而其主要食物是在有氧與無氧條件下都可以生存的酵母菌[4].。因此，實驗室凡能發(fā)酵的基質(zhì)，均可作為果蠅飼料，常用的有玉米粉飼料、米粉或麩皮飼料、香蕉飼料等。中科院上海生物化學與細胞生物學研究所果蠅資源與技術平臺配方：H20 1000mL；瓊脂6g；活酵母25g；玉米粉66.825g；大豆粉9.18g；蔗糖40g；麥芽糖42.4g；丙酸6.875mL，苯甲酸鈉1g，對羥基苯甲酸甲酯0.25g。

表2列舉食物原料名稱和功能，可歸納為營養(yǎng)類（蔗糖、麥芽糖、玉米粉、大豆粉、淡玉米糖漿，麥芽提取物）、發(fā)酵類（酵母）、固化劑類（瓊脂）和防腐劑類（丙酸、苯甲酸鈉、對羥基苯甲酸甲酯，尼泊金甲酯等）類4種。麥芽糖見水易結(jié)塊，應注意防潮；玉米粉需選擇顆粒細的糯玉米粉；瓊脂粉濃度需根據(jù)每一批次的凝膠強度來調(diào)整；所有原料均需妥善保管，保證沒有過期、生蟲、長霉等情況發(fā)生。

3 果蠅品系搜集

每個實驗室都會搜集自己實驗所需品系。果蠅品系來源有自己制備、兄弟實驗室分享、從國際國內(nèi)果蠅資源中心訂購等。國內(nèi)國際的主要果蠅資源保藏機構(gòu)有美國的Bloomington果蠅搜集中心（BDSC）和哈弗醫(yī)學院果蠅資源中心（Exelixis）、奧地利的維也納果蠅資源中心（VDRC）、瑞士的蘇黎世大學果蠅資源中心（FlyORF）、日本的國立遺傳學研究所果蠅資源中心（NIG-Fly）和京都工藝纖維大學果蠅資源中心（Kyoto DGGR）、中國的中科院上海生物化學與細胞學研究所果蠅資源與技術平臺（SIBCB-Fly）和清華大學果蠅中心（THFC）等。搜集品系首先必須明確基因型，其次需通過肉眼觀察、PCR等檢測方法來檢測其正確性。檢測正確的果蠅才能飼養(yǎng)保種。

4 果蠅品系資源庫建立

每個實驗室搜集的品系構(gòu)成自己的果蠅資源庫，需要精心管理。實驗室果蠅品系資源庫建立和管理一般包括培養(yǎng)室清潔，果蠅純化，低溫保種和電子檔案建立4個方面。果蠅品系資源在條件允許情況下，請第3方寄存以保證品系保持的可持續(xù)性。

4.1 培養(yǎng)室清潔 將新建的果蠅培養(yǎng)室（房間或培養(yǎng)箱）徹底地清潔、除蟲、消毒。先用紫外燈輻照消毒2h，然后在地面和空架子上噴灑75%的酒精或除蟲劑擦拭。如果環(huán)境中曾出現(xiàn)過螨蟲、細菌和真菌等有害生物，可噴灑強效殺蟲劑悶殺，次日通風后再引入果蠅。

4.2 果蠅純化 搜集的果蠅先隔離25℃培養(yǎng)，觀察果蠅長勢，有無螨蟲、細菌或真菌等有害生物。有有害生物的果蠅需進行純化，正常每隔1～2d轉(zhuǎn)一次新管，3～5次后正常培養(yǎng)。第1代果蠅出成蟲后繼續(xù)重復上述步驟，直至果蠅長勢良好。

4.3 低溫保種 果蠅品系低溫保存能減少工作量，降低成本，擴大品系保有量。Vladimír Ko?tál等嘗試給幼蟲喂游離氨基酸脯氨酸并將其培養(yǎng)在低溫下（-5℃），保持類似于冬眠的狀態(tài)，但是該方法凍存過程復雜，復蘇后需特殊培養(yǎng)，且復蘇后能長至成蟲的比例低于10%[6]。所以現(xiàn)多采用活體保種，將果蠅置于18℃低溫培養(yǎng)，延長其生命周期。

4.4 建立電子檔案 現(xiàn)常用辦公軟件Microsoft Office Excel將收集的每1個果蠅品系編號，按順序排列，每1個編號有對應的基因型等信息，需要時先從表中查找到相應位置，再在資源庫中查找。

5 果蠅品系資源庫日常管理

果蠅資源庫的日常管理包括環(huán)境控制、繼代培養(yǎng)和果蠅資源庫電子檔案的實時更新等。

5.1 環(huán)境控制 環(huán)境控制主要包括溫度、濕度、光照和清潔4個方面。溫度均衡是理想狀態(tài)，但是培養(yǎng)箱和裝空調(diào)的房間都很難做到每個角落溫度都一致。冬天，需要制熱，靠風口的果蠅溫度高，生長快，夏天制冷時反之。所以需要調(diào)整出風口位置，盡量縮小溫差。并及時關注果蠅生長狀態(tài)，分別對待。長得快的先傳代，長得慢的可以等合適的時間，原則是“就快不就慢”。濕度對果蠅的影響非常大，正常濕度在40%～60%為宜。培養(yǎng)箱必須能控制濕度，培養(yǎng)室需添放加濕器和除濕機。南方雨水充足的地方如上海、廣州、深圳等基本僅除濕就好，北方干燥的如北京、陜西等需要加加濕器。需要注意的是，除濕機和加濕器等各類儀器啟動時，周邊溫度會上升，因此放置在除濕機周邊的果蠅生長速度也會加快。因此需密切關注儀器周邊果蠅的生長狀態(tài)，及時傳代。為了維持果蠅的節(jié)律，必須控制光照。培養(yǎng)箱選透明門采用自然光或采用光照培養(yǎng)箱，房間可以用微電腦時控開關控制。日常清潔必不可少，架子和地面要保持整潔。定期進行資源庫大掃除，將果蠅搬入另外房間，新建庫時應徹底清潔。

5.2 繼代培養(yǎng) 資源庫保種正常溫度是18℃，在18℃的保存條件下，果蠅在35d左右必須轉(zhuǎn)管。有些必須在25℃保種的果蠅，18d左右必須轉(zhuǎn)管。果蠅轉(zhuǎn)管時間要適宜，并不是越早越好。過早轉(zhuǎn)管，親本果蠅已經(jīng)死亡而新果蠅尚未孵化，從而轉(zhuǎn)不出果蠅，且過早轉(zhuǎn)管也會浪費大量的時間和食物。過晚轉(zhuǎn)管，有些長勢差的果蠅由于沒有及時轉(zhuǎn)管，新孵化的果蠅已經(jīng)全部死亡，導致該品系滅絕；另外，還會發(fā)生食物發(fā)黑、發(fā)霉長菌等各種情況，影響果的生長繼代培養(yǎng)換下的舊管中有各個時期的果蠅，需及時清理銷毀?？刹捎贸蜏兀?18℃以下）冷凍、高溫（60℃）烘烤等方法，但必須確保果蠅的胚胎、幼蟲、成蟲等各個時期全部死亡。

5.3 果蠅資源電子檔案的及時更新 果蠅資源列表有專人管理，入庫時及時更新表格，果蠅品系丟失時及時刪除，保證資源列表的準確性。

6 果蠅資源庫管理交接

果蠅資源庫管理的交接是非常重要的。為避免果蠅品系丟失，管理必須規(guī)范，需要形成約定的流程。包括果蠅資源庫電子檔案的交接和實體果蠅資源庫交接及果蠅資源庫管理流程交接，交接流程可以在經(jīng)過大家同意的基礎上不斷修正，使其能更好地為實驗室服務。

果蠅實驗室籌建后進行規(guī)范化管理，保證果蠅品系的質(zhì)量，是以果蠅為模式動物開展研究的基礎，只要認真仔細，遵從規(guī)范，就能為科研提供強有力的支撐。

參考文獻

[1]付雷.幾種重要模式動物的研究簡史[J].生物學教學，2011，36（10）：7-9.

[2]裴柳.果蠅與諾貝爾獎[J].生物學教學，2011，36（2）：44-45.

[3]湯波.果蠅與諾貝爾獎[J].銳.聚焦，2018，01：10-12.

[4]梁前進，王婷娜.催生諾貝爾獎的昆蟲-果蠅[J].生物學通報，2015，50（1）：4-6.

[5]王瓊梅.實驗室果蠅品系的維持方法[J].海南大學學報自然科學版，1991，9（4）：84-87.

[6]VladimírKo?tál，Petr ?imeka，Helena Zahradní ková，et al.Conversion of the chill susceptiblefruitfly larva（Drosophila melanogaster）to a freeze[J].PNAS，2012，109（9）：3270-3274.

（責編：張宏民）