УДК 638.123.54:575.174:[577.2.08+591.4.08

doi: 10.15389/agrobiology.2015.6.776rus

Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда, проект 14-36-00039. При проведении исследований было использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста

МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЛИНИЙ И СЕМЕЙ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ
Apis mellifera caucasica L., РАЗВОДИМЫХ В РАЙОНЕ БОЛЬШОГО СОЧИ

М.С. ФОРНАРА1, А.С. КРАМАРЕНКО1,2, С.В. СВИСТУНОВ3,
Е.М. ЛЮБИМОВ3, С.С. СОКОЛЬСКИЙ3, Н.А. ЗИНОВЬЕВА1

Создание специализированных линий — один из приемов генетического совершенствования и сохранения биоразнообразия пород и популяций медоносной пчелы. Серая горная кавказская порода (Apis mellifera caucasica L.) выделяется среди прочих по комплексу хозяйственно полезных признаков (самый длинный хоботок, высочайшая работоспособность и продуктивность, использование широкого видового состава медоносов, чрезвычайно слабая ройливость, миролюбие и др.). Целью настоящего исследования была сравнительная оценка разнообразия и степени дифференциации линий A. m. caucasica на основании данных морфометрического анализа и микросателлитов (MС). Материалом для исследований служили рабочие пчелы пяти линий (I — линия № 19, с. Медовеевка; II — линия № 13, ПГТ Красная Поляна; III — линия № 12, ПГТ Красная Поляна; IV — линия № 49, с. Калиновое Озеро; V — линия № 34, с. Аибга; n = 728) с пяти пасек в районе Большого Сочи (Краснодарский край). Для морфометрического анализа измеряли длину хоботка (ДХ, мм), ширину 3-го тергита (ШТ, мм) и рассчитывали кубитальный индекс (КИ). Молекулярно-генетические исследования проводили по семи локусам МС (A024, A88, A113, AP043, HB-C16-05, HB-THE-03, HB-C16-01). Степень межсемейной изменчивости по морфометрическим показателям определяли методом двухфакторного иерархического дисперсионного анализа. Генетические различия между семьями по МС оценивали по показателям Fst при парном сравнении. Полученную матрицу использовали для PCA-анализа (principal component analysis). Для количественной оценки межсемейной изменчивости внутри линий рассчитывали индексы Fst, Rst (AMOVA). Степень дифференциации линий по морфометрическим признакам определяли посредством расчета евклидовых дистанций. Полученные значения использовали для построения дендрограммы подобия методом одиночной связи (single linkage) в алгоритме иерархической кластеризации. Степень дифференциации линий по МС оценивали на основании расчета значений генетических дистанций по М. Nei. Дендрограмму подобия строили с помощью метода UPGMA. Для расчетов использовали программное обеспечение STATISTICA, GenAlEx (v. 6.5.1), PAST (v. 3.03). Результаты морфометрического анализа показали наличие достоверных различий между линиями по ДХ и Ш3Т, тогда как в отношении КИ различий не обнаружили. Установлена большая гетерогенность в отношении изучаемых признаков в линиях II и V и, напротив, большая консолидация в линиях III и IV. Пчелы линии I существенно отличались от остальных по обоим показателям, однако характеризовались значительными межсемейными различиями по ДХ. Анализ МС профилей выявил сходные тенденции при оценке степени внутрисемейной и межсемейной изменчивости. В линии I наблюдается избыток гетерозигот (Fis = -0,048), что можно рассматривать как указание на высокую гетерогенность. Пчелы этой линии характеризовались минимальной индивидуальной (Fit = 0,052) и максимальной межсемейной (Fst = 0,124) изменчивостью. В линиях II-V наблюдали дефицит гетерозигот (Fis= 0,062-0,128), относительно высокую индивидуальную изменчивость (Fit = 0,143-0,189) и более низкие по отношению к линии I значения межсемейной изменчивости (Fst = 0,095-0,104). Наименьшие межсемейные различия были отмечены в линиях III и IV (Fst 0,096 и 0,095). Анализ дифференциации изучаемых линий по морфометрическим признакам и МС выявил различия в структуре генеалогического дерева. Дендрограмма, построенная по МС, была отражением географической удаленности изучаемых линий. Структура генеалогического дерева, построенного по морфометрическим признакам, не отражала ни географическую общность (различия) происхождения, ни сходство (различия) в хозяйственно полезных признаках у изучаемых линий. Таким образом, при исследовании морфометрических показателей и МС обнаружены сходные тенденции в оценке внутрисемейной и внутрилинейной изменчивости, однако наблюдались различия при дифференциации линий с использованием двух методов. В дальнейшем комплексный подход позволит с высокой точностью проводить определение не только породы пчел, но и более мелких таксономических групп. Полученные результаты могут быть использованы в селекционной работе по восстановлению чистоты пород медоносных пчел.

Ключевые слова: медоносная пчела, Apis mellifera caucasica L., ДНК-маркеры, морфометрия, микросателлиты, биоразнообразие.

 

Полный текст

 

MORPHOMETRIC AND MOLECULAR GENETIC DIFFERENTIATION OF
Apis mellifera caucasica L. HONEY BEE LINES REARED IN SOCHI REGION

M.S. Fornara1, A.S. Kramarenko1,2, S.V. Svistunov3, E.M. Lyubimov3,
S.S. Sokol’skii3, N.A. Zinovieva1

Creating specialized lines is one of the techniques of genetic improvement and conservation of breeds and populations of the honeybee. The aim of this study was a comparative assessment of the diversity and differentiation degree of A. m. caucasica lines based on morphometric analysis and microsatellites (MS). Material for this study was the worker bees of Gray Mountain Caucasian breed (lines I-V, n = 728) which were selected in five apiaries in the Greater Sochi of Krasnodar krai. Morphometric analysis included such measurements as the length of the proboscis (LP, mm), width of third tergite (W3T, mm) and cubital index (CI). Molecular genetic studies were based on seven MS loci (A024, A88, A113, AP043, HB-C16-05, HB-THE-03, HB-C16-01). The level of variation between families for morphometric parameters was determined by two-way hierarchical analysis of variance. Genetic differences between families for MS were estimated by paired comparison of Fst values. Fst matrix was used for PCA-analysis. To determine the quantitative estimation of variation between families within lines we calculated Fst, Rst (AMOVA). The degree of line’s differentiation for morphometric characters was evaluated by calculating the Euclidean distances. The obtained values were used to construct a dendrogram of similarity by a single bond (single linkage) of the hierarchical clustering algorithm. The differentiation of lines for MS was based on calculating the values of Nei genetic distances. Similarity dendrogram was constructed using the method of UPGMA. We performed summary statistic using the software STATISTICA, GenAlEx (v. 6.5.1), PAST (v. 3.03). Morphometric analysis showed the presence of significant differences between the lines for LP and W3T whereas there was no difference between the lines for CI. The greater heterogeneity concerning studied traits in the lines II and V was revealed, and on the contrary, there was more consolidation in the lines III and IV. Bees of line I differed significantly from the rest of the lines on both traits, but they were characterized by significant differences between families in LP. Analysis of MS profiles showed similar trends in assessing the level of intra- and interfamily variability. We observed an excess of heterozygotes in the line I (Fis = -0.048), which can be considered as an indication of the high heterogeneity. Bees of this line were characterized by a minimal individual (Fit = 0.052) and the maximal interfamily variability (Fst= 0,124). Lines II-V were characterized by a deficiency of heterozygotes (Fis= 0.062-0.128), a relatively higher individual variability (Fit = 0.143-0.189) and lower values of interfamily variability comparing to line I (Fst = 0.095-0.104). The lowest interfamily differences were observed in the lines III and IV (Fst = 0.096 and 0.095, respectively). Analysis of the differentiation of the studied lines for morphometric characteristics and MS revealed differences in the structure of the family tree. The dendrogram based on MS data is a reflection of the geographical origin of these lines. The structure of the family tree, based on morphometric characters, does not reflect the geographic closeness (differences) of origin or similarities (differences) in the economically useful traits of studied lines. Thus, the results of our studies of the morphometric parameters and MS show similar trends in assessing intra- and interline variation, but there are differences in assessing differentiation of lines using two methods. In the future complex approach will allow to identify not only breeds of bees with high accuracy, but also smaller taxonomic units. It is hoped that the research results in general can be used in breeding work to restore the purity of the honeybee breeds.

Keywords: honeybee, Apis mellifera caucasica L., DNA marker, morphometry, microsatellites, biodiversity.

 

1ФГБНУ Всероссийский НИИ животноводства
им. академика Л.К. Эрнста,

142132 Россия, Московская обл., Подольский р-н, пос. Дубровицы,
e-mail: n_zinovieva@mail.ru;
2Николаевский национальный аграрный университет,
54020 Украина, г. Николаев, ул. Парижской коммуны, 9,
e-mail: kssnail@mail.ru;
3ФГБНУ Краснополянская опытная станция пчеловодства,
354393 Россия, г. Сочи-А, пос. Молдовка, ул. Пчеловодов, 4,
e-mail: svistunov@list.ru

Поступила в редакцию
14 августа 2015 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало