Apidologie

, Volume 38, Issue 2, pp 141–155

Gene flow within the M evolutionary lineage of Apis mellifera: role of the Pyrenees, isolation by distance and post-glacial re-colonization routes in the western Europe

  • Irati Miguel
  • Mikel Iriondo
  • Lionel Garnery
  • Walter S. Sheppard
  • Andone Estonba
Original Article

Abstract

We present a population genetic study focused on the two subspecies of the M evolutionary lineage, A. m. mellifera and A. m. iberiensis. Nuclear and mtDNA variation was analysed in 27 bee populations from the Iberian Peninsula, France and Belgium. Microsatellite data provides compelling evidence of a barrier to neutral gene flow at the Pyrenees. In addition, they suggest isolation by distance between populations of the M lineage. Mitochondrial data support the hypothesis that the Iberian Peninsula served as glacial refugia for the honeybees of western Europe. They show two paths of post-glacial re-colonization in the extremes of the Pyrenees and suggest that the western path was more significant in the post-glacial re-colonization process. Thus, we report here on three main factors for mellifera and iberiensis subspecies differentiation: the Pyrenean barrier, isolation by distance and the post-glacial re-colonization process.

honeybees subspecies mtDNA microsatellite population genetics 

Flux génique au sein de la lignée évolutive M d’Apis mellifera: rôle des Pyrénées, isolation par la distance et routes de recolonisation post-glaciaires en Europe occidentale

Apis mellifera génétique des populations microsatellite sous-espèce différenciation ADNmt Europe 

Genfluss in der evolutionären Linie M von Apis mellifera: Rolle der Pyrenäen, Isolation durch Entfernung und Wege nacheiszeitlicher Wiederbesiedlung im westlichen Europa

Zusammenfassung

Die Unterarten der Honigbiene (Apis mellifera) werden in die 5 evolutionäre Linien A (African), C (northern Mediterranean), M (western Europe), O (Oriental) and Y (Yemenitica) gruppiert. Die in dieser Studie untersuchte evolutionäre Linie M enthält zwei Unterarten: A. m. mellifera wird von Frankreich bis zu den Bergen des Ural gefunden und A. m. iberiensis ist auf der iberischen Halbinsel verbreitet. Obwohl allgemein angenommen wird, dass die Pyrenäen ein bedeutendes Hindernis für den Genfluss zwischen A. m. mellifera und A. m. iberiensis darstellt, wurde ein solcher Barriereeffekt bislang nicht nachgewiesen. Die Existenz genetischer Gefälle vom Süden der Iberischen Halbinsel bis zum nördlichen Europa und eine ungewisse taxonomische Zuordnung einiger Populationen in den Pyrenäen tragen zu der Unsicherheit bezüglich der Rolle der Pyrenäen als genetische Barriere bei. Andererseits wird seit längerem angenommen, dass die Iberische Halbinsel während der Eiszeit als Refugium für die westliche Honigbiene diente (Ruttner, 1952, 1988) und eine nacheiszeitliche Wiederbesiedlung von Nordeuropa wird von mehreren Autoren unterstützt (Garnery et al., 1998a,b; Franck et al., 1998, 2000b). Gegenstand dieser Untersuchung war es, einen potentiell isolierenden Effekt der Pyrenäen nachzuweisen, neue Daten zu dem Differenzierungsprozess der zwei Unterarten beizutragen und den Ablauf der Wiederbesiedlung zu untersuchen. Wir untersuchten 1398 Völker aus 27 Populationen der Iberischen Halbinsel sowie aus Frankreich und Belgien auf Variation an 10 Mikrosatellitenloci und der COI-COII intergenischen Region der mtDNA. Wir verwendeten verschiedene Arten statistischer Analysen wie die DA genetische Distanzmatrix, neighbor-joining trees, Korrelationen erster Ordnung und partielle Korrelationen, AMOVA, Analyse räumlicher Autokorrelationen und COCOPAN für Mikrosatellitendaten. Die Ergebnisse zeigten eine Isolation zwischen den verschiedenen Populationen der M Linie durch die Entfernung auf und lieferten sehr deutliche Hinweise auf eine Barriere für den neutralen Genfluß bei den Pyrenäen. Die Verteilung der mtDNA Haplotypen bestätigte das Iberische Refugium der Westeuropäischen Honigbiene in der Eiszeit. Wir konnten zwei verschiedene Wege der nacheiszeitlichen Wiederbesiedlung von der Iberischen Halbinsel aus an den beiden Enden der Pyrenäen ableiten. Es gab deutliche Unterschiede in der Verteilung der Mitotypen zwischen den westlichen und östlichen Enden der Pyrenäen, diese legten nahe, dass der westliche Weg für den nacheiszeitlichen Widerbesiedlungsprozess wichtiger war. Nach der in dieser Untersuchung beobachteten hohen Variabilität der M Mitotypen südlich der Pyrenäen könnten diese eine nützliche genetische Ressource für die Konservation der Westeuropäischen Honigbienen darstellen. Der nacheiszeitliche Wiederbesiedlungsverlauf, die Isolation durch die Entfernung und die von den Pyrenäen gebildete Verbreitungsbarriere sind Einflüsse, die zu der Ausbildung der Unterarten A. m. mellifera und A. m. iberiensis beigetragen haben.

Honigbienen Unterarten mtDNA Mikrosatelliten Populationsgenetik 

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Copyright information

© Springer S+B Media B.V. 2007

Authors and Affiliations

  • Irati Miguel
    • 1
  • Mikel Iriondo
    • 1
  • Lionel Garnery
    • 2
  • Walter S. Sheppard
    • 3
  • Andone Estonba
    • 1
  1. 1.Department of Genetics, Physical Anthropology and Animal Physiology, Faculty of Science and TechnologyUniversity of the Basque CountryBilbaoSpain
  2. 2.Laboratoire PopulationGénétique et Évolution, CNRSGif-sur-Yvette CedexFrance
  3. 3.Department of EntomologyWashington State UniversityPullmanUSA

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