Tese
Structure of abdominal and mandibular exocrine glands in dung beetles (Coleoptera: Scarabaeinae)
Estrutura de glândulas exócrinas abdominais e mandibulares em besouros do esterco (Coleoptera: Scarabaeinae)
Registro en:
Ix Balam, Manuel Alejandro. Structure of abdominal and mandibular exocrine glands in dung beetles (Coleoptera: Scarabaeinae). 2018. 62 f. Tese (Doutorado em Entomologia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2018.
Autor
Ix Balam, Manuel Alejandro
Institución
Resumen
Chemical communication is the exchange of information between individ- uals through semiochemicals produced by exocrine glands. The study of the morphology and localization of the exocrine glands is important to un- derstand the chemical communication in insects. Chemical communication plays an important role in dung beetles. However, different morphological aspects of semiochemical producing glands and the chemical nature of se- cretions are still little known. The dung roller beetle Deltochilum furcatum (Scarabaeinae) forms food balls using excrements and carrion, which are rolled to safe sites for feeding or nesting. During the rolling, D. furcatum marks the food ball with semiochemicals that inhibit the oviposition of com- peting flies. However, the origin and chemical composition of the secretions are unknown. Here, we examined the structural and histochemistry organi- zation of exocrine glands associated with the chemical communication of D. furcatum. In the first study, we analyzed regions of the beetle body that are in frequent contact with the food ball during rolling. Also, we proposed a hy- pothetical model that describes the process of production and impregnation of the secretion in the food ball. We have demonstrated that D. furcatum presents bicellular and multicellular exocrine glands in the thorax, abdomen and pygidium. The secretory cell of the gland synthesized protein, lipids, and carbohydrates compounds. The conformation of these exocrine glands in D. furcatum is distinct from that reported in other species of Scarabaeinae. In the second study, we analyzed the mandibles of D. furcatum. Associated with mandibles there are mandibular and intramandibular glands, the latter described by the first time in a dung beetle. The mandibular gland has bicel- lular secretory units connected to a wrinkled reservoir that opens at the base of the mandible. The intramandibular glands were formed of: (I) bicellu- lar secretory units that open directly to the mandible surface; (II) epithelial glands with reservoirs formed of grouped modified epidermal cells forming the coating of an invaginated reservoir where the secretions are stored and released to the mandible surface; and (III) epithelial glands without reservoir that are hypertrophied epidermal cells in the conjunctive and the molar lobe of the mandible, releasing secretions by diffusion through the cuticle. The mandibular and intramandibular glands were rich in proteins and carbohy- drates. The epithelial glands with reservoirs also have lipids. The structural characteristics of these mandibular glands of D. furcatum are similar to those of social insects, such as bees and ants, which have a complex chemical com- munication system. Comunicação química é a troca de informações entre indivíduos através de semioquímicos produzidos por glândulas exócrinas. O estudo da morfologia e localização das glândulas exócrinas é imporportante para entender a comunicação química em insetos. A comunicação química desempenha um papel importante nos besouros do estrume. No entanto, diferentes aspectos morfológicos das glândulas produtoras de semioquímicos e a natureza química das secre ̧ções são pouco conhecidos. O besouro rolador do esterco Deltochilum furcatum (Scarabaeinae) forma bolas de alimento utilizando fezes e carcaças, as quais rola até lugares seguros para alimentação ou reprodução. Durante a rolagem, D. furcatum marca a bola de alimento com semioquímicos que inibem a oviposição das moscas competidoras do alimento. No entanto, a origem e composição química das secreções são desconhecidas. Nesta tese, examinamos a organização estrutural e histoquímica de glândulas exócrinas associadas à comunicação química de D. furcatum. No primeiro estudo, analisamos regiões do corpo do besouro que entram em contato frequente com a bola de alimento durante a rolagem. Além disso, propusemos um modelo hipotético que descreve o processo de produção e impregnação da secreção na bola de alimento. Demonstramos que D. furcatum apresenta glândulas exócrinas bicelulares e multicelulares no tórax, abdome e pigídio. A célula secretora da glândula sintetizou compostos proteicos, lipídicos e carboidratos. A conformação destas glândulas exócrinas em D. furcatum ́e distinta à reportada em outras espécies de Scarabaeinae. No segundo estudo analisamos as mandíbulas de D. furcatum. Associadas às mandíbulas, existem glândulas mandibulares e intramandibulares, sendo a última descrita pela primeira vez em um besouro do esterco. A glândula mandibular possui unidades secretoras bicelulares conectadas a um reservatório rugoso que se abre na base da mandíbula. As glândulas intramandibulares consistem em: (I) unidades secretoras bicelulares que se abrem diretamente para a superfície da mandíbula; (II) glândulas epiteliais com reservatório consistente em agrupamento de células epidérmicas modificadas, formando o revestimento de um reservatório invaginado, onde as secreções são armazenadas e liberadas na superfície mandibular; e (III) glândulas epiteliais sem reservatório que são células epidérmicas hipertrofiadas na conjuntiva e no lóbulo molar da mandíbula, liberando as secreções por difusão através da cutícula. As glândulas mandibular e intramandibular são ricas em proteínas e carboidratos. As glândulas epiteliais com reservatórios também possuem lipídios. As características estruturais destas glândulas mandibulares de D. furcatum, são semelhantes às dos insetos sociais, como abelhas e formigas, que possuem um complexo sistema de comunicação química. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico