İndüksiyon ve karınca, Vollenhovia Emeryi kullanarak akraba evliliği haçlar değerlendirilmesi
Summary
Bu protokol için ant Vollenhovia emeryiiçin akraba evliliği haçlar iletken ve bu haçlar başarısını değerlendiren yöntemler açıklanmıştır. Bu protokoller seks belirlenmesi sistemlerinde Hymenoptera genetik temeli anlama amaçlayan deneyler için önemlidir.
Abstract
Cinsiyet tayini cascade genetik ve moleküler bileşenleri balarısı, Apis mellifera, hymenopteran model organizma kapsamlı bir şekilde inceledik. Ancak, küçük karıncalar gibi diğer sigara modeli hymenopteran takson bulunan seks-belirleme mekanizmaları hakkında bilinir. Hymenopteran türler geliştiğini yaşam döngüleri karmaşık doğası nedeniyle, korumak ve bu organizmaların Laboratuvarı arasında deneysel haçlar yapmak zordur. Burada, akraba evliliği haçlar yürütmek için ve bu haçlar başarısında karınca Vollenhovia emeryideğerlendirmek için yöntemleri açıklanmaktadır. Akraba evliliği emeryi V.kullanarak laboratuvar inducing, bu tür benzersiz biyolojisi nedeniyle oldukça kolaydır. Özellikle, bu tür androgenetik erkek üretir ve kadın reproductives genetik haçlar fenotipleri tanımlaması basitleştirir kanat çok biçimlilik sergilemek. Erkekler sürekli iken normal erkekler yalnızca iyi tanımlanmış bir üreme sezonunda alanında belirir. haçlar, akraba evliliği tarafından üretilmiş olması gibi Ayrıca, akraba evliliği başarısını değerlendirmek basittir. Bizim iletişim kuralı izin karınca türleri seks belirlenmesi sisteminde genetik ve moleküler temeli araştırmak için emeryi bir model olarak kullanmak için.
Introduction
Eusocial Hymenopteran takson, karınca ve arı gibi bir veya daha fazla tamamlayıcı seks belirlenmesi Heterozigoz hangi bireylerde (CSD) loci homo – ya da hemizygous olanları ise kadın olmak bir haplodiploid seks tayin sistemi geliştirmişlerdir olmak erkekler (Şekil 1A)1.
Genetik ve moleküler bileşenleri seks belirlenmesi cascade yer de balarısı, Apis mellifera, hymenopteran model organizma2,3,4inceledik. Son karşılaştırmalı genomik araştırmalar karıncalar ve arıları seks belirlenmesi yolu ilk seks belirlenmesi gene, csd5gibi birçok sözde homologs paylaşmak öneririz. Ancak, bu homologs fonksiyonel korunması için kanıt hala içinde karıncalar bulunmuyor.
Bu sorunu çözmek için akraba evliliği satırların genetik haritalama ve Moleküler çalışmalar için gerekli olduğu gibi gelişmiş olması gerekir. Ancak, korumak ve laboratuvar geliştiğini yaşam döngüleri karmaşık doğası nedeniyle bu organizmalar arasında deneysel haçlar yapmak zordur.
Burada, karıncalar6,7seks belirlenmesi sisteminde genetik ve moleküler temeli araştırmak için bir model olarak Vollenhovia emeryi kullanırız. Akraba evliliği satırları bu türün daha önce nicel Özellik loci (QTL) karıncalar6ilk kez seks belirlenmesi ile ilgili özellikleri için bağlantı eşleştirilmesine geliştirilmiştir. Ayrıca, moleküler cinsiyet tayini cascade incelenen7oldu. Bu tür gynogenesis ve androgenesis (Şekil 1B)8,9istihdam bir olağandışı üreme sistemi gelişmiştir. Clonally en yeni kız ve erkek anne ve baba tarafından genleri sırasıyla üretilmektedir. Buna ek olarak, işçi ve bazı kraliçeler cinsel üretilmektedir8. Bu üreme sistemi cinsel kullanılarak üretilen akraba evliliği haçlar queens üretilen ve erkekler için klasik bir backcross genetik olarak eşdeğerdir Çünkü genetik çalışmalar için özellikle uygundur. Cinsel olarak üretilen queens morfolojik anne genleri10 (Şekil 1B) üretilen queens farklı olduğundan, iletken ve akraba evliliği haçlar değerlendirilmesi büyük ölçüde bu yöntemi kullanarak basitleştirilmiştir.
Bu makaledeki yöntemleri geçiş testi için laboratuar koloniler kurulması için akraba evliliği uygulanması tam-sib çiftleri kullanılarak ve genotipleme koloni üyeleri ve erkek çoluk çocuk diseksiyon kullanarak bu haçlar başarısını değerlendirmek haçlar genital emeryi V.içinde açıklanmıştır.
İstihdam üreme sistemi ne olursa olsun, haçlar akraba evliliği, sık sık önemli ilk adım seks belirlenmesi Hymenoptera sistemlerinde herhangi bir soruşturma uygulamadır. Örneğin Cardiocondyla obscurioriçinde neredeyse tam-sib laboratuvarda çiftleşme, 10 kuşak sonra diploit erkek olmaması CSD locus11yokluğu gösterir. Akraba evliliği haçlar6,12,13‘ te üretilen erkeklerin oranı düşük CSD loci sayısını tahmin etmek mümkündür.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu makalede neden akraba evliliği haçlar ve akraba evliliği karınca emeryi V.oluşumunu değerlendirmek için kullanılan iletişim kurallarını gösterir. Deneylerde, Genotipleme haçlar için kullanılan bireylerin akraba evliliği haçlar başarılı sağlamak gereklidir. Ancak, bu geçiş testleri etkinliğini haploit erkekler sadece sonbaharda alan ve laboratuvar6üretilebilir sırasında tüm yıl boyunca, diploit erkek üretilen gibi açıkça belirgindir. Sib şeklindeki quee…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bay Taku Shimada, AntRoom, Tokyo, Japonya, temsilci emeryi V. reproductives onun fotoğrafı ile bize verdiğiniz için teşekkür ederiz. Bu proje Japonya Derneği tarafından bilim promosyon (JSP’ler) araştırma bursu için genç bilim adamları (16J00011) ve Grant genç bilim adamları (B)(16K18626). için yardım için finanse edildi
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).
