Effect of delayed mating on spermathecal activation in Melipona quadrifasciata anthidioides (Hymenoptera, Apidae) queens

Abstract

In this work, we examined the effect of delayed mating on spermathecal development in Melipona quadrifasciata anthidioides queens. The histology and histochemistry of the spermatheca of virgin queens zero, 15, 20, and 30 days old and physogastric queens were compared. There were no significant differences in the thickness of the epithelium and the volume of the spermathecal reservoir among virgin queens of different ages. However, physogastric queens had more voluminous spermathecae and thinner epithelia than virgin queens. The structure of the spermathecal glands was also influenced by mating. These findings suggest that mating leads to activation of the spermatheca and its glands.

Zusammenfassung

Die Erhaltung der Lebensfähigkeit der Spermatozoen ist ein kritischer Aspekt einer erfolgreichen Reproduktion und insbesondere bei sozialen Bienen ist dies über einen langen Zeitraum hin erforderlich. Die Spermatheka ist eine spezifische Struktur im weiblichen Reproduktionstrakt, die genau diese Funktion erfüllt. Da bei frischgeschlüpften Königinnen die Spermatheka noch nicht voll entwickelt ist, war es das Ziel dieser Studie die Auswirkung einer Verzögerung in der Paarung auf die Entwicklung der Spermatheka und ihrer Drüsen bei der Stachellosen Biene Melipona quadrifasciata anthidioides zu untersuchen. Dazu verglichen wir die Spermatheken von nicht verpaarten 0, 15, 20 und 30 Tage alten Jungköniginnen mit denen von physogastrischen Königinnen hinsichtlich ihrer Histologie und histochemischer Parameter. Bei den unverpaarten Jungköniginnen verschiedenen Alters fanden wir keine signifikanten Unterschiede in der Epitheldicke und dem Innenvolumen der Spermatheka. Physogastrische Königinnen hingegen hatten wesentlich voluminösere Spermatheken mit dickeren Epithelien. Auch auf die Spermathekaldrüsen hatte die Paarung offensichtlich eine deutliche Wirkung. Bei frischgeschlüpften Jungköniginnen war der Polysaccharidgehalt zunächst noch relativ hoch und während bei 30 Tage alten Jungköniginnen nur noch ein geringer Polysaccharidgehalt zu verzeichnen war, zeigten physogastrische Königinnen bereits wieder einen deutlich erhöhten Polysaccharidgehalt in ihren Spermathekaldrüsen. Das Spermathekenepithel sowohl von Jungköniginnen als auch von physogastrischen Königinnen zeigte positive Reaktionen in Proteintests. Ausserdem fanden wir Proteingranula in den Drüsen von physogastrischen Königinnen. Diese Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass der Paarungsprozess die Spermathekenentwicklung und die Aktivität der Spermathekaldrüsen in positiver Weise beeinflusst. Eine Verzögerung in der Paarung zeigte hingegen keine negativen Auswirkungen auf die Spermatheka von Jungköniginnen.