Universitätsbibliothek Wien

Neural control of the female mating decision in Drosophila melanogaster

Feng, Kai (2010) Neural control of the female mating decision in Drosophila melanogaster.
Dissertation, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Dickson, Barry
Gesperrt bis: 24 June 2011

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29624.34426.993969-5
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Abstract in English

Animals make behavioural decisions based on their internal physiological states and the sensory information they receive from outside world. For most species, whether and with whom to mate are amongst the most critical decisions they have to make in their life time. In Drosophila, although males usually initiate courtship and display an elaborate courtship ritual, it is the female who makes the final decision whether or not mating occurs. Both her own internal physiology and the external cues from the courting male are critical inputs to the female's mating decision. Courtship song is the primary sensory cue provided by the male to stimulate the female’s receptivity. In order to specifically study the effect of courtship song on females, in the absence of any confounding cues from the male, we have established a system which allows us to precisely monitor a single fly’s locomotion while providing defined acoustic stimuli to it. Female flies change their locomotion in response to courtship song, even when there is no male present, but the pattern of change is dependent on the female's mating status and sexual maturity. Mature virgin females slow down upon hearing the song, which suggests acceptance of a fictive courting male. In contrast, immature virgins and mated females speed up in response to courtship song. The mating switch in song response is mediated by the sex peptide receptor. Despite the differential responses, females in different states are all tuned to the conspecific interpulse interval, suggesting that song recognition itself is not dependent on either sexual maturity or mating status. In addition, we could show that fruM, the male-specific isoform of fruitless, blocks female song responses as well as other female sexual behaviours. To identify the neural substrates of female mating behaviour, we also performed a neuronal silencing screen for receptivity with a collection of GAL4 lines. Out of this screen, lines which show post-mating-like behaviour in virgins have been identified. The arborization pattern of the neurons labeled by these lines and GRASP signals with the sex peptide sensing neurons in the reproductive tract suggest they are likely to relay information of female mating status to the central brain.

Schlagwörter in Englisch

drosophila / Mating / Courtship song / Psychophysics / Automated behavioural quantification / Neural circuits / Female

Abstract in German

Tiere fällen in ihrem Verhalten Entscheidungen, die sowohl von ihrem internen physiologischen Zustand als auch von den von der Aussenwelt kommenden sensorischen Informationen abhängen. Für die meisten Arten ist die Entscheidung, ob und mit wem die Paarung vollzogen werden soll eine der wichtigsten Entscheidungen im Leben. In Drosophila beginnen die Männchen gewöhnlich mit der Balz und stellen ein aufwändiges Balzverhalten zur Schau. Es ist jedoch das Weibchen, das die endgültige Entscheidung darüber fällt, ob es zur Paarung kommt. Diese Paarungsentscheidung des Weibchens wird von ihrem physiologischen Zustand und den Signalen, die vom balzenden Männchen ausgehen, beeinflusst. Der Balzgesang ist das vorrangige sensorische Signal, das vom Männchen gesendet wird, um die Empfänglichkeit des Weibchens zu erhöhen. In der vorliegenden Arbeit wurde experimenteller Aufbau entwickelt, der es ermöglicht, präzise die Lokomotion einer einzelnen Fliege zu messen, während ein definierter auditorischer Stimulus gegeben wird. Auf diese Weise kann spezifisch die Auswirkung des Balzgesangs auf das Weibchen in Abwesenheit anderer störender, vom Männchen ausgehender Signale untersucht werden. Weibliche Fliegen verändern ihr Lokomotionsmuster in Reaktion auf den Balzgesang auch in Abwesenheit eines Männchens. Die Art und Weise der Veränderung hängt dabei vom Verpaarungszustand und der sexuellen Reife des Weibchens ab. Reife, unverpaarte Weibchen verlangsamen ihre Lokomotion, wenn sie den Balzgesang hören, was die Akzeptanz eines fiktiven, balzenden Männchens nahelegt. Im Gegensatz dazu beschleunigen nicht ausgereifte unverpaarte Weibchen und bereits verpaarte Weibchen ihre Lokomotion in Reaktion auf den Balzgesang. Diese Verhaltensänderung in der Reaktion auf den Balzgesang ist vom Sex Peptide Rezeptor abhängig. Trotz der unterschiedlichen Reaktionen sind Weibchen in den verschiedenen Zuständen alle auf das konspezifische Interpulsintervall des Balzgesangs eingestimmt, was darauf schliessen lässt, dass das Erkennen des Balzgesangs als solchen weder von der sexuellen Reife noch dem Verpaarungszustand abhängt. Des weiteren konnten wir zeigen, dass fruM, die spezifisch im Männchen auftretende Isoform von fruitless, die Reaktion des Weibchens auf den Balzgesang sowie andere, spezifisch weibliche Verhaltensmuster aufhebt. Um die neuronale Basis des weiblichen Paarungsverhaltens zu identifizieren, wurde ein neuronaler Silencing Screen mit einer Sammlung von GAL4 Linien durchgeführt, in dem die Empfänglichkeit des Weibchens getestet wurde. In diesem Screen wurden GAL4 Linien gefunden, für die unverpaarte Weibchen das Verhalten verpaarter Weibchen zeigen. Die Arborisierungen der Neurone, die in diesen Linien markiert werden sowie die GRASP Signale mit den Sex Peptide sensitiven Neuronen in den Reproduktionsorganen weisen darauf hin, dass diese Neurone vermutlich Informationen über den Verpaarungsstatus des Weibchens in zentrale Hirnstrukturen senden.

Schlagwörter in Deutsch

Drosophila / Paarungsverhalten / Paarungsgesang / Verhaltensquantifizierung / Neuronale Schaltkreise / Weibchen

Item Type: Hochschulschrift (Dissertation)
Author: Feng, Kai
Title: Neural control of the female mating decision in Drosophila melanogaster
Umfangsangabe: 71 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publication year: 2010
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Dickson, Barry
Assessor: Rumpel, Simon
2. Assessor: Benton, Richard
Classification: 42 Biologie > 42.20 Genetik
AC Number: AC08258279
Item ID: 10366
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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