O comportamento higiênico (CH) é uma característica muito utilizada para seleção em programas de melhoramento genético de abelhas Apis mellifera , em especial para o controle de doenças sem a necessidade de tratamentos químicos. Entretanto, o controle de qualquer comportamento é extremamente difícil sem que se conheçam os mecanismos que os determinam e quais os fatores ambientais que os influenciam. Os objetivos deste trabalho se constituíram em verificar se as abelhas forrageiras podem realizar o comportamento higiênico durante a noite, período no qual existe pouca ou nenhuma coleta de recursos e verificar o efeito das variáveis climáticas: temperatura, umidade relativa e em especial das precipitações pluviométricas no comportamento higiênico das abelhas africanizadas. Os experimentos foram realizados no Apiário Experimental do Departamento de Genética da Faculdade de Medicina de Ribeirão PretoUSP. Foram utilizadas seis colônias de abelhas africanizadas escolhidas aleatoriamente, colméias de observação e o sistema de monitoramento de uma Câmara Climática dotada de sensores de temperatura, umidade e registradores automáticos de atividades de vôo dotados de foto-células (Apidômetros) instalados no alvado das colônias. Próximo ao laboratório foi montada uma Estação Climatológica Modelo Vantage Pro-2 acoplada ao computador (com recepção wireless) para registro dos dados climáticos. Para o processamento estatístico dos dados dos experimentos utilizamos os testes One Way Repeated Measures (RM) ANOVA, RM ANOVA on Ranks, Paired t-test e o teste de Correlação de Spearman, levando-se em consideração a normalidade das amostras. Para avaliarmos a possível influência das abelhas forrageiras no CH realizamos três experimentos. No primeiro verificamos que as forrageiras realizam o CH na ausência de abelhas mais jovens. O segundo experimento foi realizado com quadros-testes de CH introduzidos nas colméias em horários distintos, sendo três repetições realizadas das 12h às 22h (6 horas durante o dia e 4 horas durante a noite) e das 24h às 10h (6 horas durante a noite e 4 horas durante o dia). As médias de células vazias foram respectivamente de 10,82% e 14,17%. Estes dados apresentaram diferença estatisticamente significante, sendo que o CH foi mais eficiente quando o quadro-teste permaneceu a maior parte do tempo (6 horas) na colméia durante a noite. As mesmas colônias foram utilizadas em mais três repetições realizadas das 18h às 4h (10 horas durante a noite) e das 6h às 16h (10 horas durante o dia). As médias de células vazias foram de 28,56% durante a noite e 23,90% durante o dia. Neste caso, embora não haja diferença estatística significante foi possível observar uma tendência do CH ser mais eficiente no período noturno. Contudo, como neste experimento não foi possível observar nenhuma abelha forrageira realizando o CH, um novo experimento foi realizado com uma colméia de observação para filmagens de abelhas de idade controlada e marcadas com etiquetas coloridas e numeradas. No entanto, nenhuma abelha observada forrageando anteriormente foi vista realizando o CH durante a noite. Constatamos que colônias constituídas por abelhas jovens apresentam melhor desempenho no CH do que colônias constituídas por abelhas de todas as idades. Quanto a influência das condições climáticas, realizamos testes de CH dois dias antes da chuva, durante a chuva e dois dias depois da chuva. Os testes de CH foram estatisticamente mais eficientes em dias chuvosos do que antes e depois da chuva quando realizados na primavera e no verão. Porém, durante o outono e o inverno os testes de CH não apresentaram nenhuma diferença estatísticamente significante. Mesmo não tendo sido observadas abelhas forrageiras realizando o CH não podemos descartar a possibilidade destas abelhas auxiliarem no CH em dias chuvosos e durante a noite quando a maior parte das campeiras estão no interior da colméia. Também podemos atribuir os resultados obtidos ao possível desvio de função de outras abelhas responsáveis pela recepção, evaporação e armazenamento de néctar e empacotamento de pólen, já que durante a noite e a chuva a coleta de recursos é extremamente reduzida ou não existe. A variável climática umidade relativa do ambiente comportou-se como um fator inversamente proporcional em relação ao CH, enquanto que a temperatura não apresentou nenhuma diferença estatísticamente significante em nenhum dos tratamentos. No entanto, como não foi possível obter dados de temperaturas mais extremas durante o período dos experimentos esta variável deve ser melhor pesquisada para se verificar o efeito dela no CH das abelhas africanizadas. / Hygienic behavior (HB) of honey bees (Apis mellifera ) is a useful and selectable characteristic for resistance to diseases. However, in order to efficiently evaluate and select for this behavior we need to understand the mechanisms involved and how environmental factors influence HB. We examined how time of the day, bee age and behavioral ontogeny, and climatic variables, including temperature, relative humidity and rainfall affect the HB of Africanized bees. We used six colonies of Africanized bees, observation hives and a hive temperature control chamber (colonies had free access to the outside), with temperature and relative humidity sensors and automatic flight activity recorders at the hive entrances. A climatic station placed near the hives was used to record the weather data. The data was analyzed with one way repeated measures ANOVA, ANOVA on ranks, paired t-tests and Spearman\'s correlation tests. We found that foraging bees can perform HB when the younger bees are removed from the colonies. When the HB tests were run from 12h to 22h (six hours during the day and four hours during the night), 10.8% of the brood was removed; when it was run from 24h to 10h (six hours during the night and four hours during the day, 14.2% of the brood was removed. These percentages were significantly different (three repetitions). The same tests were run from 18h to 4h (10 hours during the night; 28.6% removal) and 6h to 16h (10 hours during the day; 23.9% removal). In this case, there was no significant difference, though there appeared to be a tendency towards greater efficiency at night, similar to what was seen in the experiments with six versus four hours of night-time activity. We hypothesized that unoccupied forager bees may contribute at night; however, when we filmed the behavior of marked bees, those that were seen to make foraging trips did not perform HB at night. We also found that colonies formed only by young bees had more efficient HB than colonies formed by bees of all ages. To determine the influence of climatic conditions, we tested HB two days before rainy days, during rainy days and two days after rainy days; HB was significantly more efficient on rainy days than before and after during spring and summer (when most rain falls). However, during autumn and winter (normally dry seasons) there were no significant differences between days with and without rainfall. The variable relative humidity was inversely correlated with HB, while temperature was not significantly correlated with HB, though we did not test extreme temperatures.

A alimentação diferencial durante o desenvolvimento das abelhas Apis mellifera desencadeia respostas endógenas em vias de sinalização e sistema endócrino, que promovem o desenvolvimento de fenótipos alternativos nas castas femininas. Rainhas e operárias diferem em sua fisiologia, morfologia, longevidade, função na colônia, comportamento, e principalmente, na ativação do sistema reprodutivo. Em relação aos ovários, resultados prévios baseados em ensaios de microarranjos revelaram um conjunto de genes como diferencialmente expressos (DEGs) em larvas de rainhas e operárias. Esse trabalho teve como objetivo analisar os padrões de expressão desses DEGs em mais detalhe em ovários larvais de rainhas e operárias. Com esse objetivo, foram selecionados 18 DEGs para validação por RTqPCR. Estas análises foram realizadas em ovários dissecados de rainhas e operárias em quatro estágios larvais que representam fases críticas no desenvolvimento ovariano (L4, L5F1, L5F2 e L5F3). Dentre os 18 DEGs candidatos, 11 foram confirmados como de fato diferencialmente expressos. Entre esses, quatro genes que codificam enzimas: short chain dehydrogenase reductase (GB54419), 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (GB18737), SCPEP1-like gene (GB11273) e glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GB50902), exibiram um pico de expressão em L5F1 em ovários de operárias. Dentre os dois genes relacionados à estocagem ou transporte de proteínas, o gene apolipoprotein III (GB20117) encontrou-se mais expresso em operárias enquanto que hexamerin 70b (GB10869) se mostrou superexpresso em ovários de rainhas. Os genes relacionados à tradução de mRNA e vias de sinalização: elongation factor 1? (GB52028), heat shock protein 60 (GB18969), heat shock protein 90 (GB40976) e mitogen-activated protein kinase 3 (GB41845) estavam significativamente superexpressos em ovários de rainhas. O gene OCLP-1 (GB19297), que possui uma função hipotética como inibidor de cistina foi encontrado como superexpresso em ovários de operárias. A fim de avaliar a modulação desses genes por hormônio juvenil, foi realizado o tratamento in vivo de larvas de operárias com aplicação tópica do hormônio. Após seis horas de tratamento, os ovários foram dissecados e as amostras analisadas por RT-qPCR. Dos onze DEGs testados para resposta a HJ, seis se mostraram significativamente modulados pelo hormônio Dois genes, short chain dehydrogenase reductase e heat shock protein 90, que também respondem a ecdisona, são up-regulados por HJ, enquanto os genes OCLP-1, hexamerin 70b, 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase e apolipoprotein III eram downregulados. A expressão diferencial desses genes que codificam enzimas, proteínas de transporte/estocagem e fatores de vias de sinalização, indica que estes genes são importantes no desenvolvimento casta-especifíco dos ovários, uma vez que sua expressão está fortemente modulada durante os estágios em que ocorre a morte celular programada em ovários de operárias. / Differential feeding during larval development of the honey bee (Apis mellifera) triggers endogenous responses in signaling pathways and the endocrine system which promote the development of alternative phenotypes in the female castes. Queens and workers differ in physiology, morphology, longevity, function in the colony, behavior, and, especially so, the activation of the reproductive system. Concerning the ovaries, previous results based on microarray assays revealed a set of differentially expressed genes (DEGs) in queen and worker larvae.This project now aimed to further analyze the expression patterns of DEGs in the ovaries of larval workers and queens. From the microarray assays we selected a set of 18 DEGs for validation by qPCR. These analyses were performed on ovaries dissected from queens and workers of four larval stages representing critical phases of ovary development (L4, L5F1, L5F2, L5F3). Among the 18 DEG candidates, 11 were confirmed as differentially expressed. Four genes that code for enzymes: a short chain dehydrogenase reductase (GB54419), a 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (GB18737), an SCPEP1-like gene (GB11273) and glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GB50902) exhibited an expression peak at L5F1 in worker ovaries. Among the two genes encoding storage or transport proteins, apolipoprotein III (GB20117) was more expressed in workers and hexamerin 70b (GB10869) was overexpressed in queen ovaries. Among the genes related to mRNA translation and signaling pathways: elongation fator 1? (GB52028), heat shock protein 60 (GB18969), heat shock protein 90 (GB40976) and a mitogen-activated protein kinase 3 (GB41845) were found significantly overexpressed in queen ovaries. The gene OCLP-1 (GB19297), which has a hypothetical function as an inhibitor cystine knot peptide, was found higher expressed in worker ovaries. So as to evaluate the modulation of these genes by juvenile hormone, an in vivo treatment of workers larvae was performed with cuticular application of the hormone. After six hours of treatment, the ovaries were dissected and the samples analyzed by RTqPCR. Of the eleven DEGs tested for response to JH, six were significantly modulated by the hormone. Two genes, short chain dehydrogenase reductase and heat shock protein 90, which also respond to ecdysone, were up-regulated by JH, while OCLP-1 hexamerin 70b, 15- hydroxyprostaglandin dehydrogenase and apolipoprotein III were down-regulated.The differential expression of these genes encoding enzymes, storage/transport and signaling pathway proteins indicates that they are important in caste-specific ovary development, as their expression is strongly modulated during stages when programmed cell death takes place.

Os insetos desenvolveram um sistema imune eficiente contra parasitas e patógenos, que compreende a resposta celular e a humoral. Os mecanismos celulares envolvem a fagocitose e a encapsulação pelos hemócitos, enquanto que as respostas humorais incluem a ativação da Profenoloxidase, e a síntese pelo corpo gorduroso dos peptídeos antimicrobianos, que são liberados na hemolinfa. Duas vias de sinalização intracelular, Toll e Imd, controlam a expressão dos genes codificadores dos peptídeos antimicrobianos. A análise do Genoma da abelha Apis mellifera permitiu a identificação dos genes dessas vias. No entanto, pouco se conhece do mecanismo de resposta imune nessas abelhas. Desta maneira, nos propusemos analisar a transcrição de genes efetores da resposta imune (abaecina, hymenoptaecina, defensina, transferrina, profenoloxidase), assim como os genes integrantes das vias de sinalização, tais como os genes de reconhecimento de microorganismos (PGRP, GNBP) e ainda, os de sinalização (cactus, relish, dorsal 1-B). Avaliamos também possíveis proteínas implicadas na resposta imune, como as proteínas de estocagem Vitelogenina, Hexamerina 70a, Lipoforina I/II e Lipoforina III. Finalmente, analisamos o efeito da nutrição e do envelhecimento sobre a imunidade em abelhas. Para análise da expressão dos genes das vias de sinalização, as abelhas foram infectadas com bactérias Serratia marcescens ou Micrococcus luteus por injeção ou via alimentação. A infecção com esses microorganismos provocou a transcrição de peptídeos antimicrobianos e de transferrina em altas quantidades após 3 e 12 horas de tratamento, além da alteração na quantidade de transcritos de outros genes. O papel dos genes profenoloxidase e dorsal na imunidade, descritos como codificadores de importantes proteínas em outros insetos, foi avaliado através da metodologia de silenciamento gênico por RNA de interferência. Observamos a diminuição da transcrição do gene alvo, mostrando a eficiência da metodologia. No entanto, a simples injeção de um RNA de fita dupla foi capaz de ativar o sistema imune de abelhas. Este efeito contribuiu para a dificuldade de atribuição do papel da Profenoloxidase na imunidade de abelhas. Contudo, os resultados de silenciamento de dorsal e suas isoformas, nos levaram a considerar que dorsal 1-A ou dorsal 2 participam da via de sinalização intracelular para produção de peptídeos antimicrobianos, principalmente de defensina. Em relação às proteínas de estocagem, tanto a quantidade de transcritos quanto de proteínas diminui após infecção com bactérias, indicando que estas proteínas estão envolvidas de alguma forma no processo de imunidade em abelhas. Além disso, consumo de alimentos ricos em proteína aumentou os níveis de transcritos das proteínas de estocagem, o que muito provavelmente favorece a manutenção da capacidade de resposta imune de abelhas. O efeito do envelhecimento no declínio da imunidade foi analisado em abelhas nutridoras (novas) e forrageiras (velhas) de uma colônia típica. Além disso, foram utilizadas abelhas de uma colônia single-cohort, que eram de uma mesma idade, mas algumas eram nutridoras, enquanto outras eram forrageiras. Todas as abelhas, independentemente da idade ou comportamento, foram capazes de ativar o sistema imune após infecção pela bactéria S. marcescens. No entanto, as abelhas com o comportamento de forrageira, independentemente da idade, sempre foram mais susceptíveis a infecções que as nutridoras. Este fato se deve, muito provavelmente, às diferenças fisiológicas entre essas abelhas, que proporciona às nutridoras maior competência à sobrevivência. / Insects have developed an efficient immune system against parasites and pathogens, which is comprised of both cellular and humoral responses. The cellular mechanisms involve phagocytosis and encapsulation by hemocytes, whereas the humoral responses include activation of prophenoloxidase and synthesis of antimicrobial peptides by the fat body, which are released into the hemolymph. Two signaling pathways, Toll and Imd, control the expression of genes encoding antimicrobial peptides. Genome-wide analyses of the honey bee, Apis mellifera, have identified predicted genes for these signaling pathways. However, immune response mechanisms in honey bees were not yet in depth studied. We analyzed the transcription of effector genes (abaecin, hymenoptaecin, defensin, transferin, prophenoloxidase), as well as other immune genes, such as pathogen recognition genes (PGRP, GNBP) and signaling genes (cactus, relish, dorsal 1- B). We also investigated the role of the storage proteins Vitellogenin, Hexamerin 70a, Lipophorin I/II and Lipophorin III in the honey bee immunity. Finally, we analyzed the effect of nutrition and aging on honey bee immunity. Gene expression of signaling pathway components was assessed in honey bees that had been infected with the bacteria Serratia marcescens or Micrococcus luteus through injection or oral challenge. Honey bees infected with these microorganisms had strong up-regulation of antimicrobial peptide genes and of transferin, and also other changes in transcript abundance after 3 and 12 hours of challenge. The roles of prophenoloxidase and dorsal in the immune response, described as genes encoding important proteins in other insects, were also investigated. In this case we used RNA interference (RNAi) to silence the expression of these genes. RNAi efficiently silenced the target genes. However, injection of doublestranded RNA in honey bees induced a reaction by the immune system. This made it difficult to determine the role of prophenoloxidase in honey bee immunity. Yet, silencing of dorsal and its isoforms led us to consider dorsal 1-A or dorsal 2 as members of the signaling pathways that produce antimicrobial peptides, especially defensin. The abundance of storage proteins transcripts and proteins was lower in infected bees than in controls, giving evidence that these proteins participate in the immune process in honey bees. Moreover, protein consumption caused up-regulation of genes encoding storage proteins, which may favor the maintenace of the immune response capacity. The effect of aging on decline in immunity was analyzed in (young) nurse bees and (old) foragers from normal free-flying colony. We also examined bees from a single-cohort colony, in which all individuals were at the same age; but some were nursing, while others were foraging. All the bees, independent of age or behavior, were able to activate the immune system after infection with S. marcescens. However, foragers, independent of age, were always more susceptible to infections than were nurse bees. This is probably due to physiological differences between bees, which confers to the nurses more competence to survivorship.

Desde o início do processo de africanização das abelhas Apis mellifera nas Américas em 1957, as abelhas africanizadas têm sido alvo de muitos estudos, sendo a variabilidade populacional um destes focos. Neste trabalho, populações Neotropicais de Apis mellifera do Brasil e do Panamá foram avaliadas quanto a sua variabilidade morfológica por morfometria tradicional, morfometria geométrica e pelo software de identificação automática de abelhas ABIS (Automatic Bee Identification System). Foram ainda avaliadas quanto à origem do DNA mitocondrial encontrado atualmente nas populações, bem como mudanças temporais nos perfis morfométricos e de DNA mitocondrial nas populações de Ribeirão Preto e do Panamá. Os resultados mostram que as populações brasileiras amostradas apresentam um gradiente de variação de tamanho, sendo que as abelhas do sul são significantemente maiores que as do norte do país, assim como as abelhas do princípio do processo de africanização em Ribeirão Preto e no Panamá são maiores que as populações atuais. Essas diferenças de tamanho podem refletir diferentes graus de mistura das populações ancestrais e também fatores ecológicos e ambientais. Entretanto, nenhuma correlação significante foi encontrada entre as medidas de tamanho de asa e altitude da localidade amostrada, fato este que nos indica que em nossas amostras, a variável altitude não interferiu no tamanho das asas das abelhas. No que diz respeito à variabilidade do formato das nervuras das asas das abelhas africanizadas, esta se mostra pequena e, apesar de distinto do formato de Apis mellifera scutellata, o formato das nervuras das abelhas africanizadas é mais parecido com o destas abelhas do que das demais subespécies formadoras do híbrido. O DNA mitocondrial das populações brasileiras de abelhas africanizadas apresentou-se quase que totalmente como sendo de origem africana à exceção de três colônias que apresentaram DNA mitocondrial como sendo de origem de subespécies do leste europeu. Quando a morfometria geométrica e o ABIS foram testado no quesito identificação populacional, ambos mostraram um desempenho muito fraco em identificar as populações de abelhas africanizadas, provavelmente devido ao alto fluxo gênico entre os grupos. Entretanto, quando tratamos de grupos mais distantes, como subespécies e populações isoladas, como é o caso da população de abelhas italianas (A. m. ligustica) de Fernando de Noronha, os dois métodos morfométricos se mostraram muito eficientes, com as taxas de acerto girando entre 85% e 100% na identificação de colônias de diferentes subespécies e da população de Fernando de Noronha. A população de Fernando de Noronha apresentou ainda um perfil morfométrico completamente diferenciado de Apis mellifera ligustica, subespécie que foi introduzida na ilha em 1984, podendo estas diferenças serem resultado de inbreeding, adaptação ambiental ou mesmo efeito gargalo das matrizes introduzidas. Desta maneira, as novas metodologias morfométricas utilizadas neste trabalho, embora não sejam precisas ou as mais apropriadas para identificar o grau de africanização das populações de abelhas africanizadas, se mostram muito promissoras no estudo da identificação das subespécies de Apis mellifera e mesmo de outras espécies de abelhas. / Since the release of the African bee Apis mellifera scutellata in Brazil in 1957, Africanized honey bees have been widely studied, though there are still unresolved questions about population variability. We examined the temporal and spatial variability of Apis mellifera populations from Brazil and Panama, using mitochondrial DNA, traditional morphometrics, geometric morphometrics and an Automatic Bee Identification System (ABIS). The populations from Ribeirão Preto, Brazil and Panamá were examined for temporal changes in their morphometric profiles and in mitochondrial DNA patterns. Bees from south Brazil were found to be significantly larger than those from the north and northeast. Bees collected at the beginning of the Africanization process were also found to be bigger than those collected recently. These differences in size may reflect different degrees of admixture of the founder subspecies and also environmental and ecological factors. No significant correlation was observed between the size of the wings and the altitude where the bees were sampled. When the patterns of wing venation were compared among the Africanized populations, we found little variation; though Africanized bees were found to be distinct from (African) A. m. scutellata, this group was most similar to the African pattern. The mtDNA of the Africanized populations was found to be almost completely of African origin, except for three of 394 colonies, which had the east European pattern. This nearly complete displacement may have been caused by nest usurpation by Africanized bees or due to a competitive disadvantage of hybrids with European maternity. We did not get good discrimination or identifications of the populations with ABIS and geometric morphometrics, probably due to the high rates of gene flow among the groups. However, when tested in more distinct groups, for example, subspecies and isolated populations, such as the Italian bees on Fernando de Noronha island, these two methods were very efficient, with identification rates of around 85% and 100%, respectively. The population of Italian bees (A.m. ligustica) on Fernando de Noronha presented a morphometric profile very different from that of A. m. ligustica, the subspecies introduced to the island in 1984. These differences could be a result of inbreeding, environmental adaptations or bottleneck effects. The two new morphometric methodologies, though they did not provide good discrimination of the Africanized populations, are very promising for studies of Apis mellifera subspecies and for identification of other bee species.

Introdução: Hexamerinas são proteínas de estocagem sintetizadas pelo corpo gorduroso de larvas de insetos e secretadas na hemolinfa, onde se acumulam. A função canônica das hexamerinas consiste em servir de reserva de aminoácidos e energia para a reconstrução de tecidos e órgãos durante a metamorfose. Este trabalho teve como objetivo a busca por evidências de funções alternativas das hexamerinas durante o ciclo de vida de abelhas A. mellifera. Resultados: Os perfis temporais de expressão das quatro hexamerinas (HEX 70a, HEX 70b, HEX 70c e HEX 110), verificados por meio de SDS-PAGE e western blot, corroboram sua função canônica na metamorfose. Consistente com esta função, as quatro hexamerinas foram localizadas no citoplasma das células do corpo gorduroso utilizando-se anticorpos específicos e microscopia confocal. No entanto, funções adicionais puderam ser inferidas com base nos seguintes resultados: (1) Foci das quatro hexamerinas foram localizados nos núcleos de algumas células do corpo gorduroso em metamorfose, levando à hipótese de que têm função anti-apoptótica durante este período crítico do desenvolvimento; (2) Além disso, HEX 70a e HEX 110 foram localizadas no citoplasma e núcleo de células ovarianas e testiculares, indicando função no desenvolvimento e maturação das gônadas; (3) A co-localização de um análogo de timidina (EdU) e HEX 70a nos núcleos das células dos ovaríolos, sugeriu fortemente uma função na proliferação celular. O knockdown de HEX 70a in vivo por meio de injeção de anticorpo específico prejudicou o crescimento dos ovaríolos de rainhas, reforçando a hipótese de função na proliferação celular, (4) interferiu na esclerotização da cutícula de operárias, indicando função na formação do exoesqueleto e (5) provocou a antecipação da ecdise adulta, provavelmente em resposta à ausência (ou diminuição) dos aminoácidos derivados das hexamerinas. Foram investigados também aspectos da regulação dos genes de hexamerinas. A manipulação experimental da dieta alimentar e dos títulos do hormônio juvenil (HJ) interferiram claramente na expressão dos genes de hexamerinas. A potencial ação reguladora do HJ foi reforçada pelos resultados de análises por bioinformática da região 5 UTR de cada gene de hexamerina (Martins et al., 2010) que revelaram potencial motivo de ligação à proteína Ultraspiracle (Usp), um membro do complexo receptor do HJ no DNA. Procedimentos para expressar as hexamerinas in vitro em sistema de bactérias e purificá-las estão em progresso visando a caracterização da estrutura e de interações entre as subunidades. Conclusão: Estes resultados ressaltam que as hexamerinas têm outras funções no ciclo de vida de A. mellifera, além da função já bem estabelecida de reserva de aminoácidos para a metamorfose. / Background: Insect hexamerins are storage proteins synthesized by the larval fat body and secreted into the hemolymph, where they accumulate. The canonical function of hexamerins is to provide amino acids and energy for the reconstruction of tissues and organs during pupal-to-adult development. The aim of the current study was to search for evidence of alternative roles for the hexamerins in the life cycle of the honey bee, A. mellifera. Results: The canonical role of insect hexamerins received support from our data on the temporal expression profiles of the four honey bee hexamerin subunits (HEX 70a, HEX 70b, HEX 70c and HEX 110), as verified by SDS-PAGE and western blot using hemolymph and fat body samples. Consistent with the canonical function, the four hexamerins were localized in the cytoplasm of fat body cells, during metamorphosis, by using specific antibodies and confocal laser-scanning microscopy. However, additional functions could be inferred by the following findings: (1) The four hexamerins were also localized in the nuclei of some fat body cells, thus tentatively suggesting an anti-apoptotic role during metamorphosis; (2) Furthermore, HEX 70a and HEX 110 were localized in the cytoplasm and nucleus of ovarian and testicular cells, pointing to a role in gonad development and maturation. Co-labeling of the thymidine analog EdU and HEX 70a in the ovariole cell nuclei, strongly suggested a role in cell proliferation; HEX 70a depletion via injection of the specific antibody in queen pupae impaired ovariole growth, thus strengthening our hypothesis on a role in cell proliferation, (3) HEX 70a depletion also impaired cuticle sclerotization, indicating a function in exoskeleton formation, and (4) led to a precocious adult ecdysis, perhaps in response to the lack (or decrease) in hexamerin-derived amino acids. We also investigated aspects of the regulation of hexamerin genes. The experimental manipulation of diet consumption and juvenile hormone (JH) titer clearly interfered in the expression of hexamerin genes. Regulation by JH was also supported by a previous bioinformatics analysis of the 5 UTR region of each hexamerin gene (Martins et al., 2010), which revealed a potential binding site for Ultraspiracle (Usp), a member of the JH receptor complex in the DNA. Experiments are in progress for in vitro expression and purification of the four hexamerins aiming to further characterize their structures and interactions. Conclusion: Taken together, these results imply in novel roles for hexamerins in the life cycle of A. mellifera in addition to their well-established role as amino acids sources for metamorphosis.

Mecanismos que regem o desenvolvimento do olho composto e lóbulo óptico tem sido amplamente estudados em Drosophila melanogaster onde a retina é formada a partir de um disco imaginal anexado com o cérebro e os lóbulos opticos a partir do primórdio óptico externo. Através de histologia comparativa e análise de expressão gênica no desenvolvimento do sistema visual em Apis mellifera nós procuramos elucidar questões sobre plasticidade do desenvolvimento subjacente a fortes diferenças sexo- e casta-específico no olho assim como contribuir com aspectos evo-devo. O desenvolvimento dos lóbulos ópticos ocorre por dobramento neuroepitelial a partir de um centro de diferenciação no cérebro larval. Deste centro, a medula, lamina e lóbula surgem ao mesmo tempo em operárias e zangões. Dois passos marcam a diferenciação da lâmina (i) sua origem a partir da diferenciação de neuroblastos da camada mais externa da medula, isso coincidindo com o primeiro pico de expressão de roughest, e (ii) 24 horas mais tarde o aparecimento dos omatideos hexagonais coincidindo com o segundo pico de expressão de roughest. Com a inclusão de genes candidatos relacionados com o desenvolvimento do olho e lóbulos ópticos em insetos [small optic lobe (sol), eyes absent (eya), minibrain (mnb), sine oculis (so), embryonic lethal, abnormal vision (elav) e epidermal growth factor receptor (egfr)] nós encontramos distintos picos de expressão para sol, eya, mnb e so em níveis de transcritos e tempo de aparição do pico diferindo entre operárias e zangões. Enquanto estes quatro genes mostraram relativa sincronia durante o desenvolvimento em zangões, o mesmo não ocorreu em operárias. Além disso, em operárias sol é muito mais expresso na pré-pupa do que em zangões. Ambos os sexo mostraram padrões muito similares de expressão de elav, exceto por um atraso em zangões. Em contraste, a expressão de egfr ocorre antes em zangões. Durante a phase chave no desenvolvimento do sistema visual, uma análise global do transcriptoma, por meio de micro-arranjos mostrou vários genes relacionados com ciclo celular entre os diferencialmente expressos. Em conclusão, a relação entre tempo e eventos morfológicos com os padrões de expressão gênica revelou diferenças possivelmente relacionadas com mecanismos subjacentes ao desenvolvimento do sistema visual altamente dimorfico de Apis mellifera. / Developmental mechanisms governing compound eye development in insects have been broadly studied in Drosophila melanogaster, where the retina is formed from an imaginal disc attached to the larval brain. However little is known about eye development in other insects, most of which do not have such imaginal eye discs. Through a comparative histological and gene expression analysis of eye development in the honey bee, Apis mellifera, we intended to elucidate questions about developmental plasticity underlying the marked sex and castespecific differences in eye size, as well as to contribute to evo-devo aspects. Optic lobe development occurs by neuroepithelial folding initiating from a differentiation center in the larval brain. From this center, the medula, lamina and lobula arise at the same time in drones and workers. Two steps mark the differentiation of the lamina (i) its origin from neuroblasts differentiating in the outer layer of the medula, this coinciding with the first peak of roughest expression during the feeding stage of the fifth larval instar, and (ii) 24 hours later, the appearance of hexagonal ommatidia, coinciding with a second peak in roughest expression. Upon including further candidate genes related to insect eye development [small optic lobe (sol), eyes absent (eya), minibrain (mnb), sine oculis (so), embryonic lethal, abnormal vision (elav) and epidermal growth factor receptor (egfr)] we found distinct expression peaks for sol, eya, mnb and so, with timing and relative transcript levels differing between drones and workers. Whereas these four genes showed a relatively synchronous pattern of expression in drones in the fifth larval instar, this was not so in workers. Furthermore, in prepupae sol was higher expressed in workers than the other three genes, and also in comparison to drones. Both sexes showed a strikingly similar expression pattern for elav, except for some delay in drones. In contrast, egfr expression was found to occur earlier in drones. Through a global transcriptom analysis, done at a key step of larval development, several genes were reveled as diffetentially expressed, many of these regulating cell cycle steps. In conclusion, the relationship in the timing of morphological events with gene expression patterns revealed differences possibly related to mechanisms underlying development of the highly dimorphic compound eye in the honey bee.

Em insetos, as enzimas glutationa S-transferases (GSTs) são conhecidas pela capacidade de degradar inseticidas, pesticidas e outros compostos químicos, naturais ou não naturais, estranhos ao organismo, podendo também promover o transporte intracelular de hormônios, metabólitos, e atuar na proteção celular contra o estresse oxidativo. Além disto, a função de uma GST tem sido associada ao processo de sequestro, pelo corpo gorduroso, de um tipo de proteína (hexamerinas) estocada na hemolinfa larval para ser utilizada como fonte de aminoácidos durante a metamorfose. Os objetivos deste trabalho consistiram em caracterizar a estrutura, a expressão e aspectos da função dos genes codificadores de GSTs em abelhas operárias Apis mellifera, além de investigar a possível função de um destes genes, hp191(GSTS1), na dinâmica de sequestro de hexamerinas durante a metamorfose. A metodologia utilizada abrangeu técnicas de biologia molecular, como RT-PCR semiquantitativa e em tempo real, sequenciamento de nucleotídeos, western blot, silenciamento gênico. Resumidamente os resultados mostraram (1) diferenças estruturais (número e organização de íntrons e éxons) entre os dez genes GSTs de A. mellifera, (2) aumento da atividade destes genes relacionado ao envelhecimento e intensa atividade de forrageamento, (3) níveis de expressão dependente do tipo de dieta alimentar, (4) perfil de expressão de hp191(GSTS1), assim como sua resposta aos hormônios morfogenéticos (hormônio juvenil e 20-hidroxiecdisona), consistentes com função na metamorfose, (4) diminuição dos níveis de hexamerina HEX 70a na hemolinfa em consequência do silenciamento de hp191(GSTS1) mediado por RNAi. Em conjunto, estes dados informam sobre estrutura, expressão e função dos genes GSTs de A. mellifera com particular foco na potencial participação de hp191(GSTS1) na metamorfose. / In insects, the enzymes glutathione S-transferases (GSTs) are known for their ability to degrade insecticides, pesticides and other chemical compounds, natural or not, which are not normally produced or expected to be present in the organism. GSTs can also promote the intracellular transportation of hormones and metabolites as well as act in the cellular protection against oxidative stress. In addition, the GST function has been associated with the process of sequestration, by the fat body, of one type of protein (hexamerin) which is stored in the larval hemolymph to be used as a source of amino acids during metamorphosis. The aims of this study were (1) to characterize structure and expression, and explore the roles of the GST encoding genes in Apis mellifera worker bees and, (2) to investigate the potential role of one of these genes, hp191(GSTS1), in the dynamics of hexamerin sequestration during metamorphosis. The methodology included molecular biology techniques, such as semiquantitative and real time RT-PCR, gene sequencing and silencing, and western blot. Briefly, the results revealed structural differences (number and organization of introns and exons) among the ten GSTs genes of A. mellifera, increased activity of these genes associated to bee aging and the intense foraging activity, and modulation of the expression levels of GST genes by the type of diet. The results also revealed that the expression profile of hp191(GSTS1), as well as its response to the morphogenetic hormones (juvenile hormone and 20-hydroxyecdysone), are consistent with a function in metamorphosis. Furthermore, hp191(GSTS1) silencing mediated by RNAi resulted in decreased hemolymph levels of a hexamerin (HEX 70a) with an essential function in metamorphosis. Altogether, these data provide novel findings concerning the structure, expression and function of the GSTs genes of A. mellifera with a special focus on the potential participation of hp191(GSTS1) in metamorphosis.

As the era of digitalization dawns, the need to integrate separate silos into a synchronized connected system is becoming of ever greater significance. This thesis focuses on the Canvas Learning Management System (LMS) and the Digitala vetenskapliga arkive (DiVA) as examples of separate silos. The thesis presents several methods of automating document handling associated with a degree project. It exploits the fact that students will submit their thesis to their examiner via Canvas. Canvas is the LMS platform used by students to submit all their coursework. When the examiner approves the thesis, it will be archived in DiVA and optionally published on DiVA. DiVA is an institutional repository used for research publications and student theses. When manually archiving and publishing student theses on DiVA several fields need to be filled in. These fields provide meta data for the thesis itself. The content of these fields (author, title, keywords, abstract, …) can be used when searching via the DiVA portal. It might not seem like a massive task to enter this meta data for an individual thesis; however, given the number of theses that are submitted every year, this process takes a large amount of time and effort. Moreover, it is important to enter this data correctly, which is difficult when manually doing this task. Therefore, this thesis project seeks to automate this process for future theses. The proposed solution parses PDF documents and uses information from the LMS in order to automatically generate a cover for the thesis and fill in the required DiVA meta data. Additionally, information for inserting an announcement of the student's oral thesis presentation into a calendar system will be provided. Moreover, the data in each case will be checked for correctness and consistency. Manually filling in DiVA fields in order to publish theses has been a quite demanding and time-consuming process. Thus, there is often a delay before a thesis is published on DiVA. Therefore, this thesis project’s goal is to provide KTH with an automated means to handle thesis archiving and publication on DiVA, while doing so more efficiently, and with fewer errors. The correctness of the extracted meta data will be evaluated by comparing the results to the previously entered meta data for theses that have previously been achieved in DiVA. The automated process has been calculated to take roughly 50 seconds to prepare the information needed to publish a thesis to DiVA with ~71% accuracy, compared with 1 hour and 34% accuracy in the previous manual method. / När digitaliseringens tid uppstår, så blir behovet av att integrera separata silor i ett synkroniserat anslutet system större. Denna avhandling fokuserar på Canvas Learning Management System (LMS) och Digitala vetenskapliga arkivet (DiVA) som är exempel på separata silor. Avhandlingen presenterar flera metoder för automatisering av dokumenthantering för examensarbeten. Projektet utnyttjar det faktum att eleverna kommer att skicka sin avhandling till sin examinator via Canvas. Canvas är den LMS-plattform som används av eleverna för att lämna in sitt kursarbete. När examinatorn godkänner avhandlingen kommer den att arkiveras i DiVA och eventuellt publiceras på DiVA. DiVA är ett institutionellt arkiv som används för forskningspublikationer och studentavhandlingar. När man manuellt arkiverar och publicerar studentuppsatser på DiVA måste flera fält fyllas i. Dessa fält ger metadata för själva avhandlingen. Innehållet i dessa fält (författare, titel, nyckelord, abstrakt, ...) kan användas vid sökning via DiVA-portalen. Även om det inte är en stor uppgift att skriva in denna metadata för en individuell uppsats så blir det en mycket tidskrävande process för många examensarbeten. Dessutom är det viktigt att ange dessa uppgifter korrekt, vilket är svårt när man manuellt utför den här uppgiften. Därför syftar detta avhandlingsprojekt till att automatisera denna process för framtida avhandlingar. Lösningen som presenteras i denna avhandling kommer att analysera PDF-dokument och använda annan information från LMS för att automatiskt skapa en fram- och baksida för avhandlingen och fylla i de nödvändiga DiVA-metadata. Grunden för införandet av denna data i ett kalendersystem för att ge ett meddelande om studentens presentation kommer också att ges. Dessutom kontrolleras uppgifterna för korrekthet. Manuell fyllning av DiVA-fält för att publicera avhandlingar har varit en ganska arbetsam och tidskrävande process. Således är det ofta en fördröjning innan en avhandling publiceras på DiVA. Därför ska detta projektet ge KTH ett automatiserat system att hantera avhandlingar och publicering på DiVA, samtidigt som det gör det mer effektivt och med färre fel. Korrektheten hos de extraherade metadatan kommer att utvärderas genom att jämföra resultaten med de tidigare inmatade metadatan för examensarbeten som redan ligger uppe på DiVA.  Den automatiska processen tar ungefär 50 sekunder att förbereda information för att publicera en avhandling till DiVA med ~ 71% noggrannhet jämfört med 1 timme och 34% noggrannhet i tidigare manuell metod.

Le virus de la paralysie chronique de l'abeille (Chronic bee paralysis virus, CBPV) est l'agent étiologique d'une maladie infectieuse et contagieuse des abeilles adultes (Apis mellifera L.), appelée la paralysie chronique. Le CBPV est un virus à ARN simple brin positif qui contient 2 fragments d'ARN majoritaires. L'ARN 1 (3674 nt) et l'ARN 2 (2305 nt) codent respectivement 3 et 4 cadres ouverts de lecture (ORF). La séquence d'acides aminés de l'ORF 3 de l'ARN 1 partage des similitudes avec l'ARN polymérase ARN dépendante (RdRp) des virus des familles Nodaviridae et Tombusviridae. Par analogie avec ces familles virales, il a été suggéré que l'ARN 1 coderait les protéines non-structurales tandis que l'ARN 2 coderait les protéines structurales. Cependant, la réalité de ces protéines virales doit être démontrée expérimentalement afin d'étudier leurs fonctions, de mieux décrire ce virus et sa position taxonomique ainsi que d'améliorer les outils de diagnostic. Dans ce but, différentes approches expérimentales ont été utilisées. Une comparaison des protéomes d'hémolymphe d'abeilles non-infectées et infectées par le CBPV a été effectuée. Les protéines différentiellement exprimées ont été identifiées par empreinte peptidique massique (peptide mass fingerprint, PMF). Cette étude a permis d'identifier des protéines de l'abeille dont certaines contribueraient à une réponse immunitaire antivirale, mais aucune protéine virale n'a été identifiée par cette approche. Les ARN extraits du CBPV ont été utilisés dans des expériences de traduction in vitro. Malgré plusieurs essais réalisés en faisant varier les conditions expérimentales, cette approche s'est révélée infructueuse. / Chronic bee paralysis virus (CBPV) is the etiological agent that causes an infectious and contagious disease in adult bees (Apis mellifera L.), called chronic paralysis. CBPV is a positive single-stranded fragmented RNA virus which contains 2 major viral RNA fragments. RNA 1 (3674 nt) and RNA 2 (2305 nt) encode 3 and 4 putative open reading frames (ORFs), respectively. The amino acid sequence of ORF 3 on RNA 1 shares similarities with the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) of virus families Nodaviridae and Tombusviridae. By analogy with these viral families, it has been suggested that RNA 1 encodes non-structural proteins and RNA 2 encodes structural proteins. However, the reality of viral proteins needs to be experimentally demonstrated in order to study theirs functions, to describe CBPV biology and its taxonomic position and to improve diagnostic tools. With this aim, different experimental strategies have been used.A comparison of hemolymph proteomes between uninfected bees and bees infected with CBPV was performed. Differentially expressed proteins have been identified using peptide mass fingerprint method (PMF). This study allowed only identifying proteins of bees which could contribute to an antiviral immune response but viral proteins were not identified using this approach. Extracted CBPV RNAs were used for in vitro translation experiments. Despite several assays in varying experimental conditions, this approach has been unsuccessful. Another approach was to generate antibodies directed against different proteins or parts of viral proteins.

L’abeille mellifère (Apis mellifera, L.) est divisée en quatre lignées évolutives (M : Ouest-Méditerranéenne, A : Africaine, C : Nord-Méditerranéenne et O : Orientale), elles-mêmes divisées en au moins 26 sous-espèces. Ces lignées et sous-espèces Sont caractérisées par une très forte structuration géographique. Cette structure est le fruit de milliers d’années d’évolution (depuis les dernières glaciations jusqu’à nos jours).Parmi les différentes sous-espèces, on distingue notamment Apis mellifera mellifera (A. m. mellifera), également connue sous le nom de « Abeille noire ». Cette sous-espèce est naturellement présente en France et en Europe du Nord.Pour diverses raisons, des sous-espèces non locales, appartenant en particulier à la lignée C sont importées depuis les années 60 en France.Ces importations, souvent massives, ont tendance à déstructurer la répartition géographique de l’espèce et pourraient mener à une perte de la sous-espèce locale et de ses caractéristiques spécifiques.Des conservatoires d’A. m. mellifera, gérés par des associations d’apiculteurs, ont progressivement vu le jour en Europe, pour limiter les effets des importations. Toutefois, aucun « cahier des charges », couplant l’aspect scientifique de la conservation avec l’apiculture, n’a encore été émis.La présente thèse a donc permis, par l’étude de congrégation de mâles d’abeilles, de caractériser et valider des conservatoires Européens.Un protocole, quant à la mise en place et au suivi scientifique ainsi qu’apicole de ces conservatoires a été proposé.Enfin, une étude préliminaire du fonctionnement reproducteur d’une population d’abeilles a été menée en Ile-de-France. Cette étude a été entreprise dans le but d’apporter de nouvelles informations pour les programmes de conservation de l’espèce et de l’Abeille noire.Il ressort de cette thèse que la majorité des conservatoires étudiés présentent un niveau d’introgression (par la lignée Nord-Méditerranéenne) suffisamment faible et une diversité génétique suffisante pour être acceptés comme conservatoires. Il faut cependant maintenir le faible niveau d’introgression, d’une part, et, d’autre part, la diversité génétique suffisante, ces critères étant indispensable pour tout conservatoire d’A. m. mellifera.Il apparait également que l’isolement géographique n’est pas obligatoire, voire même non recommandé, pour l’établissement d’un conservatoire. Mais, il est important de caractériser l’ensemble des populations situées autour des zones conservatoires. Cette caractérisation a, en effet, pour but d’estimer et de limiter les risques d’introgression par des colonies non locales.Plusieurs hypothèses émises au cours de cette analyse réfuteraient les conclusions proposées dans des études précédemment réalisées sur l’espèce A. mellifera.En effet, il semblerait que les « faux bourdons » ne se rendent pas à la congrégation de mâles la plus proche. Toutefois, une étude plus approfondie du comportement reproducteur doit être réalisée afin de valider ou d’infirmer cette hypothèse.Enfin, des essaims naturels pourraient être présents dans la région Ile-de-France. Ces essaims étaient considérer comme complètement disparus, à cause de l’invasion du parasite Varroa destructor en Europe. Cette nouvelle hypothèse doit cependant être confirmée par d’autres analyses plus approfondie. La présence de ces essaims naturels serait très encourageante pour la conservation d’A. m. mellifera, mais également de l’espèce en générale. / The honeybee species (Apis mellifera, L.) is divided in four evolutionary lineages (M: West-Mediterranean, A: African, C: North-Mediterranean and O: Oriental). These lineages are also divided in, at least, 26 subspecies which show a very high geographical structure. This structure is the result of more than thousand years of evolution (from the last Ice Ages to nowadays).Among the different subspecies, one is naturally found in France and Northern Europe: Apis mellifera mellifera (A. m. mellifera), also known as the Black Honeybee.For many reasons, non local subspecies, belonging to the C evolutionary lineage, have been imported in France since the beginning of the sixties.These massive importations result in the tendency of losing of the Apis mellifera geographical repartition and could lead to the loss of the local subspecies (A. m. mellifera) and its specific traits.Many A. m. mellifera conservatories, managed by beekeepers, have been initiated in Europe to compensate the importation effects on the subspecies. However, no specifications, combining a scientific approach and beekeeping, regarding the setup and monitoring of a conservation center have been proposed.The present study genetically characterized and validated, by the analysis of drone congregation areas, different European conservatories.A protocol regarding the setup and, scientific and beekeeping, monitoring of conservation centers have been proposed.Finally, a preliminary study, regarding the specific honeybee mating system and its implication on conservation programs, has been initiated in the Ile-de-France region.This thesis presents interesting results.First, the conservatories analyzed show a level of introgression, by C lineage, low enough and a genetic diversity high enough to be validated as A. m. mellifera conservation centers. But, the introgression cannot increase, and/or the genetic diversity cannot decrease, these criterions are indeed necessary for any Black Honeybee conservation center.Second, the geographical isolation of conservatories is not needed, it could even be not recommended because of the possible loss of genetic diversity implied, to set up conservation centers. However, it is really important to genetically characterize the colonies surrounding the conservatory. This is, indeed, needed to estimate and limit the risk of introgression by non local colonies.Different hypotheses proposed is this thesis do not corroborate the conclusions of previous studies on A. mellifera.It seems that drones do not go to the closest drone congregation. But the question whether they go to another congregation or they do not have the same probability to join a congregation is not answer. This analysis has to be more precisely considered in further studies.The most striking result is the possible presence of feral swarms in the Ile-de-France region. These swarms were supposed to have disappeared because of the invasion of the parasite Varroa destructor in Europe. However, this new and interesting hypothesis has to be confirmed by more precise analyses. Nevertheless, the occurrence of feral swarms would be very encouraging for the conservation of A. m. mellifera, but also for the conservation of the whole species.