Indução e avaliação de cruzes de endogamia utilizando o Ant, Vollenhovia Emeryi
Summary
Neste protocolo, métodos para a realização de cruzamentos de consanguinidade e para avaliar o sucesso dessas cruzes, são descritos para a formiga Vollenhovia emeryi. Estes protocolos são importantes para as experiências que visa compreender a base genética dos sistemas de determinação do sexo em Hymenoptera.
Abstract
Os componentes genéticos e moleculares da cascata determinação do sexo têm sido muito estudados na abelha, Apis mellifera, um organismo modelo himenóptera. No entanto, pouco é conhecido sobre os mecanismos de determinação do sexo encontrados em outros táxons himenóptera não do modelo, tais como formigas. Devido à natureza complexa dos ciclos de vida que evoluíram em espécies himenóptera, é difícil manter e realizar cruzamentos experimentais entre estes organismos em laboratório. Aqui, descrevemos os métodos para a realização de cruzamentos de endogamia e para avaliar o sucesso dessas cruzes em formiga Vollenhovia emeryi. Induzindo a consanguinidade no laboratório usando V. emeryi, é relativamente simples devido a única biologia das espécies. Especificamente, esta espécie produz machos de alopecia, e femininos reproductives exibem polimorfismo de asa, que simplifica a identificação dos fenótipos em cruzamentos genéticos. Além disso, avaliar o sucesso da endogamia é simples, como os machos podem ser produzidos continuamente por consanguinidade cruzes, enquanto os machos normais aparecem apenas durante uma temporada reprodutiva bem definida no campo. Nosso protocolo permitem usando V. emeryi como um modelo para investigar a base genética e molecular do sistema de determinação de sexo em espécies de formigas.
Introduction
Eusocial himenóptera táxons, como formigas e abelhas, desenvolveram um sistema de determinação do sexo do haplodiploid em que os indivíduos que são heterozigotos na determinação do sexo complementar um ou mais loci (CSD) tornar-se fêmeas, enquanto aqueles que são homo – ou heterozigotos tornar-se machos (Figura 1A)1.
Componentes genéticos e moleculares envolvidos na cascata da determinação de sexo têm sido bem estudados na abelha, Apis mellifera, um modelo himenóptera organismo2,3,4. Investigações recentes de genómica comparativa sugerem que as formigas e as abelhas compartilham muitos homologs putativos na via da determinação de sexo, tais como o gene de determinação de sexo inicial, csd5. No entanto, evidências de conservação funcional destes homologs ainda carece de formigas.
Para resolver este problema, linhas de endogamia precisam ser desenvolvida à medida que eles são essenciais para mapeamento genético e estudos moleculares. No entanto, é difícil manter e realizar cruzamentos experimentais entre estes organismos em laboratório devido à natureza complexa dos ciclos de vida que evoluíram.
Aqui, usamos Vollenhovia emeryi como um modelo para investigar a base genética e molecular do sistema de determinação de sexo em formigas6,7. As linhas de consanguinidade desta espécie foram desenvolvidas anteriormente para mapeamento de enlace dos loci de traço quantitativos (QTL) para os traços relacionados à determinação do sexo pela primeira vez em formigas6. Além disso, a cascata da sexo-determinação molecular tem sido investigadas7. Esta espécie tem evoluído de um sistema de reprodução incomum que emprega tanto ginogênese e androgenesis (Figura 1B)8,9. A maioria das novas rainhas e machos são uma relação clonal produzidos a partir de genomas maternos e paternos, respectivamente. Além disso, os trabalhadores e algumas rainhas são produzidas sexualmente8. Este sistema de reprodução é particularmente adequado para estudos genéticos, pois as cruzes de endogamia produzidas usando sexualmente produziram rainhas e machos são geneticamente equivalentes a um cruzamento clássico. Desde rainhas sexualmente produzidas diferem morfologicamente rainhas produzidas a partir de genomas maternos10 (Figura 1B), realização e avaliação de endogamia cruzes é bastante simplificada usando esse método.
Neste artigo, os métodos para o estabelecimento de colônias de laboratório para teste de passagem, aplicação da consanguinidade cruzes usando pares de cheia-sib e avaliar o sucesso dessas cruzes usando genotipagem de membros da colônia e dissecção de prole masculina genitália é descrita no V. emeryi.
Independentemente do sistema de reprodução empregado, aplicação de consanguinidade cruzes é frequentemente o primeiro passo essencial em qualquer investigação de sistemas de determinação do sexo na Hymenoptera. Por exemplo em Cardiocondyla obscurior, a quase total ausência de machos diploides após 10 gerações de acasalamento no laboratório completo-sib demonstra ausência de CSD locus11. É possível prever o número de loci CSD da proporção de machos produzidos em consanguinidade cruzes6,12,13.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este artigo demonstra os protocolos que podem ser usados para induzir a endogamia cruzes e avaliar a ocorrência de endogamia na formiga V. emeryi. Nos experimentos, genotipagem dos indivíduos utilizados para cruzes é necessária para garantir que a endogamia cruzes foram bem sucedidos. No entanto, a eficácia destes testes de cruzamento é evidente como os machos diploides podem ser produzidos durante todo o ano, enquanto os machos haploides só podem ser produzidos no outono em campo e o laboratório<sup cla…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos Sr. Taku Shimada, o delegado de AntRoom, Tóquio, Japão, fornecendo-nos com a sua fotografia de V. emeryi reproductives. Este projeto foi financiado pela sociedade do Japão para a promoção da ciência (JSPS) bolsa de pesquisa para jovens cientistas (16J00011) e concessão de auxílio para jovens cientistas (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
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