The role of odor receptor protein Or22a in Drosophila melanogaster oviposition and the response spectra of chimeric receptor protein Or22a-b
(2018) MOBK01 20142Degree Projects in Molecular Biology
- Abstract
- The fruit fly Drosophila melanogaster has a well-studied olfactory system. A crucial part of the olfactory system is the olfactory sensory neurons (OSNs). One type of these OSNs, Ab3a, expresses the Odor receptors (ORs) Or22a and Or22b. Or22a is known to play an important role for behaviors like oviposition, but no strong ligand has been found for Or22b. Recent studies have shown that D. melanogaster prefers to oviposit on marula fruit. The volatile in marula fruit that is believed to attract the flies is called ethyl isovalerate. A strain of D. melanogaster that expresses a chimeric olfactory receptor Or22a-b has also recently been found. We wanted to find out if the Ab3a neurons respond to ethyl isovalerate and how the expression of... (More)
- The fruit fly Drosophila melanogaster has a well-studied olfactory system. A crucial part of the olfactory system is the olfactory sensory neurons (OSNs). One type of these OSNs, Ab3a, expresses the Odor receptors (ORs) Or22a and Or22b. Or22a is known to play an important role for behaviors like oviposition, but no strong ligand has been found for Or22b. Recent studies have shown that D. melanogaster prefers to oviposit on marula fruit. The volatile in marula fruit that is believed to attract the flies is called ethyl isovalerate. A strain of D. melanogaster that expresses a chimeric olfactory receptor Or22a-b has also recently been found. We wanted to find out if the Ab3a neurons respond to ethyl isovalerate and how the expression of Or22a-b affects the response spectrum of the neuron. We also wanted to find out if Or22a is a key factor for to the preference for oviposition on marula fruit in
D. melanogaster. Therefore, we have performed single sensillum recordings (SSR) to find out if D. melanogaster responds to ethyl isovalerate, and if the expression of Or22a-b instead of Or22a and Or22b affects the response spectrum of the Ab3a neurons. To see if Or22a affects the oviposition choice of the flies, we have performed a behavioral assay. We found that the Ab3a neurons in D. melanogaster respond to ethyl isovalerate. The expression of Or22a-b does change the response spectra. The flies that express Or22a-b exhibit lower response to ethyl hexanoate, and higher response to ethyl isovalerate than flies that express Or22a and Or22b in the Ab3a neurons. In conclusion, we have found that the Ab3a neurons in D. melanogaster respond to ethyl isovalerate, and the responsible OR for this response is probably Or22a, since Or22b has no known function. Flies that carry a mutation in the Or22a gene exhibit a different response spectrum than wild type flies. Or22a is an important OR for the finding of oviposition sites. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Doftreceptor Or22a och dess betydelse för äggläggning hos bananflugor
Vanliga bananflugor har länge använts som testorganismer inom biologisk forskning, så som neurobiologi. Anledningen till detta är att de har ett nervsystem som är lättillgängligt men enklare uppbyggt än däggdjurs (Stocker, 1994,). Luktsinnet hos bananflugor sitter i antennerna och i de maxillära papillerna, som sitter vid flugans mun. På dessa organ finns små hår, kallade sensillier. Sensillierna har nervceller längst ner vid roten, kallade luktreceptorneuron (Venkatesh and Singh, 1983). I dessa luktreceptorneuron finns doftreceptorer som binder till doftämnen. En bananfluga har ungefär sextio olika doftreceptorer (Drosophila Odorant Receptor Nomenclature Committee,... (More) - Doftreceptor Or22a och dess betydelse för äggläggning hos bananflugor
Vanliga bananflugor har länge använts som testorganismer inom biologisk forskning, så som neurobiologi. Anledningen till detta är att de har ett nervsystem som är lättillgängligt men enklare uppbyggt än däggdjurs (Stocker, 1994,). Luktsinnet hos bananflugor sitter i antennerna och i de maxillära papillerna, som sitter vid flugans mun. På dessa organ finns små hår, kallade sensillier. Sensillierna har nervceller längst ner vid roten, kallade luktreceptorneuron (Venkatesh and Singh, 1983). I dessa luktreceptorneuron finns doftreceptorer som binder till doftämnen. En bananfluga har ungefär sextio olika doftreceptorer (Drosophila Odorant Receptor Nomenclature Committee, 2000, Montagné et al., 2015, Robertson et al., 2003), Vi har undersökt doftreceptor Or22a, som binder bland annat etylhexanoat som finns i många frukter (Pelz et al., 2006, Hallem and Carlson, 2006, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/31265) Or22a uttrycks i luktreceptorneuron Ab3a, tillsammans med en annan doftreceptor, Or22b, som inte tros ha någon funktion (Dobritsa et al., 2003). Forskning har visat att bananflugor helst lägger ägg i marula, som växer i södra Afrika. När man frågade sig vad i marula som attraherar flugorna och får dem att välja marula över annan frukt, fann man att marula innehåller höga halter av ämnet etylisovalerat (pers comm. Marcus Stensmyr. 16 november 2017). Man har också hittat en stam av bananflugor i Rwanda som bär på en mutation som innebär att generna som kodar för Or22a och Or22b har smält ihop, vilket ger upphov till en receptor som vi kallar för Or22a-b (Aguadé, 2009).
Vi ville ta reda på om Or22a binder etylisovalerat, och om Or22a-b skiljer sig från Or22a gällande vilka doftämnen den binder. Vi ville också ta reda på hur viktig Or22a är när bananflugorna väljer var de ska lägga ägg, eftersom Or22a har visat sig vara en viktig doftreceptor hos släktingar till bananflugan när det kommer till äggläggning (Dekker et al., 2005, Linz et al., 2013).
I vårt första experiment testade vi om Ab3a reagerar på etylisovalerat, och hur reaktionen skiljer sig mellan ”vanliga” flugor och de som utrycker Or22a-b. Vi gjorde detta genom att mäta elektriska signaler hos Ab3a när flugan utsätts för etylisovalerat och etylhexanoat. Detta gör man genom att sätta in en elektrod i sensillien med Ab3a. För att ta reda på om Or22a är viktig för äggläggningen lät vi flugor, vars Ab3a nervcell har slagits ur funktion, välja om de skulle lägga ägg i marula eller apelsin, sedan räknade vi äggen på varje frukt.
Det visade sig att Ab3a reagerar på etylisovalerate. Flugorna som uttrycker Or22a-b reagerar till och med starkare på etylisovalerat än vad de reagerar på etylhexanoat, det ämne som länge har ansetts binda starkast till Or22a. Mutationen ger upphov till en förändring i responsen hos Or22a. Or22a-b har en svagare respons på etylhexanoat än Or22a, men en starkare respons på etylisovalerat än Or22a. I beteendestudien visade det sig att de flugor som fått Ab3a utslagen hade lagt ungefär lika många ägg på marula som på apelsin. Flugor med normalt fungerande Ab3a föredrog att lägga ägg på marula. Slutsatsen är att orsaken till preferensen för marula är Or22a. Eftersom Or22a binder till etylisovalerat och etylisovalerat finns i marula så tyder våra resultat på att det är etylisovalerat som attraherar flugorna och får dem att lägga sina ägg på marula framför annan frukt.
Våra resultat har, genom att vi hittat ett nytt ämne som binder till Or22a, lett till större förståelse för bananflugans luktsinne. Med mer forskning skulle våra resultat även kunna leda till större förståelse för bananflugans evolution, till exempel tyder våra resultat på att marula kan vara den ursprungliga värdfrukten för bananflugornas ägg, och att förändringar av Or22a skulle kunna leda till förändringar i var bananflugor väljer att lägga sina ägg.
MOBK01 HT 2017
Biologiska institutionen, Lunds Universitet
Handledare: Marcus Stensmyr
Department of biology, functional zoology (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/8937948
- author
- Pettersson, Lovisa
- supervisor
-
- Marcus Stensmyr LU
- Bengt Hansson LU
- organization
- course
- MOBK01 20142
- year
- 2018
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- language
- English
- id
- 8937948
- date added to LUP
- 2018-03-22 16:00:33
- date last changed
- 2018-03-22 16:00:33
@misc{8937948,
abstract = {{The fruit fly Drosophila melanogaster has a well-studied olfactory system. A crucial part of the olfactory system is the olfactory sensory neurons (OSNs). One type of these OSNs, Ab3a, expresses the Odor receptors (ORs) Or22a and Or22b. Or22a is known to play an important role for behaviors like oviposition, but no strong ligand has been found for Or22b. Recent studies have shown that D. melanogaster prefers to oviposit on marula fruit. The volatile in marula fruit that is believed to attract the flies is called ethyl isovalerate. A strain of D. melanogaster that expresses a chimeric olfactory receptor Or22a-b has also recently been found. We wanted to find out if the Ab3a neurons respond to ethyl isovalerate and how the expression of Or22a-b affects the response spectrum of the neuron. We also wanted to find out if Or22a is a key factor for to the preference for oviposition on marula fruit in
D. melanogaster. Therefore, we have performed single sensillum recordings (SSR) to find out if D. melanogaster responds to ethyl isovalerate, and if the expression of Or22a-b instead of Or22a and Or22b affects the response spectrum of the Ab3a neurons. To see if Or22a affects the oviposition choice of the flies, we have performed a behavioral assay. We found that the Ab3a neurons in D. melanogaster respond to ethyl isovalerate. The expression of Or22a-b does change the response spectra. The flies that express Or22a-b exhibit lower response to ethyl hexanoate, and higher response to ethyl isovalerate than flies that express Or22a and Or22b in the Ab3a neurons. In conclusion, we have found that the Ab3a neurons in D. melanogaster respond to ethyl isovalerate, and the responsible OR for this response is probably Or22a, since Or22b has no known function. Flies that carry a mutation in the Or22a gene exhibit a different response spectrum than wild type flies. Or22a is an important OR for the finding of oviposition sites.}},
author = {{Pettersson, Lovisa}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{The role of odor receptor protein Or22a in Drosophila melanogaster oviposition and the response spectra of chimeric receptor protein Or22a-b}},
year = {{2018}},
}