Machos diplóides em colônias endogâmicas de Melipona quadrifasciata (Hymenoptera, Apidae): análises morfológica e genética

Abstract

A espécie de abelha sem ferrão Melipona quadrifasciata Lep. é um importante agente polinizador, assim como um ótimo material para estudos biológicos. Nessa espécie, assim como na maioria dos Hymenoptera, os machos se desenvolvem a partir de óvulos não fecundados e são haplóides, enquanto as fêmeas se originam de óvulos fertilizados e são diplóides. Melipona quadrifasciata possui um sistema de determinação do sexo de um único loco e múltiplos alelos e, sob endogamia, há produção de machos diplóides. Estes machos diplóides são, geralmente, inviáveis ou estéreis, e impõem um custo significativo no sucesso reprodutivo de seus progenitores. Nesta espécie, os machos diplóides emergem como adultos, possuindo, no entanto, uma menor longevidade que os machos haplóides. Em Melipona quadrifasciata, estes machos se assemelham visualmente aos haplóides. Neste trabalho, buscou-se características que distinguissem machos diplóides de haplóides de Melipona quadrifasciata. A característica analisada foi o tamanho dos testículos, que em outras espécies apresentou uma considerável variação entre machos diplóides e haplóides. Para realizar esta comparação, utilizou-se duas colônias fornecedoras de machos diplóides e duas fornecedoras de machos haplóides. Dez pupas de cada população foram analisadas, com medição do tamanho dos testículos e largura do tórax. Foi observado que machos haplóides possuem testículos significativamente maiores que machos diplóides, tornando esta característica útil para a diferenciação destes machos. Houve uma correlação positiva entre o tamanho dos testículos e a largura do tórax em machos diplóides. A produção de machos diplóides em Melipona quadrifasciata foi acompanhada em três colônias submetidas à cruzamentos endogâmicos. Uma destas colônias foi obtida pelo cruzamento de uma rainha com um de seus filhos, resultantes de um prévio cruzamento desta rainha com um macho estéril. As outras duas foram obtidas pelo cruzamento de uma rainha com um irmão. Todas as colônias produziram machos diplóides. Na colônia resultante do cruzamento mãe x filho houve uma produção considerável de machos haplóides, aparentemente devido ao primeiro cruzamento com um macho esterilizado. Nesta colônia a proporção entre machos diplóides e fêmeas não foi estatisticamente diferente de 1:1, como esperado pelo sistema de determinação de sexo desta espécie. Em ambas as colônias de cruzamento irmã x irmão, os machos foram todos diplóides. Em uma destas colônias a proporção de machos e fêmeas foi aproximadamente 1:1. No entanto, na outra colônia houve um número significativamente maior de fêmeas. Demonstrou-se, por meio de marcadores RAPD, que parte das operárias produzida nesta colônia era resultado de um segundo acasalamento da rainha. Foi feita uma análise para identificação do loco sexual. Um total de 376 marcadores polimórficos foram obtidos pela amplificação do DNA de cinco machos haplóides com 343 primers, obtendo-se um polimorfismo médio de 1,1 bandas polimórficas por primer. Para a análise de ligação ao sexo, amplificou-se o DNA de três machos diplóides e três operárias (da mesma colônia) com 119 primers polimórficos, não se obtendo evidências de ligação de nenhum destes marcadores ao loco sexual.

The species of stingless bee Melipona quadrifasciata Lep is very important in pollination, as well as a great model for biological studies. In this species, as in the majority of Hymenoptera, males develop from non-fertilized eggs, and are haploids, while females originate from fertilized eggs, and are diploids. Melipona quadrifasciata has a sex determination system of one locus and multiple alleles, and under inbreeding, diploid males are produced. These diploid males usually are unviable or sterile, and decrease the reproductive success of their progenitors. In this species, diploid males emerge as adults, and have less longevity than haploid males. In Melipona quadrifasciata, these males visually resemble the haploids. In this study, traits that distinguish haploid from diploid drones in this species were sought. The trait analyzed was the testis length, which presented a considerable variation between diploid and haploid drones in others species. In order to do this comparison in Melipona quadrifasciata, two colonies that provided diploid males, and two that provided haploid males were used. Ten pupae of each colony were analyzed, by measurements of testes length and thorax width. It was observed that haploid drones had smaller testes than diploid drones, what make this trait useful to distinguish these drones. A positive correlation was observed between the length of testes and width of thorax in diploid drones. The production of diploid drones in Melipona quadrifasciata was analyzed in three colonies submitted to inbreeding crossings. One of these colonies was obtained by crossing a queen with one of her sons, resulted from an earlier crossing of this queen with a sterililized drone. The other two were obtained by the crossing of a queen with her brother. All colonies produced diploid drones. In the colony resulted from mother x son crossing occurred a considerable production of haploid drones, apparently due to the first crossing with a sterilized drone. In this colony, the proportion of diploid drones and females was not statistically different from 1:1, as expected by the sex determination system of this species. In both colonies of sister x brother crossings, the drones were all diploids. In one of these colonies the proportion of males and females was 1:1. However, in the other colony the number of females was significantly greater than the number of males. It was demonstrated that part of the workers produced in this colony was resulted from a second crossing of the queen. An analysis to identify the sexual locus of the species Melipona quadrifasciata was done. A total of 376 RAPD markers was obtained by the DNA amplification of five haploid drones, with 343 primers, obtaining a mean polymorphism of 1,1 polymorphic bands per primer. To analyze sex linkage, DNA of three diploid males and three workers (from the same colony) was amplified with 119 polymorphic primers. However, it was not observed evidences of linkage of any markers to the sexual locus.