Genetic and chemical profiling of Solenopsis spp. (Hymenoptera: Formicidae) intercepted in Hawaii

Authors

  • Marina S. Ascunce USDA-ARS Center for Medical, Agricultural, and Veterinary Entomology, Gainesville, Florida 32608, USA
  • Robert K. Vander Meer USDA-ARS Center for Medical, Agricultural, and Veterinary Entomology, Gainesville, Florida 32608, USA
  • Satya P. Chinta Foresight Science and Technology, Inc., Hopkinton, Massachusetts 01748, USA
  • Cassandra Ogura-Yamada USDA/APHIS/PPQ, Honolulu, Hawaii 96819, USA
  • Darcy Oishi Hawaii Department of Agriculture, Honolulu, Hawaii 96814, USA

Abstract

Ants intercepted by the Hawaii Department of Agriculture in 2018 and 2019 identified as Solenopsis spp., and possibly S. invicta, were submitted to the United States Department of Agriculture-Agricultural Research Service-Center for Medical, Agricultural and Veterinary Entomology, Imported Fire Ant and Household Insects Research Unit for further taxonomic assessment using genetic and chemical methods. The 2018 sample consisted of 1 worker ant, and the 2019 sample consisted of 3 worker ants. Thoraces were used for genetic assessment and gasters were used for venom analyses. It was determined readily from genetic and chemical analyses that the intercepted ants were not S. invicta or S. richteri. Mitochondrial COX1 gene sequences were compared with previously published data from Solenopsis species. The closest match for the 2018 sample was S. xyloni, which is native to the shipment’s origin (San Diego, California, USA). The 2 major alkaloids found were characteristic of the S. geminata species group. In addition, the alkaloid ratio closely matched that of S. xyloni. Therefore, the alkaloid analysis of the 2018 intercepted ant concurs with the genetic data that the ant was an S. xyloni worker. The COX1 gene sequences of the 2019 interceptions most closely matched S. geminata. The corresponding venom alkaloid profile also eliminated S. invicta and S. richteri as possibilities. However, 1 major alkaloid was unusual (Fig. 2) and normally is found only in trace amounts. We suggest the 2019 specimens are an unusual variant of S. geminata.

Sumario

Hormigas interceptadas por el Departamento de Agricultura de Hawaii en el 2018 y el 2019 fueron identificadas como Solenopsis spp., y posiblemente S. invicta. Esas hormigas fueron enviadas al Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Servicio de Investigación Agrícola, Centro de Entomología Medica, Agrícola y Veterinaria, Unidad de Investigación de la Hormiga Importada de Fuego e Insectos Domésticos para corroborar su taxonomía usando métodos genéticos y químicos. La muestra del 2018 consistió en una hormiga trabajadora. Las muestras del 2019 consistieron en tres hormigas trabajadoras. Los toraces fueron usados para asesoramiento genético y los abdómenes fueron usados para análisis químicos de venenos. Fue claramente determinado tanto con los análisis genéticos como químicos que las hormigas interceptadas no eran S. invicta ni S. richteri. Secuencias del gen mitocondrial COX1 fueron comparadas con secuencias publicadas anteriormente de especies del genero Solenopsis. La secuencia mas similar a la muestra del 2018 fue una secuencia perteneciente a la especie S. xyloni, la cual es nativa a la región de origen de la carga en la cual fue interceptada (San Diego, California, USA). Los dos alcaloides principales encontrados fueron característicos de las especies del grupo S. geminata. Además, la proporción del alcaloide reflejó una similitud cercana al que se encuentra en las hormigas S. xyloni. Por lo tanto, el análisis de alcaloides de la hormiga interceptada en el 2018 concuerda con los datos genéticos determinando que esa hormiga era una hormiga trabajadora de la especie S. xyloni. Las secuencias del gen COX1 de la intercepción del 2019 era mas similar a S. geminata. El perfil del veneno alcaloide de estas hormigas también elimino a S. invicta y S. richteri como posibilidades. Sin embargo, un componente alcaloide mayoritario fue inusual y usualmente se halla solo en cantidades mínimas. Nosotros sugerimos que son una variante del grupo S. geminata.

Key Words: fire ants; mitochondrial DNA; venom alkaloids; Solenopsis xyloni; Solenopsis geminata

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Published

2022-04-08

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Scientific Notes