Original paper

Genetically Mediated Queen Polymorphism and Caste Determination in the Slave-making Ant, Harpagoxenus sublaevis (Hymenoptera: Formicidae)

Winter, Ursula; Buschinger, Alfred

Entomologia Generalis Volume 11 Number 3-4 (1986), p. 125 - 137

23 references

published: May 1, 1986

DOI: 10.1127/entom.gen/11/1986/125

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Abstract

In the European slavemaking ant Harpagoxenus sublaevis (Nylander 1849), there is a polymorphism for the form of the queens [females] controlled by a single locus with 2 alleles, E and e. Only homozygous ee specimens can be gynomorphic (winged) females, whereas the females derived from the other genotypes (EE and Ee) are wingless ergatomorphs. The females mate only once, the colonies are monogynous, and most natural colonies have an ergatomorphic female. Breeding experiments demonstrated that the E/e locus (or one or more others tightly linked to it) affects neither behavior nor reproductive rate, but does have a strong influence on caste determination beyond the gynomorph/ergatomorph dichotomy. This influence probably stems from 2 effects: (a) that the E allele slows the development of diploid larvae [L], and (b) that it increases the inhibitiory effects that a female has on the likelihood of a L becoming a female. Thus, the potential of ee L to become female (is high, whereas Ee and, especially, EE L are more likely to become females. The polymorphism of the form of the female (gynomorph or ergatomorph) therefore is now a side-effect of the polymorphism, with the main impact of selection falling on caste-biassing: the potential of a L to become a female of either kind.

Kurzfassung

Der Königin-Polymorphismus der sklavenhaltenden Ameise Harpagoxenus sublaevis (Nylander 1849) wird von einem Gen mit 2 Allelen (E/e) kontrolliert. Nur homozygote ee-Königinnen [Weibchen] sind gynomorph, d. h. entfügelt, während heterozygote Ee- und homozygote EE-Weibchen ergatomorph sind. Die Weibchen kopulieren nur einmal. H. s. ist monogyn, und die Mehrzahl der Freilandvölker hat eine ergatomorphe Königin. Bei Untersuchungen mit genetisch definierten Zuchtvölkern konnten nur geringfügige Auswirkungen des E/e-Locus auf Verhalten und Produktivität gefunden werden. Einen starken Einfluß zeigte das Allelpaar E/e (oder ein anderes, damit gekoppeltes) dagegen auf dem Gebiet der Kastendetermination: Das E-Allel verzögert die Entwicklung bei diploiden Larven [L] und erhöht die inhibitorische Wirkung bei den Königinnen. Das Zusammenwirken dieser beiden Faktoren führt dazu, daß ee-L sich sehr leicht zu Weibchen entwickeln, während Ee- und vor allem EE-L eher determiniert werden können. Die morphen-determinierende Wirkung ist daher vielleicht nur ein Nebeneffekt der beiden Allele, während die kasten-determinierende Wirkung zur Ausbildung eines balancierten Genpolymorphismus geführt hat.

Keywords

Harpagoxenus sublaevis