प्रवेश और रिश् तों का मूल् यांकन, चींटी का उपयोग करते हुए Vollenhovia Emeryi
Summary
इस प्रोटोकॉल में, रिश् तों को पार करने के लिए तरीके, और उन की सफलता का मूल्यांकन करने के लिए, चींटी Vollenhovia emeryiके लिए वर्णित हैं । इन प्रोटोकॉल Hymenoptera में सेक्स निर्धारण प्रणालियों के आनुवंशिक आधार को समझने के उद्देश्य से प्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण हैं ।
Abstract
लिंग निर्धारण झरना के आनुवंशिक और आणविक घटक बड़े पैमाने पर मधुप, एपीआई अफ्रिकन, एक hymenopteran मॉडल जीव में अध्ययन किया गया है । हालांकि, थोड़ा सेक्स दृढ़ संकल्प अंय गैर में पाया तंत्र के बारे में जाना जाता है मॉडल hymenopteran taxa, जैसे चींटियों के रूप में । hymenopteran प्रजातियों में विकसित किए गए जीवन चक्र के जटिल स्वरूप के कारण ही प्रयोगशाला में इन जीवों के बीच प्रायोगिक क्रॉसिंगों का रखरखाव और संचालन करना मुश्किल हो जाता है । यहां, हम रिश् तों को पार करने और चींटी Vollenhovia emeryiमें उन लोगों की सफलता के मूल् यांकन के लिए तरीकों का वर्णन करते हैं । V. emeryiका उपयोग कर प्रयोगशाला में रिश् ते को प्रेरित करना, इस प्रजाति के अनूठे जीव विज्ञान की वजह से अपेक्षाकृत सरल है । विशेष रूप से, इस प्रजाति androgenetic पुरुषों का उत्पादन, और महिला उत्पादकता प्रदर्शन विंग बहुरूपता, जो आनुवंशिक पार में phenotypes की पहचान सरल । इसके अलावा, रिश् तों की सफलता का मूल् यांकन सीधा होता है जैसा कि पुरुषों के रिश् तों द्वारा लगातार उत्पादन किया जा सकता है, जबकि सामान्य नर ही क्षेत्र में एक अच्छी तरह से परिभाषित प्रजनन मौसम के दौरान दिखाई देते हैं । हमारा प्रोटोकॉल एक मॉडल के रूप में V. emeryi का उपयोग करने के लिए चींटी प्रजातियों में लिंग निर्धारण प्रणाली के आनुवंशिक और आणविक आधार की जांच के लिए अनुमति देते हैं ।
Introduction
Eusocial Hymenopteran taxa जैसे चींटियों और मधुमक्खियों ने एक haplodiploid लिंग-निर्धारण प्रणाली विकसित की है जिसमें ऐसे व्यक्ति जो एक या अधिक पूरक लिंग निर्धारण (heterozygous) CSD पर loci होते हैं, जबकि वे लोग होमो-या hemizygous बन नर (चित्रा 1A)1.
आनुवंशिक और आणविक लिंग निर्धारण झरना में शामिल घटकों को अच्छी तरह से मधुप, एपीआई अफ्रिकन, एक hymenopteran मॉडल जीव2,3,4में अध्ययन किया गया है । हाल ही में तुलनात्मक जीनोमिक्स जांच सुझाव है कि चींटियों और मधुमक्खियों सेक्स निर्धारण मार्ग में कई ख्यात homologs साझा करते हैं, जैसे प्रारंभिक सेक्स निर्धारण जीन, csd5। हालांकि, इन homologs के कार्यात्मक संरक्षण के लिए सबूत अभी भी चींटियों में कमी है ।
इस समस्या के समाधान के लिए रिश् तों को विकसित किए जाने की जरूरत है क्योंकि वे जेनेटिक मैपिंग और आणविक अध् ययन के लिए जरूरी हैं । तथापि, प्रयोगशाला में इन जीवों के बीच प्रायोगिक क्रॉसिंगों को बनाए रखना और आचरण करना कठिन है क्योंकि विकसित किए गए जीवन चक्र का जटिल स्वरूप है.
यहां, हम6,7चींटियों में सेक्स निर्धारण प्रणाली के आनुवंशिक और आणविक आधार की जांच करने के लिए एक मॉडल के रूप में Vollenhovia emeryi का उपयोग करें । इस प्रजाति की रिश् लाइनें6चींटियों में पहली बार सेक्स निर्धारण से संबंधित लक्षण के लिए मात्रात्मक विशेषता loci (QTL) की लिंकेज मैपिंग के लिए पहले विकसित की गई थीं । इसके अलावा, आणविक लिंग निर्धारण झरना7जांच की गई है । इस प्रजाति एक असामांय प्रजनन प्रणाली है कि दोनों gynogenesis और androgenesis (चित्रा 1ख)8,9रोजगार विकसित किया गया है । अधिकांश नई रानियों और पुरुषों क्लोनी क्रमशः मातृ और पैतृक जीनोम से उत्पादित कर रहे हैं । इसके अलावा, श्रमिकों और कुछ क्वींस यौन8का उत्पादन कर रहे हैं । इस प्रजनन प्रणाली विशेष रूप से अच्छी तरह से आनुवंशिक अध्ययन के लिए अनुकूल है क्योंकि रिश् तों का उपयोग कर उत्पादित पार यौन उत्पादित क्वींस और पुरुषों के आनुवंशिक रूप से एक क्लासिक backcross के बराबर हैं । के बाद से यौन उत्पादित क्वींस मातृ जीनोम10 से उत्पादित क्वींस से अलग आकृति विज्ञान (चित्रा 1ख), आचरण और रिश् तों का मूल्यांकन पार बहुत इस विधि का उपयोग कर सरलीकृत है ।
इस अनुच्छेद में, परीक्षण पार करने के लिए प्रयोगशाला कालोनियों की स्थापना के लिए तरीके, रिश् तों के आवेदन पूर्ण एसआईबी जोड़े का उपयोग कर पार, और उन की सफलता का मूल्यांकन कॉलोनी के सदस्यों और पुरुष वंश के विच्छेदन के genotyping का उपयोग कर पार जननांग V. emeryiमें वर्णित हैं ।
प्रजनन प्रणाली के बावजूद कार्यरत, रिश् तों के अनुप्रयोग Hymenoptera में सेक्स निर्धारण प्रणालियों की किसी भी जांच में अक्सर आवश्यक पहला कदम है । Cardiocondyla obscuriorमें उदाहरण के लिए, प्रयोगशाला में पूर्ण एसआईबी संभोग की 10 पीढ़ियों के बाद द्विगुणित पुरुषों की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति CSD लोकस11के अभाव को दर्शाता है । यह रिश् तों में उत्पादित पुरुषों के अनुपात से CSD loci की संख् या की भविष्यवाणी करना संभव है6,12,13.
Protocol
Representative Results
Discussion
यह लेख प्रोटोकॉल है कि रिश् ते को प्रेरित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है प्रदर्शित करता है और V. emeryiचींटी में रिश् तों की घटना का मूल्यांकन । प्रयोगों में, रेडक्रास के लिए उपयोग किए जाने वाले व्यक…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम श्री टाकू Shimada, AntRoom, टोक्यो, जापान के प्रतिनिधि, हमें वी. emeryi पुनर्उत्पादकों की उनकी तस्वीर के साथ प्रदान करने के लिए धंयवाद । इस परियोजना के युवा वैज्ञानिकों (16J00011) के लिए विज्ञान (JSPS) अनुसंधान फैलोशिप के संवर्धन के लिए जापान सोसायटी द्वारा वित्त पोषित किया गया था, और युवा वैज्ञानिकों (ख) (16K18626) के लिए सहायता में अनुदान ।
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).
