$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Eusocjalne taksony błonkoskrzydłych, takie jak mrówki i pszczoły, rozwinęły haplodiploidalny system determinacji płci, w którym osobniki heterozygotyczne w jednym lub więcej uzupełniających loci determinacji płci (CSD) stają się samicami, podczas gdy te, które są homo- lub hemizygotyczne, stają się samcami (Rysunek 1A)1.
Genetyczne i molekularne komponenty biorące udział w kaskadzie determinacji płci zostały dobrze zbadane u pszczoły miodnej, Apis mellifera, organizmu modelowego błonkoskrzydłego2,3,4. Ostatnie badania genomiki porównawczej sugerują, że mrówki i pszczoły miodne mają wiele domniemanych homologów w szlaku determinacji płci, takich jak początkowy gen determinacji płci, csd5. Jednak nadal brakuje dowodów na funkcjonalną konserwację tych homologów w przypadku mrówek.
Aby rozwiązać ten problem, należy rozwinąć linie chowu wsobnego, ponieważ są one niezbędne do mapowania genetycznego i badań molekularnych. Jednak utrzymanie i przeprowadzenie eksperymentalnych krzyżówek między tymi organizmami w laboratorium jest trudne ze względu na złożony charakter cykli życiowych, które wyewoluowały.
Tutaj używamy Vollenhovia emeryi jako modelu do zbadania genetycznych i molekularnych podstaw systemu determinacji płci u mrówek6,7. Linie wsobne tego gatunku zostały opracowane wcześniej w celu mapowania sprzężeń loci cech ilościowych (QTL) dla cech związanych z determinacją płci po raz pierwszy w ants6. Ponadto zbadano molekularną kaskadę determinacji płci7. Gatunek ten wyewoluował niezwykły system rozmnażania, który wykorzystuje zarówno gynogenezę, jak i androgenezę (Ryc. 1B)8,9. Większość nowych królowych i samców jest wytwarzana klonalnie odpowiednio z genomu matki i ojca. Ponadto robotnice i niektóre królowe są produkowane seksualnie8. Ten system rozrodu szczególnie dobrze nadaje się do badań genetycznych, ponieważ krzyżówki wsobne wyprodukowane przy użyciu wyhodowanych płciowo królowych i samców są genetycznie równoważne klasycznemu krzyżowaniu wstecznemu. Ponieważ królowe produkowane płciowo różnią się morfologicznie od królowych wytworzonych z genomów matczynych10 (Rysunek 1B), przeprowadzanie i ocena krzyżówek wsobnych jest znacznie uproszczone przy użyciu tej metody.
W tym artykule opisano metody zakładania kolonii laboratoryjnych do testów krzyżowych, stosowania krzyżówek wsobnych przy użyciu par full-sib oraz oceny sukcesu tych krzyżówek za pomocą genotypowania członków kolonii i sekcji genitaliów męskiego potomstwa.
Niezależnie od zastosowanego systemu reprodukcji, zastosowanie krzyżówek inbredialnych jest często niezbędnym pierwszym krokiem w każdym badaniu systemów determinacji płci u błonkoskrzydłych. Na przykład u Cardiocondyla obscurior, prawie całkowity brak diploidalnych samców po 10 pokoleniach pełnego krycia w laboratorium dowodzi braku locus11. Możliwe jest przewidzenie liczby loci CSD na podstawie stosunku samców wyprodukowanych w krzyżówkach chowu wsobnego6,12,13.