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Topical application of juvenile hormone (JH) in last instar larvae, during the cocoon spin of Melipona quadrifasciata larvae induces differentiation of workers larvae in Queens, the same effect was observed in diploid males of this species. Males that were morphologically similar to the queen were "Like Queen Male" (QLM). The objective of this study was to characterize the morphology of the testes, seminal vesicles and sperm haploid and diploid males of similar to the queen by the treatment with 2 μg / ml HJ in order to elucidate the effect of this hormone in the development of the characteristics of the reproductive structures of males of M. quadrifasciata. We made histological and ultrastructural analysis of the testes, seminal vesicles and sperm of 21 newly emerged QLM and the ages of three and five days of adulthood. The same structures of 21 haploid and 21 diploid males natural at the same ages were used for comparison. Haploid and diploid males, the QLM had lower survival time. In the QLM, we observed a rapid degeneration of internal organs. The testes of the QLM are smaller than those of haploid and diploid males. Spermatozoa of haploid and diploid males are very similar, in the QLM the sperm are not formed. The seminal vesicle of the QLM is also undergoing a rapid process of cell degeneration and portions are observed in the light organ in newly emerged males. From the data presented, the HJ seems to shorten the life span of males QLM. A aplicação tópica de hormônio juvenil (HJ) em larvas de último instar durante a fase de tecelagem do casulo de Melipona quadrifasciata induz a diferenciação de larvas de operárias em rainhas, o mesmo efeito foi verificado em machos diplóides desta espécie. Os machos que tiveram suas características morfológicas semelhantes à rainha foram denonimados Queen Like Male (QLM). O objetivo principal deste estudo foi caracterizar a morfologia dos testículos, vesícula seminal e espermatozóides de machos diploides de QLM resultante do tratamento com 2 μg/ml de HJ de modo a elucidar o efeito deste hormônio no desenvolvimento das características das estruturas reprodutivas de machos de M. quadrifasciata. Foram feitas análise histológicas e ultraestrutural dos testículos, vesícula seminal e espermatozóides de 21 QLM recémemergidos e nas idades de três e com cinco dias de vida adulta. As mesmas estruturas de 21 machos haplóides e 21 diplóides naturais, nas mesmas idades, foram usadas para comparação. Em relação aos machos haplóides e diplóides, os QLM tiveram tempo de sobrevida menor. Nos QLM, foi observada uma degeneração acelerada dos órgãos internos. Os testículos dos QLM são menores que os dos machos haplóides e diplóides. Espermatozóides de machos haplóides e diplóides são muito semelhantes. Nos QLM os espermatozóides não se formam. A vesícula seminal dos QLM também passa por um processo acelerado de degeneração e porções celulares são observadas na luz do órgão nos machos recém-emergidos. Pelos dados apresentados, o HJ parece abreviar o tempo de vida dos machos QLM.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The present study had focused to address different aspects of gene expression and cuticular hydrocarbons composition of queens, workers, diploid and haploid males of Melipona quadrifasciata, as well as trying to understand the molecular mechanisms involved in the process of differentiation of male. The profile of gene expression of ten caste-specific genes was evaluated comparatively among newly emerged and 5 day-old workers, queens, diploid and haploid males. In general, the abundance of transcripts of diploid males was similar to that of haploid males and workers than to queens for the two age groups analyzed. After five days of emergence there were significant increases in gene expression levels of queens and workers, while opposite results were observed in male. These differences may be related to differential longevity between males and females. Despite haploid and diploid males are not easily distinguished visually, differentially expressed genes between these two phenotypes were identified by the technique of RDA (Representational Difference Analysis). Overall, the ESTs sequenced from the haploid male RDA library showed similarity with sequences of Drosophila (32.5%), Apis (25.6%) and stingless bees (7%). In the diploid male library, the percentage of ESTs with similarity to Drosophila and Apis sequences were slightly higher, being 41.8% and 30.2%, respectively. Both subtracted libraries also presented considerable proportions of ESTs without significant match to sequences in the nr database (34.9% for the haploid and 28% for the diploid male libraries). Differential gene expression was confirmed by real time PCR for ten of seventeen selected genes. Comparative gene expression analysis on samples of males with five days of age showed changes in abundance of transcripts in the phase of sexual maturation and early migration of sperm from the testicles to the seminal vesicle. Males and females of M. quadrifasciata had different chemical cuticular signatures, and the chemical standard of haploid and diploid males are more similar to workers than those of queens, corroborating the morphological and behavioral similarities between males and workers. No compound was found exclusively in the cuticle of newly emerged diploid males, indicating the absence of a substance that activates the agressive behavior of workers when these males are detected in inbred colonies. No presente trabalho procurou-se abordar diferentes aspectos relacionados a expressão gênica e composição dos hidrocarbonetos cuticulares de rainhas, operárias, machos haplóides e machos diplóides de Melipona quadrifasciata, assim como se procurou compreender os mecanismos moleculares envolvidos nos processos de diferenciação dos machos desta abelha. O perfil de expressão gênica de dez genes casta específicos foi avaliado de forma comparativa entre operárias, rainhas, machos haplóides e diplóides recém-emergidos e com cinco dias de idade adulta. De modo geral, a abundância de transcritos de machos diplóides foi mais similar à de machos haplóides e operárias do que à de rainhas, para as duas classes etárias analisadas. Após cinco dias de emergência verificaram-se aumentos significativos nos níveis de expressão gênica de rainhas e operárias, enquanto que resultados opostos foram observados nos machos. Estas diferenças podem estar relacionadas à longevidade diferencial de machos e fêmeas. Apesar dos machos haplóides e diplóides não serem facilmente distinguidos visualmente, genes diferencialmente expressos entre estes dois fenótipos foram identificados por meio da técnica de RDA (Representational Difference Analysis). Na biblioteca obtida de machos haplóides, observou-se que 32.5% das ESTs apresentaram similaridade às sequências de Drosophila, 25.6% às sequências de Apis e 7% são similares à meliponíneos. Na biblioteca de machos diplóides, as porcentagens de similaridade às sequências de Drosophila e Apis foram levemente maiores, sendo 41.8% e 30.2%, respectivamente. Em ambas as bibliotecas subtrativas, algumas ESTs não apresentaram similaridade significativa com nenhuma sequência depositada em bancos de dados públicos sendo consideradas como produtos preditos (34.9% e 28% para as bibliotecas de machos haplóides e diplóides, respectivamente). A expressão gênica diferencial foi confirmada por PCR em tempo real para dez de dezessete genes selecionados. Análises de expressão gênica comparativa com amostras de machos com cinco dias de idade revelaram mudanças na abundância dos transcritos neste período em que ocorre a maturação sexual e o início da migração dos espermatozóides dos testículos para a vesícula seminal. Machos e fêmeas de M. quadrifasciata apresentaram diferentes assinaturas química cuticulares, sendo o padrão químico de machos haplóides e diplóides mais similares aos de operárias do que aos de rainhas, corroborando as semelhanças morfológicas e comportamentais entre machos e operárias. Nenhum composto foi encontrado exclusivamente na cutícula dos machos diplóides recém-emergidos, indicando a inexistência de uma substância que ative o comportamento agressivo das operárias quando estes machos são detectados em colônias endogâmicas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The bees of Melipona genus have trofogenetic mechanism to determination of caste. The level of juvenile hormone (JH) in several stages of larval development determines the characteristics of females. Diploid males and females of Melipona quadrifasciata that, in last instar larvae, received topical JH develop external morphological characteristics of queen. This work was based on morphometric data to investigate the effect of JH III in the development of haploid and diploid males of Melipona quadrifasciata and compare morphological characteristics of them with morphological characteristics already known in females of this species. Ten individuals were used for each treatment; workers, natural queens, queens produced from the topical application of JH, natural haploid males, haploid males received application of JH but did not differ, haploid males that received topical application of JH and developed features of queens (QLM - Queen-Like Male), natural diploid males, diploid males that received topical application of JH but did not differ and diploid QLM. The anatomical averages analyzed were: width of compound eyes, width of tibia, length of mouthparts, length of mandible, intertegule distance and interorbit distance. All averages allowed the separation of individuals into groups. However, the lengths of the mouthpart averages were differences most significantly between treatments. Natural queens and queens produced from the effect of JH had similar averages. Diploid and haploid QLM showed average variables with similar size in the natural queens and queens produced from topical application of JH. Workers were more similar to males than the queens in the most averages variables and, in general, the workers presented average size more than queens. Natural diploid and haploid males had close averages, which does not allow visual differentiation of these individuals. The dates confirm that the JH is primarily responsible for the differentiation of specific characteristics of each caste, and, in the high levels of it causes the appearance of the characteristics of queen, independent on genotype. Abelhas do gênero Melipona possuem mecanismo de determinação das castas trofogenético. O nível de hormônio juvenil (HJ) em certas fases do desenvolvimento larval determina as características das fêmeas. Fêmeas e machos diplóides de Melipona quadrifasciata que, na fase pré defecante, recebem aplicação tópica de HJ desenvolvem características morfológicas externas de rainha. Este trabalho baseou-se em dados morfométricos para investigar o efeito do HJ III no desenvolvimento de machos haplóides e diplóides de Melipona quadrifasciata e comparar estes efeitos com os efeitos já conhecidos em fêmeas desta espécie. Foram utilizados dez indivíduos de cada tratamento, sendo operárias, rainhas naturais, rainhas produzidas a partir da aplicação tópica de HJ, machos haplóides naturais, machos haplóides que receberam aplicação de HJ mas não se diferenciaram, machos haplóides que receberam aplicação tópica de HJ e desenvolveram características de rainha (QLM – Queen-Like Male), machos diplóides naturais, machos diplóides que receberam aplicação tópica de HJ mas não se diferenciaram e QLM diplóides. As medidas anatômicas analizadas foram largura do olho composto, largura da tíbia, comprimento do aparelho bucal, comprimento da mandíbula, distância intertégula e distância interorbital. Todas as medidas possibilitaram a separação dos indivíduos em grupos, no entanto o comprimento do aparelho bucal foi a medida com diferenças mais significativas entre os tratamentos. Rainhas naturais e rainhas produzidas a partir do efeito do HJ possuem medidas semelhantes. QLM haplóides e diplóides apresentaram as variáveis medidas com tamanhos semelhantes as das rainhas naturais e produzidas a partir da aplicação tópica de HJ. Operárias se mostraram mais semelhantes aos machos do que as rainhas quanto a maior parte das maioria das variáveis medidas e, em geral, as operárias apresentam médias de tamanho maiores e as rainhas menores. Macho diplóides e haplóides naturais possuem medidas próximas, o que não permite a diferenciação visual desses indivíduos. Os dados corroboram que o HJ é o principal responsável pela diferenciação das características específicas de cada castas, assim, em altos níveis ele acarreta o aparecimento das características de rainha, independente do genótipo.

Financiadora de Estudos e Projetos Euglossine bees are important pollinators of many Neotropical plant species, particularly orchids which could present a species-specific bee-flower relationship, essential to the reproductive success of these plants. Orchids produce chemical compounds to attract males of Euglossine bees (the effective pollinators of the orchids), and these compounds were isolated and are being used to study the biology of the euglossine males. Allozymes markers, although their low polymorphism content, were widely applied in population analyses. In order to provide a powerful tool to be applied to nest and population genetics research, primers flanking microsatellite loci were developed for Eulaema nigrita and Euglossa cordata (13 loci each). The use of these markers in 483 euglossine males of Euglossa, Eufriesea, Eulaema and Exaerete species, sampled in several Brazilian biomes and areas, evidenced the presence of only two diploid males, one in Euglossa annectans and other in Euglossa mandibularis. These findings support the hypothesis that diploid males (usually unviable or sterile individuals) occur in low frequencies in Brazilian Euglossine bee populations, a fact that is according to previous studies using allozymes. The application of these markers to nest structure analyses revealed nest sharing among unrelated females of Eulaema nigrita (eight nests). For Euglossa cordata and Euglossa townsendi nests (11 and seven nests, respectively), analysis demonstrated that monogamy (one female mated with a single male) is the rule, although nest sharing among unrelated females could also occur in E. townsendi. These results give a new focus on the research about population genetics and nest sociogenetic structure of Euglossine bees, opening new insights on the Euglossini biology and genetics. As abelhas Euglossini são polinizadores importantes de várias espécies Neotropicais e, particularmente, para as orquídeas, onde a relação espécie-específica abelha-flor pode ser decisiva no sucesso reprodutivo destas plantas. Os machos são os polinizadores efetivos das orquídeas, cujos compostos atrativos produzidos por estas foram isolados e têm sido utilizados em diversos estudos envolvendo os machos de Euglossini. Os marcadores alozímicos, mais comumente utilizados nos estudos do grupo, apresentam em geral, um baixo polimorfismo, o que limita de certa forma as análises populacionais. Visando analisar de uma maneira mais acurada a genética das populações e de ninhos destas espécies de abelhas foram desenhados primers flanqueando locos de microssatélites em Eulaema nigrita e Euglossa cordata (13 locos cada). O emprego destes marcadores em 483 machos de 23 espécies de Euglossini dos gêneros Euglossa, Eufriesea, Eulaema e Exaerete provenientes de diversas regiões do Brasil revelou a presença somente de dois machos diplóides, um em Euglossa annectans e outro em Euglossa mandibularis. Estes achados reforçam a proposição de que os machos diplóides (geralmente inviáveis ou estéreis) não são freqüentes em populações destas abelhas do Brasil, corroborando dados prévios obtidos por meio de análise alozímica. O emprego dessa metodologia na avaliação da estrutura nidal revelou ainda que em Eulaema nigrita (oito ninhos) ocorre o compartilhamento do ninho entre fêmeas não aparentadas. Para as espécies Euglossa cordata e Euglossa townsendi (11 e sete ninhos, respectivamente) os ninhos, via de regra, são formados por uma fêmea acasalada com um único macho, embora para E. townsendi também tenha sido observado o compartilhamento de ninho por fêmeas não aparentadas. Os dados aqui apresentados lançam um novo olhar sobre a genética das populações e a estrutura sociogenética nidal de Euglossini, sendo, certamente, uma contribuição importante para o avanço do conhecimento a respeito da biologia e genética deste grupo de abelhas.