TRADE-OFF BETWEEN IMMUNE STIMULATION AND EXPRESSION OF STORAGE PROTEIN GENES

Proteins stored in insect hemolymph may serve (is a source of amino acids and energy for metabolism, and development. The expression of the main storage proteins was assessed in bacterial-challenged honey bees using real-time (RT)-PCH and Western blot.. After ensuring that. the immune system had, been activated by measuring the ensuing expression (, the innate immune response genes, defensin-1 (def-1) and prophenoloxidase (pro PO), we verified the expression of four genes encoding storage proteins. The levels of vitellogenin (vg) mRNA and of the respective protein. were significantly lowered in bees injected with bacteria or water only (injury). An equivalent response was observed in orally-infected bees. The levels of apolipophorin II/I (apoLP-II/I) and hexamerin (hex 70a) mRNAs did not significantly change, but levels of Hex 70a protein subunit showed a substantial decay after bacterial challenge or injury. Infection also caused a strong reduction in the levels of apoLP-III transcripts. Our findings are consistent with a down-regulation, of the express and accumulation of storage proteins as a consequence of activation of the immune system, suggesting that this phenomenon. represents a strategy to redirect resources to combat injury or infection. (C) 2009 Wiley Periodicals, Inc.

Farnesoic acid O-methyl transferase (FAMeT) isoforms: Conserved traits and gene expression patterns related to caste differentiation in the stingless bee, Melipona scutellaris

Farnesoic acid O-methyl transferase (FAMeT) is the enzyme that catalyzes the formation of methyl farnesoate (MF) from farnesoic acid (FA) in the biosynthetic pathway of juvenile hormone (JH). This work reports the cloning, sequencing, and expression of FAMeT gene from the stingless bee Melipona scutellaris (MsFAMeT). The MsFAMeT in silica analysis showed that greatest sequence similarity is found in Apis mellifera and other insects, while relatively less similarity is shown in crustaceans. Evidence of alternative splicing of a 27 nucleotide (nt) microexon explains the presence of the detected isoforms, 1 and 2. The expression analysis of the two isoforms showed a marked difference when castes were compared, suggesting that they could be involved differently in the JH metabolism in M. scutellaris, providing new insights for the comprehension of female plasticity.

Solution structure of BSTI: A new trypsin inhibitor from skin secretions of Bombina bombina

The three-dimensional solution structure of BSTI, a trypsin inhibitor from the European frog Bombina bombina, has been solved using H-1 NMR spectroscopy. The 60 amino acid protein contains five disulfide bonds, which were unambiguously determined to be Cvs (4-38), Cys (13-34), Cys (17-30), Cys (21-60), and Cys (40-54) by experimental restraints and subsequent structure calculations. The main elements of secondary structure are four beta -strands, arranged as two small antiparallel beta -sheets, The overall fold of BSTI is disk shaped and is characterized by the lack of a hydrophobic core. The presumed active site is located on a loop comprising residues 21-34, which is a relatively disordered region similar to that seen in many other protease inhibitors. However, the overall fold is different to other known protease inhibitors with the exception of a small family of inhibitors isolated from nematodes of the family Ascaris and recently also from the haemolymph of Apis mellifera. BSTI may thus be classified as a new member of this recently discovered family of protease inhibitors.

Cooperation among selfish individuals in insect societies

Kin selection is the key to understanding the evolution of cooperation in insect societies. However, kin selection also predicts potential kin conflict, and understanding how these conflicts are resolved is a major goal of current research on social insects

Draft genome of the globally widespread and invasive Argentine ant (Linepithema humile).

Ants are some of the most abundant and familiar animals on Earth, and they play vital roles in most terrestrial ecosystems. Although all ants are eusocial, and display a variety of complex and fascinating behaviors, few genomic resources exist for them. Here, we report the draft genome sequence of a particularly widespread and well-studied species, the invasive Argentine ant (Linepithema humile), which was accomplished using a combination of 454 (Roche) and Illumina sequencing and community-based funding rather than federal grant support. Manual annotation of >1,000 genes from a variety of different gene families and functional classes reveals unique features of the Argentine ant's biology, as well as similarities to Apis mellifera and Nasonia vitripennis. Distinctive features of the Argentine ant genome include remarkable expansions of gustatory (116 genes) and odorant receptors (367 genes), an abundance of cytochrome P450 genes (>110), lineage-specific expansions of yellow/major royal jelly proteins and desaturases, and complete CpG DNA methylation and RNAi toolkits. The Argentine ant genome contains fewer immune genes than Drosophila and Tribolium, which may reflect the prominent role played by behavioral and chemical suppression of pathogens. Analysis of the ratio of observed to expected CpG nucleotides for genes in the reproductive development and apoptosis pathways suggests higher levels of methylation than in the genome overall. The resources provided by this genome sequence will offer an abundance of tools for researchers seeking to illuminate the fascinating biology of this emerging model organism.

Draft genome of the red harvester ant Pogonomyrmex barbatus.

We report the draft genome sequence of the red harvester ant, Pogonomyrmex barbatus. The genome was sequenced using 454 pyrosequencing, and the current assembly and annotation were completed in less than 1 y. Analyses of conserved gene groups (more than 1,200 manually annotated genes to date) suggest a high-quality assembly and annotation comparable to recently sequenced insect genomes using Sanger sequencing. The red harvester ant is a model for studying reproductive division of labor, phenotypic plasticity, and sociogenomics. Although the genome of P. barbatus is similar to other sequenced hymenopterans (Apis mellifera and Nasonia vitripennis) in GC content and compositional organization, and possesses a complete CpG methylation toolkit, its predicted genomic CpG content differs markedly from the other hymenopterans. Gene networks involved in generating key differences between the queen and worker castes (e.g., wings and ovaries) show signatures of increased methylation and suggest that ants and bees may have independently co-opted the same gene regulatory mechanisms for reproductive division of labor. Gene family expansions (e.g., 344 functional odorant receptors) and pseudogene accumulation in chemoreception and P450 genes compared with A. mellifera and N. vitripennis are consistent with major life-history changes during the adaptive radiation of Pogonomyrmex spp., perhaps in parallel with the development of the North American deserts.

Visitantes florais do maracujá-amarelo (Passiflora edulis f. flavicarpa Deg. Passifloraceae) em áreas de cultivo com diferentes proximidades a fragmentos florestais na região Norte Fluminense, RJ

Este trabalho teve como objetivos estudar a biologia floral e identificar os principais polinizadores do maracujá-amarelo em áreas de cultivo com diferentes proximidades a fragmentos florestais no norte do estado do Rio de Janeiro. A floração do maracujá-amarelo teve duração de nove meses, no período de setembro a maio. As flores iniciavam a antese às 12:00 h e abriam-se ao longo do dia até às 16:30 h. O processo de curvatura dos estiletes ocorreu ao longo da antese e 72,4% das flores curvaram seus estiletes. A produção de néctar deu-se continuamente, atingindo 18μl/flor/hora e a concentração de solutos totais variou entre 38 e 42%. Xylocopa frontalis e Xylocopa ordinaria foram os principais polinizadores do maracujá-amarelo pela freqüência de visitas, comportamento intrafloral e porte corporal. Estas espécies de abelhas, além de Apis mellifera, estiveram presentes em todas as áreas de cultivo. A maior riqueza de visitantes polinizadores do maracujá-amarelo foi observada em áreas de cultivo próximas a fragmentos florestais, fato relacionado à presença de certos grupos de abelhas nativas, como Centridini e Euglossina (Apidae) que dependem de áreas florestais para nidificação e alimentação. A proximidade a fragmentos florestais também é importante para o fornecimento de recursos alimentares e de nidificação ao longo do ano para a manutenção de populações de Xylocopa.

Experimental manipulation of colony genetic diversity had no effect on short-term task efficiency in the Argentine ant Linepithema humile

Genetic diversity might increase the performance of social groups by improving task efficiency or disease resistance, but direct experimental tests of these hypotheses are rare. We manipulated the level of genetic diversity in colonies of the Argentine ant Linepithema humile, and then recorded the short-term task efficiency of these experimental colonies. The efficiency of low and high genetic diversity colonies did not differ significantly for any of the following tasks: exploring a new territory, foraging, moving to a new nest site, or removing corpses. The tests were powerful enough to detect large effects, but may have failed to detect small differences. Indeed, observed effect sizes were generally small, except for the time to create a trail during nest emigration. In addition, genetic diversity had no statistically significant impact on the number of workers, males and females produced by the colony, but these tests had low power. Higher genetic diversity also did not result in lower variance in task efficiency and productivity. In contrast to genetic diversity, colony size was positively correlated with the efficiency at performing most tasks and with colony productivity. Altogether, these results suggest that genetic diversity does not strongly improve short-term task efficiency in L. humile, but that worker number is a key factor determining the success of this invasive species.

Utilização de cera de abelhas na determinação da densidade do solo

Muitos têm-se empenhado em desenvolver métodos e técnicas de análises de solos que forneçam resultados confiáveis e a baixos custos, envolvendo, para isto, a reciclagem de materiais diversos ou o aproveitamento de produtos naturais que, ao contrário dos sintéticos, tendem a ter um baixo custo ambiental. A cera de abelhas atende, pelo menos, ao último destes requisitos. Neste trabalho, pretendeu-se realizar a caracterização física da cera de abelhas e avaliar a possibilidade de sua utilização como revestimento impermeável, em substituição total a parafina, na determinação da densidade do solo. Para determinar a densidade do solo, utilizou-se o método do torrão impermeabilizado. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado em arranjo fatorial 6 x 2 x 2, sendo seis tipos de solos, dois revestimentos e dois diâmetros médios de torrões, com três repetições. A cera de abelhas apresentou características físicas semelhantes às da parafina, principalmente no que se refere a ponto de fusão, tempo de solidificação e densidade específica. Os valores obtidos para densidade do solo, utilizando cera de abelhas como revestimento impermeável, não diferiram estatisticamente dos valores obtidos utilizando parafina como revestimento. Desta forma, a parafina pode ser substituída totalmente pela cera de abelhas na impermeabilização de torrões para determinar a densidade do solo, sem prejuízos aos resultados.

Relaxed selection is a precursor to the evolution of phenotypic plasticity.

Phenotypic plasticity allows organisms to produce alternative phenotypes under different conditions and represents one of the most important ways by which organisms adaptively respond to the environment. However, the relationship between phenotypic plasticity and molecular evolution remains poorly understood. We addressed this issue by investigating the evolution of genes associated with phenotypically plastic castes, sexes, and developmental stages of the fire ant Solenopsis invicta. We first determined if genes associated with phenotypic plasticity in S. invicta evolved at a rapid rate, as predicted under theoretical models. We found that genes differentially expressed between S. invicta castes, sexes, and developmental stages all exhibited elevated rates of evolution compared with ubiquitously expressed genes. We next investigated the evolutionary history of genes associated with the production of castes. Surprisingly, we found that orthologs of caste-biased genes in S. invicta and the social bee Apis mellifera evolved rapidly in lineages without castes. Thus, in contrast to some theoretical predictions, our results suggest that rapid rates of molecular evolution may not arise primarily as a consequence of phenotypic plasticity. Instead, genes evolving under relaxed purifying selection may more readily adopt new forms of biased expression during the evolution of alternate phenotypes. These results suggest that relaxed selective constraint on protein-coding genes is an important and underappreciated element in the evolutionary origin of phenotypic plasticity.

Efeito da polinização por abelhas e outros insetos na produção de sementes de cebola

A deficiência de polinização tem sido apontada como uma das causas da baixa produção de sementes na cultura da cebola. O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação da presença de abelhas e outros insetos em flores de duas cultivares de cebola, Allium cepa L. (Alliaceae), com a produção de sementes. Foram registradas a diversidade e a freqüência de insetos nas flores de cebola e o efeito polinizador foi testado. O comportamento de Apis mellifera foi observado diretamente nas flores e a fidelidade verificada a partir do pólen nas corbículas. Representantes de Hymenoptera e Diptera foram os visitantes florais mais abundantes. Houve correlação entre a freqüência de A. mellifera com número de umbelas com flores, em ambas cultivares, e de outros insetos em Crioula Alto Vale. A produção de sementes com livre visitação de insetos apresentou acréscimo superior a 20% em relação às parcelas sem insetos e com visita de uma abelha. A. mellifera transportou mais de 70% de pólen de cebola. A presença de A. mellifera é indispensável para a produção comercial de sementes de cebola.

Ecologia da polinização do maracujá-amarelo, na região do vale do submédio São Francisco

Este estudo descreve aspectos da biologia floral e sistema reprodutivo de Passiflora edulis f. flavicarpa (Passifloraceae), incluindo os padrões de forrageio e comportamento dos visitantes florais. O estudo foi desenvolvido em cultivo irrigado no Projeto Maniçoba, em Juazeiro-BA, em 2005/2006. A antese floral ocorreu entre 12h e 13h, o fechamento da flor teve início às 18h, terminando por volta de 1h. O tempo para a deflexão dos estiletes foi de 71,4 ± 12,4 min, mas cerca de 5% das flores permaneceram com os estiletes sem curvatura. Os estigmas foram receptivos durante toda a antese, e os grãos de pólen apresentaram viabilidade de 94%. O volume de néctar foi em média de 100 µL, com 48% de concentração de açúcares. O número médio de grãos de pólen/ flor foi de 140.595 ± 34.175, e 426 ± 77 óvulos/ovário. As maiores taxas de frutificação (74%) foram obtidas com polinização cruzada manual, confirmando a existência de sistema de autoincompatibilidade. Registraram-se 10% de flores com quatro estigmas que, quando polinizadas manualmente, apresentaram frutos maiores e com maior número de sementes (477,7 ± 76,8). Observou-se correlação positiva entre o número de sementes e o peso dos frutos. Os visitantes florais identificados foram Apis mellifera, Trigona spinipes, Xylocopa grisescens, X. frontalis e X. cearensis. As abelhas A. mellifera e T. spinipes foram pilhadores de pólen e néctar, respectivamente. As abelhas do gênero Xylocopa foram mais frequentes nas flores durante o período seco, e A. mellifera, durante o período chuvoso. Os polinizadores efetivos foram X. grisescens e X. frontalis, constatando-se uma limitação desses polinizadores nas áreas estudadas. Entretanto, eles foram mais frequentes em outras espécies vegetais no período chuvoso, indicando competição com as flores dos maracujazeiros pelos serviços de polinização.

Comparação do padrão de floração e de visitação do meloeiro do tipo amarelo em Juazeiro-BA¹

O trabalho foi realizado em área experimental da UNEB, em Juazeiro-BA, durante os anos de 2010 e 2011, com o objetivo de descrever aspectos relativos à fenologia, à biologia floral e ao comportamento dos visitantes florais Apis mellifera do meloeiro do tipo amarelo, na região do Vale do São Francisco. Em novembro de 2010, registrou-se uma média de 22,7±2,6 dias de floração com emissão de flores exclusivamente masculinas até o segundo dia, e emissão de flores hermafroditas por 16 dias. Em maio de 2011, a média de dias de floração foi de 19,3±4,3, e com produção de flores exclusivamente masculinas até o quarto dia e emissão de flores hermafroditas por 20 dias. A média de flores por planta e a razão sexual foram de 96,2±4,2 e 1:16, em novembro de 2010, e de 67,1±17,7 e 1:19, em maio de 2011, respectivamente. As flores hermafroditas apresentaram maior volume de néctar do que as masculinas em ambos os períodos, sendo a causa provável do maior número de visitas recebidas por este tipo floral. O maior número de visitas ocorreu no período da manhã, com destaque para a coleta de pólen no horário das 7h às 11h.

Biologia reprodutiva de Sideroxylon obtusifolium (Roem. & Schult.) T.D. Penn. (Sapotaceae) na região semiárida da Bahia

O objetivo deste trabalho foi estudar a fenologia, biologia reprodutiva e visitantes florais de Sideroxylon obtusifolium em área de caatinga. O estudo foi realizado de outubro de 2003 a setembro de 2005, em populações naturais de S. obtusifolium, na Reserva Legal do Projeto Salitre, em Juazeiro, BA. Os dados fenológicos indicaram que as fenofases vegetativas (brotação e senescência foliar) ocorreram ao longo do ano, enquanto a floração e frutificação foram registradas na estação seca e das chuvas, respectivamente. As flores são hermafroditas, de coloração creme, exalam odor, secretam pequena quantidade de néctar (< 1 µl) e apresentam antese diurna e dicogamia protogínica. Entre os visitantes florais, foram registradas abelhas, vespas, moscas e borboletas. Apis mellifera e os dípteros morfoespécie 1 e 2 foram considerados polinizadores dessa sapotácea. Quanto ao sistema de reprodução, S. obtusifolium é autógama facultativa, produzindo frutos por autopolinização (6,6%) e por polinização cruzada (33%). Diferenças no registro fenológico, na biologia floral e nos agentes polinizadores foram encontradas, em comparação com outros ambientes, indicando que as variáveis climáticas podem ser um dos diversos fatores que influenciam essa relação.

Fenologia reprodutiva, polinização e reprodução de Dipteryx alata Vogel (Leguminosae-Papilionoideae) em Mato Grosso do Sul, Brasil

A biologia reprodutiva de Dipteryx alata foi estudada de setembro/2004 a agosto/2006. Dipteryx alata é arbórea, floresce na estação chuvosa (4-6 meses) e o pico de frutificação ocorre na estação seca. A espécie apresentou variação na intensidade de floração e frutificação entre os anos. As flores são zigomorfas, papilionáceas, hermafroditas, relativamente pequenas, odoríferas, diurnas e duram até 10 horas. O cálice possui dois lobos petalóides e a corola é formada pelo estandarte, alas e as pétalas da quilha. As anteras produzem pólen com 94,4% de viabilidade. O estigma é recoberto por película que limita a autopolinização espontânea, impedindo a aderência do pólen. Néctar é armazenado em câmara, em pequena quantidade (1,45 µL) e com concentração de 25%. Dipteryx alata tem flores de quilha e possui mecanismo de polinização intermediário entre os tipos explosivo e valvular. Esta espécie é alógama, possui auto-incompatibilidade de ação tardia e elevada taxa de aborto (ER = 0,45). Xylocopa suspecta (16,6% das visitas) é o principal polinizador, pois visita legitimamente as flores e apresenta forrageamento do tipo linha-de-captura, que promove fluxo polínico entre as plantas. As abelhas Pseudaugochlora graminea (15,3%) e Apis mellifera (39,5%), apesar da alta taxa de visitação, não são bons polinizadores (eficiência de polinização de 3,5% e 0%, respectivamente), pois geralmente não realizam movimento entre as plantas. Apis mellifera pilha néctar em 45,5% das visitas realizadas. O aumento da produção de sementes em populações naturais de D. alata depende da manutenção dos polinizadores efetivos (abelhas solitárias), sendo recomendável o manejo da abelha exótica A. mellifera.