, Volume 40, Issue 6, pp 617-626

Population genetic structure of coastal Croatian honeybees (Apis mellifera carnica)

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Abstract

The genetic structure and molecular diversity of Croatian honeybee coastal populations have been investigated with microsatellite and mitochondrial markers. According to sequence data of the mitochondrial tRNAleu-cox2 intergenic region, all analysed samples belong to the Central Mediterranean and Southeast European evolutionary C-lineage. Four mitochondrial haplotypes have been found in the Croatian honeybees, whereas two newly described have been found in Croatia and Greek respectively. Through the Bayesian analysis of microsatellite variation, two groups can be distinguished within the Croatian honeybee population, suggesting the existence of two subpopulations of A. m. carnica. The relation of these subpopulations with previously described ecotypes and regional variations is discussed. These results emphasize the importance of sequencing in the description of new haplotypes and therefore, in the inference of molecular biodiversity within honeybee populations. The description of two subpopulations in coastal Croatian honeybees must be considered in future conservation strategies.

Zusammenfassung

Das Ziel dieser Untersuchung ist eine Einschätzung der genetischen Variabilität der kroatischen Honigbiene und die Suche nach molekularen Belegen für bereits auf der Basis von morphometrischen und ökologischen Daten beschriebene Ökotypen und regionale Variationen (Ruttner, 1992). Zu Vergleichszwecken wurden Proben aus Italien und Griechenland ebenfalls analysiert.

Zur Erforschung der Biogeographie von Apis mellifera wird im wesentlichen die Analyse der Variabilität der mitochondrialen DNA herangezogen, während die Struktur von Populationen aus der Analyse von Mikrosatelliten abgeleitet wird. Die anerkannten 29 Unterarten der Honigbiene (Engel, 1999; Sheppard und Meixner, 2003) wurden in fünf evolutionäre Linien eingruppiert (Garnery et al., 1992; Estoup et al., 1995; Franck et al., 2000b; Whitfield et al., 2006), von denen vier natürlicherweise im Mittelmeerbecken vorkommen: M (West- und Nordeuropa), C (Zentrales Mittelmeer und Südosteuropa), O (Naher Osten) und A (Afrika).

Fünfundvierzig Bienenvölker aus Kroatien, Italien und Griechenland wurden untersucht (Tab. I und Abb. 1), die nach Ergebnissen von Sequenzdaten der mitochondrialen tRNAleu-cox2 Region alle zur mitochondrialen C-Linie gehören. Zwei neue mtDNA Haplotypen, C2e und C2i wurden in Kroatien, bzw. in Griechenland, gefunden, während alle italienischen Proben den C1 Haplotypen aufwiesen. In Kroatien wurden vier Haplotypen mit unterschiedlichen Häufigkeiten nachgewiesen: C1 (0.35), C2c (0.15), C2d (0.05), und C2e (0.45). In Griechenland war der Haplotyp C2d (0.80) häufiger als Typ C2i (0.20) (Abb. 1).

In der Bayesschen Analyse der Mikrosatelliten auf der Basis von vier Gruppen wurde die kroatische Bienenpopulation in zwei Untergruppen mit einer mehr nördlichen bzw. mehr südlichen Verbreitung aufgeteilt (Kroatien-1 = 51,7 % und Kroatien-2 = 39,9 %), wobei jedoch 6,3 % der kroatischen Bienen der italienischen Population zugeordnet wurden (Tab. III und Abb. 3). Die PCA Analysen zeigten, dass sich bei Berücksichtigung von vier Gruppen die kroatischen Subpopulationen unterschiedlich zuordnen, wobei Subpopulation-2 eher den italienischen Bienen und Subpopulation-1 eher einigen griechischen Proben angenähert war (Abb. 4). Genetische Introgression aus der benachbarten A. m. ligustica in Italien wurde beobachtet, da 14,7 % der kroatischen Subpopulation-2 der italienischen Population zugeordnet wurden (Abb. 3).

Der C2c Haplotyp wurde auch in Slowenien gefunden (Sušnik et al., 2004), womit eine enge Verwandtschaft zwischen der kroatischen und slowenischen Population teilweise bestätigt wurde. Dies geht wahrscheinlich auf den beidseitigen Austausch von Bienenmaterial zwischen Imkern zurück. Aus dem Auftreten von zwei Haplotypen, die für andere Unterarten charakteristisch sind, werden Einkreuzungseffekte abgeleitet, die entweder auf natürliche Weise zustande kommen, oder auf menschlichen Einfluss durch Königinnenhandel zurückgehen. Die Anwesenheit von zwei verschiedenen kroatischen Haplotypen in der dalmatischen Region wurde gezeigt: Subpopulation-1 kommt in nördlicheren Gebieten vor, während Subpopulation-2 im südlichen Teil des Gebiets auftritt. Die molekulare Analyse der kroatischen Honigbienen belegt die Notwendigkeit für ähnliche molekulare Untersuchungen von Bienenpopulationen in benachbarten Regionen, wo noch größere Vorkommen der autochthonen Carnica-Biene existieren.

Manuscript editor: Stefan Fuchs