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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.59.2016.tde-21102016-121251
Documento
Autor
Nome completo
Ayrton Vollet Neto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2016
Orientador
Banca examinadora
Fonseca, Vera Lucia Imperatriz (Presidente)
Campos, Lucio Antonio de Oliveira
Almeida, Eduardo Andrade Botelho de
Kleinert, Astrid de Matos Peixoto
Ribbi, Rodolfo Jaffé
Título em português
Evolução dos sistemas de acasalamento em abelhas sem ferrão (Apidae, Meliponini)
Palavras-chave em português
Execução da rainha
Machos diploides
Monandria
Scaptotrigona depilis
Resumo em português
O sistema de acasalamentos das abelhas sociais é intrigante. As rainhas acasalam durante uma curta janela de tempo nas fases inicias de suas vidas, armazenando o esperma pelo resto de suas vidas. Enquanto as rainhas das abelhas sem ferrão (Meliponini) e de mamangavas (Bombini) se acasalam com um ou poucos machos (monândricas), as rainhas de espécies representantes do gênero Apis (Apini) acasalam-se com vários machos (poliândricas). Diversas hipóteses têm sido propostas para compreender os benefícios do comportamento extremamente promíscuo das rainhas do gênero Apis. Porém, pouco foi feito para entender as igualmente intrigantes pressões seletivas que mantém a monandria em um grupo tão diverso quanto o das abelhas sem ferrão. No presente estudo, investigamos como as forças seletivas causadas pelas produção de machos diploides (uma consequência natural do sistema de determinação sexual em Hymenoptera) podem afetar o sistema de acasalamento da abelha sem ferrão brasileira, Scaptotrigona depilis. Em particular, rainhas que realizam um acasalamento pareado para o locus sexual (i.e., acasalam com um macho que possui o mesmo alelo sexual) terão o seu fitness reduzido porque elas serão executadas em colônias com 50% de machos diploides entre sua cria diploide. Acasalar-se com mais de um macho aumentam as chances de um acasalamento pareado, mas reduz a proporção de machos diploides na cria. Por meio da manipulação dos favos de cria de colônias experimentais, nós testamos se a mortalidade de rainhas com proporções menores de machos diploides na cria terão taxas de mortalidade similares à de rainhas em colônias com 0% ou 50% de machos diploides na cria. Para isso, obtivemos rainhas produzindo machos diploides nesta espécie e estudamos alguns detalhes de sua biologia, em particular, a viabilidade e morfologia de seus espermatozoides e comportamento fora de suas colônias (Capítulo 1). Nós verificamos se a rainha morre na presença de machos diploides, como este comportamento é predominante na população, e quais os possíveis mecanismos que desencadeiam este comportamento (Capítulo 2). Finalmente, verificamos se a mortalidade de rainhas em colônias com proporções menores de machos diploides na cria (simulando acasalamentos múltiplos) é mais próxima da mortalidade de rainhas em colônias com 0 ou 50% de machos diploides (Capítulo 3). Verificamos que os machos diploides de S. depilis são viáveis e juntam-se a agregados reprodutivos. Seus espermatozoides possuem a mesma viabilidade que os dos machos haploides, porém possuem a cabeça e a cauda maiores. As rainhas são mortas na presença de cerca de 50% de machos diploides na cria e esse comportamento é muito difundido na população estudada, com 100% de morte das rainhas (n=20). O perfil químico de hidrocarbonetos cuticulares dos machos diploides é quantitativamente diferente dos machos haploides, sugerindo que pode conter informações para que a rainha seja executada. No entanto, por meio da contagem de espermatozoides na espermateca de rainhas recém acasaladas e com um ano de idade foi possível observar que o esgotamento de espermatozoides pode afetar a expectativa de vida das rainhas. Isso sugere que o sinal para execução da rainha também pode estar associado a uma quantidade grande de machos emergindo, como um sinal de esgotamento de espermatozoides da rainha, ao invés da ploidia dos machos. Rainhas em colônias com cerca de 25% de machos diploides emergindo foram mortas em proporções semelhantes à de rainhas em colônias com 50% de machos diploides. Isso indica que esse comportamento causa uma pressão seletiva contra os acasalamentos duplos nessa espécie, pois ao acasalar duas vezes a rainha dobra as chances de realizar um acasalamento pareado e a mortalidade é igual à de rainhas que se acasalam uma única vez.
Título em inglês
Evolution of mating systems in stingless bees (Apidae, Meliponini)
Palavras-chave em inglês
diploid males
monandry
queen execution
Scaptotrigona depilis
Resumo em inglês
The mating systems of social bees is intriguing. Queens mate within a narrow time window very early in their lives, storing male sperm for their entire lifespan. In bumblebees (Bombini) and stingless bees (Meliponini), queens usually mate with a single male (monandry), while the queens of Apis species (Apini) mate with several males (polyandry). Several hypothesis have been proposed to understand the benefits of the extreme polyandry of honey bees. However, very little have been done in order to understand the equally intriguing selective forces that make such a diverse group as stingless bees as monandrous. In the present study we investigate how the selective force imposed by the chances of producing diploid males (a natural consequence of sex determination system of Hymenoptera) can affect the mating system of the Brazilian stingless bee Scaptotrigona depilis. In particular, queens that make a matched mating for the sex locus (i.e., mating with a male with the same sex allele) will have reduced fitness because queens are executed when producing 50% of diploid males amongst her diploid offspring. Mating with more males increase the chances of a matched mating, but reduces the proportion of diploid males on their brood. By manipulating the brood combs of experimental colonies, we tested whether queens with smaller proportions of diploid males (25%) will have mortality rates similar to queens in colonies with 0% or 50% diploid males. For that, we obtained queens producing diploid males and studied details of diploid males biology, in particular their sperm viability and morphology, and their behaviour out of their mother colonies (Chapter 1). We verified how prevalent queen execution behaviour under diploid male production is on this species, and the possible proximate mechanisms that trigger this behaviour (Chapter 2). Finally, we verified whether queen mortality in colonies with lower proportion of diploid males (simulating multiple mating) is closer to colonies with 50% or 0% of diploid males (Chapter 3). We verified that diploid males of S. depilis are viable and can join reproductive aggregations. Their sperm cells have the same viability of haploid males, but have longer sperm head and tail cells. Queens are executed in the presence of 50% of diploid males, and this behaviour is very prevalent on the studied population, with 100% of queen death (n=20). The cuticular hydrocarbon chemical profile of diploid males is quantitatively different from haploid males, suggesting that workers could use it as a signal for queen execution. However, sperm count of newly mated queens and one-year-old queens showed that sperm depletion might affect queen lifespan. This suggests that the signal for queen execution could also be related to a high number of males emergence, as a signal of queen sperm depletion, instead of male ploidy. Queens mortality in colonies with 25% of diploid males was similar to queens in colonies with 50%. This indicates that double mating is selected against regarding this selective pressure, since mating twice will increase the chances of a matched mating and queen mortality will be the same as single mated queens.
 
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Data de Publicação
2016-12-05
 
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