Mating behavior and chemical communication in the order hymenoptera

Insects of the order Hymenoptera are biologically and economically important members of natural and agro ecosystems and exhibit diverse biologies, mating systems, and sex pheromones. We review what is known of their sex pheromone chemistry and function, paying particular emphasis to the Hymenoptera Aculeata (primarily ants, bees, and sphecid and vespid wasps), and provide a framework for the functional classification of their sex pheromones. Sex pheromones often comprise multicomponent blends derived from numerous exocrine tissues, including the cuticle. However, very few sex pheromones have been definitively characterized using bioassays, in part because of the behavioral sophistication of many Aculeata. The relative importance of species isolation versus sexual selection in shaping sex pheromone evolution is still unclear. Many species appear to discriminate among mates at the level of individual or kin/colony, and they use antiaphrodisiacs. Some orchids use hymenopteran sex pheromones to dupe males into performing pseudocopulation, with extreme species specificity.

Single mating in orchid bees (Euglossa, Apinae): implications for mate choice and social evolution

Neotropical orchid bees (Euglossini) are conspicuously different from other corbiculate bees (Apinae) in their lack of advanced sociality and in male use of acquired odors (fragrances) as pheromone-analogues. In both contexts, orchid bee mating systems, in particular the number of males a female mates with, are of great interest but are currently unknown. To assess female mating frequency in the genus Euglossa, we obtained nests from three species in Mexico and Panama and genotyped mothers and their brood at microsatellite DNA loci. In 26 out of 29 nests, genotypes of female brood were fully consistent with being descended from a singly mated mother. In nests with more than one adult female present, those adult females were frequently related, with genotypes being consistent with full sister-sister (r = 0.75) or mother-daughter (r = 0.5) relationships. Thus, our genetic data support the notions of female philopatry and nest-reuse in the genus Euglossa. Theoretically, single mating should promote the evolution of eusociality by maximizing the relatedness among individuals in a nest. However, in Euglossini this genetic incentive has not led to the formation of eusocial colonies as in other corbiculate bees, presumably due to differing ecological or physiological selective regimes. Finally, monandry in orchid bees is in agreement with the theory that females select a single best mate based on the male fragrance phenotype, which may contain information on male age, cognitive ability, and competitive strength.

Entomofauna associated with the olive tree in southern Portugal

Since 2004 several studies have been carried out in order to identify the main insect species that usually inhabiting the olive ecosystem. The field trials have taken place in two olive groves, one situated in Olhão and the other one in Loulé, both in Algarve and also under Integrated Pest Management (IPM). The sampling techniques used differ according to their purpose (sticky traps, pheromone traps, pitfall traps and samples of aerial parts of the trees such as inflorescences, leaves, fruits and branches). Results showed that the main insect pests of olive tree in southern Portugal were the olive fruit fly Bactrocera oleae Gmelin (Diptera: Tephritidae) and the olive moth Prays oleae Bernard (Lepidoptera: Hyponeumetidae). Other insect pests were also found in our olive groves namely the olive psyllid Euphyllura olivina Costa (Homoptera: Psyllidae), the olive dark beetle Phloeotribus scarabaeoides Bernard (Coleoptera: Curculionidae), the mediterranean black scale Saissetia oleae (Olivier) (Homoptera: Coccidae) and the olive thrip Liothripes oleae Costa (Thysanoptera: Phlaeothripidae). Concerning the auxiliary insects that were found in our olives groves they belong to the following orders and families: Diptera (Syrphidae), Coleoptera (Carabidae, Coccinelidae and Staphylinidae), Hemiptera (Anthocoridae and Miridae), Neuroptera (Chrysopidae) and Hymenoptera (Braconidae, Encyrtidae, Eulophidae, Formicidae and Trichogrammatidae).

Micromorphology of the labellum and structure of the osmophore in a group of closely related species of the sexually deceptive Orchid genus Ophrys (orchidaceae)

Tese de doutoramento, Biologia (Biologia Celular), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Effects of female postmating odour on male sexual behaviour, in Heliconius butterflies /

The effects of the female postmating odour on male sexual behaviour were examined in Heliconius erato and H. charithonia (Lepidoptera: Nymphalidae). Predictions from the antiaphrodisiac hypothesis were tested using the two reproductive strategies of these species. Within the pupal mating strategy, results from behavioural experiments quantified and statistically tested dispersal rates of pupal-perched males to the presence of stimuli with and without the postmating odour. Results do not support an antiaphrodisiac function to the postmating odour. Similarly, within the adult courtship strategy, behavioural test results indicate that males do not alter their expenditure of energy in terms of either the duration or frequency of courtship behaviours elicited by females with and without the postmating odour. The data from both experiments did not support the antiaphrodisiac hypothesis for the function of the female postmating odour. A novel hypothesis predicting that the postmating female odour acts as an oviposition-deterring pheromone is presented.

Molecular mechanisms for a switch-like mating decision in Saccharomyces cerevisiae

Les changements évolutifs nous instruisent sur les nombreuses innovations permettant à chaque organisme de maximiser ses aptitudes en choisissant le partenaire approprié, telles que les caractéristiques sexuelles secondaires, les patrons comportementaux, les attractifs chimiques et les mécanismes sensoriels y répondant. L'haploïde de la levure Saccharomyces cerevisiae distingue son partenaire en interprétant le gradient de la concentration d'une phéromone sécrétée par les partenaires potentiels grâce à un réseau de protéines signalétiques de type kinase activées par la mitose (MAPK). La décision de la liaison sexuelle chez la levure est un événement en "tout–ourien", à la manière d'un interrupteur. Les cellules haploïdes choisissent leur partenaire sexuel en fonction de la concentration de phéromones qu’il produit. Seul le partenaire à proximité sécrétant des concentrations de phéromones égales ou supérieures à une concentration critique est retenu. Les faibles signaux de phéromones sont attribués à des partenaires pouvant mener à des accouplements infructueux. Notre compréhension du mécanisme moléculaire contrôlant cet interrupteur de la décision d'accouplement reste encore mince. Dans le cadre de la présente thèse, je démontre que le mécanisme de décision de la liaison sexuelle provient de la compétition pour le contrôle de l'état de phosphorylation de quatre sites sur la protéine d'échafaudage Ste5, entre la MAPK, Fus3, et la phosphatase,Ptc1. Cette compétition résulte en la dissociation de type « intérupteur » entre Fus3 et Ste5, nécessaire à la prise de décision d'accouplement en "tout-ou-rien". Ainsi, la décision de la liaison sexuelle s'effectue à une étape précoce de la voie de réponse aux phéromones et se produit rapidement, peut-être dans le but de prévenir la perte d’un partenaire potentiel. Nous argumentons que l'architecture du circuit Fus3-Ste5-Ptc1 génère un mécanisme inédit d'ultrasensibilité, ressemblant à "l'ultrasensibilité d'ordre zéro", qui résiste aux variations de concentration de ces protéines. Cette robustesse assure que l'accouplement puisse se produire en dépit de la stochasticité cellulaire ou de variations génétiques entre individus.Je démontre, par la suite, qu'un évènement précoce en réponse aux signaux extracellulaires recrutant Ste5 à la membrane plasmique est également ultrasensible à l'augmentation de la concentration de phéromones et que cette ultrasensibilité est engendrée par la déphosphorylation de huit phosphosites en N-terminal sur Ste5 par la phosphatase Ptc1 lorsqu'elle est associée à Ste5 via la protéine polarisante, Bem1. L'interférence dans ce mécanisme provoque une perte de l'ultrasensibilité et réduit, du même coup, l'amplitude et la fidélité de la voie de réponse aux phéromones à la stimulation. Ces changements se reflètent en une réduction de la fidélité et de la précision de la morphologie attribuable à la réponse d'accouplement. La polarisation dans l'assemblage du complexe protéique à la surface de la membrane plasmique est un thème général persistant dans tous les organismes, de la bactérie à l'humain. Un tel complexe est en mesure d'accroître l'efficacité, la fidélité et la spécificité de la transmission du signal. L'ensemble de nos découvertes démontre que l'ultrasensibilité, la précision et la robustesse de la réponse aux phéromones découlent de la régulation de la phosphorylation stoichiométrique de deux groupes de phosphosites sur Ste5, par la phosphatase Ptc1, un groupe effectuant le recrutement ultrasensible de Ste5 à la membrane et un autre incitant la dissociation et l'activation ultrasensible de la MAPK terminal Fus3. Le rôle modulateur de Ste5 dans la décision de la destinée cellulaire étend le répertoire fonctionnel des protéines d'échafaudage bien au-delà de l'accessoire dans la spécificité et l'efficacité des traitements de l'information. La régulation de la dynamique des caractères signal-réponse à travers une telle régulation modulaire des groupes de phosphosites sur des protéines d'échafaudage combinées à l'assemblage à la membrane peut être un moyen général par lequel la polarisation du destin cellulaire est obtenue. Des mécanismes similaires peuvent contrôler les décisions cellulaires dans les organismes complexes et peuvent être compromis dans des dérèglements cellulaires, tel que le cancer. Finalement, sur un thème relié, je présente la découverte d'un nouveau mécanisme où le seuil de la concentration de phéromones est contrôlé par une voie sensorielle de nutriments, ajustant, de cette manière, le point prédéterminé dans lequel la quantité et la qualité des nutriments accessibles dans l'environnement déterminent le seuil à partir duquel la levure s'accouple. La sous-unité régulatrice de la kinase à protéine A (PKA),Bcy1, une composante clé du réseau signalétique du senseur aux nutriments, interagit directement avec la sous-unité α des petites protéines G, Gpa1, le premier effecteur dans le réseau de réponse aux phéromones. L'interaction Bcy1-Gpa1 est accrue lorsque la cellule croit en présence d'un sucre idéal, le glucose, diminuant la concentration seuil auquel la décision d'accouplement est activée. Compromettre l'interaction Bcy1-Gpa1 ou inactiver Bcy1 accroît la concentration seuil nécessaire à une réponse aux phéromones. Nous argumentons qu'en ajustant leur sensibilité, les levures peuvent intégrer le stimulus provenant des phéromones au niveau du glucose extracellulaire, priorisant la décision de survie dans un milieu pauvre ou continuer leur cycle sexuel en choisissant un accouplement.

Étude de la résistance aux antibiotiques des entérocoques d'origine animale du Québec

Les entérocoques font partie de la flore normale intestinale des animaux et des humains. Plusieurs études ont démontré que les entérocoques d’origine animale pouvaient représenter un réservoir de gènes de résistance aux antibiotiques pour la communauté humaine et animale. Les espèces Enterococcus faecalis et Enterococcus faecium sont importantes en santé publique; elles sont responsables d’environ 12% de toutes les infections nosocomiales aux États-Unis. Au Canada, les cas de colonisation et/ou d’infections à entérocoques résistants à la vancomycine ont plus que triplé de 2005 à 2009. Un total de 387 isolats E. faecalis et E. faecium aviaires, et 124 isolats E. faecalis porcins ont été identifiés et analysés pour leur susceptibilité aux antibiotiques. De hauts pourcentages de résistance envers les macrolides et les tétracyclines ont été observés tant chez les isolats aviaires que porcins. Deux profils phénotypiques prédominants ont été déterminés et analysés par PCR et séquençage pour la présence de gènes de résistance aux antibiotiques. Différentes combinaisons de gènes de résistance ont été identifiées dont erm(B) et tet(M) étant les plus prévalents. Des extractions plasmidiques et des analyses par hybridation ont permis de déterminer, pour la première fois, la colocalisation des gènes erm(B) et tet(M) sur un plasmide d’environ 9 kb chez des isolats E. faecalis porcins, et des gènes erm(B) et tet(O) sur un plasmide de faible poids moléculaire d’environ 11 kb chez des isolats E. faecalis aviaires. De plus, nous avons démontré, grâce à des essais conjugatifs, que ces plasmides pouvaient être transférés. Les résultats ont révélé que les entérocoques intestinaux aviaires et porcins, lesquels peuvent contaminer la viande à l’abattoir, pouvaient représenter un réservoir de gènes de résistance envers la quinupristine-dalfopristine, la bacitracine, la tétracycline et les macrolides. Afin d’évaluer l’utilisation d’un antisérum polyclonal SA dans l’interférence de la résistance à de fortes concentrations de bacitracine (gènes bcrRAB), lors d’un transfert conjugatif répondant aux phéromones, un isolat multirésistant E. faecalis aviaire a été sélectionné. Après induction avec des phéromones produites par la souche réceptrice E. faecalis JH2-2, l’agrégation de la souche donatrice E. faecalis 543 a été observée ainsi que des fréquences de transfert élevées en bouillon lors d’une courte période de conjugaison. Le transfert conjugatif des gènes asa1, traB et bcrRAB ainsi que leur colocalisation a été démontré chez le donneur et un transconjugant T543-1 sur un plasmide de 115 kb par électrophorèse à champs pulsé (PFGE) et hybridation. Une CMI de > 2 048 µg/ml envers la bacitracine a été obtenue tant chez le donneur que le transconjuguant tandis que la souche réceptrice JH2-2 démontrait une CMI de 32 µg/ml. Le séquençage des gènes asa1, codant pour la substance agrégative, et traB, une protéine régulant négativement la réponse aux phéromones, a révélé une association de cet élément génétique avec le plasmide pJM01. De plus, cette étude présente qu’un antisérum polyclonal SA peut interférer significativement dans le transfert horizontal d’un plasmide répondant aux phéromones codant pour de la résistance à de fortes doses de bacitracine d’une souche E. faecalis aviaire multirésistante. Des isolats cliniques E. faecium d’origine humaine et canine ont été analysés et comparés. Cette étude rapporte, pour la première fois, la caractérisation d’isolats cliniques E. faecium résistants à l’ampicilline (EFRA) d’origine canine associés à CC17 (ST17) au Canada. Ces isolats étaient résistants à la ciprofloxacine et à la lincomycine. Leur résistance envers la ciprofloxacine a été confirmée par la présence de substitutions dans la séquence en acides aminés des gènes de l’ADN gyrase (gyrA/gyrB) et de la topoisomérase IV (parC/parE). Des résistances élevées envers la gentamicine, la kanamycine et la streptomycine, et de la résistance envers les macrolides et les lincosamides a également été observées. La fréquence de résistance envers la tétracycline était élevée tandis que celle envers la vancomycine n’a pas été détectée. De plus, aucune résistance n’a été observée envers le linézolide et la quinupristine-dalfopristine. Les données ont démontré une absence complète des gènes esp (protéine de surface des entérocoques) et hyl (hyaluronidase) chez les isolats canins EFRA testés tandis qu’ils possédaient tous le gène acm (adhésine de liaison au collagène d’E. faecium). Aucune activité reliée à la formation de biofilm ou la présence d’éléments CRISPR (loci de courtes répétitions palindromiques à interespaces réguliers) n’a été identifiée chez les isolats canins EFRA. Les familles de plasmide rep6 and rep11 ont significativement été associées aux isolats d’origine canine. Les profils PFGE des isolats d’origine humaine et canine n'ont révélé aucune relation (≤ 80%). Ces résultats illustrent l'importance d'une utilisation judicieuse des antibiotiques en médecine vétérinaire afin d’éviter la dissémination zoonotique des isolats EFRA canins. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes de résistance aux antibiotiques et de leurs éléments mobiles ainsi qu’à de nouvelles stratégies afin de réduire le transfert horizontal de la résistance aux antibiotiques et des facteurs de virulence.

Physiological analysis of central and peripheral insect circadian pacemaker neurons

Alle bisher untersuchten Lebewesen besitzen (circadiane) innere Uhren, die eine endogene Perioden-länge von ungefähr 24 Stunden generieren. Eine innere Uhr kann über Zeitgeber mit der Umwelt synchronisiert werden und ermöglicht dem Organismus, rhythmische Umweltveränderungen vorweg zu nehmen. Neben einem zentralen Schrittmacher, der Physiologie und Verhalten des Organismus steuert, gibt es in unterschiedlichen Organen auch periphere Uhren, die die zeitlichen Abläufe in der spezifischen Funktion dieser Organe steuern. In dieser Arbeit sollten zentrale und periphere Schrittmacherneurone von Insekten physiologisch untersucht und verglichen werden. Die Neurone der akzessorischen Medulla (AME) von Rhyparobia maderae dienten als Modellsystem für zentrale Schrittmacher, während olfaktorische Rezeptorneurone (ORNs) von Manduca sexta als Modellsystem für periphere Schrittmacher dienten. Die zentralen Schrittmacherneurone wurden in extrazellulären Ableitungen an der isolierten AME (Netzwerkebene) und in Patch-Clamp Experimenten an primären AME Zellkulturen (Einzelzellebene) untersucht. Auf Netzwerkebene zeigten sich zwei charakteristische Aktivitätsmuster: regelmäßige Aktivität und Wechsel zwischen hoher und niedriger Aktivität (Oszillationen). Es wurde gezeigt, dass Glutamat ein Neurotransmitter der weitverbreiteten inhibitorischen Synapsen der AME ist, und dass in geringem Maße auch exzitatorische Synapsen vorkommen. Das Neuropeptid pigment-dispersing factor (PDF), das von nur wenigen AME Neuronen exprimiert wird und ein wichtiger Kopplungsfaktor im circadianen System ist, führte zu Hemmungen, Aktivierungen oder Oszillationen. Die Effekte waren transient oder langanhaltend und wurden wahrscheinlich durch den sekundären Botenstoff cAMP vermittelt. Ein Zielmolekül von cAMP war vermutlich exchange protein directly activated by cAMP (EPAC). Auf Einzelzellebene wurde gezeigt, dass die meisten AME Neurone depolarisiert waren und deshalb nicht feuerten. Die Analyse von Strom-Spannungs-Kennlinien und pharmakologische Experimente ergaben, dass unterschiedliche Ionenkanäle vorhanden waren (Ca2+, Cl-, K+, Na+ Kanäle sowie nicht-spezifische Kationenkanäle). Starke, bei hohen Spannungen aktivierende Ca2+ Ströme (ICa) könnten eine wichtige Rolle bei Ca2+-abhängiger Neurotransmitter-Ausschüttung, Oszillationen, und Aktionspotentialen spielen. PDF hemmte unterschiedliche Ströme (ICa, IK und INa) und aktivierte nicht-spezifische Kationenströme (Ih). Es wurde angenommen, dass simultane PDF-abhängige Hyper- und Depolarisationen rhythmische Membranpotential-Oszillationen verursachen. Dieser Mechanismus könnte eine Rolle bei PDF-abhängigen Synchronisationen spielen. Die Analyse peripherer Schrittmacherneurone konzentrierte sich auf die Charakterisierung des olfaktorischen Corezeptors von M. sexta (MsexORCO). In anderen Insekten ist ORCO für die Membran-Insertion von olfaktorischen Rezeptoren (ORs) erforderlich. ORCO bildet Komplexe mit den ORs, die in heterologen Expressionssystemen als Ionenkanäle fungieren und Duft-Antworten vermitteln. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass MsexORCO in pheromonsensitiven ORNs in vivo nicht als Teil eines ionotropen Rezeptors sondern als Schrittmacherkanal fungiert, der unterschwellige Membranpotential-Oszillationen generiert. MsexORCO wurde mit vermeintlichen Pheromonrezeptoren in human embryonic kidney (HEK 293) Zellen coexprimiert. Immuncytochemie und Ca2+ Imaging Experimente zeigten sehr schwache Expressionsraten. Trotzdem war es möglich zu zeigen, dass MsexORCO wahrscheinlich ein spontan-aktiver, Ca2+-permeabler Ionenkanal ist, der durch den ORCO-Agonisten VUAA1 und cyclische Nucleotide aktiviert wird. Außerdem wiesen die Experimente darauf hin, dass MsexOR-1 offensichtlich der Bombykal-Rezeptor ist. Eine weitere Charakterisierung von MsexORCO in primären M. sexta ORN Zellkulturen konnte nicht vollendet werden, weil die ORNs nicht signifikant auf ORCO-Agonisten oder -Antagonisten reagierten.

Electrophysiological analysis of the olfactory signal transduction cascade in the hawkmoth Manduca sexta

Neben der Verbreitung von gefährlichen Krankheiten sind Insekten für enorme agrarwirtschaftliche Schäden verantwortlich. Ein Großteil der Verhaltensweisen bei Insekten wird über den Geruchssinn gesteuert, der somit einen möglichen Angriffspunkt zur Bekämpfung von Schadinsekten darstellt. Hierzu ist es allerdings nötig, die Mechanismen der olfaktorischen Signalübertragung im Detail zu verstehen. Neben den duftstoffbindenden olfaktorischen Rezeptoren spielt hier auch ein konservierter Korezeptor (Orco) eine entscheidende Rolle. Inwieweit bei diesen Proteinen ionotrope bzw. metabotrope Prozesse involviert sind ist bislang nicht vollständig aufgeklärt. Um weitere Einzelheiten aufzuklären wurden daher Einzelsensillenableitungen am Tabakschwärmer Manduca sexta durchgeführt. Orco-Agonisten und Antagonisten wurden eingesetzt, um die Funktion des Korezeptors besser zu verstehen. Bei dem Einsatz des Orco-Agonisten VUAA1 konnte keine Verstärkung der Pheromonantworten bzw. eine Sensitivierung beobachtet werden, wie im Falle einer ionotropen Signalweiterleitung zu erwarten gewesen wäre. Ein ionotroper Signalweg über den OR/Orco-Komplex in M. sexta ist daher unwahrscheinlich. Der Orco-Antagonist OLC15 beeinflusste die gleichen Parameter wie VUAA1 und konnte die von VUAA1 generierte Spontanaktivität blocken. Daher ist es wahrscheinlich, dass dieser einen spezifischen Orco-Blocker darstellt. Sowohl VUAA1 als auch OLC15 hatten großen Effekt auf die langanhaltende Pheromonantwort, welches die Vermutung nahelegt, dass Orco modulierend auf die Sensitivität der Nervenzelle einwirkt. Von OLC15 abweichende Effekte durch die getesteten Amiloride HMA und MIA auf die Pheromonantwort lassen nicht auf eine spezifische Wirkung dieser Agenzien auf Orco schließen und zusätzliche Wirkorte sind anzunehmen. Um die These eines metabotropen Signalwegs zu überprüfen wurde ebenfalls der G-Protein-Blocker GDP-β-S eingesetzt. Alle Parameter der Pheromonantwort die innerhalb der ersten Millisekunden analysiert wurden wiesen eine Reduktion der Sensitivität auf. Im Gegensatz dazu hatte GDP-β-S keinen Effekt auf die langanhaltende Pheromonantwort. Somit scheint ausschließlich die schnelle Pheromonantwort über einen Ligand-bindenden G-Protein-gesteuerten Rezeptor gesteuert zu werden.

Optimising mirid control on cocoa farms through complementary monitoring systems

Mirids (Sahlbergella singularis and Distantiella theobroma) are the most important insect pests affecting cocoa production across West Africa. Understanding the population dynamics of mirids is key to their management, however, the current recommended hand-height assessment method is labour intensive. The objective of the study was to compare recently developed mirid sex pheromone trapping and visual hand-height assessment methods as monitoring tools on cocoa farms and to consider implications for a decision support system. Ten farms from the Eastern and Ashanti regions of Ghana were used for the study. Mirid numbers and damage were assessed fortnightly on twenty trees per farm, using both methods, from January 2012 to April 2013. The mirid population increased rapidly in June, reached a peak in September and began to decline in October. There was a significant linear relationship between numbers of mirids sampled to hand-height and mirid damage. High numbers of male mirids were recorded in pheromone traps between January and April 2012 after which there was a gradual decline. There was a significant inverse relationship between numbers of trapped adult mirids and mirids sampled to hand-height (predominantly nymphs). Higher temperatures and lower relative humidities in the first half of the year were associated with fewer mirids at hand-height but larger numbers of adult males were caught in pheromone traps. The study showed that relying solely on one method is not sufficient to provide accurate information on mirid population dynamics and a combination of the two methods is necessary.

Chemical Communication in the Gregarious Psocid Cerastipsocus sivorii (Psocoptera: Psocidae)

The objectives of this study were: (1) to test the existence of an aggregation pheromone in the gregarious psocid Cerastipsocus sivorii; (2) to compare the attractiveness of odors from different aggregations; (3) to test whether nymphs are able to chemically recognize damage-released alarm signals. In a choice experiment conducted in the laboratory, we showed that psocids are able to detect chemical cues from groups of conspecifics. Laboratory experiments also showed that nymphs are capable of chemically recognizing the aggregations where they came from. Finally, in a field experiment, most aggregations dispersed when exposed to the body fluids of a crushed conspecific, but no aggregations dispersed upon exposure to a crushed termite. The implications of these results for the evolution of sociality in psocopterans are discussed.

Sexually Dimorphic Tegumental Gland Openings in Laniatores (Arachnida, Opiliones), With New Data on 23 Species

Sexually dimorphic glands often release sexual pheromones both in vertebrates and invertebrates. Species of Laniatores (Arachnida, Opiliones) seem to depend on chemical communication but few studies have addressed this topic. In this study, we review the literature for the Phalangida and present new data for 23 species of Laniatores. In 16 taxa, we found previously undescribed sexually dimorphic glandular openings on the femur, patella, metatarsus, and tarsus of legs I and metatarsus of legs III and IV For the other species, we provide scanning electron micrographs of previously undescribed sexually dimorphic setae and pegs located on swollen regions of the legs. We also list additional species in which males have swollen regions on the legs, including the tibia, metatarsus, and tarsus of legs I, trochanter and tibia of legs II, femur, metatarsus, and tarsus of legs III, and metatarsus and tarsus of legs IV. The function and biological role of the secretions released by these glands are discussed. J. Morphol. 271:641-653, 2010. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.

Male and female odors induce Fos expression in chemically defined neuronal population

Olfactory information modulates innate and social behaviors in rodents and other species. Studies have shown that the medial nucleus of the amygdala (MEA) and the ventral premammillary, nucleus (PMV) are recruited by conspecific odor stimulation. However, the chemical identity of these neurons is not determined. We exposed sexually inexperienced male rats to female or male odors and assessed Fos immunoreactivity (Fos-ir) in neurons expressing NADPH diaphorase activity (NADPHd, a nitric oxide synthase), neuropeptide Urocortin 3, or glutamic acid decarboxylase rnRNA (GAD-67, a GABA-synthesizing enzyme) in the MEA and PMV. Male and female odors elicited Fos-ir in the MEA and PMV neurons, but the number of Fos-immunoreactive neurons was higher following female odor exposure, in both nuclei. We found no difference in odor induced Fos-ir ill the MEA and PMV comparing fed and fasted animals. Ill the MEA, NADPHd neurons colocalized Fos-ir only in response to female odors. In addition, Urocortin 3 neurons comprise a distinct population and they do not express Fos-ir after conspecific odor stimulation. We found that 80% of neurons activated by male odors coexpressed GAD-67 mRNA. Following female odor, 50% of Fos neurons coexpressed GAD-67 rnRNA. The PMV expresses very little GAD-67, and virtually no colocalization with Fos was observed. We found intense NADPHd activity in PMV neurons, some of which coexpressed Fos-ir after exposure to both odors. The majority of the PMV neurons expressing NADPHd colocalized cocaine-and amphetamine-regulated transcript (CART). Our findings suggest that female and male odors engage distinct neuronal populations in the MEA, thereby inducing contextualized behavioral responses according to olfactory cues. In the PMV, NADPHd/CART neurons respond to male and female odors, suggesting a role in neuroendocrine regulation in response to olfactory cues. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Neuronal Expression of Cd36, Cd44, and Cd83 Antigen Transcripts Maps to Distinct and Specific Murine Brain Circuits

Cells recruited by the innate immune response rely on surface-expressed molecules in order to receive signals from the local environment and to perform phagocytosis, cell adhesion, and others processes linked to host defense. Hundreds of surface antigens designated through a cluster of differentiation (CD) number have been used to identify particular populations of leukocytes. Surprisingly, we verified that the genes that encode Cd36 and Cd83 are constitutively expressed in specific neuronal cells. For instance, Cd36 mRNA is expressed in some regions related to circuitry involved in pheromone responses and reproductive behavior. Cd44 expression, reanalyzed and detailed here, is associated with the laminar formation and midline thalamic nuclei in addition to striatum, extended amygdala, and a few hypothalamic, cortical, and hippocampal regions. A systemic immune challenge was able to increase Cd44 expression quickly in the area postrema and motor nucleus of the vagus but not in regions presenting expressive constitutive expression. In contrast to Cd36 and Cd44, Cd83 message was widely distributed from the olfactory bulb to the brain stem reticular formation, sparing the striatopallidum, olivary region, and cerebellum. Its pattern of expression nevertheless remained strongly associated with hypothalamic, thalamic, and hindbrain nuclei. Unlike the other transcripts, Cd83 mRNA was rapidly modulated by restraint stress. Our results indicate that these molecules might play a role in specific neural circuits and present functions other than those attributed to leukocyte biology. The data also suggest that these surface proteins, or their associated mRNA, could be used to label neurons in specific circuits/regions. J. Comp. Neurol. 517:906-924, 2009. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.

Ric-8B interacts with G alpha olf and G gamma 13 and co-localizes with G alpha olf, G beta 1 and G gamma 13 in the cilia of olfactory sensory neurons

Olfactory sensory neurons are able to detect odorants with high sensitivity and specificity. We have demonstrated that Ric-8B, a guanine nucleotide exchange factor (GEF), interacts with G alpha olf and enhances odorant receptor signaling. Here we show that Ric-8B also interacts with G gamma 13, a divergent member of the G gamma subunit family which has been implicated in taste signal transduction, and is abundantly expressed in the cilia of olfactory sensory neurons. We show that G beta 1 is the predominant GP subunit expressed in the olfactory sensory neurons. Ric-8B and G beta 1, like G alpha olf and G gamma 13, are enriched in the cilia of olfactory sensory neurons. We also show that Ric-8B interacts with G alpha olf in a nucleotide dependent manner, consistent with the role as a GEF. Our results constitute the first example of a GEF protein that interacts with two different olfactory G protein subunits and further implicate Ric-8B as a regulator of odorant signal transduction. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.