Grundpraktikum Entwicklungs- und Zellbiologie 63211 Praktikumsteil Entwicklungsbiologie der Tiere Versuchsübersicht Experiment A: Vergleich der Embryonalanlage und des Segmentierungsmodus verschiedener Insektenembryonen Experiment C: Auswirkungen von Entwicklungsmutanten auf die Embryonalentwicklung von Drosophila melanogaster A: Auswertung des Vergleichs von fixierten fuchsingefärbten Tribolium castaneum und Drosophila melanogaster Embryonen (Protokoll 2.3.) 2.3. Aufgabenstellung zu Experiment A Versuchen Sie, die unten beschriebenen Stadien wiederzufinden, und versuchen Sie dabei jeweils, die folgenden Strukturen zu erkennen: Kopflappen, Antennen, gnathale Segmente mit Mundwerkzeugen, thorakale Segmente, 10 abdominale Segmente; Wachstumszone, Amnium, Serosa, Amnioserosa, vordere Darmanlage, hintere Darmanlage; Vitellophagen (einzelne Zellen im Dotter), ZNS. Beantworten Sie die folgenden Fragen zu Experiment A: a) Welche Embryonen (Drosophila oder Tribolium) zeigen getrenntes Amnion und Serosa? b) Welche Embryonen (Drosophila oder Tribolium) zeigen eine Amnioserosa? Wie verlor Drosophila ihre extraembryonale Hüllen? van der Zee et al., Current Biology 15, 624-636 (2005). amnioserosa ähnlich zu Drosophila Drosophila Tribolium Æ vielleicht genügte eine Mutation!! van der Zee et al., Current Biology 15, 624-636 (2005). kann aus diesem Kopf etwas werden? Tribolium ja! alle entwickeln wt-Kutikulas, 2/3 davon schlüpfen und pflanzen sich fort Æ frappierende Fähigkeit zur Selbstregulation!! Beantworten Sie die folgenden Fragen zu Experiment A: c) Welche Embryonen (Drosophila oder Tribolium) können der Kurz-Keim-Entwicklung zugeordnet werden? d) Welche Embryonen (Drosophila oder Tribolium) können der Lang-Keim-Entwicklung zugeordnet werden? Kurz-Keim Lang-Keim e) Welche Embryonen (Drosophila oder Tribolium) zeigen eine Wachstumszone mit sekundärer Segmentierung? Versuchsübersicht Experiment A: Vergleich der Embryonalanlage und des Segmentierungsmodus verschiedener Insektenembryonen Experiment B: Lebendbeobachtung der Entwicklung von Fliegen- und Froschembryonen Experiment C: Auswirkungen von Entwicklungsmutanten auf die Embryonalentwicklung von Drosophila melanogaster Experiment D: Gesteuerte Genexpression und "Enhancer Trapping" Anlagenplan / Schicksalskarte Embryonalentwicklung von Drosophila synzytiales Blastoderm KeimstreifAusstreckung KeimstreifRückzug Drosophila Larve Genetik der Entwicklungsbiologie • Systematische Mutagenisierung und Durchmusterung von Fliegenembryonen • Entdeckung der zygotischen Segmentierungsgene: Lückengene (Gap-Gene) Paar-Regel-Gene Segmentpolaritätsgene führen zur Metamerisierung des Embryos Segmentierungsgene 4.3. Aufgabenstellung zu Experiment C c) Ordnen Sie die fünf zygotischen Segmentierungsmutationen jeweils einer der verschiedenen Segmentierungs-Genklassen zu. Welche Segmente bzw. Segmentteile sind betroffen? Lückengene: Segmentpolaritätsgene: hunchback wingless knirps engrailed patched Paar-Regel-Gene: naked fushi tarazu even skipped odd skipped paired Homöotische Selektorgene: Ultrabithorax J Wildtyp Phänotyp: A2-A6 fehlen, fusioniert A1-A7 Klasse: Gap Mutation in Gen: knirps, kni K Wildtyp Phänotyp: T1-T3, A8 fehlen Klasse: Gap Mutation in Gen: huchback, hb F Wildtyp Phänotyp: T2, A1, A3, A5, A7 fehlen Klasse: Paar-Regel, jedoch auch Segment-Polarität Mutation in Gen: odd skipped, odd G Wildtyp Phänotyp: T1, T3, A2, A4, A6, A8 fehlen Klasse: Paar-Regel Mutation in Gen: even skipped, eve H Wildtyp Phänotyp: T2, A1, A3, A5, A7 fehlen Klasse: Paar-Regel Mutation in Gen: fushi tarazu, ftz Y Wildtyp Phänotyp: T1, T3, A2, A4, A6, A8 fehlen Klasse: Paar-Regel Mutation in Gen: hairy, h C Wildtyp Phänotyp: Nackte Kutikula reduziert, fusionierte Zähnchenbänder Klasse: Segment-Polarität Mutation in Gen: engrailed, en X Wildtyp Phänotyp: Nackte Kutikula reduziert, fusionierte Zähnchenbänder Klasse: Segment-Polarität Mutation in Gen: hedgehog, hh D Wildtyp Phänotyp: Nackte Kutikula reduziert, fusionierte Zähnchenbänder Klasse: Segment-Polarität Mutation in Gen: wingless, wg B Wildtyp Phänotyp: Anteriore Zähnchenbänder Spiegelbild-Duplikation Klasse: Segment-Polarität Mutation in Gen: patched, ptc L Wildtyp Phänotyp: A1 transformiert in thorakales Segment Klasse: Homöotische Transformation Mutation in Gen: Ultra-Bitorax, Ubx 4.3. Aufgabenstellung zu Experiment C c) Ordnen Sie die fünf zygotischen Segmentierungsmutationen jeweils einer der verschiedenen Segmentierungs-Genklassen zu. Welche Segmente bzw. Segmentteile sind betroffen? Segmentpolaritätsgene: Lückengene: hunchback K wingless D knirps J engrailed C patched B naked A Paar-Regel-Gene: fushi tarazu H even skipped G odd skipped F paired E Homöotische Selektorgene: Ultrabithorax L 4.3. Aufgabenstellung zu Experiment C a) Zu wie viel Prozent treten in den Präparationen die mutanten Phänotypen auf? Entwicklungsgenetik • Systematische Mutagenisierung und Durchmusterung von Fliegenembryonen • Entdeckung sogenannter Eipolaritätsgene: auch Koordinatengene genannt Maternaleffektgene Effekt tritt auf bei Nachkommen von homozygoten Müttern 4.3. Aufgabenstellung zu Experiment C b) Ordnen Sie die Maternaleffektmutation einem der verschiedenen maternalen Systeme zu. posterior: anterior: nanos bicoid (ca, roe) bicoid (roe, Sb+) (P[mini-w], Sb+) oskar dorsoventral: terminal: torso (cn, bw, dorsal Cy+) trunk (cn, bw, Cy+) Toll (cn, sca, Cy+) (ca, Sb+) spätzle R, S, T Wildtyp Phänotyp: Kopf, Torax, anteriores Abdomen fehlen Klasse: maternal, anterior-posteriores System Mutation in Gen: bicoid, bcd U Wildtyp Phänotyp: Abdomen und posteriore Strukturen fehlen Klasse: maternal, anterior-posteriores System Mutation in Gen: nannos, nos Q Wildtyp Phänotyp: Alle ventralen Strukturen fehlen Klasse: maternal, dorso-ventrales System Mutation in Gen: dorsal, dl N Wildtyp Phänotyp: Terminale und posteriore Strukturen fehlen Klasse: maternal, terminales System Mutation in Gen: torso, tor und staufen, stau O Wildtyp Phänotyp: Terminale Strukturen fehlen Klasse: maternal, terminales System Mutation in Gen: trunk, trk 4.3. Aufgabenstellung zu Experiment C b) Ordnen Sie die Maternaleffektmutation einem der verschiedenen maternalen Systeme zu. posterior: anterior: bicoid bicoid R nanos S T oskar (ca, roe) (P[mini-w], Sb+) U W (roe, Sb+) dorsoventral: terminal: torso (cn, bw, dorsal Cy+) trunk (cn, bw, Cy+) N Toll O spätzle (cn, sca, Cy+) (ca, Sb+) Q P V 4.3. Aufgabenstellung zu Experiment C a) Zu wie viel Prozent treten in den Präparationen die mutanten Phänotypen auf? und fertig !!!!!!!!!!!!!!