الاستقراء والتقييم من الصلبان الاستيلاد استخدام النمل، عمري فولينهوفيا
Summary
في هذا البروتوكول، ويرد وصف أساليب إجراء الاستيلاد الصلبان، وتقييم مدى نجاح تلك الصلبان، للنمل عمري فولينهوفيا. هذه البروتوكولات هامة لإجراء تجارب تهدف إلى فهم الأساس الجيني لنظم تحديد الجنس في غشائيات الأجنحة.
Abstract
وقد درست المكونات الوراثية والجزيئية لتتالي تحديد نوع الجنس على نطاق واسع في نحل العسل Apis mellifera، كائن نموذج هيمينوبتيران. ومع ذلك، يعرف الكثير عن آليات تحديد نوع الجنس الموجودة في الأصناف hymenopteran الأخرى غير نموذجية، مثل النمل. وبسبب الطبيعة المعقدة لدورات الحياة التي تطورت في الأنواع هيمينوبتيران، من الصعب الحفاظ على وإجراء الصلبان التجريبية بين هذه الكائنات الحية في المختبر. هنا، نحن تصف طرق إجراء الصلبان الاستيلاد وتقييم مدى نجاح تلك الصلبان في النمل اميريي فولينهوفيا. حمل الاستيلاد في المختبر باستخدام ف عمري، هو بسيط نسبيا بسبب بيولوجيا الأنواع الفريدة. على وجه التحديد، هذه الأنواع تنتج اندروجينيتيك الذكور، والإناث الخصب يحمل الجناح تعدد الأشكال، الذي يبسط تحديد تعمل في الصلبان الوراثية. وباﻹضافة إلى ذلك، تقييم مدى نجاح الاستيلاد مباشرة كما الذكور يمكن أن تنتج باستمرار بالتهجين الصلبان، بينما الذكور العادية تظهر فقط أثناء موسم الإنجابية محددة جيدا في الميدان. لدينا بروتوكول يسمح باستخدام ف عمري كنموذج للتحقيق في الأساس الوراثي والجزيئي لنظام تحديد الجنس في أنواع النمل.
Introduction
وقد تطورت الأصناف Eusocial Hymenopteran، مثل النمل والنحل، نظام تحديد جنس هابلوديبلويد فيه الأفراد متخالف في واحد أو أكثر من تحديد نوع الجنس مكملة المكاني (CSD) تصبح الإناث، بينما هم أولئك الذين هومو-أو هيميزيجوس تصبح الذكور (الشكل 1أ)1.
وقد درست المكونات الوراثية والجزيئية المشاركة في سلسلة تحديد الجنس جيدا في نحل العسل Apis mellifera، hymenopteran طراز الكائن حي2،3،4. علم الجينوم المقارن التحقيقات التي أجريت مؤخرا تشير إلى أن النمل ونحل العسل تشتركان في العديد من هومولوجس المفترضة في مسار تحديد الجنس، مثل الجنس الأولى تحديد الجينات، لجنة التنمية المستدامة5. ومع ذلك، تزال مفتقدة الأدلة لحفظ هذه هومولوجس الفنية في النمل.
ولمعالجة هذه المشكلة، يلزم خطوط الاستيلاد وضع كما أنها ضرورية لرسم الخرائط الوراثية والدراسات الجزيئية. ومع ذلك، من الصعب الحفاظ على وإجراء تجريبي الصلبان بين هذه الكائنات الحية في المختبر بسبب الطبيعة المعقدة لدورات الحياة التي تطورت.
هنا، نحن نستخدم اميريي فولينهوفيا كنموذج للتحقيق في الأساس الوراثي والجزيئي لنظام تحديد الجنس في النمل6،7. وقد وضعت خطوط الاستيلاد من هذه الأنواع سابقا لربط رسم خرائط لمواقع الصفات الكمية (QTL) للصفات المتعلقة بتحديد نوع الجنس للمرة الأولى في النمل6. وبالإضافة إلى ذلك، قد تتالي الجزيئية في تحديد جنس التحقيق7. وقد تطورت هذه الأنواع نظام استنساخ غير المألوفة التي توظف كل من جينوجينيسيس وأندروجينيسيس (الشكل 1ب)8،9. معظم الملكات الجديدة والذكور كلونالي تنتج من مورثات الأم والأب، على التوالي. وباﻹضافة إلى ذلك، العمال وبعض الملكات المنتجة جنسياً8. هذا النظام الاستنساخ مناسبة خاصة للدراسات الوراثية للصلبان الاستيلاد المنتجة باستخدام جنسياً إنتاج الملكات والذكور يعادل وراثيا باككروس كلاسيكي. منذ الملكات المنتجة جنسياً تختلف شكلياً عن الملكات المنتجة من مورثات الأم10 (الشكل 1ب)، إجراء وتقييم الصلبان الاستيلاد يتم تبسيطها إلى حد كبير باستخدام هذا الأسلوب.
في هذه المقالة، الأساليب لإنشاء مستعمرات مختبر لاختبار عبور، يعبر تطبيق الاستيلاد باستخدام أزواج كامل-نظارة المصارف، وتقييم مدى نجاح تلك الصلبان استخدام التنميط أعضاء مستعمرة وتشريح من ذرية من الذكور يتم وصف الأعضاء التناسلية في ف عمري.
بغض النظر عن استنساخ النظام يعمل، هو تطبيق التهجين الصلبان غالباً الخطوة الأساسية الأولى في أي تحقيق في نظم تحديد الجنس في غشائيات الأجنحة. على سبيل المثال يوضح الغياب الكامل تقريبا للذكور مثنوية بعد 10 أجيال كاملة-المصرف التزاوج في المختبر في أوبسكوريور كارديوكونديلا، نظراً لغياب لجنة التنمية المستدامة محور11. فمن الممكن التنبؤ بعدد من لجنة التنمية المستدامة المكاني من نسبة الذكور المنتجة في الاستيلاد الصلبان6،،من1213.
Protocol
Representative Results
Discussion
يوضح هذا المقال البروتوكولات التي يمكن استخدامها لحمل الصلبان الاستيلاد وتقييم حدوث الاستيلاد في النمل ف عمري. في هذه التجارب، الوراثي للأفراد المستخدمة للصلبان اللازمة لضمان نجاح الصلبان الاستيلاد. إلا أن فعالية هذه الاختبارات عبور جليا كما يمكن أن تنتج الذكور مثنوية طوال السنة، ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونحن نشكر السيد تاكو شيمادا، مندوب أنتروم، طوكيو، اليابان، لتزويدنا بصورته من ف عمري الخصب. تمويل هذا المشروع من “جمعية اليابان” “الزمالات البحثية النهوض بالعلوم” (JSPS) للعلماء الشباب (16J00011)، ومنح مساعدات “العلماء الشباب” (B)(16K18626).
Materials
| Plaster powder | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Charcoal, Activated, Powder | Wako | 033-02117,037-02115 | |
| Slide glass | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Dry Cricket diet | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Brown shuger | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Styrene Square-Shaped Case | AS ONE | Any size | Size varies by number of ants |
| Incbator | Any brand can be used | ||
| Aluminum block bath Dry thermo unit DTU-1B | TAITEC | 0014035-000 | |
| 1.5mL Hyper Microtube,Clear, Round bottom | WATSON | 131-715CS | |
| Ethanol (99.5) | Wako | 054-07225 | |
| Stereoscopic microscope | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Forseps | DUMONT | 0108-5-PO | |
| Chelex 100 sodium form | SIGMA | 11139-85-8 | |
| Phosphate Buffer Saline (PBS) Tablets, pH7.4 | TaKaRa | T9181 | |
| Paraformaldehyde | Wako | 162-16065 | |
| -Cellstain- DAPI solution | Dojindo Molecular Technologies | D523 | |
| VECTASHIELD Hard・Set Mounting Medium with TRITC-Phalloidin | Vector Laboratories | H-1600 | |
| ABI 3100xl Genetic Analyzer | Applied Biosystems | Directly contact the constructor formore informations. | |
| Confocal laser scanning microscope Leica TCS SP8 | Leica | Directly contact the constructor formore informations. | |
| HC PL APO CS2 20x/0.75 IMM | Leica | Directly contact the constructor formore informations. | |
| HC PL APO CS2 63x/1.20 WATER | Leica | Directly contact the constructor formore informations. | |
| Leica HyDTM | Leica | Directly contact the constructor formore informations. | |
| Leica Application Suite X (LAS X) | Leica | Directly contact the constructor formore informations. |
References
- Mable, B. K., Otto, S. P. The evolution of life cycles with haploid and diploid phases. BioEssays. 20 (6), 453-462 (1998).
- Beye, M., Hasselmann, M., Fondrk, M. K., Page, R. E., Omholt, S. W. The gene csd is the primary signal for sexual development in the honeybee and encodes an SR-type protein. Cell. 114 (4), 419-429 (2003).
- Hasselmann, M., et al. Evidence for the evolutionary nascence of a novel sex determination pathway in honeybees. Nature. 454 (7203), 519-522 (2008).
- Nissen, I., Müller, M., Beye, M. The Am-tra2 gene is an essential regulator of female splice regulation at two levels of the sex determination hierarchy of the honeybee. Genetics. 192 (3), 1015-1026 (2012).
- Schmieder, S., Colinet, D., Poirié, M. Tracing back the nascence of a new sex-determination pathway to the ancestor of bees and ants. Nature Communications. 3, 895 (2012).
- Miyakawa, M. O., Mikheyev, A. S. QTL Mapping of Sex Determination Loci Supports an Ancient Pathway in Ants and Honey Bees. PLoS Genetics. 11 (11), (2015).
- Miyakawa, M. O., Tsuchida, K., Miyakawa, H. The doublesex gene integrates multi-locus complementary sex determination signals in the Japanese ant, Vollenhovia emeryi. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 94, 42-49 (2018).
- Ohkawara, K., Nakayama, M., Satoh, A., Trindl, A., Heinze, J. Clonal reproduction and genetic caste differences in a queen-polymorphic ant, Vollenhovia emeryi. Biology letters. 2 (3), 359-363 (2006).
- Kobayashi, K., Hasegawa, E., Ohkawara, K. Clonal reproduction by males of the ant Vollenhovia emeryi (Wheeler). Entomological Science. 11 (2), 167-172 (2008).
- Okamoto, M., Kobayashi, K., Hasegawa, E., Ohkawara, K. Sexual and asexual reproduction of queens in a myrmicine ant, Vollenhovia emeryi (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News. 21, 13-17 (2015).
- Schrempf, A., Aron, S., Heinze, J. Sex determination and inbreeding depression in an ant with regular sib-mating. Heredity. 97 (1), 75-80 (2006).
- De Boer, J. G., Ode, P. J., Rendahl, A. K., Vet, L. E. M., Whitfield, J. B., Heimpel, G. E. Experimental support for Multiple-locus complementary sex determination in the parasitoid Cotesia vestalis. Genetics. 180 (3), 1525-1535 (2008).
- Paladino, L. C., et al. Complementary sex determination in the parasitic wasp Diachasmimorpha longicaudata. PLoS ONE. 10 (3), (2015).
- Kobayashi, K., Hasegawa, E., Ohkawara, K. No gene flow between wing forms and clonal reproduction by males in the long-winged form of the ant Vollenhovia emeryi. Insectes Sociaux. 58 (2), 163-168 (2011).
- Cowan, D. P., Stahlhut, J. K. Functionally reproductive diploid and haploid males in an inbreeding hymenopteran with complementary sex determination. Proceedings of the National Academy of Sciences. 101 (28), 10374-10379 (2004).
- Armitage, S., Boomsma, J., Baer, B. Diploid male production in a leaf-cutting ant. Ecological Entomology. 35 (2), 175-182 (2010).
- Krieger, M. J. B., Ross, K. G., Chang, C. W. Y., Keller, L. Frequency and origin of triploidy in the fire ant Solenopsis invicta. Heredity. 82, 142-150 (1999).
- Seeley, T. D., Mikheyev, A. S. Reproductive decisions by honey bee colonies: Tuning investment in male production in relation to success in energy acquisition. Insectes Sociaux. 50 (2), 134-138 (2003).
- Hölldobler, B., Wilson, E. O. . The Ants. , (1990).
- da Souza, D. J., Marques Ramos Ribeiro, M., Mello, A., Lino-Neto, J., Cotta Dângelo, R. A., Della Lucia, T. M. C. A laboratory observation of nuptial flight and mating behaviour of the parasite ant Acromyrmex ameliae (Hymenoptera: Formicidae). Italian Journal of Zoology. 78 (3), 405-408 (2011).
- Woyke, J. What happens to diploid drone larvae in a honeybee colony. Journal of Apicultural Research. 2 (2), 73-75 (1963).
- Schmidt, A. M., Linksvayer, T. A., Boomsma, J. J., Pedersen, J. S. No benefit in diversity? The effect of genetic variation on survival and disease resistance in a polygynous social insect. Ecological Entomology. 36 (6), 751-759 (2011).
- Schrempf, a., Aron, S., Heinze, J. Sex determination and inbreeding depression in an ant with regular sib-mating. Heredity. 97 (1), 75-80 (2006).
