Apidologie

, Volume 39, Issue 6, pp 627–636 | Cite as

Why the eversion of the endophallus of honey bee drone stops at the partly everted stage and significance of this

Original Article

Abstract

After the drones are excited, they evert the endophallus, which mostly stops at partly everted stage with a slender tip at the end. The reason of the stop and the appearance of the tip is not known. There are transversal hairy folds at the ventral border of the cervix of honeybee drone endophallus. They form a duct inside the cervix. The dorsal walls of the duct come together at an acute angle and join at the summit quite tight. During partial eversion, the cervical duct appears at the end; however, its dorsal walls do not open (separate). The diameter of the duct is 0.4–0.5 mm. The bulb of the endophallus is not able to pass through such a small duct and therefore the eversion stops. Only after the pressure inside partly everted endophallus is increased sufficiently, the dorsal walls of the duct are opened, the interior of the cervix is enlarged and the bulb passes through it, which results in full eversion. The increased pressure inside the endophallus results in the semen being ejected with greater force. This is important during multiple matings of queen bees.

eversion endophallus Apis mellifera reproductive organs drone 

Pourquoi l’éversion de l’endophallus du mâle d’abeille s’arrête-t-elle à mi-chemin et quelle en est la signification?

Apis mellifera organe reproducteur mâle dendophallus éversion 

Warum stoppt bei Drohnen die Ausstülpung des Endophallus auf halbem Weg und welche Bedeutung hat dies?

Zusammenfassung

Zum Zweck der instrumentellen Besamung wird weltweit jährlich von etwa 800 000 Drohnen Samen entnommen. Technisch gewinnt man Samen am einfachsten vom Ende des halb ausgestülpten Endophallus. Es ist jedoch völlig unklar, warum bei erregten Drohnen der Endophallus nicht bis zur vollen Länge ausgestülpt wird, sondern bereits auf halben Weg innehält. Wir untersuchten dies in der vorliegenden Studie. Reife Drohnen wurden getötet und seziert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Querfalten an der ventralen Grenze des nichtausgestülpten Cervix (Abb. 8) einen Gang, den Cervicalductus, bilden (Abb. 9). Im Querschnitt laufen die dorsalen Wände in einem so spitzen Winkel zusammen, dass sie eng zusammengedrückt erscheinen (Abb. 10). Die Trennung der dorsalen Wände erfordert hohen Kraftaufwand. Abbildung 13 zeigt die Situation nachdem die dorsalen Wände auseinandergefaltet wurden. Zwei längsverlaufende Haarbänder sind auf beiden Seiten des Gangs zu finden. Innerhalb des Ductus verbinden sie sich mit den Seitenwänden und verengen sie, so dass sie nur schwer zu trennen sind. Während der teilweise Ausstülpung wird am Ende des Endophallus der Cervicalductus zwar sichtbar (Abb. 17), die dorsalen Wände öffnen (trennen) sich aber nicht. Der Durchmesser des teilweise ausgestülpten Cervicalductus beträgt nur 0,4–0,5 mm. Abbildung 19 zeigt den teilweise evertierten Endophallus nach Entfernung der Seitenwände. Innerhalb des evertierten Teils des Endophallus ist der Rest des nichtausgestülpten Ductus zu sehen, sowie der Bulbus mit den Chitinplatten. Der Durchmesse des Bulbus beträgt etwa 2 mm. Da ein solch grosser Bulbus nicht durch das dünne Ende des Ductus hindurch kann, bleibt die Ausstülpung auf halbem Wege stehen. Erst ein bedeutender Anstieg des Innendrucks innerhalb des evertierten Teils des Endophallus ist in der Lage die dorsalen Wände des Ductus auf besondere Art und Weise zu öffnen. Als erstes wird die hier beschriebene neue taschenförmige Struktur durch den Gang gedrückt, so dass eine transparente Blase am Ende des Endophallus sichtbar wird (Abb. 20). Die Tasche öffnet die Dorsalwand des Cervicalductus und erweitert dadurch den gesamten Innendurchmesser des Cervix. Nachdem der Bulbus in den evertierten Cervix gedrückt wurde, wird der Samen ejakuliert (Abb. 23). Dies ist das beste Stadium für die Samengewinnung zur instrumentellen Besamung. Ein weiterer (auf künstlichem oder natürlichem Weg herbeigeführter) Druckanstieg resultiert in der vollständige Ausstülpung des Endophallus (Abb. 25). Der kraftvolle Ausstoss des Samens ist von grosser Bedeutung, da er in die lateralen Ovidukte der Königin injiziert werden muss, die bereits Samen aus vorhergehenden Paarungen enthalten können.

Ausstülpung Endophallus Apis mellifera Reproduktionsorgane Drohn 

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References

  1. Arnhart L. (1936) Der ausgestülpte Penis der Drohne von Apis mellifica L., Arch. Bienenkd. 17, 63–71.Google Scholar
  2. Arnhart L. (1937) Der unausestülpte Penis der Drohne von Apis mellifica L., Arch. Bienenkd. 18, 1–23.Google Scholar
  3. Bishop G.P. (1920) Fertilization in the honey-bee, J. Exp. Zool. 31, 225–265.Google Scholar
  4. Fyg W. (1952) The process of natural mating in the honeybee, Bee World 33, 129–139.Google Scholar
  5. Huber F. (1792) Nouvelles observations sur les Abeilles, Barde, Manget. Genève.Google Scholar
  6. Koeniger G. (1984) Funktionsmorphologische Befunde bei der Kopulation der Honigbiene (Apis mellifera L.), Apidologie 15, 189–203.CrossRefGoogle Scholar
  7. Laidlaw H.H. Jr. (1944) Artificial insemination of the queen bee (Apis mellifera L.), J. Morphol. 74, 429–465.CrossRefGoogle Scholar
  8. Leuckart R. (1873) Geschlechtlichkeit der dreierlei Bienenwesen, in: Berlepsch A. (Ed.), Die Biene und ihre Zucht mit beweglichen Waben in Gegenden ohne Spätsommertracht, 3rd ed., Ernst Buchhandl. Quedlingburg und Leipzig, pp. 12–32.Google Scholar
  9. Michaelis G. (1900) Bau und Entwicklung des männlichen Begattungsapparates der Honigbiene, Z. Wiss. Zool. 67, 439–446.Google Scholar
  10. Ruttner F. (1968) L’organe génital mâle et l’accouplement, in: Chauvin (Ed.), Traité de biologie de l’abeille, Masson et Cie, Paris, pp. 145–185.Google Scholar
  11. Snodgrass R.E. (1956) Anatomy of the honey bee, Comstock Publ. Assoc. Ithaca, New York, 2nd ed.Google Scholar
  12. Swammerdam J. (1738) Bybel der nature, Hermann Boerhaave, Leyden.Google Scholar
  13. Wolf O.J. (1876) Ueber den Begattungsact der Biene, Bienenzeitung (Eichstädt) 32, 201–205 + 1 Pl.Google Scholar
  14. Woyke J. (1955) Multiple mating of the honey bee queen (Apis mellifera L.) in one nuptial flight, Bull. Acad. Pol. Sci., Cl. II 3, 175–180 [available online] http://jerzy_woyke.users.sggw.pl/multmat.pdf (accessed on 3rd July 2008).Google Scholar
  15. Woyke J. (1958a) Histologiczna budowa organów rozrodczych trutnia, Pozn. Tow. Przyj. Nauk., Wydz. Mat.-Przyr. Prace Kom. Biol. 19, 1–51 [Summary; Histological structure of drone reproductive organs. Poznań Soc. Friends Sci. Dept. Mathem. & Nat. Sci., Publ. Sect. Agric & Sylvicult.19, 36–38, 41–50 [available online] http://jerzy_woyke.users.sggw.pl/histdron.pdf (accessed on 3rd July 2008)].Google Scholar
  16. Woyke J. (1958b) The process of mating in the honey bee, Pszcz. Zesz. Nauk. 2, 1–42 (in Polish, English summary: 40–42).Google Scholar
  17. Woyke J. (2001) Eversion of endophallus and the probable mating process in Apis dorsata, Proc. VII IBRA Conf. on Tropical Bees and V Asian Apic. Assoc. Conf., Chiang Mai, 19–25 March 2000, 189–194 [available online] http://jerzy_woyke.users.sggw.pl/doeverchm.pdf (accessed on 3rd July 2008).Google Scholar
  18. Woyke J., Ruttner F. (1958) An anatomical study of the mating process in the honey bee, Bee World 39, 3–18.Google Scholar
  19. Woyke J., Ruttner F., Koeniger N. (1973) Reproduction in Apis cerana 2. Reproductive organs and natural insemination, J. Apic. Res. 12, 21–34.Google Scholar
  20. Woyke J., Wilde J., Wilde M. (2001) Apis dorsata drone flights, collection of semen from everted endophalli and instrumental insemination of queens, Apidologie 32, 407–416.CrossRefGoogle Scholar
  21. Zander E. (1922) Der Bau der Biene, Eugen Ulmer, Stuttgart.Google Scholar

Copyright information

© Springer S+B Media B.V. 2008

Authors and Affiliations

  1. 1.Apiculture DivisionAgricultural UniversityWarsawPoland

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