Характеристика морфометрической изменчивости медоносных пчел Apis mellifera L., отличающихся вариантами локуса COI-COII мтДНК

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Вестник Томского государственного университета. Биология. 2016; : 62-81

Характеристика морфометрической изменчивости медоносных пчел Apis mellifera L., отличающихся вариантами локуса COI-COII мтДНК

Конусова О. Л., Островерхова Н. В., Кучер А. Н., Курбатский Д. В., Киреева Т. Н.

https://doi.org/ 10.17223/19988591/33/5

Аннотация

Представлены результаты изучения изменчивости породоопределяющих морфометрических признаков (кубитальный индекс, гантельный индекс, дискоидальное смещение) у медоносных пчел Apis mellifera L., полученных от пчелиных семей, обладающих вариантами PQQ, PQQQ (характерны для среднерусской породы Apis mellifera mellifera L.) и Q (характерны для пород южного происхождения) локуса COI-COII мтДНК. Исследовано 11 семей с пасек Сибирского региона, включая пасеки Томской области, Красноярского и Алтайского краев (по материнской линии 8 пчелиных семей имели происхождение от среднерусской породы; 3 - от южной). Только для четырех пчелиных семей из 11 показано полное соответствие критериям породы по данным морфометрического и мтДНК-анализа (3 семьи среднерусской породы Apis mellifera mellifera и 1 семья карпатской породы Apis mellifera carnica var. ukrainica carpatica); остальные 7 пчелосемей являются гибридными, причем для трех пчелосемей показан значительный дисбаланс между генетическими и морфометрическими параметрами. Установлено, что в условиях гибридизации для определения породной принадлежности важно учитывать не только особенности мтДНК, но и морфометрические показатели, среди которых наиболее значимым, возможно, является дискоидальное смещение.

Список литературы

1. Кривцов Н.И., Зиновьева Н.А., Бородачев А.В., Лебедев В.И., Форнара М.С. Дифференциация основных пород пчел с использованием микросателлитов // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.П. Костычева. 2011, № 4 (12). С. 23-27.

2. Гайдар В.А., Керек С.С., Кэйль Е.И., Мерцин И.И., Папп В.В. Структура породы Apis mellifera carnica var. ukrainica carpatica и ее основные отличия от Apis mellifera carnica // Труды Международной научно-практической конференции «Внедрение инновационных технологий в пчеловодстве, сохранение генофонда пчел, использование меда и других природных продуктов для укрепления здоровья населения». Усть-Каменогорск, 2012. С. 104-110.

3. Алпатов В.В. Породы медоносной пчелы. М. : Изд-во Моск. общества испытателей природы, 1948. 183 с.

4. Авдеев Н.В., Макарова Н.Е., Петухов А.В. Выявление уровня «генетического загрязнения» по характеристикам жилкования крыла // Пчеловодство. 2009. № 7. С. 21-24.

5. Кривцов Н.И. Среднерусские пчелы. СПб. : Лениздат, 1995. 122 с.

6. Cornuet J.M., Garnery L., SolignacM. Putative origin and function of the intergenic region between COI and COII ofApis mellifera L. mitochondrial DNA// Genetics. 1991. Vol. 128, № 2. P. 393-403.

7. Калашников А.Е., Масленников И.В., Колбина Л.М., Удина И.Г. Генетическая дифференциация популяций медоносных пчел (Apis mellifera L.) и распространение РНК-содержащих вирусов на фоне эпизоотии клеща Varroa destructor на территории Удмуртии // Сельскохозяйственная биология. 2013, № 4. С. 88-92.

8. Зиновьева Н.А., Кривцов Н.И., Форнара М.С., Бородачев А.В., Бородачев В.А. Микросателлиты как инструмент для оценки динамики аллелофонда при создании приокского типа среднерусской породы медоносной пчелы Apis mellifera L. // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 6. C. 75-79.

9. Никоноров Ю.М., Беньковская Г.В., Поскряков А.В., Николенко А.Г., Вахитов В.А. Использование метода ПЦР для контроля чистопородности пчелосемей Apis mellifera mellifera L. в условиях южного Урала // Генетика. 1998. Т. 34, № 11. С. 1574-1577.

10. Николенко А.Г., Постряков А.В. Полиморфизм локуса COI-COII митохондриальной ДНК медоносной пчелы Apis mellifera L. на южном Урале // Генетика. 2002. Т. 38, № 4. С. 458-462.

11. Ильясов Р.А., Петухов А.В., Поскряков А.В., Николенко А.Г. Локальные популяции Apis mellifera mellifera L. на Урале // Генетика. 2007. Т. 43, № 6. С. 855-858.

12. Rortais A., Arnold G., Alburaki M., Legout H., Garnery L. Review of the DraI COI-COII test for the conservation of the black honey bee (Apis mellifera mellifera) // Conservation Genetics Resources. 2011. Vol. 3. PP. 383-391.

13. Garnery L., Solignac M., Celebrano G., Cornuet J.M. A simple test using restricted pcr-amplified mitochondrial-DNA to study the genetic structure of Apis mellifera L. // Experientia. 1993. Vol. 49, № 11. PP. 1016-1021.

14. Garnery L., Mosshine E.H., Oldroyd B.P., Cornuet JM. Mitochondrial DNA variation in Moroccan and Spanish honeybee populations // Molecular Ecology. 1995. Vol. 4. P. 465-472.

15. Sheppard W.S., Rinderer T.E., Garnery L., ShimanukiH. Analysis of Africanized honeybee mitochondrial DNA reveals further diversity of origin // Genetics and Molecular Biology. 1999. Vol. 22, № 1. PP. 73-75.

16. Whitfield C.W., Behura S.K., Berlocher S.H., Clark A.G., Johnston J.S., Sheppard W.S., Smith D.R., Suarez A.V., WeaverD., Tsutsui N.D. Thrice out of Africa: ancient and recent expansions of the honeybee Apis mellifera // Science. 2006. Vol. 314, № 5799. PP. 642-645.

17. Han F., WallbergA., Webster M.T. From where did the Western honeybee (Apis mellifera) originate? // Ecology and evolution. 2012. Vol. 2, № 8. P. 1949-1957.

18. Garnery L., Cornuet J.M., SolignacM. Evolutionary history of the honey bee Apis mellifera inferred from mitochondrial DNA analysis // Molecular Ecology. 1992. № 1. P. 145-154.

19. Frank P., Garnery L., Solignac M., Cornuet J.M. Molecular confirmation of a fourth lineage in honey bees from the Near East // Apidologie. 2000. № 31. P. 167-180.

20. Meixner M.D., Pinto M.A., Bouga M., Kryger P., Ivanova E., Fuchs S. Standard methods for characterising subspecies and ecotypes of Apis mellifera // COLOSS BEEBOOK / Eds. V. Dietemann, J.D. Ellis, P. Neumann. Vol. I : Standard methods for Apis mellifera research // Journal of Apicultural Research. 2013. Vol. 52, № 4. P. 1-27.

21. Островерхова Н.В., Конусова О.Л., Кучер А.Н., Киреева Т.Н., Воротов А.А., БелыхЕ.А. Популяционно-генетическая структура медоносной пчелы (Apis mellifera L.) в районе д. Леботер Чаинского района Томской области // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2013. № 1 (21). С. 161-172.

22. Островерхова Н.В., Конусова О.Л., Кучер А.Н., Киреева Т.Н., Воротов А.А., Белых Е.А. Генетическое разнообразие локуса COI-COII мтДНК медоносной пчелы Apis mellifera L. в Томской области // Генетика. 2015. № 1. С. 89-100.

23. Бородачев А.В., Бурмистров А.Н., Касьянов А.И., Кривцова Л.С., Кривцов Н.И., Лебедев В.И., Мартынов А.Г., Соловьева Л.Ф., Харитонов Н.Н. Методы проведения научно-исследовательских работ в пчеловодстве. Рыбное : НИИП, 2002. 154 с.

24. Конусова О.Л.,Погорелов Ю.Л., Островерхова Н.В.,Россейкина С.А.,Нечипуренко А.О., Воротов А.А., Климова Е.А., Прокопьев А.С. Биологическая и хозяйственная оценка семей медоносной пчелы (Apis mellifera L.) в некоторых районах Томской области // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2010. № 1 (9). С. 29-41.

25. Кривцов Н.И. Порода для северных областей России // Пути развития пчеловодства в России через успешный опыт регионов России, стран СНГ и дальнего зарубежья: Материалы Международной научно-практической конференции. Ярославль, 2011. С. 30-32.

26. Полищук В.П., Пилипенко В.П. Пчеловодство. Справочное пособие. Киев : Выща школа, 1990. 312 с.

27. Cauia E., Usurelu D., Magdalena L.M., Cimponeriu D., Apostol P., Siceanu A., Holban A. Preliminary researches regarding the genetic and morphometric characterization of honeybee (A. mellifera L.) from Romania // Zootehnie §i Biotehnologii. 2008. Vol. 41, № 2. P. 2783-2786.

Tomsk State University Journal of Biology. 2016; : 62-81

Morphometric variability of honeybees Apis ellifera L., differing in variants of the COI-COIImtDNA locus

Konusova O. L., Ostroverkhova N. V., Kucher A. N., Kurbatskij D. V., Kireeva T. N.

https://doi.org/ 10.17223/19988591/33/5

Abstract

On the territory of Russia three breeds of honeybees are recommended for breeding: Apis mellifera mellifera L.; Apis mellifera carnica var. ukrainica carpatica, which is a derivative of Apis mellifera carnica Pollm.; Apis mellifera caucasica Gorb. The aim of this work was to examine the consistency of the variability of breed determining morphometric parameters (cubital and hantel indices, discoidal shift) and mtDNA locus variants in honeybees under mass hybridization. We examined eleven bee colonies from apiaries of Siberia including Tomsk oblast, Krasnoyarsk kray and Altai kray. We studied the results of the analysis of the outward morphological characteristics of honeybees Apis mellifera L. (the cubital index, the hantel index and the discoidal shift) received from bee colonies which are differing in the variants of the COI-COII mtDNA locus. The bees from 8 colonies are descendants in the maternal line from the black honeybee Apis mellifera mellifera L. (variants PQQ or PQQQ of the COI-COII mtDNA locus); the bees from 3 colonies - from southern races (Apis mellifera carnica var. ukrainica carpatica and Apis mellifera caucasica Gorb, variant Q of the COI-COII mtDNA locus). We estimated the differences in the range of exterior features between groups of individuals with different variants of the COI-COIImtDNA locus and between bee colonies using non-parametric discriminant analysis (NDA). The presence of differences between bee colonies on separate territories was revealed using the post-hoc Tukey test for multiple comparisons (Tukey HSD test); additionally, Duncan test (a = 0,050) was used. Basing on the comparison of the results of the molecular genetics and the morphometric studies, we divided bee colonies into several groups. The differences between them were investigated using non-parametric discriminant analysis (NDA). We discovered that only for 4 of 11 colonies the full compliance with the criteria of the breed according to both morphometric and mtDNA analysis (3 Apis mellifera mellifera colonies and 1 family of Apis mellifera carnica var. ukrainica carpatica) was shown. The remaining 7 colonies are hybrid, and for 3 of them significant imbalance between genetic and morphometric parameters was demonstrated. Under hybridization, for distinction of honeybee breeds it is necessary to consider not only the features of mtDNA, but also morphometric parameters, among which the discoidal shift seems to be the most important.

References

1. Krivtsov N.I., Zinov'eva N.A., Borodachev A.V., Lebedev V.I., Fornara M.S. Differentsiatsiya osnovnykh porod pchel s ispol'zovaniem mikrosatellitov // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. P.P. Kostycheva. 2011, № 4 (12). S. 23-27.

2. Gaidar V.A., Kerek S.S., Keil' E.I., Mertsin I.I., Papp V.V. Struktura porody Apis mellifera carnica var. ukrainica carpatica i ee osnovnye otlichiya ot Apis mellifera carnica // Trudy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii «Vnedrenie innovatsionnykh tekhnologii v pchelovodstve, sokhranenie genofonda pchel, ispol'zovanie meda i drugikh prirodnykh produktov dlya ukrepleniya zdorov'ya naseleniya». Ust'-Kamenogorsk, 2012. S. 104-110.

3. Alpatov V.V. Porody medonosnoi pchely. M. : Izd-vo Mosk. obshchestva ispytatelei prirody, 1948. 183 s.

4. Avdeev N.V., Makarova N.E., Petukhov A.V. Vyyavlenie urovnya «geneticheskogo zagryazneniya» po kharakteristikam zhilkovaniya kryla // Pchelovodstvo. 2009. № 7. S. 21-24.

5. Krivtsov N.I. Srednerusskie pchely. SPb. : Lenizdat, 1995. 122 s.

6. Cornuet J.M., Garnery L., SolignacM. Putative origin and function of the intergenic region between COI and COII ofApis mellifera L. mitochondrial DNA// Genetics. 1991. Vol. 128, № 2. P. 393-403.

7. Kalashnikov A.E., Maslennikov I.V., Kolbina L.M., Udina I.G. Geneticheskaya differentsiatsiya populyatsii medonosnykh pchel (Apis mellifera L.) i rasprostranenie RNK-soderzhashchikh virusov na fone epizootii kleshcha Varroa destructor na territorii Udmurtii // Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2013, № 4. S. 88-92.

8. Zinov'eva N.A., Krivtsov N.I., Fornara M.S., Borodachev A.V., Borodachev V.A. Mikrosatellity kak instrument dlya otsenki dinamiki allelofonda pri sozdanii priokskogo tipa srednerusskoi porody medonosnoi pchely Apis mellifera L. // Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2011. № 6. C. 75-79.

9. Nikonorov Yu.M., Ben'kovskaya G.V., Poskryakov A.V., Nikolenko A.G., Vakhitov V.A. Ispol'zovanie metoda PTsR dlya kontrolya chistoporodnosti pchelosemei Apis mellifera mellifera L. v usloviyakh yuzhnogo Urala // Genetika. 1998. T. 34, № 11. S. 1574-1577.

10. Nikolenko A.G., Postryakov A.V. Polimorfizm lokusa COI-COII mitokhondrial'noi DNK medonosnoi pchely Apis mellifera L. na yuzhnom Urale // Genetika. 2002. T. 38, № 4. S. 458-462.

11. Il'yasov R.A., Petukhov A.V., Poskryakov A.V., Nikolenko A.G. Lokal'nye populyatsii Apis mellifera mellifera L. na Urale // Genetika. 2007. T. 43, № 6. S. 855-858.

14. Garnery L., Mosshine E.H., Oldroyd B.P., Cornuet JM. Mitochondrial DNA variation in Moroccan and Spanish honeybee populations // Molecular Ecology. 1995. Vol. 4. P. 465-472.

17. Han F., WallbergA., Webster M.T. From where did the Western honeybee (Apis mellifera) originate? // Ecology and evolution. 2012. Vol. 2, № 8. P. 1949-1957.

18. Garnery L., Cornuet J.M., SolignacM. Evolutionary history of the honey bee Apis mellifera inferred from mitochondrial DNA analysis // Molecular Ecology. 1992. № 1. P. 145-154.

19. Frank P., Garnery L., Solignac M., Cornuet J.M. Molecular confirmation of a fourth lineage in honey bees from the Near East // Apidologie. 2000. № 31. P. 167-180.

21. Ostroverkhova N.V., Konusova O.L., Kucher A.N., Kireeva T.N., Vorotov A.A., BelykhE.A. Populyatsionno-geneticheskaya struktura medonosnoi pchely (Apis mellifera L.) v raione d. Leboter Chainskogo raiona Tomskoi oblasti // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya. 2013. № 1 (21). S. 161-172.

22. Ostroverkhova N.V., Konusova O.L., Kucher A.N., Kireeva T.N., Vorotov A.A., Belykh E.A. Geneticheskoe raznoobrazie lokusa COI-COII mtDNK medonosnoi pchely Apis mellifera L. v Tomskoi oblasti // Genetika. 2015. № 1. S. 89-100.

23. Borodachev A.V., Burmistrov A.N., Kas'yanov A.I., Krivtsova L.S., Krivtsov N.I., Lebedev V.I., Martynov A.G., Solov'eva L.F., Kharitonov N.N. Metody provedeniya nauchno-issledovatel'skikh rabot v pchelovodstve. Rybnoe : NIIP, 2002. 154 s.

24. Konusova O.L.,Pogorelov Yu.L., Ostroverkhova N.V.,Rosseikina S.A.,Nechipurenko A.O., Vorotov A.A., Klimova E.A., Prokop'ev A.S. Biologicheskaya i khozyaistvennaya otsenka semei medonosnoi pchely (Apis mellifera L.) v nekotorykh raionakh Tomskoi oblasti // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya. 2010. № 1 (9). S. 29-41.

25. Krivtsov N.I. Poroda dlya severnykh oblastei Rossii // Puti razvitiya pchelovodstva v Rossii cherez uspeshnyi opyt regionov Rossii, stran SNG i dal'nego zarubezh'ya: Materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. Yaroslavl', 2011. S. 30-32.

26. Polishchuk V.P., Pilipenko V.P. Pchelovodstvo. Spravochnoe posobie. Kiev : Vyshcha shkola, 1990. 312 s.

Характеристика морфометрической изменчивости медоносных пчел Apis mellifera L., отличающихся вариантами локуса COI-COII мтДНК

Аннотация

Morphometric variability of honeybees Apis ellifera L., differing in variants of the COI-COIImtDNA locus

Abstract

События