显微课堂 | Drosophila(果蝇)研究显微镜使用指南

2025-10-31 11:05:01, 徕卡显微系统 徕卡显微系统(上海)贸易有限公司



提高果蝇工作步骤的效率,促进与发育生物学、遗传学和神经科学有关的研究。

一个多世纪以来,果蝇(典型的黑腹果蝇)一直被用作模式生物。原因之一是果蝇与人类共享许多与疾病相关的基因。果蝇经常被用于发育生物学、遗传学和神经科学的研究。果蝇的优点包括易于饲养且成本低廉、繁殖速度快、基因组完全测序以及可获得各种基因品系。使用徕卡显微镜可以进行高效的果蝇研究。


使用显微镜的进行典型果蝇

相关实验操作步骤

使用黑腹蝇蛆的常规实验室方法包括:

1

向胚胎显微注射DNA进行基因改造(转基因)。

2

通过观察解剖特征对果蝇进行基本分类的 "拣蝇法"。

3

荧光筛选,例如观察胚胎或幼虫,找出成功转染荧光蛋白的胚胎或幼虫。

4

用于研究大脑或其他解剖结构的解剖案例。

5

在实验过程中对筛选出的果蝇(活体和固定的)或解剖结构进行成像和记录。

这些步骤通常使用体视显微镜、复合显微镜或共聚焦显微镜进行。

图 1:果蝇三龄幼虫背部展开制片,使用AlexaFluor™647标记突触后位点,AlexaFluor™555缀合鬼笔环肽(phalloidin)标记肌动蛋白丝,并使用AlexaFluor™488标记部分运动神经元。样品由美国马里兰州贝塞斯达国家卫生研究院/国家精神卫生研究所(NIH/NIMH)的A. Elliott 提供。


显微注射转基因

果蝇的转基因通常是通过向果蝇胚胎显微注射DNA来完成的。进行显微注射需要显微镜。


胚胎显微注射面临着一些挑战:

1

显微镜物镜下有足够的空间放置微型注射器。

2

视野小限制了同时观察胚胎的数量。

3

伤害胚胎的风险。

4

在进行注射时保持舒适,因为注射需要重复动作,可能需要几个小时。


使用徕卡体视显微镜可以克服这些挑战,该显微镜为用户提供以下功能:

1

视野大,可同时看到多个胚胎。

2

配件使显微镜更符合人体工程学,最大限度地减少用户的疲劳和劳损。

3

与市面上的显微操作设备兼容。

图 2:示意图展示了将DNA微量注射到果蝇胚胎中的过程。


拣蝇

根据特定的表型或解剖特征对果蝇进行分类,即所谓的 "拣蝇",必须在显微镜下进行。


与拣蝇相关的挑战有:

1

一些细节可能难以观察到。

2

小视场限制了同时观察到的果蝇数量。

3

既要有足够高的放大倍率来观察解剖细节,又要有足够大的景深来将果蝇按(分类)到不同的组中。

4

用于麻醉果蝇的CO2(二氧化碳)垫对底座来说太大,存在风险。


然而,使用徕卡体视显微镜可以克服这些挑战。用户可以获得以下好处:

1

FusionOptics技术可同时实现更高的分辨率和更大的景深。

2

更舒适的设置,减少疲劳和劳损,采用人体工程学模块。

3

使用中等大小的底座或摇臂支架,为二氧化碳垫留出足够的空间。

图 3:使用徕卡体视显微镜进行果蝇分拣操作。通过二氧化碳(CO₂)管对果蝇进行麻醉(1),并在分拣过程中使用带有 CO₂ 的果蝇操作垫维持麻醉状态(2)。样品由奥地利维也纳大学神经生物学系的T. Hummel 提供。


荧光筛选

要找到成功转染荧光蛋白的果蝇胚胎或幼虫,就必须对其进行荧光筛选。这项工作使用荧光体视显微镜进行。


对胚胎或幼虫进行荧光筛选有一定的难度:

1

信噪比(SNR)过低导致分辨率不足,从而难以分辨不同表型的细微差别。

2

通常情况下,分辨率和景深之间存在折衷关系。

3

果蝇及其食物发出的自发荧光。

4

长时间使用显微镜时保持舒适。


使用徕卡体视显微镜可以克服这些筛选难题。它可以帮助用户完成以下工作:

1

利用TripleBeam技术降低荧光背景噪声,提高信噪比。

2

得益于FusionOptics技术,可同时获得高分辨率和大景深效果。

3

利用计算清除功能,即使是胚胎或幼虫深处的细节也能清晰地显示出来。

4

多种对比方法和专门设计的反射镜,配备Leica透射光底座,可减少自发荧光。

5

使用人体工程学模块,用户可以舒适地工作,减少疲劳和劳累。

图 4:使用THUNDER显微镜拍摄并经过LVCC(大体积计算清除)处理的黑腹果蝇卵泡。绿色区域为aPKC染色,洋红色区域为Dlg染色。样品由美国加利福尼亚大学伯克利分校的M. Khoury和D. Bilder提供。


解剖

解剖果蝇是在必须研究大脑或其他解剖结构时进行的。这也需要显微镜。


果蝇解剖面临的挑战有:

1

标本小而易碎,因此很难看到内部结构。

2

在大脑解剖过程中,应避免与空气接触。

3

实现速度和精度都很困难。

4

在溶液中解剖果蝇时的反光。


使用徕卡体视显微镜可以克服解剖难题。用户可以利用以下优势:

1

利用体视显微镜轻松确定蝇类标本的三维方向。

2

采用人体工程学模块,工作舒适,减少疲劳和劳累。

3

使用偏振镜和各种照明选项可以大大减少溶液表面的反射。

图 5:使用M125体视显微镜解剖的三只果蝇大脑图像。果蝇大脑表达红色荧光蛋白(RFP)。图像由徕卡荧光体视显微镜拍摄。大脑的取向如图所示,以便后续共聚焦成像。样品由奥地利维也纳大学神经生物学系的L. Geid和T. Hummel提供。


成像和文件

在对果蝇进行筛选和可能的解剖之后,往往需要对实验进行成像和记录。这一步需要一台带有摄像头和软件的显微镜。


果蝇实验成像和记录方面的主要挑战是:

1

避免蝇类标本因光和热的照射而受损,尤其是在实时成像过程中。

2

标本移出视野。

3

由于光散射的原因,在对厚结构或标本深处的结构成像时,会出现焦外模糊的情况。

4

获取3D标本的对焦2D图像。


徕卡显微镜可以克服这些挑战。以下是其优势:

1

使用高帧频、高灵敏度的显微镜相机记录快速事件。

2

借助计算清除功能,快速查看果蝇标本深处的细节。

3

使用宽场显微镜对果蝇标本进行更柔和的光照射。

4

利用扩展景深 (EDOF) 成像技术获取整个Z叠的同焦图像。

5

利用光片和共聚焦显微镜获得更高分辨率的果蝇标本图像。

图 6:果蝇胚胎神经元中钙瞬变的时间序列成像,每幅图像(A–F)代表约10.5秒的平均时间间隔。图像使用THUNDER成像仪和计算清除技术获取。样品由美国加利福尼亚州Clandinin实验室的A. Carreira-Rosario提供


相关产品

THUNDER Imager Tissue全景组织显微成像系统

M125 C & M205 C 编码型体视显微镜


点击此处申请样机试用


徕卡显微咨询电话:400-630-7761

徕卡显微公司地址:

徕卡显微系统(上海)贸易有限公司

上海市长宁区福泉北路518号,2号楼5楼

上海, 200335 China

徕卡显微系统北京办事处

北京市朝阳区东三环北路27号楼嘉铭中心A座19楼

徕卡仪器有限公司北京办事处, CN-100044 China

徕卡显微系统广州办事处

广州国际生物岛星岛环北路1号B2栋501、502单元

徕卡仪器有限公司广州办事处, CN-510075 China

徕卡显微系统成都办事处

成都市锦江区东御街18号 百扬大厦1709室,CN-610063 China

徕卡显微系统西安分公司

陕西省西安市雁塔区南二环西段64号凯德广场写字楼8楼09室,710065 China

关于徕卡显微系统


徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪,作为德国著名的光学制造企业,徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史,逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用,并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。


徕卡显微系统始终与科学界保持密切联系,不断推出为客户度身定制的显微解决方案。徕卡显微成像系统主要分为三个业务部门:生命科学与研究显微、工业显微与手术显微部门。徕卡在欧洲、亚洲与北美有9大产品研发中心与4大生产基地,在二十多个国家设有销售及服务分支机构,总部位于德国维兹拉(Wetzlar)。


  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018
  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018

Copyright ©2007-2026 ANTPEDIA, All Rights Reserved