Orientador: Ana Maria Costa Leonardo / Banca: Fabiana Elaine Casarin dos Santos / Banca: Alexandre Vasconcellos / Resumo: Heterotermes tenuis é uma espécie de cupim nativa da região Neotropical, conhecida como praga agrícola e urbana. Essa espécie causa sérios danos econômicos em culturas de cana-de-açúcar e ataca madeiras e derivados celulósicos em cidades. H. tenuis apresenta hábitos subterrâneos e indivíduos de pequeno porte, com soldados dimórficos. A diferenciação de castas nos cupins é um processo complexo ainda não totalmente esclarecido. Em vista disso, o objetivo do presente estudo foi entender a diferenciação de soldados no cupim H. tenuis a partir de agrupamentos de operários. Para isso, no Capítulo I, foram apresentados os resultados dos bioensaios desenvolvidos para observar a influência de fatores extrínsecos e intrínsecos, entre eles, número de operários agrupados, temperatura, fontes alimentares e ingestão de diferentes concentrações de piriproxifen, um análogo de hormônio juvenil. Agrupamentos com 50, 100, 200 e 300 operários formaram uma baixa proporção de soldados. O uso de piriproxifen originou pré-soldados e também intercastas, sendo que a formação de pré-soldados foi maior na concentração de 10 ppm. Já no Capítulo II, o foco do estudo foram as mudanças morfológicas externas e internas ocorridas durante o processo de diferenciação de soldados. Para isso, operários, pré-soldados, soldados e intercastas foram submetidos à análise biométrica e histológica. Além disso, foi realizada a identificação do sexo dos soldados e a determinação da duração do ínstar de pré-soldado. Este ínstar durou cerca de 15 dias em temperatura ambiente e os pré-soldados diferiram biometricamente dos soldados, principalmente, pelo comprimento da cápsula cefálica e do tórax. As intercastas obtidas foram do tipo operário-soldado. Soldados menores de H. tenuis foram todos machos enquanto os soldados maiores apresentaram uma proporção de aproximadamente... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Heterotermes tenuis is a native species of termite, known as an agricultural and urban pest. This species causes serious economic damages on crops of sugar cane and attacks wood and cellulosic derivatives in cities. H. tenuis has subterranean habits and small individuals, with dimorphic soldiers. Differentiation of castes in termites is a complex process not yet fully understood. In this study we aimed to understand the differentiation of H. tenuis soldiers, originated from groups of workers. In Chapter I, we presented the results of bioassays developed to observe the influence of extrinsic and intrinsic factors, including, number of grouped workers, temperature, food sources and ingestion by the workers of different concentrations of pyriproxyfen, a juvenile hormone analog. Groups of 50, 100, 200 and 300 workers originated a low proportion of soldiers. The use of pyriproxyfen induced presoldiers and also intercastes. Presoldiers were produced in a large number in a concentration of 10 ppm. In Chapter II, the focus of the study was the external and internal morphological changes occurred during the process of differentiation of soldiers. For that, workers, presoldiers, soldiers and intercastas were histologically and morphometrically analyzed. In addition, we performed the sex identification of the soldiers and determined the duration of the presoldier instar. This instar lasted about 15 days at a variable temperature and the presoldiers biometrically differed from soldiers mainly by the length of head capsule and thorax. The intercastes obtained were from the worker-soldier type. Minor soldiers of H. tenuis were all males while the major soldiers had a ratio of approximately 1:1 between males and females. The exocrine glands of the individuals studied were compared and the histology showed that workers had greater development of the salivary, mandibular and sternal glands... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Sulene Noriko Shima / Banca: Sidnei Mateus / Banca: Fernando Barbosa Noll / Resumo: A família Vespidae é um grupo chave para o entendimento da origem do comportamento social nos Hymenoptera, pois inclui desde espécies solitárias que não apresentam qualquer grau de socialidade até espécies que são altamente sociais como os Epiponini (Hymenoptera:Vespidae). A separação em castas é uma das pedras fundamentais da evolução dos insetos sociais, pois a presença de uma grande diferenciação entre as castas indica um maior grau de socialidade. Neste contexto, as vespas neotropicais pertencentes à tribo Epiponini despertam grande interesse em estudos de evolução de castas, pois além de apresentarem colônias poligínicas pode se observar um grande espectro de variação ocorrendo desde espécies com castas morfologicamente incipientes até distintas. Além disso, para uma dada espécie, o perfil de diferenciação morfológica entre as castas pode variar ao longo do ciclo colonial, evidenciando uma grande flexibilidade adaptativa frente às diferentes situações enfrentadas pela colônia ao longo de seu desenvolvimento. Diferenças morfofisiológicas entre as castas de 6 colônias em diferentes fases do desenvolvimento colonial de Polybia (Trychothorax) ignobilis foram analisadas. Para determinar as diferenças morfológicas entre as castas, foram medidas 13 varíaveis corporais externas provenientes da cabeça, mesossoma, metassoma e asa. Os ovários foram fotografados e esquematizados, a inseminação, idade relativa, a quantidade de tecido gorduroso e a condição morfológica da glândula de Richards foram analisadas. As fêmeas apresentaram uma seqüência gradual no padrão de desenvolvimento ovariano, desde ovaríolos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Vespidae family is a key group in evolutionary studies of sociality in Hymenoptera due to the occurrence of every step of social organization including species whose do not present any degree of sociality until those which are highly social, such as the Epiponini (Hymenopter: Vespidae). The separation into castes is one of the most important features of social insects and the presence of a higher level of caste differentiation indicates a well defined reproductive division of labor and consequently a higher degree of sociality. Morphological studies of caste differentiation in Neotropical social wasps concentrate mainly in the Epiponini tribe, once it's ecologically abundant in Neotropics and presents a wide spectrum of variability of caste systems ranging from species with a slightly caste differentiation to those with conspicuous body differences. Besides, patterns of caste differentiation may vary according the colony cycle mainly in response to environmental changes which may affect the colony dynamics. Morphological and physiological differences between castes of 6 colonies of Polybia (Trychothorax) ignobilis were analyzed. Measurements were taken from 13 morphometric variables regarding the head, metasoma, mesosoma and wing... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-06-03Bitstream added on 2014-06-13T20:40:01Z : No. of bitstreams: 1 laranjo_lt_me_rcla.pdf: 1444025 bytes, checksum: 5b1c2c601622479b8f8fb4e3845e2c28 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Heterotermes tenuis é uma espécie de cupim nativa da região Neotropical, conhecida como praga agrícola e urbana. Essa espécie causa sérios danos econômicos em culturas de cana-de-açúcar e ataca madeiras e derivados celulósicos em cidades. H. tenuis apresenta hábitos subterrâneos e indivíduos de pequeno porte, com soldados dimórficos. A diferenciação de castas nos cupins é um processo complexo ainda não totalmente esclarecido. Em vista disso, o objetivo do presente estudo foi entender a diferenciação de soldados no cupim H. tenuis a partir de agrupamentos de operários. Para isso, no Capítulo I, foram apresentados os resultados dos bioensaios desenvolvidos para observar a influência de fatores extrínsecos e intrínsecos, entre eles, número de operários agrupados, temperatura, fontes alimentares e ingestão de diferentes concentrações de piriproxifen, um análogo de hormônio juvenil. Agrupamentos com 50, 100, 200 e 300 operários formaram uma baixa proporção de soldados. O uso de piriproxifen originou pré-soldados e também intercastas, sendo que a formação de pré-soldados foi maior na concentração de 10 ppm. Já no Capítulo II, o foco do estudo foram as mudanças morfológicas externas e internas ocorridas durante o processo de diferenciação de soldados. Para isso, operários, pré-soldados, soldados e intercastas foram submetidos à análise biométrica e histológica. Além disso, foi realizada a identificação do sexo dos soldados e a determinação da duração do ínstar de pré-soldado. Este ínstar durou cerca de 15 dias em temperatura ambiente e os pré-soldados diferiram biometricamente dos soldados, principalmente, pelo comprimento da cápsula cefálica e do tórax. As intercastas obtidas foram do tipo operário-soldado. Soldados menores de H. tenuis foram todos machos enquanto os soldados maiores apresentaram uma proporção de aproximadamente... / Heterotermes tenuis is a native species of termite, known as an agricultural and urban pest. This species causes serious economic damages on crops of sugar cane and attacks wood and cellulosic derivatives in cities. H. tenuis has subterranean habits and small individuals, with dimorphic soldiers. Differentiation of castes in termites is a complex process not yet fully understood. In this study we aimed to understand the differentiation of H. tenuis soldiers, originated from groups of workers. In Chapter I, we presented the results of bioassays developed to observe the influence of extrinsic and intrinsic factors, including, number of grouped workers, temperature, food sources and ingestion by the workers of different concentrations of pyriproxyfen, a juvenile hormone analog. Groups of 50, 100, 200 and 300 workers originated a low proportion of soldiers. The use of pyriproxyfen induced presoldiers and also intercastes. Presoldiers were produced in a large number in a concentration of 10 ppm. In Chapter II, the focus of the study was the external and internal morphological changes occurred during the process of differentiation of soldiers. For that, workers, presoldiers, soldiers and intercastas were histologically and morphometrically analyzed. In addition, we performed the sex identification of the soldiers and determined the duration of the presoldier instar. This instar lasted about 15 days at a variable temperature and the presoldiers biometrically differed from soldiers mainly by the length of head capsule and thorax. The intercastes obtained were from the worker-soldier type. Minor soldiers of H. tenuis were all males while the major soldiers had a ratio of approximately 1:1 between males and females. The exocrine glands of the individuals studied were compared and the histology showed that workers had greater development of the salivary, mandibular and sternal glands... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-12-17Bitstream added on 2014-06-13T20:40:04Z : No. of bitstreams: 1 desuo_ic_me_rcla.pdf: 959937 bytes, checksum: d107c29f203623584bfa1329d44dc149 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A família Vespidae é um grupo chave para o entendimento da origem do comportamento social nos Hymenoptera, pois inclui desde espécies solitárias que não apresentam qualquer grau de socialidade até espécies que são altamente sociais como os Epiponini (Hymenoptera:Vespidae). A separação em castas é uma das pedras fundamentais da evolução dos insetos sociais, pois a presença de uma grande diferenciação entre as castas indica um maior grau de socialidade. Neste contexto, as vespas neotropicais pertencentes à tribo Epiponini despertam grande interesse em estudos de evolução de castas, pois além de apresentarem colônias poligínicas pode se observar um grande espectro de variação ocorrendo desde espécies com castas morfologicamente incipientes até distintas. Além disso, para uma dada espécie, o perfil de diferenciação morfológica entre as castas pode variar ao longo do ciclo colonial, evidenciando uma grande flexibilidade adaptativa frente às diferentes situações enfrentadas pela colônia ao longo de seu desenvolvimento. Diferenças morfofisiológicas entre as castas de 6 colônias em diferentes fases do desenvolvimento colonial de Polybia (Trychothorax) ignobilis foram analisadas. Para determinar as diferenças morfológicas entre as castas, foram medidas 13 varíaveis corporais externas provenientes da cabeça, mesossoma, metassoma e asa. Os ovários foram fotografados e esquematizados, a inseminação, idade relativa, a quantidade de tecido gorduroso e a condição morfológica da glândula de Richards foram analisadas. As fêmeas apresentaram uma seqüência gradual no padrão de desenvolvimento ovariano, desde ovaríolos... / The Vespidae family is a key group in evolutionary studies of sociality in Hymenoptera due to the occurrence of every step of social organization including species whose do not present any degree of sociality until those which are highly social, such as the Epiponini (Hymenopter: Vespidae). The separation into castes is one of the most important features of social insects and the presence of a higher level of caste differentiation indicates a well defined reproductive division of labor and consequently a higher degree of sociality. Morphological studies of caste differentiation in Neotropical social wasps concentrate mainly in the Epiponini tribe, once it’s ecologically abundant in Neotropics and presents a wide spectrum of variability of caste systems ranging from species with a slightly caste differentiation to those with conspicuous body differences. Besides, patterns of caste differentiation may vary according the colony cycle mainly in response to environmental changes which may affect the colony dynamics. Morphological and physiological differences between castes of 6 colonies of Polybia (Trychothorax) ignobilis were analyzed. Measurements were taken from 13 morphometric variables regarding the head, metasoma, mesosoma and wing... (Complete abstract click electronic access below)

A relação entre nutrição e fenótipo é uma questão especialmente desafiadora em casos de polifenismo facultativo, como no caso das castas de insetos sociais, por exemplo, a abelha melífera Apis mellifera. Após estudos de vias de sensoriamento de nutrientes, modificações inesperadas nestas vias de sinalização revelaram a resposta à hipóxia como um possível mecanismo subjacente à regulação do tamanho corporal e crescimento de órgãos. Uma vez que essa resposta está intimamente ligada a condições metabólicas das células, o presente estudo foi concebido para investigar possíveis alterações no metabolismo mitocondrial e oxidativo no processo de diferenciação de castas em A. melífera na fase larval, com foco no corpo gorduroso, que é o centro metabólico dos insetos. Partindo da hipótese de que rainhas e operárias são criadas em células de cria abertas sob condições iguais de disponibilidade de oxigênio, nós investigamos o número e a distribuição mitocondrial, bem como as taxas de consumo de oxigênio em mitocondrias de células de corpo gorduroso durante estágios larvais críticos. Por meio de análises de imunofluorescência e microscopia eletrônica encontramos maior densidade de mitocôndrias no corpo gorduroso larval da rainha, dado corroborado pela quantificação de unidades funcionais mitocondriais por ensaio de citrato sintase. Medições de consumo de oxigênio por respirometria de alta resolução revelaram que as larvas de rainha têm capacidades máximas mais altas de produção de ATP, com menor demanda fisiológica, mas com mesma eficiência mitocondrial que operárias. A análise da expressão de fatores relacionados à mitogênese mostrou que os homólogos dos genes codificadores dos fatores de transcrição TFB1 e TFB2 e de um regulador nutricional, ERR, estão mais expressos em larvas de rainha. Apesar das diferenças encontradas na respiração mitocondrial entre as duas castas, as mesmas apresentaram níveis similares de produção de lactato e peróxido de hidrogênio, sem grandes alterações referentes à condições de estresse oxidativo e ao estado redox das célula. Encontramos altos níveis de expressão de genes codificadores das enzimas do sistema antioxidante MnSOD e catalase em células do corpo gorduroso larval de rainha, que garantem a redução de eventuais danos oxidativos. Estes resultados são fortes evidências de que a nutrição diferencial das larvas pelas operárias adultas, como estímulo externo da indução do desenvolvimento das castas, diferencialmente afeta a dinâmica e funcionalidade mitocondrial como elemento intrínseca da plasticidade fenotípica neste inseto social. / The connection between nutrition and phenotype is a particularly challenging issue in cases of facultative polyphenism, as for instance in the honeybee Apis mellifera. After studies on nutrient sensing pathways found unexpected modifications in these signaling pathways, a response to hypoxia was revealed as a possible mechanism underlying regulation of body size and organ growth. Since this response is closely linked to the metabolic conditions of the cells, the present study was designed to investigate the role of the mitochondrial and oxidative metabolism in the fat body of honeybee larvae, which is the metabolic center in insects, in the context of the caste differentiation process in A. mellifera. Based on the fact that honey bee larvae are reared in open brood cells, the queen and worker larvae should be exposed to equal oxygen diffusion conditions, and hence we investigated mitochondrial number and intracellular distribution, as well as rates of mitochondrial oxygen consumption in fat body cells during the larval stages critical for caste differentiation. By means of immunofluorescence and electron microscopy we found a higher density of mitochondria in the fat body of queen larvae. This result was corroborated by the quantification of mitochondrial functional units using a citrate synthase assay. Measurements of oxygen consumption obtained by high resolution respirometry revealed that queen larvae have higher maximum capacities of ATP production, with less physiological demand and higher mitochondrial efficiency than workers. Analysis of the expression of genes related to mitogenesis showed that Apis homologs of the transcription factors TFB1 and TFB2 and of the nutritional regulator, ERR are higher expressed in queen larvae. Despite differences in mitochondrial respiration, the two castes presented similar levels of lactate and hydrogen peroxide production, and without major chang in oxidative stress and cellular redox status. The high transcriptional levels of genes encoding enzymes of the antioxidant system, MnSOD and catalase observed in fat body cells of queen larvae guarantee that oxidative damage is reduced during larval development. These results are strong evidence that the differential nutrition of honey bee larvae by the adult worker, as the external stimulus for caste induction, differentially affects mitochondrial dynamics and functionality as an intrinsic element of phenotypic plasticity in this social insect.

A relação entre nutrição e fenótipo é uma questão especialmente desafiadora em casos de polifenismo facultativo, como no caso das castas de insetos sociais, por exemplo, a abelha melífera Apis mellifera. Após estudos de vias de sensoriamento de nutrientes, modificações inesperadas nestas vias de sinalização revelaram a resposta à hipóxia como um possível mecanismo subjacente à regulação do tamanho corporal e crescimento de órgãos. Uma vez que essa resposta está intimamente ligada a condições metabólicas das células, o presente estudo foi concebido para investigar possíveis alterações no metabolismo mitocondrial e oxidativo no processo de diferenciação de castas em A. melífera na fase larval, com foco no corpo gorduroso, que é o centro metabólico dos insetos. Partindo da hipótese de que rainhas e operárias são criadas em células de cria abertas sob condições iguais de disponibilidade de oxigênio, nós investigamos o número e a distribuição mitocondrial, bem como as taxas de consumo de oxigênio em mitocondrias de células de corpo gorduroso durante estágios larvais críticos. Por meio de análises de imunofluorescência e microscopia eletrônica encontramos maior densidade de mitocôndrias no corpo gorduroso larval da rainha, dado corroborado pela quantificação de unidades funcionais mitocondriais por ensaio de citrato sintase. Medições de consumo de oxigênio por respirometria de alta resolução revelaram que as larvas de rainha têm capacidades máximas mais altas de produção de ATP, com menor demanda fisiológica, mas com mesma eficiência mitocondrial que operárias. A análise da expressão de fatores relacionados à mitogênese mostrou que os homólogos dos genes codificadores dos fatores de transcrição TFB1 e TFB2 e de um regulador nutricional, ERR, estão mais expressos em larvas de rainha. Apesar das diferenças encontradas na respiração mitocondrial entre as duas castas, as mesmas apresentaram níveis similares de produção de lactato e peróxido de hidrogênio, sem grandes alterações referentes à condições de estresse oxidativo e ao estado redox das célula. Encontramos altos níveis de expressão de genes codificadores das enzimas do sistema antioxidante MnSOD e catalase em células do corpo gorduroso larval de rainha, que garantem a redução de eventuais danos oxidativos. Estes resultados são fortes evidências de que a nutrição diferencial das larvas pelas operárias adultas, como estímulo externo da indução do desenvolvimento das castas, diferencialmente afeta a dinâmica e funcionalidade mitocondrial como elemento intrínseca da plasticidade fenotípica neste inseto social. / The connection between nutrition and phenotype is a particularly challenging issue in cases of facultative polyphenism, as for instance in the honeybee Apis mellifera. After studies on nutrient sensing pathways found unexpected modifications in these signaling pathways, a response to hypoxia was revealed as a possible mechanism underlying regulation of body size and organ growth. Since this response is closely linked to the metabolic conditions of the cells, the present study was designed to investigate the role of the mitochondrial and oxidative metabolism in the fat body of honeybee larvae, which is the metabolic center in insects, in the context of the caste differentiation process in A. mellifera. Based on the fact that honey bee larvae are reared in open brood cells, the queen and worker larvae should be exposed to equal oxygen diffusion conditions, and hence we investigated mitochondrial number and intracellular distribution, as well as rates of mitochondrial oxygen consumption in fat body cells during the larval stages critical for caste differentiation. By means of immunofluorescence and electron microscopy we found a higher density of mitochondria in the fat body of queen larvae. This result was corroborated by the quantification of mitochondrial functional units using a citrate synthase assay. Measurements of oxygen consumption obtained by high resolution respirometry revealed that queen larvae have higher maximum capacities of ATP production, with less physiological demand and higher mitochondrial efficiency than workers. Analysis of the expression of genes related to mitogenesis showed that Apis homologs of the transcription factors TFB1 and TFB2 and of the nutritional regulator, ERR are higher expressed in queen larvae. Despite differences in mitochondrial respiration, the two castes presented similar levels of lactate and hydrogen peroxide production, and without major chang in oxidative stress and cellular redox status. The high transcriptional levels of genes encoding enzymes of the antioxidant system, MnSOD and catalase observed in fat body cells of queen larvae guarantee that oxidative damage is reduced during larval development. These results are strong evidence that the differential nutrition of honey bee larvae by the adult worker, as the external stimulus for caste induction, differentially affects mitochondrial dynamics and functionality as an intrinsic element of phenotypic plasticity in this social insect.

O polifenismo facultativo, observado entre rainhas e operárias em insetos altamente eussociais tem como estímulo inicial uma alimentação diferencial na fase larval que afeta tanto o desenvolvimento geral das larvas quanto a diferenciação de órgãos e sistemas, principalmente o sistema reprodutor das fêmeas. A via de sinalização por insulina (IIS) é uma das principais vias que integra o desenvolvimento geral de animais com as suas condições nutricionais. O objetivo desse trabalho foi verificar possíveis relações entre a via de sinalização por insulina e a diferenciação das castas em abelhas Apis mellifera. A partir de análises do genoma de Apis mellifera anotamos genes integrantes desta via e verificamos que há dois genes codificadores para receptores de insulina, InR1 e InR2. Os perfis de transcrição desses dois genes obtidos por RT-PCR quantitativa, em larvas de rainhas e operárias durante o período de troca de alimentação, demonstraram que há diferenças consideráveis nos padrões temporais e nos níveis dos transcritos para os receptores de insulina, InR1 (GB15492) e InR2 (GB18331), dentro de cada casta, como também entre as duas castas. Em rainhas verificamos uma interessante variação na transcrição de InR1, que no terceiro instar larval foi cerca de cinco vezes maior que a transcrição de InR2 e no quarto instar seguiu em níveis semelhantes ao de InR2. Essa variação de InR1 pode estar relacionada ao teor de proteínas da geléia real oferecida às larvas de rainhas no terceiro instar, que é maior do que teor de proteínas da geléia real oferecida a partir do quarto instar larval. Para as amostras de larvas de operárias observamos que os níveis dos transcritos dos dois receptores, InR1 e InR2, foram baixos no terceiro estágio larval e aumentaram, de maneira semelhante, até o início do quinto estágio larval, o que pode ter sido devido a algum composto existente na geléia de operária que estimule a transcrição dos genes para os receptores de insulina. Foram feitas análises complementares dos níveis de transcrição dos genes InR1 e InR2, em amostras de ovários, tanto de operárias quanto de rainhas, e em amostras de operárias adultas cultivadas em diferentes tipos de alimentações. Essas análises complementares evidenciaram que a transcrição dos genes para os receptores de insulina em Apis mellifera foi diferente nos ovários de ambas as castas, quando comparada às amostras de corpo inteiro, e que em operárias o transcrito do InR1 foi dominante ao longo de quase toda a vida adulta, sendo superado pelo transcrito InR2 apenas por volta de 13 e 15 dias.. Além disso, uma relação positiva entre o conteúdo de proteína e a transcrição de InR1 foi observada quando analisamos a sua transcrição em amostras de operárias adultas alimentadas com bee bread, uma dieta rica em proteína. Os resultados obtidos nesse trabalho, juntamente com os de Wheeler e colaboradores (2006), Seehus e colaboradores (2006), e Patel e colaboradores (2007), constituem as primeiras informações da via IIS em Apis mellifera, e servirão de base na busca da relação entre a dieta e os sinais downstream envolvidos na determinação de casta e diferenciação. / The initial stimulus that generates the facultative queen/worker polyphenism in highly social insects is a differential alimentation in the larval stages. It affects the general development of the larvae, as well as the differentiation of organs and systems, especially of the female reproductive system. The insulin signaling pathway (IIS) is one of the main pathways that integrates the general development of animals with their respective nutritional conditions. The aim of this work was to investigate the relationship between IIS and caste differentiation in the honey bee Apis mellifera. Using the available Apis mellifera genome information we annotated genes belonging to this pathway. We noted that there are two genes encoding putative insulin receptors, InR1 and InR2. The transcriptional profiles of these genes were obtained by quantitative RT-PCR of queen and workers larvae, giving special attention the period during which the larval diet changes. These results revealed considerable differences in the temporal patterns and levels of the transcripts of two the insulin receptor genes, InR1 (GB15492) and InR2 (GB18331) between the two castes and during their respective larval development. For queens we noted an interesting modulation in InR1 transcription: in the third larval instar it was about five fold higher than the transcription of InR2, but in the fourth instar both receptors were transcribed at similar levels. This variation in InR1 expression may be related to the protein content of royal jelly offered to the queen larvae in third instar, that is higher than the protein content of the royal jelly offered to fourth larvae instar. For the worker larvae samples we observed that transcripts levels of the two receptors, InR1 and InR2, were low in the third larval stage and increased in parallel until the onset of the fifth larval stage. This may have been due to some compound in the worker jelly which stimulates the transcription of both genes coding for insulin receptors. Complementary analysis of transcription levels of InR1 and InR2 were performed on ovaries of queen and worker larvae, and on adult workers maintained on different diets. These complementary analyses highlighted that transcription of the InR genes in the larval ovaries of Apis mellifera was differed from the whole body samples. In adult workers the expression of InR1 was dominant over InR2 during most of the adult life cycle, an inversion was only seen in 13 to 15 days old bees. Furthermore, a positive relationship between protein content and InR1 transcription was observed when analyzing its transcription in adult workers fed with bee bread, a protein-rich diet. The results of this work, in conjunction with those of Wheeler et al. (2007), Seehus et al. (2006) and Patel et al. (2007), are the first information on the IIS pathway in honey bees and they represent the basis for an in-depth pursuit on the relationship between diet and downstream signallng envolved in caste determination and differentiation.

O polifenismo facultativo, observado entre rainhas e operárias em insetos altamente eussociais tem como estímulo inicial uma alimentação diferencial na fase larval que afeta tanto o desenvolvimento geral das larvas quanto a diferenciação de órgãos e sistemas, principalmente o sistema reprodutor das fêmeas. A via de sinalização por insulina (IIS) é uma das principais vias que integra o desenvolvimento geral de animais com as suas condições nutricionais. O objetivo desse trabalho foi verificar possíveis relações entre a via de sinalização por insulina e a diferenciação das castas em abelhas Apis mellifera. A partir de análises do genoma de Apis mellifera anotamos genes integrantes desta via e verificamos que há dois genes codificadores para receptores de insulina, InR1 e InR2. Os perfis de transcrição desses dois genes obtidos por RT-PCR quantitativa, em larvas de rainhas e operárias durante o período de troca de alimentação, demonstraram que há diferenças consideráveis nos padrões temporais e nos níveis dos transcritos para os receptores de insulina, InR1 (GB15492) e InR2 (GB18331), dentro de cada casta, como também entre as duas castas. Em rainhas verificamos uma interessante variação na transcrição de InR1, que no terceiro instar larval foi cerca de cinco vezes maior que a transcrição de InR2 e no quarto instar seguiu em níveis semelhantes ao de InR2. Essa variação de InR1 pode estar relacionada ao teor de proteínas da geléia real oferecida às larvas de rainhas no terceiro instar, que é maior do que teor de proteínas da geléia real oferecida a partir do quarto instar larval. Para as amostras de larvas de operárias observamos que os níveis dos transcritos dos dois receptores, InR1 e InR2, foram baixos no terceiro estágio larval e aumentaram, de maneira semelhante, até o início do quinto estágio larval, o que pode ter sido devido a algum composto existente na geléia de operária que estimule a transcrição dos genes para os receptores de insulina. Foram feitas análises complementares dos níveis de transcrição dos genes InR1 e InR2, em amostras de ovários, tanto de operárias quanto de rainhas, e em amostras de operárias adultas cultivadas em diferentes tipos de alimentações. Essas análises complementares evidenciaram que a transcrição dos genes para os receptores de insulina em Apis mellifera foi diferente nos ovários de ambas as castas, quando comparada às amostras de corpo inteiro, e que em operárias o transcrito do InR1 foi dominante ao longo de quase toda a vida adulta, sendo superado pelo transcrito InR2 apenas por volta de 13 e 15 dias.. Além disso, uma relação positiva entre o conteúdo de proteína e a transcrição de InR1 foi observada quando analisamos a sua transcrição em amostras de operárias adultas alimentadas com bee bread, uma dieta rica em proteína. Os resultados obtidos nesse trabalho, juntamente com os de Wheeler e colaboradores (2006), Seehus e colaboradores (2006), e Patel e colaboradores (2007), constituem as primeiras informações da via IIS em Apis mellifera, e servirão de base na busca da relação entre a dieta e os sinais downstream envolvidos na determinação de casta e diferenciação. / The initial stimulus that generates the facultative queen/worker polyphenism in highly social insects is a differential alimentation in the larval stages. It affects the general development of the larvae, as well as the differentiation of organs and systems, especially of the female reproductive system. The insulin signaling pathway (IIS) is one of the main pathways that integrates the general development of animals with their respective nutritional conditions. The aim of this work was to investigate the relationship between IIS and caste differentiation in the honey bee Apis mellifera. Using the available Apis mellifera genome information we annotated genes belonging to this pathway. We noted that there are two genes encoding putative insulin receptors, InR1 and InR2. The transcriptional profiles of these genes were obtained by quantitative RT-PCR of queen and workers larvae, giving special attention the period during which the larval diet changes. These results revealed considerable differences in the temporal patterns and levels of the transcripts of two the insulin receptor genes, InR1 (GB15492) and InR2 (GB18331) between the two castes and during their respective larval development. For queens we noted an interesting modulation in InR1 transcription: in the third larval instar it was about five fold higher than the transcription of InR2, but in the fourth instar both receptors were transcribed at similar levels. This variation in InR1 expression may be related to the protein content of royal jelly offered to the queen larvae in third instar, that is higher than the protein content of the royal jelly offered to fourth larvae instar. For the worker larvae samples we observed that transcripts levels of the two receptors, InR1 and InR2, were low in the third larval stage and increased in parallel until the onset of the fifth larval stage. This may have been due to some compound in the worker jelly which stimulates the transcription of both genes coding for insulin receptors. Complementary analysis of transcription levels of InR1 and InR2 were performed on ovaries of queen and worker larvae, and on adult workers maintained on different diets. These complementary analyses highlighted that transcription of the InR genes in the larval ovaries of Apis mellifera was differed from the whole body samples. In adult workers the expression of InR1 was dominant over InR2 during most of the adult life cycle, an inversion was only seen in 13 to 15 days old bees. Furthermore, a positive relationship between protein content and InR1 transcription was observed when analyzing its transcription in adult workers fed with bee bread, a protein-rich diet. The results of this work, in conjunction with those of Wheeler et al. (2007), Seehus et al. (2006) and Patel et al. (2007), are the first information on the IIS pathway in honey bees and they represent the basis for an in-depth pursuit on the relationship between diet and downstream signallng envolved in caste determination and differentiation.