Biomics

The study of the genetic diversity of honeybee (Apis mellifera L.) is one of the most important areas of research of bees in the world, and has both fundamental and practical significance. In the article the results of a comprehensive study of honeybee of some territories of Siberia (Tomsk region, Krasnoyarsk Krai) are given: variability of the locus COI-COII mtDNA on the level of bee colonies and populations has been described; accordance of data of variability of the locus COI-COII and morphometric parameters (cubital and hantel index, discoidal shift) when identifying the breed has been evaluated; variability of some microsatellite loci (A007, A008, AR049, AS117, AS113, A024) has been studied. Two or even three variants of the locus COI-COII mtDNA in different combinations (PQQ and PQQQ variants characteristic for Middle Russian race and Q, specific for the southern species) was identified in some bee colonies from Tomsk region; a mismatch of morphometric data and results of the mtDNA analysis was registered. In hybrid bee colonies, originating from the southern races on maternal line (variant Q of the locus COI-COII), there is rapid replacement of “southern” genes by genes of Middle Russian race. The specific character of the distribution of allele frequencies of microsatellite loci has been detected for bee colonies from Siberia (Tomsk region, Krasnoyarsk Krai), differing in origin: the greatest differentiation was registered for loci A008, A043 and Ap049, somewhat less - for loci AC113 and A024. Comparison of own results with those of other populations (Bashkir population, European populations) allow to suggest that the loci of A024, Ap049 and A043 may be of interest as perspective DNA markers for the development of diagnostic kits for the determination of bee subspecies; locus A008 is probably a marker of different ecotypes of Middle Russian race. Problems that may arise in the study of genetic diversity of honeybees, as well as possible solutions are discussed.

honeybee, genetic diversity, the locus COI-COII mtDNA microsatellite loci.

1. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М.: Книга по Требованию, 2012. 332 с.
2. Бородачев А.В., Бурмистров А.Н., Касьянов А.И. и др. Методы проведения научно-исследовательских работ в пчеловодстве. Рыбное: НИИП, 2002. 154 с.
3. Животовский Л.А. Популяционная биометрия. М.: Наука, 1991. 271 с.
4. Зиновьева Н.А., Кривцов Н.И., Форнара М.С. и др. Микросателлиты как инструмент для оценки динамики аллелофонда при создании приокского типа среднерусской породы медоносной пчелы Apis mellifera // Сельскохоз. биология. 2011. № 6. C. 75-79.
5. Ильясов Р.А., Косарев М.Н., Поскряков А.В., Шарипов А.Я., Николенко А.Г. Новый подход к оценке генетического потенциала семей темной лесной пчелы Apis mellifera mellifera на основе полиморфизма микросателлитных локусов // Биомика. 2015. Т. 7. № 2. С. 138-152.
6. Киреева Т.Н., Островерхова Н.В., Конусова О.Л., Кучер А.Н., Шарахов И.В. Морфометрический и молекулярно-генетический анализ медоносных пчел (Apis mellifera ) на пасеках Томской области // Сборник мат-лов IV Международной конференции «Концептуальные и прикладные аспекты научных исследований и образования в области зоологии беспозвоночных», г. Томск, 26-28 октября, 2015. С. 258-264.
7. Кичигин Е.К. Коллапс пчелиных семей: возможная причина // Пчеловодство. 2009. № 6. С. 22-25.
8. Конусова О.Л., Погорелов Ю.Л., Островерхова Н.В. и др. Биологическая и хозяйственная оценка семей медоносной пчелы (Apis mellifera) в некоторых районах Томской области // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2010. № 1 (9). С. 29-41.
9. Кривцов Н.И. Генофонд пчел Apis mellifera mellifera в России // Материалы Международной конференции “Пчеловодство - XXI век. Темная пчела (Apis mellifera) в России” / Международная промышленная академия, 19-22 мая 2008 г. М.: Пищепромиздат, 2008. С. 22-27.
10. 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. г. Ярославль, 6-11 октября, 2011. С. 30-32.
11. Кривцов Н.И., Зиновьева Н.А., Бородачев А.В. и др. Дифференциация основных пород пчел с использованием микросателлитов // Вестник Рязанского государств. агротехнолог. ун-та им. П.П. Костычева. 2011. № 4 (12). С. 23-27.
12. Никоноров Ю.М., Беньковская Г.В., Поскряков А.В. и др. Использование метода ПЦР для контроля чистопородности пчелиных семей Apis mellifera mellifera L. в условиях Южного Урала // Генетика. 1998. Т. 34. № 11. С. 1574-1577.
13. Островерхова Н.В., Конусова О.Л., Кучер А.Н. и др. Популяционно-генетическая структура медоносной пчелы (Apis mellifera) в районе д. Леботер Чаинского района Томской области // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2013. № 1 (21). С. 161-172.
14. Островерхова Н.В., Конусова О.Л., Кучер А.Н. и др. Генетическое разнообразие локуса COI-COII мтДНК медоносной пчелы Apis mellifera в Томской области // Генетика. 2015(а). № 1. С. 89-100.
15. Островерхова Н.В., Конусова О.Л., Кучер А.Н. и др. Характеристика генетического разнообразия медоносных пчел (Apis mellifera L.) Томской популяции по комплексу ДНК-маркеров // Чтения памяти А.И. Куренцова. 2015(б). Вып. XXVI. С. 227-240.
16. Островерхова Н.В., Конусова О.Л., Кучер А.Н., Киреева Т.Н. Исследование полиандрии у медоносной пчелы (Apis mellifera) с использованием микросателитных локусов // Зоологический журнал. Т. 95. № 3.
17. Полищук В.П., Пилипенко В.П. Пчеловодство. Справочное пособие. Киев: Выща школа, 1990. 312 с.
18. Причард Д. Исследования видовой структуры Apis mellifera на основе ДНК-маркеров // Пчеловодство. 2008. № 9. С. 58-60.
19. Baitala T.V., Faquinello P., Toledo V.A.A. et al. Potential use of major royal jelly proteins (MRJPs) as molecular markers for royal jelly production in Africanized honeybee colonies // Apidologie. 2010. V. 41. P. 160-168.
20. Cauia E., Usurelu D., Magdalena L.M. et al. Preliminary researches regarding the genetic and morphometric characterization of honeybee ( mellifera L.) from Romania // Zootehnie şi Biotehnologii. 2008. V. 41. № 2. P. 2783-286.
21. Cornuet J.M., Garnery L., Solignac M. Putative origin and function of the intergenic region between COI and COII of Apis mellifera mitochondrial DNA // Genetics. 1991. V. 128. № 2. P. 393-403.
22. Dietemann V., Ellis J.D., Neumann P. Standard methods for Apis mellifera pest and pathogen research // Journal of Apicultural Research. 2013. V. 52(1).
23. Evans J.D., Chen Y.P., Cornman R.S. et al. Standard methodologies for molecular research in Apis mellifera // In The COLOSS BEEBOOK by Eds Dietemann V., Ellis J.D., Neumann P., Volume I: standard methods for Apis mellifera research // Journal of Apicultural Research. 2013. V. 52. № 4. P. 1-53.
24. Franck P., Garnery L., Solignac M., Cornuet J.M. The origin of west European subspecies of honey bees (Apis mellifera): New insights from microsatellite and mitochondrial data // Evolution. 1998. V. 52. № 4. P. 1119-1134.
25. Franck 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.
26. Fuller Z.L., Niño E.L., Patch H.M. et al. Genome-wide analysis of signatures of selection in populations of African honey bees (Apis mellifera) using new web-based tools // BMC Genomics. 2015. V. 16. Р. 518.
27. Garnery L., Cornuet J.M., Solignac M. Evolutionary history of the honey bee Apis mellifera inferred from mitochondrial DNA analysis // Molecular Ecology. 1992. № 1. P. 145-154.
28. Garnery L., Franck P., Baudry E. et al. Genetic diversity of the west European honey bee (Apis mellifera mellifera and m. iberica). II. Microsatellite loci // Genetics Selection and Evolution. 1998. 30 (Suppl. 1). P. 49-74.
29. Genersch E. Honey bee pathology: current threats to honey bees and beekeeping? // Applied Microbiology and Biotechnology. 2010. V. 7. P. 87-97.
30. Han F., Wallberg A., Webster M.T. From where did the Western honeybee (Apis mellifera) originate? // Ecology and evolution. 2012. V. 2. № 8. P. 1949-
31. Honey Bee Genome Sequencing Consortium. Insights into social insects from the genome of the honey bee Apis mellifera // Nature. 2006. V. 443. P. 931-
32. Meixner M.D., Pinto M.A., Bouga M. et.al. Standard methods for characterising subspecies and ecotypes of Apis mellifera // In The COLOSS BEEBOOK by Eds Dietemann V., Ellis J.D., Neumann P., Volume I: standard methods for Apis mellifera research // Journal of Apicultural Research. 2013. V. 52. № 4. P. 1-27.
33. Muñoz I., Henriques D., Johnston J.S. et al. Reduced SNP Panels for Genetic Identification and Introgression Analysis in the Dark Honey Bee (Apis mellifera mellifera) // PLOS ONE. Apr 13;10(4):e0124365. doi:10.1371/journal.pone.01245 eCollection 2015.
34. Mussen E. Colony Collapse Disorder // The American Bee Journal. 2007. V. 7. P. 593-594.
35. Nei M. Genetic distance between populations // American Naturals. 1972. V. 106. № 949. P. 283-292.
36. Neumann P., Carreck N.L. Honey bee colony losses // Journal of Apicultural Research. 2010. V. 49. P. 1-6.
37. Parpinelli R.S., Ruvolo-Takasusuki M.C.C., Toledo V.A.A. MRJP microsatellite markers in Africanized Apis mellifera colonies selected on the basis of royal jelly production // Genetics and molecular research. 2014. V. 13. № 3. P. 6724-6733.
38. Ratnieks F., Carreck N. Clarity on honey bee collapse? // Science. 2010. V. 327. P. 152-
39. Rortais A., Arnold G., Alburaki M. et al. Review of the DraI COI-COII test for the conservation of the black honey bee (Apis mellifera mellifera) // Conservation Genetics Resources. 2011. V. 3. P. 383-391.
40. Shafer A.B., Williams G.R., Shutler D. et al. Cophylogeny of Nosema (Microsporidia: Nosematidae) and bees (Hymenoptera: Apidae) suggests both cospeciation and a host-switch // J. Parasitol. 2009. V. 95. P. 198-203.
41. Solignac M., Vautrin D., Loiseau A. et al. Five hundred and fifty microsatellite markers for the study of the honey bee (Apis mellifera L.) genome // Molecular Ecology Notes. 2003. V. 3. P. 307-311.
42. Tsuruda J.M.,Harris J.W.,Bourgeois L. et al. High-Resolution Linkage Analyses to Identify Genes That InfluenceVarroa Sensitive Hygiene Behavior in Honey Bees // PLoS ONE. 2012. V 7(11): doi: 10.1371/journal.pone.0048276
43. Van der Zee R., Gómez-Moracho T., Pisa L. et al. Virulence and polar tube protein genetic diversity of Nosema ceranae (Microsporidia) field isolates from Northern and Southern Europe in honeybees (Apis mellifera iberiensis) // Environ. Microbiol. Rep. 2014. V. 6(4). P. 401-413. DOI: 10.1111/1758-2229.12133. Epub 2014 Jan 13.
44. Van Engelsdorp D., Evans J.D., Saegerman C. et al. Colony Collapse Disorder: a descriptive study // PloS ONE. 2009. № 4. e6481.