Original paper

Experimental Evidence for Genetically Mediated Queen Polymorphism in the Ant species Myrmecina graminicola (Hymenoptera: Formicidae)

[Experimenteller Nachweis für genetisch bedingten Königinnen-Polymorphismus bei der Ameisen-Art Myrmecina graminicola (Hymenoptera: Formicidae)]

Buschinger, Alfred

Entomologia Generalis Volume 27 Number 3-4 (2005), p. 185 - 200

18 references

published: Mar 1, 2005

DOI: 10.1127/entom.gen/27/2005/185

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Abstract

Controlled mating of gynomorphic (gyn/gyn) and intermorphic (gyn/int or int/int) females of Myrmecina graminicola (Latreille 1802) with gyn- or mf-males, respectively, and rearing of their sexual offspring revealed that the genotypes of the parents are decisive of the phenotypes of female progeny. Female sexuals, both gynomorphs and intermorphs, exhibit a kind of sexual calling behavior, the gynomorphs flying only little. Males are attracted by poison gland secretion of the females. Colony foundation success of mated queens was enhanced by adding a few workers from the parental colony, and worker pupae and larvae from other colonies. The first sexual offspring was reared in the colonies in the 2nd to 6th artificial summer season. In up to four “summers” always the same phenotype (s) of young queens were produced in a given colony. Gynomorphs (gyn/gyn) mated with a son of a gynomorph (gyn-males) always produced gynomorphs (workers and a few males in addition). Intermorphs mated with a gyn-male either produced both gynomorphs and intermorphs (gyn/gyn and gyn/int, if the queen was a gyn/int heterozygote), or only intermorphs. Since gyn/int-females and int/int-females are morphologically indistinguishable, as well as gyn-males and int-males, the putative genotype of intermorphs and int-males had to be identified according to the phenotypes of their mothers and later produced sisters in the laboratory-reared parental colonies. The effects of the hypothesised alleles gyn and int are similar to e and E in Harpagoxenus sublaevis and Leptothorax sp-A in that int is dominant in preventing the development of gynomorphs from gyn/int-larvae. This is the third example of a genetically mediated queen polymorphism in an ant species confirmed by crossbreeding experiments, and the first instance in a tribe (Myrmecinini) outside the Formicoxenini. The principle may be involved in other instances of queen polymorphism among ants.

Kurzfassung

Kontrollierte Verpaarung von gynomorphen (gyn/gyn) und intermorphen (gyn/int oder int/int) Weibchen von Myrmecina graminicola (Latreille 1802) mit gyn- bzw. int-Männchen, sowie die Aufzucht von deren Geschlechtstier-Nachwuchs zeigte, daß die elterlichen Genotypen über den Phänotyp der weiblichen Nachkommen entscheiden. Weibliche Geschlechtstiere, sowohl Gynomorphe als auch Intermorphe, zeigen eine Art Locksterzel-Verhalten, wobei die Gynomorphen nur wenig flugaktiv sind. Männchen werden durch ein Sekret der weiblichen Giftdrüse angelockt. Der Erfolg der Koloniegründung begatteter Jungköniginnen wurde durch Zugabe einiger Arbeiterinnen aus der elterlichen Kolonie gefördert, sowie durch einige Arbeiterinnen-Puppen und -Larven aus fremden Völkern. Erste Geschlechtstier-Nachkommen wurden in den Kolonien in der zweiten bis sechsten künstlichen Sommerperiode aufgezogen. In bis zu vier, Sommern’wurde (n) in einer Koloniejeweils der (die) gleiche (n) Phänotyp (en) produziert. Gynomorphe (gyn/gyn) erzeugten nach Verpaarung mit dem Sohn einer Gynomorphen (gyn-Männchen) immer Gynomorphe (neben Arbeiterinnen und einigen Männchen). Intermorphe produzierten nach Verpaarung mit einem gyn-Männchen entweder nebeneinander Gynomorphe und Intermorphe (gyn/gyn und gyn/int, wenn die Königin eine gyn/int Heterozygote war), oder ausschließlich Intermorphe. Da gyn/int-Weibchen und int/int-Weibchen morphologisch nicht zu unterscheiden sind, ebenso wie gyn-Männchen und int-Männchen, konnte der vermutliche Genotyp der Intermorphen und der int-Männchen nur aus den Phänotypen ihrer Mütter ermittelt werden sowie aus später in den elterlichen Kolonien aufgezogenen Schwestern. Die Auswirkungen der hypothetischen Allele gyn und int sind ähnlich denen von e und E bei Harpagoxenus sublaevis (Nylander 1852) und Leptothorax sp-A. Wie E in diesen Fällen, verhindert int dominant die Entstehung von Gynomorphen aus heterozygoten gyn/int-Larven. Dies ist das dritte bewiesene Beispiel für einen genetisch bedingten Königinnen-Polymorphismus bei Ameisen, und es ist das erste Beispiel aus einer Tribus (Myrmecinini) außerhalb der Formicoxenini. Das Prinzip könnte in weiteren Fällen von Königinnen-Polymorphismus bei Ameisen ebenfalls eine Rolle spielen.

Keywords

Myrmecina graminicola (Latreille 1802)gynomorphintermorphic queenscrossbreedingcontrolled ant matingsexual callingGynomorpheintermorphe KöniginnenKreuzungenkontrollierte Verpaarung von AmeisenLocksterzeln