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Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1987. / Typescript. Vita. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 342-356).

A glândula frontal dos soldados de cupins produz compostos que atuam na defesa da colônia contra inimigos naturais. Morfologicamente os soldados são os responsáveis pela defesa do ninho, porém outros fatores como densidade de indivíduos e aspectos ambientais, podem modificar o comportamento de defesa dessa casta. Os soldados de Syntermitinae apresentam características morfológicas que os definem, no caso a presença de nasus – projeção da caixa cefálica fortemente esclerotizada que abriga a glândula frontal – e mandíbulas desenvolvidas e funcionais. O objetivo deste trabalho foi avaliar o repertório comportamental de defesa de soldados de Syntermitinae em condições laboratoriais. Foram utilizadas as seguintes espécies: Cornitermes cumulans, Embiratermes festivellus, Procornitermes araujoi, Silvestritermes euamignathus e Syntermes obtusus. Soldados e operários das espécies atuaram na defesa utilizando dos comportamentos de ataque e ameaça, além do comportamento de alarme que foi significativo para alguns bioensaios. Durante os confrontos, as agressões resultavam na mutilação e ou morte dos invasores devido ao o ataque mecânico resultante do pinçar das mandíbulas contra o inimigo inserido. Adicionalmente foram observadas divergências nas respostas comportamentais das espécies, onde os soldados modularam suas respostas comportamentais de acordo com o tipo de agressor. A resposta dos soldados e operários na interação com inimigos naturais foi diferente. Espécies morfologicamente similares apresentaram padrões comportamentais semelhantes. Por outro lado, a secreção da glândula frontal foi capaz de induzir o comportamento de alarma apenas em C. cumulans e P. araujoi. Os resultados mostraram que o comportamento de defesa não está restrito aos soldados, mas sim com a casta que sofre a invasão, além de que essas respostas são variáveis a partir do contexto social envolvido. / The frontal gland of termite soldiers produces compounds that act in the defense of the colony. Morphologically, soldiers are responsible for defending the nest against natural enemies, but factors such as density and environmental issues can modify the defensive behavior of this caste. Soldiers of Syntermitinae have morphological characteristics that define the subfamily: presence of a nasus (projection of the head) and functional jaws. The objective of this study was to evaluate the behavioral defense repertoire of Syntermitinae soldiers in the social context under laboratory conditions. The following species were used in this study: Cornitermes cumulans, Embiratermes festivellus, Procornitermes araujoi, Silvestritermes euamignathus and Syntermes obtusus. Both soldiers and workers participated in the defense of the colony. Attacks by both castes resulted in injuries or death of intruders and morphologically related species showed similar behavioral patterns. Additionally, our results suggest that soldiers modulate their behavioral responses according to the type of intruder. On the other hand, the frontal gland secretion was able to induce alarm behavior only in C. cumulans and P. araujoi. The results suggested that the defensive behavior is not restricted to soldiers and the responses varied according the social context involved. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T12:24:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pianaro_Adriana_M.pdf: 2518438 bytes, checksum: 3b5f12bf2a708bd9e45fb606bde6a3a2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A vida social das abelhas é marcada pela presença de várias substâncias produzidas por suas glândulas exócrinas e endócrinas ou coletadas na natureza. Estes compostos são empregados principalmente por operárias, machos e rainha no reconhecimento de seus companheiros de colônia, acasalamento, defesa do ninho e marcadores de percurso. Entre as abelhas sociais brasileiras, as pertencentes à subfamília Meliponinae (Apoidea: Apidae) são extremamente importantes para a flora nativa, pois contribuem com 40-90% da polinização. Estas abelhas são denominadas meliponíneos ou abelhas indígenas sem ferrão, distribuídas em mais de 300 espécies que vivem exclusivamente nas regiões tropicais e subtropicais. Os meliponíneos vivem em colônias permanentes com divisões de castas (operárias, machos e rainha) e, por isso, produzem uma gama de substâncias responsáveis pelas divisões de tarefas e para manter a ordem dentro da colônia. Com a finalidade de contribuir na descoberta dos compostos utilizados na comunicação das abelhas brasileiras, este trabalho abordou três tópicos, revelando: 1) a "guerra" química desencadeada pela Melipona scutellaris Latreille, 1811 (Apidae: Meliponinae) contra as operárias invasoras de Melipona rufiventris Lepeletier, 1836 (Apidae: Meliponinae), sendo que as principais armas químicas foram a alteração da composição da cera de M. scutellaris, com grande produção de acetato de triacontanila, e a adição de terpenos e compostos fenólicos no batume, o que provavelmente acabou tornando o ninho pouco confortável e expulsando as operárias invasoras; 2) a diferenciação química das operárias e dos machos de Nannotrigona testaceicornis Lepeletier, 1836 (Apidae: Meliponinae) é principalmente relacionada a presença de acetato de geranil-geranila (operárias) e Z-9-nonacoseno (machos) em seus abdomes, e em Plebeia droryana Friese, 1900 (Apidae: Meliponinae), o tetradecanal (operárias) e um éster desconhecido (machos). As composições químicas das cabeças também diferenciam machos e operárias de ambas espécies: os constituintes principais nas operárias de P. doryana são a-copaeno, Ar-curcumeno, d-cadineno, 1-cis-calameneno e Z-9-octacoseno e nos machos de P. doryana são o 2-nonanol, dois ácidos alifáticos lineares (C14 e C16) e o acetato de octadecanila. Os constituintes das cabeças dos machos e das operárias de N. testaceicornis podem ser distinguidos pela presença de nonanal, a-copaeno, pentadecano, dois Z-9-alcenos (C23 e C25) e octadecenoato de hexadecenila (operárias). As ceras cuticulares das operárias de N. testaceicornis possuem dois Z-9-alcenos (C25 e C28), enquanto que as dos machos possuíam o 2-fenil-tridecano. Em P. droryana, as ceras cuticulares das operárias possuíam a-copaeno, Ar-curcumeno, 1-cis-calameneno, geranil-linalol, esqualeno e acetato de nerolidol, enquanto o hentriacontano está presente somente nos machos; e 3) a importância do óleo floral de Lophanthera lactescens Ducke (Malpighiaceae) para as operárias de Tetragonisca angustula Latreille, 1811 (Apidae: Meliponinae) e fêmeas de Centris trigonoides Lepeletier, 1841 (Anthophoridae: Centridini), as quais utilizam o mesmo no ninho. A coleta do óleo floral por estas abelhas foi confirmada analisando a parte externa dos abdomens das mesmas. O óleo floral tem como componente principal o ácido 3-acetoxi-octadecanóico. Trata-se do primeiro relato de coleta de óleos florais por operárias de Tetragonisca angustula. Estes estudos revelaram alguns compostos que são responsáveis pelas relações entre castas, espécies e planta/polinizador, mas muitas espécies de abelhas brasileiras ainda precisam ser estudadas para uma melhor compreensão de suas relações complexas e suas comunicações químicas / Abstract: The social life of bees is marked for the presence of many substances produced by their exocrine and endocrine glands or collected in the environment. These compounds are employed mainly for queen, male, and worker bees in the recognition systems of colony individuals, copulation, nest defense, and odor trail markers. Among the Brazilian social bees, the subfamily Meliponinae (Apoidea: Apidae) is extremely important for native flora, because the Meliponinae bees contribute with 40-90% of the pollinization. These bees are known as meliponine bees or stingless native bees. There are more than 300 species distributed exclusively in tropical and subtropical regions. The meliponine bees exist in permanent colonies with divisions of castes (workers, males and queen) and, therefore, they produce a great diversity of substances responsible for divisions of jobs to maintain the colony organization. The aim of this work was to contribute in the discovery of the compounds employed in chemical communication of Brazilian bees. Three main topics were investigated and revealed: 1) the chemical "war" unchained by Melipona scutellaris Latreille, 1811 (Apidae: Meliponinae) against the invader workers of Melipona rufiventris Lepeletier, 1836 (Apidae: Meliponinae), then the main weapons are related with wax composition alteration with large production of triacontanyl acetate by M. scutellaris. The batumen composition was also altered with the addition of terpenes and phenolic compounds that probably change the odor of M. scutellaris nest producing an uncomfortable atmosphere which induces the invader workers departure; 2) the chemical differentiation of workers and males Nannotrigona testaceicornis Lepeletier, 1836 (Apidae: Meliponinae) is mainly related for geranyl-geranyl acetate (workers) and Z-9-nonacosene (males) present in their abdomens, and in Plebeia droryana Friese, 1900 (Apidae: Meliponinae), there is tetradecanal in workers' abdomens and an unknown ester in the males' abdomens. The heads chemical compositions can also differentiate males and workers in both species: the main constituents in P. droryana workers are a-copaene, Ar-curcumene, d-cadinene, 1-cis-calamenene, and Z-9-octacosene and in males are 2-nonanol, two linear aliphatic acids (C14 and C16), and octadecanyl acetate. The heads of males and workers N. testaceicornis can be distinguished by the presence of nonanal, a-copaene, pentadecane, two Z-9-alkenes (C23 and C25), and hexadecenyl octadecenoate (workers). The cuticular waxes of N. testaceicornis workers have two Z-9-alkenes (C25 and C28), and the males have 2-phenyl-tridecane. In P. droryana, the cuticular waxes of workers have a-copaene, Ar-curcumene, 1-cis-calamenene, geranyl-linalool, squalene, and nerolidol acetate, while hentriacontane is present in the males waxes; and 3) the importance of Lophanthera lactescens Ducke (Malpighiaceae) floral oil to Tetragonisca angustula Latreille, 1811 (Apidae: Meliponinae) workers and Centris trigonoides Lepeletier, 1841 (Anthophoridae: Centridini) females, which is used in their nest construction. Confirmation that these bees gather the floral oil was obtained by analyzing their abdomens (external part), which revealed the presence of 3-acetoxy-octadecanoic acid, the main constituent of floral oil. Floral oil gathering by Tetragonisca angustula workers was not previously reported. We have thus revealed some compounds that are responsible for the relationships among castes, species and plant/pollinator, but many other Brazilian bees should be studied for a better understanding of their complex relationships and their chemical communications / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Orientador: Thomas Patrick Dwyer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciências Humanas / Made available in DSpace on 2018-08-20T06:07:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_MarianaFaiadBatista_M.pdf: 870201 bytes, checksum: a7bd17a397e50ebd65ea19210ac601ba (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A Índia possui uma indústria de Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs) de alcance global. Esta dissertação busca entender a trajetória do sucesso indiano por meio de uma análise de seus protagonistas, que são membros de uma elite que está em contato intenso com o Ocidente desde os tempos em que o país era uma colônia britânica, ao mesmo tempo em que possuem um papel importante no hinduísmo por serem parte da casta mais alta do sistema hierárquico. A elite protagonista da indústria de TICs é, em sua maioria, Brâmane, em contato intenso com o Ocidente: uma identidade marcada pela contradição. Aspectos particulares da identidade desta elite colaboram para o sucesso da Índia na indústria tecnológica e, por isso, buscamos analisar dois destes aspectos: o impacto do sistema de castas no desenvolvimento da indústria de TICs e o contato da elite Brâmane com o Ocidente / Abstract: India has an Information and Communication Technologies industry (ICTs) of global reach. This dissertation seeks to understand the trajectory of Indian success through an analysis of its protagonists, who are members of an elite in constant contact with the West since the time when the country was a British colony, at the same time they have an important role in Hinduism for being part of the higher caste of the hierarchical system. The protagonist elite of the ICTs industry is mostly Brahmin, in intensive contact with the West: an identity marked by contradiction. Particular aspects of this elite's identity collaborate to India's success in the technology industry and, this study sought to analyze these two aspects: the impact of the caste system on the development of ICTs industry and the contact of the Brahmin elite with the West / Mestrado / Sociologia / Mestre em Sociologia

Nas abelhas sociais Apis mellifera a determinação de castas está relacionada à nutrição diferencial durante o desenvolvimento larval. Os indivíduos são alimentados com geléia real até o terceiro estágio larval, quando aqueles que são destinados a se tornarem operárias passam a receber uma mistura de secreções glandulares, mel e pólen. O conteúdo da dieta recebida após o terceiro estágio larval ativará respostas endócrinas diferenciais que resultarão no estímulo de vias distintas de expressão gênica que culminarão no desenvolvimento de rainhas e operárias. Vários modelos de determinação de castas foram propostos envolvendo diferentes fatores que atuam sobre o desenvolvimento de cada uma, em especial o Hormônio Juvenil (HJ), as vias de sinalização por insulina/IGF e TOR (target of rapamycin) a metilação diferencial e a proteína recentemente descoberta, royalactin, que favorecem o desenvolvimento de rainhas. Para o desenvolvimento de operárias foi sugerido estímulo de outras vias de sinalização, que possivelmente envolveria a participação dos genes ultraspiracle (usp), cryptocephal (crc) e retinoid- and fatty acid-binding protein (RfaBp). Utilizando diferentes abordagens avaliamos a participação destes genes no processo que culmina no desenvolvimento das castas. Através da análise de expressão gênica em larga escala utilizando microarrays, observamos a existência de genes diferencialmente expressos em rainhas e operárias, sendo a maior que parte deles apresentou expressão preferencial em operárias. Muitos destes genes, inclusive esterase do hormônio juvenil (jhe), failed axon connections (fax), activating transcription factor-3 (atf-3), cathepsin-D (cath-D) e peptidoglycan recognition protein-SC2 (pgrp-sc2), preferencialmente expressos em operárias, estão envolvidos, segundo análises de função por Gene Ontology, em processos essenciais no desenvolvimento das castas como crescimento, reprodução, apoptose, neurogênese, degradação do hormônio juvenil, entre outros. A partir destes resultados, incluímos o gene da esterase do hormônio juvenil (jhe) em nossas análises, como um possível candidato a determinante do desenvolvimento diferencial das operárias. Além disto, foi determinado o perfil de expressão de usp, crc, RfaBp e jhe, durante o desenvolvimento de rainhas e operárias. Observamos que os maiores níveis de expressão de cada um são encontrados em fases posteriores ao período crítico de determinação de castas e que em geral, os maiores níveis de expressão são encontrados em operárias, especialmente crc, RfaBp e jhe. Para usp, os níveis são distintos em rainhas e operária apenas em pontos específicos entre o quinto estágio larval e a fase pré-pupal. Adicionalmente avaliamos a influência da diminuição, através de interferência por RNA (RNAi), dos níveis de expressão de cada um destes genes sobre os níveis dos outros genes estudados, e também sua atuação no desenvolvimento. Vimos que mesmo pequenas modificações nestes níveis inibem ou estimulam a expressão de outros genes e, em alguns casos causam alterações no desenvolvimento das abelhas. Sabendo da importância dos microRNAs (miRNAs) na regulação da expressão gênica e do desenvolvimento, avaliamos os níveis de expressão dos miRNAs preditos como reguladores de jhe. Os resultados obtidos mostraram que alguns deles, como let-7, miR-2796 e miR-263b, por apresentarem correlação negativa com os níveis do gene alvo, são realmente fortes candidatos a seus reguladores. Além disto, alterações nos níveis do gene alvo, mostraram a capacidade de alterar os níveis de expressão da maioria dos miRNAs preditos. Este resultado foi corroborado por sequenciamento em larga escala das amostras tratadas com dsjhe e controle, que apontou também outros possíveis reguladores de jhe, entre eles miR-100, miR-306 e mi-13b. Analisando os resultados obtidos de forma conjunta podemos sugerir que o desenvolvimento de operárias está sob complexa regulação que envolve a participação dos genes aqui estudados, além de outros fatores como os miRNAs. Estes genes agem de maneira coordenada, inclusive com os miRNAs, em momentos específicos do desenvolvimento atuando sobre cascatas de expressão gênica de forma a ativar ou inibir a expressão uns dos outros e também de outros genes, o que culminará no desenvolvimento diferencial de rainhas e operárias em A. mellifera. / In Apis mellifera, a eusocial bee, caste determination during larval development is regulated by differential nutrition. All female larvae are fed royal jelly until the third larval stage, when the workerdestined ones have their diet switched to a gland secretion mix, honey and pollen, Queen-destined larvae, however, are provisioned with a rich diet throughout development. Changes in diet after the third developmental stage modulate larval endocrine responses and different nutritional regimes trigger distinct patterns of gene expression. Thus, nutritional regulation of specific signaling pathways controls development of worker and queen phenotypes. Several proposed models of this process involve caste-specific regulation of hormonal and nutritional factors and/or molecular processes including Juvenile Hormone (JH), insulin/IGF and TOR (target of rapamycin) signaling pathways, differential methylation and the newly discovered protein royalactin, which facilitates queen development. Previous research has also suggested the stimulus of other factors in signaling pathways that acts towards workers development, and they possibly involves the participation of some genes like ultraspiracle (usp), cryptocephal (crc), and retinoid- and fatty acid-binding protein (RfaBp). Using diverse molecular approaches, we evaluate the role of these genes in caste differentiation. We used microarrays to characterize global differences in gene expression between queen and worker larvae. Functional analysis of significantly, differentially expressed genes identified fundamental biological processes including growth, reproduction, apoptosis, neurogenesis and JH degradation that are involved in caste differentiation. Based on these findings, we selected several candidate genes including juvenile hormone esterase (jhe), failed axon connections (fax), activating transcription factor-3 (atf-3), cathepsin-D (cath-D), and peptidoglycan recognition protein-SC2 (pgrp-sc2) for investigation. Notably, these genes were preferentially upregulated in workers. In a separate experiment, we monitored expression of usp, crc, RfaBp and jhe, in queen and worker larval during stages critical to caste determination. In general, workers expressed crc, RfaBp and jhe at higher levels than queens. For usp, distinct expression levels between worker- and queen-destined larvae were observed only at specific points between the 5th larval stage and pre-pupal phase. Additionally we used RNA interference (RNAi) to monitor the impact of decreased levels of select candidate genes on larval development. We found that even small modification of gene expression levels inhibited or triggered expression of other genes, and, in some cases, caused developmental alterations. Furthermore, microRNAs (miRNAs) are also important regulators of gene expression during development and we identified miRNAs that were predicted jhe regulators and assessed their levels. Results determined that some miRNAs including let-7, miR-2796 e miR-263b were strong candidates for jhe regulation because they were significantly and negatively correlated with target gene expression levels. Furthermore, manipulation of target gene expression levels altered expression of most predicted miRNAs. These results were confirmed by deep sequencing of RNAi samples treated with double-stranded RNA for jhe gene (dsjhe) and controls (with no treatment) which also identified other candidate jhe regulators, like miR-100, miR-306 and mi-13b. Taken together, these results suggest that worker development is regulated by complex interactions that involve usp, crc, RfaBp and jhe in addition to other molecules, including miRNAs. These molecular participants coordinate development at specific time points by regulating activity of gene networks and each other, producing the differential development of workers and queens in A. mellifera.

Nas abelhas sociais Apis mellifera a determinação de castas está relacionada à nutrição diferencial durante o desenvolvimento larval. Os indivíduos são alimentados com geléia real até o terceiro estágio larval, quando aqueles que são destinados a se tornarem operárias passam a receber uma mistura de secreções glandulares, mel e pólen. O conteúdo da dieta recebida após o terceiro estágio larval ativará respostas endócrinas diferenciais que resultarão no estímulo de vias distintas de expressão gênica que culminarão no desenvolvimento de rainhas e operárias. Vários modelos de determinação de castas foram propostos envolvendo diferentes fatores que atuam sobre o desenvolvimento de cada uma, em especial o Hormônio Juvenil (HJ), as vias de sinalização por insulina/IGF e TOR (target of rapamycin) a metilação diferencial e a proteína recentemente descoberta, royalactin, que favorecem o desenvolvimento de rainhas. Para o desenvolvimento de operárias foi sugerido estímulo de outras vias de sinalização, que possivelmente envolveria a participação dos genes ultraspiracle (usp), cryptocephal (crc) e retinoid- and fatty acid-binding protein (RfaBp). Utilizando diferentes abordagens avaliamos a participação destes genes no processo que culmina no desenvolvimento das castas. Através da análise de expressão gênica em larga escala utilizando microarrays, observamos a existência de genes diferencialmente expressos em rainhas e operárias, sendo a maior que parte deles apresentou expressão preferencial em operárias. Muitos destes genes, inclusive esterase do hormônio juvenil (jhe), failed axon connections (fax), activating transcription factor-3 (atf-3), cathepsin-D (cath-D) e peptidoglycan recognition protein-SC2 (pgrp-sc2), preferencialmente expressos em operárias, estão envolvidos, segundo análises de função por Gene Ontology, em processos essenciais no desenvolvimento das castas como crescimento, reprodução, apoptose, neurogênese, degradação do hormônio juvenil, entre outros. A partir destes resultados, incluímos o gene da esterase do hormônio juvenil (jhe) em nossas análises, como um possível candidato a determinante do desenvolvimento diferencial das operárias. Além disto, foi determinado o perfil de expressão de usp, crc, RfaBp e jhe, durante o desenvolvimento de rainhas e operárias. Observamos que os maiores níveis de expressão de cada um são encontrados em fases posteriores ao período crítico de determinação de castas e que em geral, os maiores níveis de expressão são encontrados em operárias, especialmente crc, RfaBp e jhe. Para usp, os níveis são distintos em rainhas e operária apenas em pontos específicos entre o quinto estágio larval e a fase pré-pupal. Adicionalmente avaliamos a influência da diminuição, através de interferência por RNA (RNAi), dos níveis de expressão de cada um destes genes sobre os níveis dos outros genes estudados, e também sua atuação no desenvolvimento. Vimos que mesmo pequenas modificações nestes níveis inibem ou estimulam a expressão de outros genes e, em alguns casos causam alterações no desenvolvimento das abelhas. Sabendo da importância dos microRNAs (miRNAs) na regulação da expressão gênica e do desenvolvimento, avaliamos os níveis de expressão dos miRNAs preditos como reguladores de jhe. Os resultados obtidos mostraram que alguns deles, como let-7, miR-2796 e miR-263b, por apresentarem correlação negativa com os níveis do gene alvo, são realmente fortes candidatos a seus reguladores. Além disto, alterações nos níveis do gene alvo, mostraram a capacidade de alterar os níveis de expressão da maioria dos miRNAs preditos. Este resultado foi corroborado por sequenciamento em larga escala das amostras tratadas com dsjhe e controle, que apontou também outros possíveis reguladores de jhe, entre eles miR-100, miR-306 e mi-13b. Analisando os resultados obtidos de forma conjunta podemos sugerir que o desenvolvimento de operárias está sob complexa regulação que envolve a participação dos genes aqui estudados, além de outros fatores como os miRNAs. Estes genes agem de maneira coordenada, inclusive com os miRNAs, em momentos específicos do desenvolvimento atuando sobre cascatas de expressão gênica de forma a ativar ou inibir a expressão uns dos outros e também de outros genes, o que culminará no desenvolvimento diferencial de rainhas e operárias em A. mellifera. / In Apis mellifera, a eusocial bee, caste determination during larval development is regulated by differential nutrition. All female larvae are fed royal jelly until the third larval stage, when the workerdestined ones have their diet switched to a gland secretion mix, honey and pollen, Queen-destined larvae, however, are provisioned with a rich diet throughout development. Changes in diet after the third developmental stage modulate larval endocrine responses and different nutritional regimes trigger distinct patterns of gene expression. Thus, nutritional regulation of specific signaling pathways controls development of worker and queen phenotypes. Several proposed models of this process involve caste-specific regulation of hormonal and nutritional factors and/or molecular processes including Juvenile Hormone (JH), insulin/IGF and TOR (target of rapamycin) signaling pathways, differential methylation and the newly discovered protein royalactin, which facilitates queen development. Previous research has also suggested the stimulus of other factors in signaling pathways that acts towards workers development, and they possibly involves the participation of some genes like ultraspiracle (usp), cryptocephal (crc), and retinoid- and fatty acid-binding protein (RfaBp). Using diverse molecular approaches, we evaluate the role of these genes in caste differentiation. We used microarrays to characterize global differences in gene expression between queen and worker larvae. Functional analysis of significantly, differentially expressed genes identified fundamental biological processes including growth, reproduction, apoptosis, neurogenesis and JH degradation that are involved in caste differentiation. Based on these findings, we selected several candidate genes including juvenile hormone esterase (jhe), failed axon connections (fax), activating transcription factor-3 (atf-3), cathepsin-D (cath-D), and peptidoglycan recognition protein-SC2 (pgrp-sc2) for investigation. Notably, these genes were preferentially upregulated in workers. In a separate experiment, we monitored expression of usp, crc, RfaBp and jhe, in queen and worker larval during stages critical to caste determination. In general, workers expressed crc, RfaBp and jhe at higher levels than queens. For usp, distinct expression levels between worker- and queen-destined larvae were observed only at specific points between the 5th larval stage and pre-pupal phase. Additionally we used RNA interference (RNAi) to monitor the impact of decreased levels of select candidate genes on larval development. We found that even small modification of gene expression levels inhibited or triggered expression of other genes, and, in some cases, caused developmental alterations. Furthermore, microRNAs (miRNAs) are also important regulators of gene expression during development and we identified miRNAs that were predicted jhe regulators and assessed their levels. Results determined that some miRNAs including let-7, miR-2796 e miR-263b were strong candidates for jhe regulation because they were significantly and negatively correlated with target gene expression levels. Furthermore, manipulation of target gene expression levels altered expression of most predicted miRNAs. These results were confirmed by deep sequencing of RNAi samples treated with double-stranded RNA for jhe gene (dsjhe) and controls (with no treatment) which also identified other candidate jhe regulators, like miR-100, miR-306 and mi-13b. Taken together, these results suggest that worker development is regulated by complex interactions that involve usp, crc, RfaBp and jhe in addition to other molecules, including miRNAs. These molecular participants coordinate development at specific time points by regulating activity of gene networks and each other, producing the differential development of workers and queens in A. mellifera.

Os cDNAs dos genes codificadores das hexamerinas HEX 70a, HEX 70c e HEX 110 de Apis mellifera foram sintetizados a partir de RNA total, clonados e suas regiões codificadoras foram totalmente seqüenciadas. As análises in silico dos produtos de tradução mostraram que as respectivas subunidades protéicas contêm os domínios conservados N, M e C, típicos de hemocianinas, e que em HEX 110, mas não nas outras subunidades, o domínio C foi interrompido pela inserção de uma seqüência repetitiva de aminoácidos. Análises de similaridade indicaram que os genes codificadores de hexamerinas derivaram de eventos de duplicação e diversificação a partir de um gene ancestral, resultando em múltiplos parálogos. Nossas análises também evidenciaram que HEX 110 é uma proteína rica em glutamina/ácido glutâmico e que HEX 70a e HEX 70c são compostas por mais de 15% de aminoácidos aromáticos e, portanto, integram a classe das arilforinas. A expressão temporal destes genes, e também do gene codificador de outra hexamerina de A. mellifera, hex 70b, previamente caracterizado, foi analisada qualitativa e quantitativamente durante o desenvolvimento de operárias, rainhas e zangões. Concomitantemente, a abundância dos respectivos polipeptídeos no corpo gorduroso ou hemolinfa foi examinada por SDS-PAGE ou Western Blot. Os quatro genes de hexamerinas se expressam no corpo gorduroso de operárias, rainhas e zangões principalmente durante o estágio larval. A modulação da expressão destes genes mostra semelhanças durante a transição larval-pupal de operárias, rainhas e zangões, com altos níveis de transcritos no último estágio larval e baixos níveis no início da fase pupal. No entanto, a quantidade relativa de transcritos de hex 70a, hex 70b e hex 110 na fase de alimentação do último estágio larval (L5F) é significantemente menor nas rainhas que nas operárias, o que sugere participação das respectivas proteínas no processo de diferenciação de castas. Durante o estágio larval, as quatro diferentes subunidades de hexamerinas são armazenadas na hemolinfa onde, aparentemente, cumprem a função de proteínas de estocagem e, portanto, constituem fonte de aminoácidos para utilização em processos inerentes ao desenvolvimento pupal. No entanto, a expressão de hex 70a se estende até ao estágio adulto de operárias, rainhas e zangões, e neste estágio, as fêmeas e os zangões exibem perfis distintos de expressão. No corpo gorduroso de operárias, mas não no de rainhas e zangões, a expressão de hex 110 também ocorre durante o estágio adulto. A expressão de hex 70a e hex 110 no corpo gorduroso mostrou-se limitada pela disponibilidade de nutrientes: operárias alimentadas com uma dieta protéica apresentaram níveis significantemente maiores de ambos transcritos que aquelas que receberam dieta desprovida de proteínas, assim evidenciando que os processos de transcrição e tradução são nutricionalmente regulados. Além disto, os níveis de transcritos de hex 70a e hex 110 aumentam no corpo gorduroso de abelhas operárias portadoras de ovários ativos, sugerindo que estes genes têm função associada à reprodução. Em A. mellifera, o corpo gorduroso não é o único sítio de expressão dos genes de hexamerinas. Transcritos de hex 70a, hex 70b e hex 110 foram detectados também nas gônadas em desenvolvimento de operárias, rainhas e zangões, sugerindo uma função na diferenciação dos ovários e maturação dos testículos. Nossos resultados indicam que as hexamerinas codificadas por estes genes têm funções alternativas no ciclo de vida de abelhas A. mellifera, além de servir como fonte de aminoácidos para a metamorfose. / The cDNAs encoding the hexamerins HEX 70a, HEX 70c and HEX 110 of Apis mellifera were synthesized from total RNA isolated, cloned and their coding region were completely sequenced. In silico analyses of the translation products showed that the respective protein subunits contain the conserved domains N, M and C, typical of hemocyanins, and that in HEX 110, but not in the other subunits, the C domain is interrupted by a repetitive amino acid sequence. Analyses of similarity suggested that in the honey bee, the four hexamerin genes derived by duplication events and diversification from an ancestral gene, resulting in multiple paralogs. Our analyses also showed that HEX 110 is rich in glutamine/glutamic acid and that HEX 70a and HEX 70c are composed by more than 15% of aromatic amino acids and, therefore, integrate the arylphorin class of hexamerins. The temporal expression of these genes, and also of the gene encoding a previously characterized hexamerin of A. mellifera, hex 70b, was analyzed qualitatively and quantitatively during the development of worker bees, queens and drones. Concomitantly, the abundance of the respective polypeptides in the fat body or hemolymph was examined by SDS-PAGE or Western Blot. The four hexamerin genes are expressed in the fat body mainly during larval stage. The modulation of the expression of these genes shows similarities during the larval-pupal transition of worker bees, queens and drones, with high levels of transcripts in the last larval instar and low levels in newly ecdysed pupae. However, the relative quantity of transcripts of hex 70a, hex 70b and hex 110 in the feeding phase of the last larval instar (L5F) is significantly lower in queens than in worker bees, suggesting the participation of the respective proteins in the process of caste differentiation. During the larval stage, the four different hexamerin subunits are stored in the hemolymph where, seemingly, they perform the function of storage proteins and hence, constitute source of amino acids for pupal development. Nevertheless, the expression of hex 70a is extended until the adult stage of worker bees, queens and drones and, in this stage, the female bees and the drones show distinct expression profiles. In the fat body of worker bees, but not in queens and drones, the expression of hex 110 also occurs during the adult stage. The expression of hex 70a and hex 110 in the adult fat body was proven to be limited by the availability of nutrients: worker bees fed with a protein diet showed significantly higher levels of both transcripts than the ones that received a diet which was poor in protein, thus evidencing that the transcription and translation processes are nutritionally-regulated. Additionally, the transcripts level of hex 70a and of hex 110 increase in the fat body of worker bees with active ovaries, suggesting that these genes have function associated with reproduction. In A. mellifera, the fat body is not the only site of expression of hexamerins genes. Transcripts of hex 70a, hex 70b and hex 110 were detected also in developing gonads of worker bees, queens and drones, suggesting that they have a function in ovary differentiation and testis maturation. Our results indicated that the hexamerins encoded by these genes have alternate functions in the life cycle of A. mellifera honey bees, besides serving as a source of amino acids to metamorphosis.

A formação, recrutamento e manutenção de trilhas em formigas cortadeiras do gênero Atta é controlada quimicamente e envolve a participação de diferentes castas. Todavia, são escassos os estudos sobre a dinâmica das castas sob diferentes fontes de estímulos para a colônia, e como isso interfere na deposição de trilhas químicas. O presente trabalho visou compreender a influência de diferentes fontes de estímulos no padrão químico de deposição das trilhas, bem como no comportamento de recrutamento, forrageamento e defesa das operárias em Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae). Os resultados indicaram que houve variação do perfil etológico e alocação de tarefas desempenhadas pelos indivíduos presentes na colônia, de acordo com a fonte de estímulo. Neste caso foram oferecidos uma fonte de estímulo atrativa (\"pétalas de rosas\") e outra de agressividade (\"rainha de outra colônia\"). Além disso, os perfis químicos observados nas trilhas variaram qualitativamente e quantitativamente de acordo com os estímulos oferecidos. Estes dados sugerem que as operárias de A. sexdens rubropilosa seriam capazes de manejar quimicamente seu feromônio de trilha para informar e alterar o comportamento de suas companheiras de ninho, de acordo com a fonte de estímulo em que foram expostas. / Formation, recruitment and maintenance of trail in Atta leaf-cutting ants are chemically controlled and involve participation of different castes. Nevertheless, studies on caste dynamic under different stimuli to the colony are scarce, and how it interferes in the chemical deposition of the trail. This investigation aimed to understand how different source of stimuli influence the chemical pattern of trail marking as well as the recruitment, foraging and defense behavior by workers in Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae). Results indicate variation in the ethological profile and task allocation performed by the colony individuals, according to the stimuli source. In this case, it was offered an attractive stimulus source (\"rose petals\") and an aggressive one (\"other colony queen\"). Moreover, the chemical profiles of the trail varied qualitatively and quantitatively in response to the stimuli they were exposed. These data suggest that A. sexdens rubropilosa workers would be able to chemically manipulate their trail pheromone with aim to inform and alter their nestmate behavior in response to the exposed stimuli source.

A diferenciação morfofisiológica entre rainhas e operárias de Apis mellifera decorre da alimentação recebida durante o desenvolvimento larval, que estimula o aumento da produção de Hormônio Juvenil naslarvas que originarão rainhas. Dentre as diversas diferenças morfológicas entre operárias e rainhas encontramse estruturas especializadas para a coleta de pólen e própolis, localizadas na região da tíbia e do basitarso das pernas posteriores de operárias. A diferenciação das pernas tem início entre o quarto e o quinto estágio do desenvolvimento larval. Utilizandose Microscopia Eletrônica de Varredura o presente trabalho relata a presença das cerdas formando as estruturas castaespecíficas na fase de pupa de olho marrom. A partir de estudos de hibridação de microarrays de cDNA com amostras de RNA de A. mellifera de diversas fases do desenvolvimento larval, foram encontrados 91 genes com ortólogos conhecidos em Drosophila, diferencialmente expressos entre rainhas e operárias no período crítico da diferenciação de castas. Destes, cinco estão relacionados com o desenvolvimento de apêndices: ataxin2 (atx2), cryptocephal (crc), dachshund (dac), grunge (gug) e Retinoic and fat acid Binding Protein (RfaBP). O perfil destes genes, e ainda, ultrabithorax (ubx), distalless(dll) e abdominalA (abdA) (estes porsuassuasfunções durante a diferenciação das pernas de insetos) foram analisados por RTPCR em Tempo Real em pernas posteriores de operárias e rainhas desde o quarto estágio larval até o estágio de pupa de olho branco. Apenas ubx e abdA foram encontrados mais expressos em operárias ao final do desenvolvimento larval e início do desenvolvimento pupal. Estudossimilares dos genes abdA, dac, dll e ubx nossegmentos das pernas de pupas de olho branco indicam a tíbia como domínio de expressão de dac. Imunolocalizações utilizando um anticorpo contra um epitopo conservado entre Ubx e AbdA, FP6.87, em pernas posteriores de prépupas de operárias e rainhasrevelam a presença destas proteínas na tíbia apenas de operárias e diferencialmente localizadas no basitarso de operárias e rainhas. Os dados acima apresentados apontam Ubx, um gene Hox, como pontochave na regulação da formação das estruturas castaespecíficas. / Diphenism in the honey bee, Apis mellifera,resultsfromdifferential feeding of female larvae. Among the morphological differences, the hind legs of workers have structures that is used for carrying pollen and propolis, e.g. the corbicula, while the queens hind legslack thisstructures. The corbicula is an expanded region of the tibia deprived of bristles, which has a single bristle in the middle that seems to have a sensorial function. Using scanning electronic microscopy, we found that the leg structures and bristles of the corbicula are already formed in browneyed pupa. Microarray analysis has demonstrated that five of 240 differentiallyexpressed genesin developing castes are potentially related to the caste differences in leg development (ataxin2, cryptocephal, dachshund, grunge and Retinoic and fat acid Binding Protein). Using qPCR, we analyzed the expression of abdominalA, ataxin2, cryptocephal, grunge, Retinoic and fat acid Binding Protein and ultrabithorax genes during hind leg development. cryptocephal, ataxin2, grunge and Retinoic and fat acid Binding Protein genes, which are involved in imaginal disc elongation and bristle formation and are inhibited by juvenile hormone, were not found to be differentially expressed. However, ultrabithorax and abdominalA are over expressed in workersin the early pupalstage. By using immunohistochemistry, Ubx was localized in the tibia and basitarsus of prepupae of workers and in the basitarsus of pre pupae of queens. The pattern of Ubx expression suggests that this Hox gene is a key player in leg structuresformation and caste differentiation in A.mellifera.