A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants

Stephen Nilsson-M&#248;ller; Michael Poulsen; Tabitha M. Innocent

doi:10.3791/58420

JoVE Journal > Behavior

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Behavior

Patojen için davranışsal savunma eğitimi için görsel bir kılavuz içinde yaprak kesme karıncalar saldırıları

Published: October 12, 2018

doi:

10.3791/58420

Stephen Nilsson-Møller¹, Michael Poulsen¹, Tabitha M. Innocent¹

¹Centre for Social Evolution, Section for Ecology and Evolution, Department of Biology,University of Copenhagen

Summary

Kliplerin ve beraberindeki tanımları bir deneysel enfeksiyon senaryoda resimli, yaprak kesme karıncalar hastalığı savunma davranışlar için görsel bir kılavuz mevcut. Anahtar savunma davranışları tanımak diğer araştırmacılar yardımcı olmak ve bu alanda gelecekteki araştırmalar için ortak bir anlayış sağlamak ana hedefimizdir.

Abstract

Karmaşık yaşam tarzı, fiziksel özellikleri gelişmiş işbirliği ve hastalık savunma yaprak kesme karıncalar de okudu. Her ne kadar çok sayıda çalışma hastalığı savunma ve kimyasallar ve antimicrobials ilişkili kullanımı ile bağlı davranışlar tarif var, hiçbir ortak görsel başvuru yapılmıştır. Bu çalışmanın temel amacı davranışların hastalığı savunma, hedef enfeksiyonu takip koloni bir antagonisti karşı önlem olarak ve doğrudan katılan kısa klipler kaydetmek için yapıldı. İçin bir enfeksiyon deney, yaprak kesme karınca türlerin Acromyrmex echinatioralt kolonileri ve karıncalar mantar ürün için en önemli bilinen patojen tehdit ile yapardık bunu (Leucoagaricus gongylophorus), , özel bir patojenik mantar cins Escovopsis. Biz filme ve virüslü ve bulaşmamış koloniler, enfeksiyon erken ve daha ileri aşamalarında göre. Tedaviler ve patojen saldırı olasılığı davranışsal yanıt erken ve geç hafiye-in tehdit ve işçi karıncalar farklı castes arasında değişir Haritayı anahtar savunma davranışlar sayılabilir. Bu kayıtlar bir kütüphane ana bireysel savunma davranışları tanımlar tarafından eşlik davranış klip yaptık temel. Biz böyle bir rehber tanımak ve bu davranışları eğitim bu alanda çalışan diğer araştırmacılar için ortak bir referans çerçevesi sağlamak ve de sonuçta rolü daha iyi anlamanıza yardımcı olmak için farklı çalışmalar karşılaştırmak için daha fazla kapsam sağlar tahmin Bu davranışlar hastalığı savunmak için oynamak.

Introduction

Yaprak kesme karıncalar sosyal böcekler, bazı dünya üzerindeki en karmaşık koloni oluşturan ileri seviyededir. Onlar mantar büyüyen karıncalar (kabile Attini) türetilmiş bir dalı vardır 2 cins Acromyrmex ve Atta¹/ oluşan. Onlar mantar kırpma türler Leucoagaricus gongylophorus yetiştirmek (Bazidyumlu mantarlar: Agaricales), hangi onlar onların ana besin kaynağı²^,³kadar güveniyor. Bu mantar büyüme taze yaprak malzeme ile karınca tedarik ve mantar karşılığında karıncalar ve onların kara kara tarafından tüketilen besin açısından zengin şişmiş hyphal ipuçları (gongylidia) üretir. Koloniler yeraltında inşa edilir, mantar kırpma dış bahçeleri⁴^,⁵‘ te korunur ve karınca çiftçi kendi ürün Monokültür olası patojenler⁶^,⁷‘ den^,^{8 koruma} ^,⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹². Koloniler işçiler farklı boyutta (kast) ve yaş¹³^,¹⁴^,¹⁵karıncalar ve kırpma savunma patojenler uzanır, arasındaki iş bölmek.

Yaprak kesme karınca koloniler hastalığı için savunmasız olmalıdır bekliyor olabilir. Grup oturma hastalıkların sık etkileşimler nedeniyle ilgili işçi ve böylece, daha kolay iletim¹⁶arasında yayılması kolaylaştırmak için bekleniyor. Karıncalar Entomopatojen mantar parazitler, Metarhizium türler ve Beauveria bassiana⁶gibi yatkındır. Bu parazitler Generalist vardır ve çoğu kez mevcut yuva⁷^,⁸yakın toprakta. Monokültür⁴^,mantar kırpma tarım⁵ de hastalık¹⁷^,¹⁸için duyarlı olmak büyük olasılıkla yapar. O-ebilmek var olmak bulaştırmak kültürlü mantar parazitler tarafından ( Aspergillus niger ve Trichoderma türler³dahil); Ancak, bir uzman necrotrophic mantar Escovopsis cins içinde en önemli tehdit mi (Ascomycota: Hypocreales)¹¹. Mycolytic enzim salgılanması ve diğer bileşikler, Escovopsis öldürür ve mantar kırpma¹², karınca koloniler¹¹^,¹⁹için potansiyel olarak ölümcül sonuçları ile besin elde eder.

Hastalık tehditlerle başa çıkmak için karıncalar olağanüstü savunma var. hem bireysel hem de koloni düzeyinde, birleştirme biyolojik mücadele, önlem olarak ve ne zaman gerekli, enfeksiyon yanıt olarak hareket için davranış ve kimyasal savunma Toplu olarak, bu savunma önlemek ya da kültürlü patojenler ve uzman Escovopsisgibi enfeksiyonlar etkisini azaltmak. Genel olarak onlar parazitler yuvaya girme ve enfeksiyon yuva içinde yayılmasını sınırlayan parazit önlenmesi çevre²⁰, daralma kaçınarak gerektirir. Savunma ilk satırları salgı salgılar³^,²¹^,²²^,²³^,²⁴^,²⁵^,²⁶^, kimyasallardan dahil²⁷ bitki yüzeylerde, onları mantar Bahçe ve hem kendi allogrooming yürüten ve karıncalar birleşme öncesinde yalama işçiler ile dezenfekte etmek. Ne zaman kendilerini, özellikle yuva girdikten sonra damat, işçiler de onların vücut²⁷ile asidik dışkı salgıları geçerli olabilir. Bu profilaktik savunma demonstrably patojenik tehditler⁶^,⁷^,⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹tarafından^{enfeksiyonu önlemek önemlidir,} ¹².

İlk savunma başarısız ve Escovopsis gibi bir patojen yuva ve mantar Bahçe girerek başarılı ve enfeksiyon erken bir aşamada tespit edilirse, karıncalar mantar sporları²⁵^,²⁸_. kaldırmak için damat kullanın Karıncalar metapleural bezleri salgılar uygular veya Sporlar infrabuccal cep (bir ağız boşluğu), aktarım nerede metapleural ve labyal bezi salgıları²⁶içeren bir kimyasal kokteyl ile karıştırılır. Bu bezleri γ – keto – karboksilik dahil olmak üzere, 20’den fazla bilinen bileşikler vardır- ve indoleactic asit³. Bu aktif olarak uygulanan²⁵, antibiyotik, fungistatic ve mantar özellikleri²⁹var ve Escovopsis spor çimlenmesi³⁰inhibe olabilir. İnfrabuccal cebinde depolanan Sporlar daha sonra koloni³¹^,³²okuldan. Bu mantar aşamasındaki algılama takip damat çoğunu küçük işçi²⁸^,³³tarafından yapılmaktadır. Ancak, bir patojen algılama kaçınmak için yönetir ve mantar bahçe içinde yayılır, hem küçük ve büyük işçiler enfekte mantar²⁸parçaları ayıklamak ve kaldırılan bu malzeme dışında yuva³¹yatırılır. Ayrıca, üzerinde Acromyrmex kullanan simbiyotik evvel³⁴^,³⁵^,³⁶tarafından— üretilen antibiyotik şeklinde biyolojik mücadele yaprak kesme cins içinde tür muhafaza Escovopsis mycelial büyüme önlemek bileşikler üretmek için ağırlıklı olarak genç büyük işçiler³⁴^,³⁸^,³⁹^,⁴⁰— karınca kütikül³⁷ ³⁴ ^, ³⁸ ^, ⁴¹. Bu antibiyotik üretim sırayla Escovopsistarafından zayıflatılabilir-bileşikler sırasında bir enfeksiyon¹⁹üretilen.

Şekil 1: karınca morfolojik özellikleri. Bir şematik bir karınca iletişim kuralında belirtilen morfolojik yapıları gösteren çizim. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Yaprak kesme karınca savunma böylece topluca Bu karıncalar hastalığı⁴²çok etkin koruma sağlamak davranışsal ve kimyasal mekanizmaları entegre bir derleme oluşturur. Bu savunma anlayış geniş ilgi ve onlar kapsamlı araştırılmış¹⁶^,²⁰^,⁴²^,⁴³^,⁴⁴olmuştur. Görsel bir derleme kesin tanımı yardımcı olacak savunma davranışları ve araştırmacılar tarafından sistematik kullanımı için onları açıklaması, bizim bilgi mevcut değil ise. Karınca davranışı açıklamak için kullanılan terminoloji nispeten standart rağmen bu nedenle aynı davranış eylemleri farklı çalışmalar sürekli olarak adlandırılır hiçbir kesinlik yoktur. Bizim asıl amacımız netlik ve ilişkili tanımlar tarafından eşliğinde bireysel profilaktik ve savunma davranışları bir derleme video kayıtları üzerinden standardizasyon sağlayarak bu sorunu gidermek için burada. Biz içinde gözlenen ve sayısal davranışları deneysel Escovopsis enfeksiyonlar bunların sonuçlarını da burada mevcut Acromyrmex echinatior alt kolonilerin bağlamında bir Davranışsal deney sırasında bu klipleri filme olarak Bu derleme için davranışsal çalışmaları nasıl kullanılabileceğini açıklayıcı bir örnek.

Protocol

1. Escovopsis yalıtım Escovopsis soy Acromyrmex echinatior laboratuvar kolonilerden yanında duvar ilanı mantar Bahçe parçaları, karıncalar, nemli Pamuk yün Escovopsis filizlenen ve sporulates kadar birkaç gün ile bir petri kaldırıldı ile izole et. Sporlar patates dekstroz agar tabak (PDA, 39 g/L) için aktarım ve ca. 23 ° C kuluçkaya yaklaşık iki haftadır.Not: Geçerli çalışma odasında bir zorlanma kullanıldı. Bu ilk plakaları olgun Sporlar ortaya çıkarmak için steril bir iğne kullanın. İğne ucu karşılamak için yeterli Sporlar seç. Sporlar steril koşullarda yeni plakalar üzerinde aşılamak ve, kuluçkaya ~ 23 ° C yaklaşık iki haftadır. Hif tüm levha kaplı ve olgun kahverengi Sporlar yetiştirilen, adım 1.3 ama bu sefer Sporlar yeni PDA plaka ile yineleyin. Escovopsis temiz bir hisse senedi için her zorlanma olana işlemi (görünür kirleticiler üzerinde veya plaka yüzeyinin altında büyüyen) elde yineleyin. 2. deneysel set-up Üç A. echinatior kolonileri kullanın.Not: Burada koloniler Ae160b, Ae322 ve Ae263 kullanıldı. Her koloni, 12 alt koloninin olun. Altı alt colonies için 0 h sonra gözlem ve 72 h sonra gözlem için altı alt kolonileri olun. Bu toplam 36 alt kolonileri verir; yarısı alt kolonileri her ‘üst’ koloni olarak denetim ve diğer yarısı’Escovopsis tedavisi’ olarak işaretle.Not: Süre üst sömürgelerinde bir Kraliçe varlığı etkiler işçi davranış, biz bekliyoruz (Bu garanti edilmez rağmen), Kraliçe daha az alt kolonileri deneme çalıştırdığında kısa süre için queenright koloniler davranmaya muhtemeldir. Alt her koloni için uzunlukta bir kare kutu kullanın: ~ 3.15 inç (8 cm), Genişlik: ~ 2.17 inç (5.5 cm) ve derinlik ~ 1,77 inç (4.5 cm).Not: Filme ve davranış tanıma uygun karıncalar yem ve atık dökümü için mantar parçası dışında ama aynı zamanda kutusu kadar küçük yapmak için yeterli alan sağlamak için önemli bir noktadır. Alt her koloni için mantar Bahçe (L. gongylophorus) orta kısmında bir çay-kaşık boy (yaklaşık 2,2 cm3 ve 1,2 g) parça orijinal koloni, bramble yaprağı, eklemek ve bir parça pamuk yün suya batırılmış.Not: Pamuk yün nem sağlar. Bu su ile damlama değil ve mantar Bahçe dokunmamanız gerektiğini. Alt koloniler, Escovopsisile tedavi için bir aşı döngü kullanın ve sadece Escovopsis sporlar tarafından örtülü açılış doldurun. Sporlar böylece sporlar çok kümelenmiş yavaşça mantar Bahçe küçük, yerelleştirilmiş bir parçası on ila yirmi kat dokunarak aşılamak. Denetimleri kullanılan alt colonies için Escovopsis uygulamaya mantar Bahçe steril aşılama döngü ile taklit.Not: her ne kadar bu varsa denemeye yapıldı değil, steril bir toz (gibi grafit veya talk pudrası) aşı bir patojen bir enfeksiyonla ve etkisiz bir ajan arasında ayırt etmek için bu aşamada yapılabilir. 72 h gözlemleriçin alt kolonileri yarım bırakmak (her ikisi denetler ve enfekte) 72 h Escovopsis karıncalar ekleme veya video kaydı başlatmadan önce giriş sonra için.Not: 72 h karıncalar yokluğunda bekleyen muhtemel Escovopsis Sporlar (yayınlanmamış vitro veri); çimlenme kolaylaştırır Bu da diğer enfeksiyonlar (örneğin, bir mantar mantar bahçede zaten mevcut) olasılığını artırır, ancak bu süre bu tedavi kurulan enfeksiyon erken aşamada temsil etmek tercih edilir. 0 h gözlemleriçin doğrudan adım 2.6 ve daha önce kayıt, yaklaşık 30 dakika sonra iki kara kara, dört küçük işçi ve dört büyük işçi aynı anda üst koloni her kutusuna ekleyin. Manikür çoğunu kapsayan evvel ile hafif pigment ile genç olan iki büyük işçilerden bahçe içinde kullanın. Diğer iki koyu pigment ve bunlar sadece laterocervical levha kaplama ile bahçenin dışına götür. 72 h gözlemleriçin kayıt, yani, aşı ile Escovopsissonra 71.5 h önce 2.8 ve 2.8.1 30 dk yineleyin.Not: Deneysel alt kolonileri kurulan doğal Acromyrmex koloniler önemli ölçüde daha küçük. Bu doğru davranış kaydetmek için gereklidir. Bu niteliksel bazı davranışları sıklığını etkileyebilir iken alt kolonileri kompozisyonu daha çok niteliksel davranış etkileşimleri yansıtacak şekilde işçiler doğal sömürgelerinde karışımını yansıtacak şekilde seçildi. 3. video kayıt ve davranışları Puanlama Yeterli ışık sağlamak ve bir dizüstü bilgisayar (veya eşdeğeri) bağlı bir USB endoskop kullanın. Alt her koloni için video kaydı için 4 h (ya 0 h veya 72 h sonrası enfeksiyon başlayarak) gerçekleştirin. 36 alt kolonileri kaydettikten sonra toplam 144 h film ve skor ilgi tüm davranışları her alt kolonideki tüm bireyler için gözden geçirin.Not: geçerli deneysel Örneğin, iki alt koloniler (koloni Ae160b denetiminden) ve koloni Ae322 bir tedavi alt koloni dışında Escovopsisgözlemler saatlik toplam sayısını azaltarak, mantar enfeksiyonu nedeniyle dışlamak zorunda kaldık 136 için. Her zaman bir davranışı görülmektedir, 1 olay kaydetmek.Not: Bir davranış başka bir davranış tarafından kesilirse, sadece puan ama kısa veya uzun süre bu > 1 olarak, ya da karınca bir süre için pasif ise olabilir. 4. davranışlar Not: Bir önceki çalışmalar23,27,28,31,45 ve kişisel gözlemler açıklamaları kullanarak davranış tanımları yapılmıştır. İletişim kuralında davranışları tanınması için kullanılan önemli morfolojik yapıları vitrine ayrıntılı bir örnek için bkz: Şekil 1. Kendi kendine bakım ve temizlik anten (Video 1) Karınca kendi kendine damat başlatmak için bacak hareketi durur dikkat edin. Kontrol antenleri açık bacaklar (Şekil 1) anten ev temizlik ürünleri yoluyla çekti, bir teşvik farklı ile karşı karşıya bir çentik oluşan tibia-tarsus ortak bulunan bir kıskaç benzeri yapı kıllar ve tarak45, boy 46. Anten temizlendikten sonra karınca bacaklar ve anten temizleyiciler, parçacıklar ve glossa (Şekil 1) ile olası patojenler kaldırma ağız yoluyla bacaklar çekerek temiz olacak olduğunu gözlemlemek.Not: Kendi kendine damat, anten ve daha sonra anten temizleyiciler (Şekil 1) Temizleme, ama aynı zamanda ağız bacaklar temizlemek için kullanmak oluşabilir. Bir karınca bacakları temizlerken, en sık tüm altı bacaklar arkaya temizler. Mantar (Video 2) damat Karınca mantar Bahçe bacak hareketleri sabit bir noktada durur Eğer dikkat edin. Anten scape ve funiculus (Şekil 1) arasındaki açı yaklaşık 45 ° olması mantar doğru işaret hareketsiz ve paralel ve anten ucu vardır neredeyse dokunmadan, sapa (ipuçları yakın gözlemlemek Şekil 1). Üst (maxillae) ve alt (alt dudak) ağız mantar yalamaya glossa (Şekil 1) ortaya çıkan ile açık olduğunu unutmayın. Allogrooming (Video 3) Bir veya daha fazla karıncalar başka bir (alıcı) karınca veya tersiyaklaştı bu davranış gözlemleyebilirsiniz. Davranış sırasında karıncalar durdurmak ve fiziksel temas ile yakından yan yana. Damat ant(s) biraz alıcı karıncanın vücudu daha geniş bir alanı kapsayacak şekilde hareket edebilir. Actor(s) anten hareketsiz ve alıcı karınca veya geçirilmesi ve hafifçe dokunarak alıcı belirli bir noktaya doğru sivri olabilir gözlemlemek. Belirli nokta veya dokunarak sabit bağlı olarak yaklaşık 45 ° scape ve funiculus (Şekil 1) arasındaki açıdır. Actor’s anten uçları birbirlerine ve Sapa (Şekil 1) ipuçları yakın genellikle. Üst (maxillae) ve alt (alt dudak) ağız alıcı karınca yalamaya glossa (Şekil 1) ortaya çıkan ile açık olduğunu unutmayın. Metapleural bezi damat (Video 4) Karınca metapleural bezi (Şekil 1) damat başlatmak için hareket durduğunda gözlemlemek. Karınca metapleural bezi (örneğin, sağ ön bacak) açılışı (verin) ovalamak ön ayakları sırtını birine ulaşmak için bir tarafa eğilir unutmayın.Not: Diğer ön bacak aynı anda (Bu örnekte sol ön bacak) dir (resim 1) glossa tarafından yaladı. Karınca için diğer tarafa eğilir ve bacaklar geçer ve ters bacaklar aynı hareketlerle yinelenen denetim kontrol edin. Karınca metapleural bezleri ve daha sonra bacaklar (Şekil 1) arasında sürekli geçiş glossa ön ayakları taşımak devam ediyor.Not: Bu örnekte, karınca şimdi sol ön bacak metapleural bezi ve glossa (Şekil 1) sağ ön bacak geçirir. Damat metapleural bezi sonra (Şekil 1), karınca kez kendi kendine damat (adım 4.1) başlatır. Ayıklayacaktır spor (Video 5) Karınca bacak hareketleri sabit bir noktada mantar bahçe üzerinde durduğunda bu davranış gözlemlemek. Anten hareketsiz ve paralel, böylece scape ve funiculus arasındaki açı yaklaşık 45 °, mantar doğru çekti ve anten uçları neredeyse birbirlerine ve Sapa (Şekil 1) ipuçları dokunuyorsun gözlemlemek. Karınca onları çekerek onun kıskacı (görünür Escovopsis Sporlar kapmak ve onları mantar kırpma ayırmak için,Şekil 1) açar kontrol edin. Karınca yuvasından anten yönlendirme için yavaşça hareket ediyor Sporlar kümesi taşır. Anten anten temizleyiciler (Şekil 1; bkz: Video 1) Sporlar kümesi tutarak temizlenebilir. Karınca Sporlar atık küme içinde devre dışı bırakır.Not: Kayıt atık yığını çevresinde faaliyet geçerli deneyde yapılmadı ama geçerli Protokolü’nün uygun bir uzantısı olur. Mantar (Video 6) ayıklayacaktır Karınca bacak hareketleri mantar sabit bir noktada durduğunda bu davranış gözlemlemek. Anten gevşek karınca biraz mantar parça dokunarak süre kaldırmaya çalışan mantar parçası doğru çekti. Karınca onun sapa mantar kırpma ile her iki kesme için belirtilen alan ayırmak için ya da mantar parçası onun kıskacı (Şekil 1) ile bir parçası kapmak için kullanır gözlemlemek. Mantar parça çeker iken karınca yan yana aynı anda ayakları üzerinde rock.Not: Ayıklayacaktır birden çok işçiler ve küçüklerin ve Binbaşı tarafından yapılabilir. Yani, bazı karıncalar mantar kesme yaparsan, diğerleri sallanan ve hareket çekerek taşır. Mantar müstakil bölümü yuva dışında yapılan ve atık yığını içinde bıraktı. Atık mevduat kayıt geçerli deneyde yapılmadı ama geçerli Protokolü’nün uygun bir uzantısı olur. Dışkı sıvı (Video 7) damat Karınca bacak hareketleri sabit bir noktada mantar bahçe üzerinde durduğunda bu davranış gözlemlemek. Karınca gaster (Şekil 1) ve baş birbirlerine karşı bir damlacık dışkı sıvı ağız için uygulamak için görevini yerine getirmektedir. Karınca kıskacı (Şekil 1), teker teker ile ön ayakları çeker gözlemlemek. Daha sonra karınca anten aracılığıyla ön ayakları tibia-tarsus eklem üzerinde bulunan anten temizleyiciler (Şekil 1) taşır. Damlacık regürjitasyon (Video 8) Karınca bacak hareketleri mantar sabit bir noktada durduğunda bu davranış gözlemlemek. Ve anten uçları neredeyse birbirlerine ve Sapa (Şekil 1) ipuçları dokunuş anten hareketsiz ve paralel, böylece scape ve funiculus arasındaki açı yaklaşık 45 °, mantar doğru işaret vardır. Karinca bir damlacık sıvı sarı veya kahverengi bile, onun ağız gelen ışık şeffaf olmaktan değişen mantar, üzerine kusuyor gözlemlemek.

Representative Results

Bu çalışmanın temel amacı yaprak kesme karıncalar, gelecekteki çalışmaları için bir başvuru kullanılacak bir katalog oluşturmak için hastalık savunma ile ilgili davranışları göstermek kısa klipler kurulmasıdır. Buna ek olarak, çalışma içinde bu davranışları nasıl bu katalog bunların temsilcisi sonuçlarını biz burada özetlemeye davranış çalışmalarda kullanılan göstermek için sayısal deneysel bir kurulum örneği kullanır. Sub-Colonies erken evre (0 h) ve geç sahne (72 h) enfeksiyon gözlem için ayarlanmış olan. Sonuçlarının sunuş üzerinde 0 h saat noktaya odaklama ve daha az önem alınır 72 h sonra mantarlar dışında Escovopsis ile ağır enfeksiyonlar nedeniyle iki alt koloniler (colony Ae160b için bir denetim) ve koloni Ae322 için bir tedavi, dışlandı 72 h sonra gözlenen davranışlar. Tüm alt kolonileri filme ve savunma davranışlar Puanlama sonra enfeksiyon ve hangi onlar küçük ve büyük işçiler tarafından kullanılan farklı yolları dahil olmak üzere bağlam, sonra zamanla ilişkili davranış kalıplarını farklılıkları bulduk. Buna ek olarak, kendi kendine damat, her zaman kontrol ve virüslü alt kolonileri gerçekleştirildi. Karıncalar arayan ve Escovopsis hif veya Sporlar kaldırmaya çalışmadan da ortak oldu. Çünkü bu davranış çok evrensel olarak gözlenen ve tüm durumlarda sık sık, biz bunu ölçmek değil. Biz küçük ve büyük işçiler alt kolonisi (tablo 1) başı için iletişim kuralı ve mevcut hesaplanan toplam ve ortalama Frekanslar açıklanan diğer davranışlarını attı. Biz denetimlerinde, küçük işçiler bakımlı bahçe bitki daha çok büyük işçiler (Şekil 2bir) ve anecdotally mantar bahçede daha fazla zaman harcadılar gözlenen bulundu. Escovopsis ile enfekte sömürgelerinde artan mantar genel denetim kolonileri göre damat için bir eğilim vardı, ama bu önemli değildi (F1,23 2,80, p = 0.1077; = Tablo 2; Resim 2 bir). dışkı ile enfeksiyon bakım içinde sigara önemli bir artış vardı (F1,23 0,60, p = 0.4455; = Tablo 1) ama küçük ve büyük işçiler (Şekil 2b) arasında bir fark yoktur. Biz işçiler mantar girdiğinde veya değil, ne zaman onlar were tamamen mantar uzak uzun bir süre için damat dışkı gözlenen. Şekil 2: frekans olaylar damat. Bir sayı anlama (± Standart hataları (SE); n = 9) aşı sonra 4 saat içinde olayları damat (a) mantar damat ve (b) dışkı oluşan bu sıvı, küçük ve büyük işçiler denetimleri ve Escovopsis tedavileri karşılaştırma. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Çeşitli davranışları son derece nadir. Biz sadece dört kez damat metapleural bezi gözlenen ve 72 h sonra tüm örneklerini oluştu; bir kez kontrol grubunda ve üç kez sömürgelerinde Escovopsis enfeksiyonu (tablo 1). Neredeyse kadar seyrek, karıncalar üzerine mantar Bahçe ve bir kaç kez mantar (tablo 1) dışında sıvı bir damlacık kusturmak bulduk. Denetim alt koloni ve iki kez enfekte kolonilerdeki – tüm üç örneği davranışı büyük bir işçi tarafından gerçekleştirilen bir kez 0 h grupları, bu oldu. Bir keresinde küçük bir işçi bir damlacık köşedeki kutusu ve bir kez büyük bir işçi üzerindeki bramble yaprak, Escovopsis tedavisinde her ikisi de aynı şeyi yaptı regurgitated. 72 h kolonilerde damlacık regürjitasyon mantar üzerinde hiç kontrolü kolonilerde gözlenen ama yedi kez enfekte kolonilerde oldu. Bunlardan altı büyük işçiler ve bunlar mantar Bahçe dışında damlacıkları eklendi tek bir kişi tarafından üçü vardı. Spor (Şekil 3bir) ayıklayacaktır ve mantar (Şekil 3b) ayıklayacaktır frekansı düşük her ikisi de vardı. Virüslü kolonileri ve denetimleri arasında ayıklayacaktır mantar sıklıkla anlamlı bir fark iken, zamanla enfeksiyon beri artırmak için ayıklayacaktır için bir eğilim vardı (F1,232.91, p = 0.1014; = Tablo 2). gözlemlerimiz hangi önemli ölçüde zamanla değişmedi, ayıklayacaktır, Escovopsis spor üzerinde duruldu ama hastalık bulaşmamış tek denetimleri (F1,23 Escovopsis bulaşmış sömürgelerinde yüksek sıklığı için bir eğilim vardı 3,27, P = 0.0838; = Tablo 2). Escovopsis ile enfekte daha az alt kolonileri görünür Sporlar (karıncalar spore aşı 0 h sonra tanıtıldı zaman) bir aşamasındaki enfeksiyon gözlem noktayla sonra hemen hemen tüm sporlar kaldırma karıncalar ile kalan vardı yarısı alt kolonileri (4 dışarı-in 9; Şekil 3 c). daha sonra sahne enfeksiyonlar (nerede karıncalar tanıtıldı spore aşılama 72 h sonra), karıncalar Sporlar tamamen herhangi bir alt kolonileri kaldırma kapasitesine sahip değildi. Birlikte ele alındığında, bu gözlemler için mantar enfeksiyon boyunca ayıklayacaktır ayıklayacaktır spore gelen kaydırmaya karıncalar için bir eğilim öneririz. Şekil 3: olaylar ayıklayacaktır frekans. Frekans demek (± Standart hataları (SE); n = 9) (a) spor ( Escovopsis sporlar) ayıklayacaktır ve (b) mantar (Escovopsis veya diğer mantarlar) bir 4 h gözlem dönemde küçüklerin ve Binbaşı tedavi grupları, karşılaştırma ayıklayacaktır ve ((c)) gözlem döneminin sonunda tedavi gruplarında görünür Escovopsis sporlar ile alt kolonileri sayısı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız. Küçük işçi – kontrol Küçük işçi – tedavi Büyük işçiler – kontrol Büyük işçiler – tedavi 0h Mantar damat 84 (9.333) 131 (14,56) 37 (4.111) 66 (7.333) Allogrooming 6 (0.6667) 14 (1.556) 5 (0.5556) 6 (0.6667) Spore ayıklayacaktır 0 3 0 5 (0.5556) Mantar ayıklayacaktır 0 0 0 0 Dışkı sıvı damat 46 (5.111) 69 (7.667) 27 (3.000) 48 (5.333) Damlacık uygulama 0 0 1 (0.1111) 2 (0.2220) Metapleural bezi damat 0 0 0 0 12. Mantar damat 10 (1.429) 45 (5.000) 24 (3.429) 38 (4.222) Allogrooming 2 (0.2857) 10 (1.111) 1 (0.1110) 4 (0.4440) Spore ayıklayacaktır 0 0 0 1 (0.1110) Mantar ayıklayacaktır 0 1 (0.1110) 0 2 (0.2220) Dışkı sıvı damat 19 (2.714) 38 (4.222) 30 (4.286) 30 (3.333) Damlacık uygulama 0 1 (0.1110) 0 6 (0.6667) Metapleural bezi damat 0 2 (0.2220) 1 (0.1429) 1 (0.1110) Tablo 1 : Dört saatlik gözlem davranışları sayısı 0 ve 72 h sonra Escovopsis aşı. Gözlemler (ortalama frekansları ile bağımsız parantez içinde başına), ortalama toplam sayısı sırasıyla denetim ve Escovopsis enfeksiyon alt koloniler, küçük ve büyük işçilerden karşılaştırma (n = 9). Tip 3 testleri sabit etkileri Mantar damat Allogrooming Dışkı damat Spore ayıklayacaktır Mantar ayıklayacaktır Etkileri NUM DF Den DF F değeri Halkla İlişkiler > F NUM DF Den DF F değeri Halkla İlişkiler > F NUM DF Den DF F değeri Halkla İlişkiler > F NUM DF Den DF F değeri Halkla İlişkiler > F NUM DF Den DF F değeri Halkla İlişkiler > F Koloni 2 23 0.77 0.4733 2 23 0,52 0.5989 2 23 0.54 0.5903 2 23 0.51 0.6052 2 23 1.17 0.3272 Alt kolonisi (koloni) 6 23 0,93 0.4892 6 23 0.51 0.7978 6 23 0,63 0.7067 6 23 1.67 0.1742 6 23 1.53 0.2127 Tedavi 1 23 2.8 0.1077 1 23 1.85 0.1875 1 23 0,6 0.4455 1 23 3.27 0.0838 1 23 1 0.3275 Zaman 1 23 6.53 0.0177 1 23 0,88 0.3574 1 23 0,97 0.3361 1 23 0,53 0.4742 1 23 2.91 0.1014 Tablo 2 : İstatistiksel sonuçlar karma ANOVA testleri üzerinde ayrı davranışlar için istatistiksel analizler yapıldığı. Sabit etkileri koloni, alt kolonisi (koloni içinde iç içe), tedavi ve zaman vardı. Bu tabloyu indirmek için buraya tıklayınız. Video 1: kendi kendine damat ve anten temizlik. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. İndirmek için sağ tıklatın. Video 2: mantar damat. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. İndirmek için sağ tıklatın. Video 3: Allogrooming. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. İndirmek için sağ tıklatın. Video 4: Metapleural bezi damat. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. İndirmek için sağ tıklatın. Video 5: Spore ayıklayacaktır. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. İndirmek için sağ tıklatın. Video 6: mantar ayıklayacaktır. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. İndirmek için sağ tıklatın. Video 7: Fekal sıvı damat. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. İndirmek için sağ tıklatın. Video 8: damlacık regürjitasyon. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. İndirmek için sağ tıklatın.

Discussion

Bu çalışmanın temel amacı dikkat etmek ve kayıt karakteristik yaprak kesme karınca savunma davranışları ile Escovopsisiçin başvuru klip oluşturma, mantar-Bahçe enfeksiyon varlığında daha geniş bilimsel topluluk tarafından kullanın. Bu davranışları özel değildir unutulmamalıdır Escovopsis, gelen kolonileri savunmaya ama da diğer kirleticileri ve enfeksiyonlar⁶^,⁷^,⁸karşı^,^{9 savunmak için bir rol oynayabilir} ^,¹⁰^,¹¹^,¹²ve karıncalar kendilerini⁴²savunma. Bizim iletişim kuralı mantar büyüyen savunma daha geniş araştırma için bir zemin sağlar karıncalar. Bu özellikle yararlı olması muhtemeldir: (i) bu davranışları ile; sahibi olmayan genç araştırmacılar için (ii) tutarlı tanımlarında ve davranışlarını gözlemleri güvenliğini sağlamak için; (iii) çalışmaları ve karınca türler arasında karşılaştırmalar kolaylaştırmak için; (IV) çünkü bu davranışlar bir dizi bile deneyimli çok seyrek olarak oluşabilir araştırmacılar asla onları gözlenen; (IV) çünkü anlama ve davranışları ile ilgili laboratuvar yardım kontrollü koşullarda tanıma nerede koşulları kontrol etmek zordur in situ inceliyor.

Bizim davranış çalışma sonuçlarını bu küçük gösterdi önceki çalışma ile tutarlı işçi mantar damat — çok önemli bir enfeksiyon erken tespit edilirse — daha büyük işçiler²⁵^,²⁸^,³². Burada, büyük işçiler mantar Escovopsis enfeksiyon sonra (Şekil 2bir) damat miktarı arttı. Bu küçük işçiler baskın mantar damat vardır, ancak büyük işçiler daha fazla yayılmasını önlemede yardımcı olabilir enfeksiyonlar kurulan göstermektedir. Küçük işçiler daha az erişilebilir Sporlar kaldırma için uygun olabilir iken büyük büyük işçiler Sporlar daha hızlı, kaldırabilirsiniz. Ayrıca onlar enfeksiyon saatinde kullanılmaya başlanan ve böylece patojen erken (Şekil 3c) tespit olabilir işçilerin başarıyla Sporlar yaklaşık yarısı virüslü alt koloniler (dört dışarı-in dokuz) kaldırıldı bulduk. Genel olarak, bir dizi bu noktalara davranışsal yanıtların nerede karıncalar ilk denemek için durdurmak Escovopsis enfeksiyon Sporlar kaldırarak (ve daha önce yapıyor bir enfeksiyon yayılır) Mantar Bahçe bölümlerini kaldırma yerine (Şekil 3a, b. ). Karıncalar mantar Bahçe²⁸parçalarını kaldırmak muhtemeldir zaman enfeksiyon ilerledikçe bu zaman içinde değişir. Her ne kadar bizim örnek boyutları kesin olmak için çok küçük olduğunu ve biz aynı anda enfeksiyonlar ayiklama davranışları indüklenen göz ardı edemeyiz, bizim veri ağırlıklı olarak enfeksiyon (Şekil 3 daha sonraki aşamalarında mevcut varlık ayıklayacaktır mantar ile bu eğilim destekler bir). Mantar ayıklayacaktır genellikle düşük düzeyde karıncalar daha da Escovopsisbüyümesini inhibe için diğer savunma (Örneğin, kimyasallar) kullanılan veya deneysel alt kolonilerimiz hiçbiri çok ağır (yapma bulaşmış olduğunu öneririz might daha yıkıcı savunma gereksiz).

Cihazla ilgili izlenimlerimizi dışkı sıvı ile kendi kendine damat mantar Bahçe girerek karıncalar özelliğidir ve enfeksiyon ile ilişkili yerine koruyucu bir önlem olarak kullanılan öneririz. Benzer gözlemler damat kendileri ve yuva girerken kendi ayakları için transfer ağızlarına ile dışkı damlacıkları foundress dişi içinde gördün mü veya kırpma²⁷. Kaldırıldı enfekte malzeme yürütülen ve atık kazık düştü bir enfeksiyon mantar Bahçe kenarında işçilerin etkinlik teorik olarak yükseltmeniz gerekir. Bu nedenle, dışkı sıvı damat da dolaylı olarak yayılan hastalık en aza indirmek için enfeksiyon sırasında artabilir. İşçiler ya mantar terk ya da daha fazla aşırı önlemler kimyasal savunma gibi evlat edinmek gibi biz ters desen mantar Bahçe kenarında azaltılmış hareketi ile ciddi enfeksiyonlar için beklenebilir.

Bir birey için önemli bir hastalık koruyucusu dışkı sıvı kimyasal gidebilirim iken, Eğer yabancı parçacıklar ya da mikrop tespit allogrooming diğer çalışanlar üzerinde yuva arkadaşları tarafından kullanılır. Önemli farklar vardır Biz gözlenen dışkı sıvı damat frekans arasında (tablo 1) (n 304 =) ve allogrooming (n = 48) patojen algılama bir farklılık gösterebilir. Karıncalar üzerinde kendilerini patojenler antenleri ile kolayca tespit etmek mümkün değildir; allogrooming yuva tüm vücudu bir karınca denetlemek ve gerekirse damat yalnızca seçim arkadaşları tarafından diğer taraftan yapılır. Escovopsis bir parazit karıncalar yerine mantar Bahçe olduğu için bu da allogrooming düşük miktarda açıklayabilir.

Biz nadiren damat ve sadece enfeksiyon daha sonraki aşamalarında metapleural bezi gözlenen. Tür mantar büyüyen karıncalar bol Pseudonocardia bakteriyel kapak ile damat metapleural bezleri²⁵^,⁴⁷türler daha az ya da Hayır kapak daha az. A. echinatior bir bolluk konukçunun⁴⁷olduğu gibi bu frekans damat düşük bezi açıklayabilir. Metapleural bezi salgısının da³⁰üretmek için pahalı ve daha uzun süre metapleural bezi bakım gereksinimini kesintili olabilir anlamı, infrabuccal cep içinde depolanabilir. Metapleural bezi, bakım sırasında karıncalar aynı anda switch bacaklar ve sadece bezinin bakımlı bacak yalamak; Sporlar böylece infrabuccal pocket bezi salgıları Escovopsisinhibe için kritik nerede aktarılır ‘ sonraki çimlenme²⁵için potansiyel. Küçük işçi içinde yuva daha bol ve metapleural bezi salgıları çoğunluğu için sorumlu oldukları öne başına birim vücut kitle³⁰, daha büyük metapleural bezleri yoktur. Bu da neden, bizim çalışmada, mantar damat en yüksek frekans küçük işçiler arasında açıklar.

Etkin gösteren behavior(s) antibiyotik bakteriyel ortakyaşara yaygın olarak Acromyrmex işçi kütikül üzerinde gözlenen ve Escovopsis karşı savunmak için bir rol oynamaya bilinen Pseudonocardia, üzerinden kullanmak gözlemlemek bekleniyor ³⁶ ^, ³⁹ ^, ⁴⁰. böyle bir davranışı, gözlemleyerek değil için en olası açıklama bu uygulama bu antibiyotiklerin diğer davranışlar dahil edilebilir olarak gözlemlemek zorlaştırabilir bakım ve/veya ayıklayacaktır, mantar ve ardından kendi kendine damat gibi bir farklı davranış.

Mantar Bahçe için sıvı damlacıkları regurgitating beklenmedik davranışlar görülmektedir. Nestmates için gıda yetersizliği daha önce yaprak kesme karıncalar²²yılında tanımlanmıştır. Deneyimimizi, şeffaf renkli koyu kahverengi, onlar diğer karıncalar için besin kaynağı olmak ve/veya su sağlamak telkin damlacıkları farklıydı. Biz sadece iki kez damlacıkları diğer karınca parası veya nem oranı azaldığında mantar suyla temasa hizmet belirleyemiyor böylece nerede diğer karıncalar damlacıkları içti gözlenen. Antimikrobiyal peptidler¹⁶^,⁴⁸regürjitasyon tarafından bağışıklık astar gibi bir savunma rolü ima Escovopsis enfeksiyonlar sırasında çoğu bu davranış gözlemleri vardı. Biz firma bu konuda bu davranış nadir ama damlacıkları antimikrobiyal özellikleri olup olmadığını Ayrıca, örneğin, belirlenerek araştırmak için ilginç bir satır olurdu beri sonuçlara olamaz.

O gözlemsel çalışmaların yaprak-kesici karıncalar karmaşık savunma davranışlarını göz önüne alındığında, herhangi bir karşılaştırma ile ve mantar Bahçe enfeksiyonu olmadan da dahil olmak üzere alanında son derece zor olurdu, deneysel verilerin değerli kazandırabileceğini Bu davranışların altında daha koşulları kontrol. Laboratuvar koşullarında yapılan gözlemler doğal koşullar altında bulunan davranışlar farklılık gösterebilir, anahtar savunma davranışlar bizim katalog gibi araçlar gelişmiş olması, her ikisi de geliştirmek için deneysel gerekir ve gelecekte alan çalışmalar. Deneysel ancak, kısmen neden bazı davranışları son derece nadir açıklayabilir (Örneğin, allogrooming, metapleural bezi damat) içinde bu davranış tanımlarını kullanarak bizim gösteri. Gelecekteki çalışmalar bu nedenle daha doğal gözlem yapma yolları bulmak için bu deneysel kurulum sınırlamaları düşünebilirsiniz. Ek etkenler de (genç) işçiler evvel taşıyan ve farklı bir Escovopsis tehdit için yanıt daha az bol kapağı, büyük işçiler arasında ayrım gibi geçerli protokol içine entegre olabilir enfeksiyon. Orada (örneğin odak bireyler Puanlama) gözlemler daha doğru yapmak ya da daha büyük alt koloni boyutu (daha fazla sayıda işçi) ve süresini veya adlı filme alt kolonileri ya da bireylerin sayısı arasında ticaret-off bir verilen zaman dilimi. Set-up bir davranış hedef ele alan bir odak ile daha büyük davranış etütler uzun olabilir iken, yine de, bu durumda biz başarılı bir şekilde kayıt ve özel savunma davranış tanımlama yöntemi vitrine üzerinde duruldu.

Biz savunmak için yaprak kesme karıncalar katkıda davranışları belgelenen ve daha önemli ölçüde, sistematik olarak tanımlanan, açıklanan ve film üzerinde savunma davranışlar yakalanan. Neden bu bir patojen bir geniş karşı karşıya savunma davranışları ayarladığınızda ve antimikrobiyal uygulanması ilişkili başarıyla mantar-tarım karınca koloniler, bulaştırmak zor olduğunu düşündüren bu alanda diğer araştırma temsilcisi sonuçlarımız güçlendirmek bileşikler. Bu alanda gelecekteki çalışma için yeni bir araç sağlamak bizim en önemli amaçimiz oldu ve biz davranış Katalog fikir birliği ve aerodinamik tanımları, gözlem ve yorumları davranışları, önemli bir kaynak hizmet sağlamak için değerli olacağını umuyoruz gelecekteki araştırmalar için.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Satır Vej Ugelvig ve Kirsten Sheehy mekanizmaları anten temizlik bakım ve set-up filme ile ilgili yararlı tartışmalar için teşekkür etmek istiyorum. Michael Poulsen Villum Kann Rasmussen genç araştırmacı Bursu (VKR10101) ve Tabitha masum bir Marie Curie bireysel Avrupa tarafından tarafından desteklenmektedir (IEF vermek 627949) bursu. Biz de imkanları ve Panama lojistik destek için Smithsonian tropikal Araştırma Enstitüsü ve Autoridad Nacional del Ambiente izni için toplamak ve Danimarka’ya karıncalar vermek için teşekkür etmek istiyorum.

Materials

Plastic boxes	N/A	N/A	Transparent. Length: 3.15 in (8 cm), width: 2.17 in (5.5 cm), depth: 1.77 in (4.5 cm)
Petri dishes	Sarstedt	82.1472	3.62×0.63 in (9.2×1.6 cm)
Inoculation loops	Labsolute	7696431	Disposable 1uL. Length: 7.67 in (19.5 cm)
Cameras	DBPower	NTC50HD_8.5mm	USB Endoscope Camera
Holders for the cameras	N/A	N/A	Old beaker clamp stand.
Laptop	HP	N/A	Generic laptop for saving recordings.
Program used on the laptop	Windows Movie maker	N/A
Forceps	Vermandel	50.054	Soft
Potato dextrose broth	Sigma-Aldrich	P6685-1KG	24 g/L

References

Hölldobler, B., Wilson, E. O. . The ants. , (1990).
Weber, N. A. . Gardening ants, the attines. , (1972).
Bot, A. N. M., Ortius-Lechner, D., Finster, K., Maile, R., Boomsma, J. J. Variable sensitivity of fungi and bacteria to compounds produced by the metapleural glands of leaf-cutting ants. Insectes Sociaux. 49 (4), 363-370 (2002).
Poulsen, M., Boomsma, J. J. Mutualistic fungi control crop diversity in fungus-growing ants. Science. 307 (5710), 741-744 (2005).
Mueller, U. G., Scott, J. J., Ishak, H. D., Cooper, M., Rodrigues, A. Monoculture of Leafcutter Ant Gardens. Plos One. 5 (9), (2010).
Hughes, W. O. H., Thomsen, L., Eilenberg, J., Boomsma, J. J. Diversity of entomopathogenic fungi near leaf-cutting ant nests in a neotropical forest, with particular reference to Metarhizium anisopliae var. anisopliae. Journal of Invertebrate Pathology. 85 (1), 46-53 (2004).
Samson, R. A., Evans, H. C., Latgé, J. -. P. . Atlas of entomopathogenic fungi. , (1988).
Shah, P. A., Pell, J. K. Entomopathogenic fungi as biological control agents. Applied Microbiology and Biotechnology. 61 (5-6), 413-423 (2003).
Hughes, D. P., Evans, H. C., Hywel-Jones, N., Boomsma, J. J., Armitage, S. A. O. Novel fungal disease in complex leaf-cutting ant societies. Ecological Entomology. 34 (2), 214-220 (2009).
Andersen, S. B., et al. The Life of a Dead Ant: The Expression of an Adaptive Extended Phenotype. American Naturalist. 174 (3), 424-433 (2009).
Currie, C. R., Mueller, U. G., Malloch, D. The agricultural pathology of ant fungus gardens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 96 (14), 7998-8002 (1999).
Reynolds, H. T., Currie, C. R. Pathogenicity of Escovopsis weberi: The parasite of the attine ant-microbe symbiosis directly consumes the ant-cultivated fungus. Mycologia. 96 (5), 955-959 (2004).
Camargo, R. S., Forti, L. C., Lopes, J. F. S., Andrade, A. P. P., Ottati, A. L. T. Age polyethism in the leaf-cutting ant Acromyrmex subterraneus brunneus Forel, 1911 (Hym., Formicidae). Journal of Applied Entomology. 131 (2), 139-145 (2007).
Hughes, W. O. H., Sumner, S., Van Borm, S., Boomsma, J. J. Worker caste polymorphism has a genetic basis in Acromyrmex leaf-cutting ants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (16), 9394-9397 (2003).
Wilson, E. O. Caste and Division of Labor in Leaf-Cutter Ants (Hymenoptera, Formicidae, Atta). 2. The Ergonomic Optimization of Leaf Cutting. Behavioral Ecology and Sociobiology. 7 (2), 157-165 (1980).
Schmid-Hempel, P. Parasites and Their Social Hosts. Trends in Parasitology. 33 (6), 453-462 (2017).
Hamilton, W. D., Axelrod, R., Tanese, R. Sexual Reproduction as an Adaptation to Resist Parasites (a Review). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (9), 3566-3573 (1990).
Zhu, Y. Y., et al. Genetic diversity and disease control in rice. Nature. 406 (6797), 718-722 (2000).
Heine, D., et al. Chemical warfare between leafcutter ant symbionts and a co-evolved pathogen. Nature Communications. 9, (2018).
Cremer, S., Pull, C. D., Furst, M. A. Social Immunity: Emergence and Evolution of Colony-Level Disease Protection. Annual Review of Entomology. 63, 105-123 (2018).
Quinlan, R. J., Cherrett, J. M. Role of Substrate Preparation in Symbiosis between Leaf-Cutting Ant Acromyrmex octospinosus (Reich) and Its Food Fungus. Ecological Entomology. 2 (2), 161-170 (1977).
Richard, F. J., Errard, C. Hygienic behavior, liquid-foraging, and trophallaxis in the leaf-cutting ants, Acromyrmex subterraneus and Acromyrmex octospinosus. Journal of Insect Science. 9, (2009).
Reber, A., Purcell, J., Buechel, S. D., Buri, P., Chapuisat, M. The expression and impact of antifungal grooming in ants. Journal of Evolutionary Biology. 24 (5), 954-964 (2011).
Poulsen, M., Bot, A. N. M., Boomsma, J. J. The effect of metapleural gland secretion on the growth of a mutualistic bacterium on the cuticle of leaf-cutting ants. Naturwissenschaften. 90 (9), 406-409 (2003).
Fernandez-Marin, H., Zimmerman, J. K., Rehner, S. A., Wcislo, W. T. Active use of the metapleural glands by ants in controlling fungal infection. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 273 (1594), 1689-1695 (2006).
Fernandez-Marin, H., et al. Functional role of phenylacetic acid from metapleural gland secretions in controlling fungal pathogens in evolutionarily derived leaf-cutting ants. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 282 (1807), (2015).
Fernandez-Marin, H., Zimmermann, J. K., Wcislo, W. T. Nest-founding in Acromyrmexoctospinosus (Hymenoptera, Formicidae, Attini): demography and putative prophylactic behaviors. Insectes Sociaux. 50 (4), 304-308 (2003).
Currie, C. R., Stuart, A. E. Weeding and grooming of pathogens in agriculture by ants. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 268 (1471), 1033-1039 (2001).
Ortius-Lechner, D., Maile, R., Morgan, E. D., Boomsma, J. J. Metaplural gland secretion of the leaf-cutter ant Acromyrmex octospinosus: New compounds and their functional significance. Journal of Chemical Ecology. 26 (7), 1667-1683 (2000).
Poulsen, M., Bot, A. N. M., Nielsen, M. G., Boomsma, J. J. Experimental evidence for the costs and hygienic significance of the antibiotic metapleural gland secretion in leaf-cutting ants. Behavioral Ecology and Sociobiology. 52 (2), 151-157 (2002).
Bot, A. N. M., Currie, C. R., Hart, A. G., Boomsma, J. Waste management in leaf-cutting ants. Ethology Ecology & Evolution. 13 (3), 225-237 (2001).
Little, A. E. F., Murakami, T., Mueller, U. G., Currie, C. R. Defending against parasites: fungus-growing ants combine specialized behaviours and microbial symbionts to protect their fungus gardens. Biology Letters. 2 (1), 12-16 (2006).
Abramowski, D., Currie, C. R., Poulsen, M. Caste specialization in behavioral defenses against fungus garden parasites in Acromyrmex octospinosus leaf-cutting ants. Insectes Sociaux. 58 (1), 65-75 (2011).
Currie, C. R., Scott, J. A., Summerbell, R. C., Malloch, D. Fungus-growing ants use antibiotic-producing bacteria to control garden parasites. Nature. 398 (6729), 701-704 (1999).
Scheuring, I., Yu, D. W. How to assemble a beneficial microbiome in three easy steps. Ecology Letters. 15 (11), 1300-1307 (2012).
Worsley, S. F., et al. Symbiotic partnerships and their chemical interactions in the leafcutter ants (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News. 27, 59-74 (2018).
Currie, C. R., Poulsen, M., Mendenhall, J., Boomsma, J. J., Billen, J. Coevolved crypts and exocrine glands support mutualistic bacteria in fungus-growing ants. Science. 311 (5757), 81-83 (2006).
Poulsen, M., et al. Variation in Pseudonocardia antibiotic defence helps govern parasite-induced morbidity in Acromyrmex leaf-cutting ants. Environmental Microbiology Reports. 2 (4), 534-540 (2010).
Poulsen, M., Cafaro, M., Boomsma, J. J., Currie, C. R. Specificity of the mutualistic association between actinomycete bacteria and two sympatric species of Acromyrmex leaf-cutting ants. Molecular Ecology. 14 (11), 3597-3604 (2005).
Andersen, S. B., Hansen, L. H., Sapountzis, P., Sorensen, S. J., Boomsma, J. J. Specificity and stability of the Acromyrmex-Pseudonocardia symbiosis. Molecular Ecology. 22 (16), 4307-4321 (2013).
Currie, C. R., Bot, A. N. M., Boomsma, J. J. Experimental evidence of a tripartite mutualism: bacteria protect ant fungus gardens from specialized parasites. Oikos. 101 (1), 91-102 (2003).
Cremer, S., Armitage, S. A. O., Schmid-Hempel, P. Social immunity. Current Biology. 17 (16), R693-R702 (2007).
Schluns, H., Crozier, R. H. Molecular and chemical immune defenses in ants (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News. 12, 237-249 (2009).
Masri, L., Cremer, S. Individual and social immunisation in insects. Trends in Immunology. 35 (10), 471-482 (2014).
Hackmann, A., Delacave, H., Robinson, A., Labonte, D., Federle, W. Functional morphology and efficiency of the antenna cleaner in Camponotus rufifemur ants. Royal Society Open Science. 2 (7), (2015).
. How ants use ‘combs’ and ‘brushes’ to keep their antennae clean Available from: https://www.youtube.com/watch?time_continue=65&v=AB4HoeloqZw (2015)
Fernandez-Marin, H., Zimmerman, J. K., Nash, D. R., Boomsma, J. J., Wcislo, W. T. Reduced biological control and enhanced chemical pest management in the evolution of fungus farming in ants. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 276 (1665), 2263-2269 (2009).
Konrad, M., et al. Social Transfer of Pathogenic Fungus Promotes Active Immunisation in Ant Colonies. Plos Biology. 10 (4), (2012).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Nilsson-Møller, S., Poulsen, M., Innocent, T. M. A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants. J. Vis. Exp. (140), e58420, doi:10.3791/58420 (2018).

Automatically Generated