Advertisement

Insectes Sociaux

, Volume 34, Issue 4, pp 280–290 | Cite as

Polymorphism of males inFormica exsecta Nyl. (Hym.: Formicidae)

  • D. Agosti
  • E. Hauschteck-Jungen
Article

Summary

Males ofFormica exsecta from two alpine valleys were found to belong to two significantly different size classes, called micraner and macraner. Nests contained either one or the other or both male types. Tot test whether both male types were haploid or one was diploid, chromosome numbers in brain cells from prepupae were counted and the relative DNA value of single nuclei from adult brains was determined. Most of the metaphase plates in brains from micraner as well as from macraner turned out to be haploid. The rest of the metaphases showed a 2n or 4n chromosome set. Workers had diploid brain cells together with some 4n cells. A difference between micraner and macraner was the percentage of cells with more than n chromosomes. All macraner had 90% or more haploid cells in their brain while the percentage of haploid cells in micraner could be much lower, as low as 59%. Only micraner showed chromosome numbers higher than 2n. DNA measurements gave principally the same result. Both male types exhibited the same low DNA value, lower than worker brain cells. In agreement with the chromosome countings, macraner had only one class of cells with a higher DNA value. In addition to the DNA values which are thought to represent the chromosome numbers n and 2n, lower values were found in macraner which are interpreted as degenerating nuclei. Both male types contained sperm.

The presented results show that inF. exsecta differences in male size are not induced by a haploid-diploid mechanism. All males were haploid. However, the frequency of endomitotic cycles, the doubling of the chromosome number without subsequent cell division, was lower in macraner than in micraner.

Keywords

Chromosome Number Brain Cell Haploid Cell Male Type Alpine Valley 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Polymorphismus bei Maennchen vonFormica exsecta Nyl. (Hym.: Formicidae)

Zusammenfassung

Maennchen vonFormica exsecta aus zwei Alpentaelern gehoeren zwei verschiedenen Groessenklassen an, Micraner und Macraner genannt. Es wurden Nester mit beiden Groessenklassen, aber auch solche mit nur je einer gefunden. Um zu untersuchen, ob beide Maennchenklassen haploid oder eine diploid war, wurden die Chromosomezahlen in maennlichen Vorpuppen ermittelt und der relative DNA-Wert von einzelnen Gehirnzellen adulter Maennchen bestimmt.

Die ueberwiegende Anzahl aller Metaphaseplatten in Gehirnen von Maennchen beider Groessenklassen zeigte die haploide Chromosomenzahl. Der Rest der Metaphasen hatte 2n oder 4n Chromosomensaetze. Arbeiterinnen enthielten ueberwiegend diploide und daneben einige tetraploide Chromosomensaetze im Gehirn.

Ein Unterschied zwischen Micranern und Macranern war der Prozentsatz Zellen, die mehr als n Chromosomen hatten. In Macranern waren 90 oder mehr Prozent der Zellen haploid, waehrend in Micranern prozentual weniger haploide Zellen gefunden wurden. Dagegen enthielten nur Micraner Chromosomensaetze mit mehr als 2n. Die DNA-Messungen ergaben aehnliche Resultate. Beide Maennchentypen zeigten den gleichen niedrigen DNA-Wert, niedriger als der der Arbeiterinnen. Uebereinstimmend mit den Chromosomenzaehlungen hatten die Macraner nur eine Klasse hoeherer DNA-Werte. In Macranern wurde zusaetzlich eine Klasse DNA-Werte gefunden, die niedriger, war, als die, welche die n Chromosomenzahl repraesentiert. Diese Werte stammen vermutlich von degenerierenden Kernen.

Beide Maennchentypen enthalten Spermien.

Die vorliegenden Daten lassen den Schluss zu, dass beiF. exsecta die Maennchengroessenklassen nicht auf einen Haploidie-Diploidie-Mechanismus zurueckzufuehren sind. Einen Unterschied zwischen Micranern und Macranern ergab jedoch die Haeufigkeit endomitotischer Zyklen im Gehirn, also Verdoppellung der Chromosomenzahl ohne anschliessende Zellteilung. In den Gehirnen von Macranern wurden nur Zellen gefunden, die maximal einen endomitotischen Zyklus durchlaufen hatten. Micraner dagegen enthielten Mitosen mit einem vierfachen Choromosomensatz, entstanden durch zwei aufeinander folgende endomitotische Zyklen.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Alcock J., 1979. — The evolution of intraspecific diversity in reproductive strategies in some bees and wasps. In: M.S. Blum and N.A. Blum (eds.),Sexual selection and reproductive competition in insects. Academic Press, New York, 381–402.Google Scholar
  2. Bohrmann J., Kiefer G., Sander K., 1986. — Inverse correlation between mean nuclear DNA content and cell number in nurse cell cluster ofDrosophila.Chromosoma, 94, 36–44.Google Scholar
  3. Bolton B., 1982. — Afrotropical species of the myrmicine ant genera Cardiocondyla, Leptothorax, Melissotarsus, Messor and Cataulacus.Bull. Br. Mus. nat. Hist. (Ent),45 (4), 307–370.Google Scholar
  4. Collingwood C.A., 1979. — The Formicidae (Hymenoptera) of Fennoscandia and Denmark.Fauna Ent. Scand., 8, 1–174.Google Scholar
  5. Dlussky G.M., 1967. — Ants of the genus Formica.Izdatelstvo “Nauka”, Moscow, 237 pp. (in Russian).Google Scholar
  6. Dlussky G.M., Pisarski B., 1971. — Rewizija polskich gatunkow mrowek (Hymenoptera: Formicidae) z rodzaju, Formica L.Fragm. Faun. (Warsaw),16, 145–224 (in Polish).Google Scholar
  7. Ehrhardt H.J., 1962. — Ablage übergrosser Eier durch Arbeiterinnen vonFormica polyctena Foerster (Ins., Hym.) in Gegenwart von Königinnen.Naturw., 49 (22), 524–525.Google Scholar
  8. Forel A., 1874. — Les fourmis de la Suisse.Neue Denkschr. allg. schweiz. Ges. Naturw., Zürich,26, 452 pp.Google Scholar
  9. Fortelius W., Pamilo P., Rosengren R., Sundstroem L., in press. — Male size dimorphism and alternative tactics inFormica exsecta ants (Hymenoptera, Formicidae).Ann. Zool. Fennici, 24 (in press).Google Scholar
  10. Hamilton W.D., 1979. — Wingless and fighting males in fig. wasps other insects. In: M.S. Blum and N.A. Blum (eds.),Sexual selection and reproductive competition in insects. Academic Press, New York, 167–220.Google Scholar
  11. Hauschteck-Jungen E., Jungen H., 1976. — Ant chromosomes I.—The genus Formica.Ins. Soc., 23 (4), 513–524.Google Scholar
  12. Hohorst B., 1972. — Jahreszeitliche Veraenderungen der Ovariolen bei Arbeiterinnen vonFormica rufibarbis Fabr. (Hym, Form).Ins. Soc., 19, 403–404.Google Scholar
  13. Kutter H., 1957. — Zur Kenntnis schweizerischer Coptoformicaarten (Hym. Form.).Mitt. Schweiz. Ent. Ges., 30 (1), 1–24.Google Scholar
  14. Kutter H., 1977. — Hymenoptera Formicidae.Insecta Helvetica, 6, Zuerich, 298 p.Google Scholar
  15. le Masne G., 1956. — La signification des reproducteurs aptères chez la fourmiPonera eduardi Forel.Ins. Soc., 3, 239–259.Google Scholar
  16. Pamilo P., Rosengren R., 1983. — Sex ratio strategies in Formica ants.Oikos, 40, 24–35.Google Scholar
  17. Pamilo P., Rosengren R., 1984. — Evolution of nesting strategies of ants: Genetic evidence from different population types of Formica ants.Biol. J. Linn. Soc., 21, 331–348.Google Scholar
  18. Passera L., 1984. — L'organisation sociale des fourmis.Bios, Univ. Paul Sabatier, Privat, Toulouse, 360 pp.Google Scholar
  19. Ross K.G., Fletcher D.J.C., 1985. — Genetic origin of male diploidy in the fire ant,Solenopsis invicta (Hymenoptera: Formicidae), and its evolutionary significance.Evolution, 39 (4), 888–903.Google Scholar
  20. Ruthmann A., 1966. — Methoden der Zellforschung.Kosmos, Franckh'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 301 pp.Google Scholar
  21. Ward P.S., 1983. — Genetic relatedness and colony organization in a species complex of ponerine ants.Behav. Ecol. Sociobiol., 12, 285–299.Google Scholar
  22. Wilson E.O., 1971. — The insects societies.Belknap Press, Cambridge, MA, 548 pp.Google Scholar

Copyright information

© Masson 1987

Authors and Affiliations

  • D. Agosti
    • 1
  • E. Hauschteck-Jungen
    • 2
  1. 1.Entomologisches Institut der ETHZZuerich
  2. 2.Zoologische Institut der Universitaet ZuerichZuerichSwitzerland

Personalised recommendations