Africanized and European honey bee worker ovarian follicle development response to racial brood pheromone extracts

Abstract

Africanized and European worker honey bee (Apis mellifera L.) ovary follicle development response to Africanized and European larval extracts and synthetic brood pheromone were measured and modeled. Africanized workers had significantly greater baseline development than European workers. Racial extracts did not differentially affect Africanized or European follicle development. Africanized EC₅₀ of brood pheromone for follicle development inhibition was 16 times greater than for European workers. The higher worker reproductive ability of Africanized workers appeared intrinsic and was not explained by the racial blend of pheromone or composition of the adult rearing environment. Higher colony-level reproduction apparently extends to the individual-level in Africanized bees.

Zusammenfassung

Die als afrikanisierte Bienen bezeichneten Hybriden von europäischen (Apis mellifera L.) und afrikanischen (Apis mellifera scutellata) Bienenrassen sollen eine höhere Eilegerate und stärkere Follikelentwicklung haben als europäische Bienen. Wir prüften die Hypothese, dass die unterschiedliche Follikelentwicklung bei afrikanisierten und europäischen Arbeiterinnen eine Folge ist von (1) rassenspezifischen Komponenten des Larvenpheromons, (2) Dosierung des Pheromons und (3) der genetischen Zusammensetzung der zusammen gehaltenen Adultbienen. Auf der Basis der Pheromonkonzentrationen, die für eine Hemmung der Follikelentwicklung notwendig waren, wurde zusätzlich ein Modell für die Follikelentwicklung bei afrikanisierten und europäischen Arbeiterinnen entwickelt. Allgemeine Methoden: Die Rassezugehörigkeit (europäische vs. afrikanisierte Bienen) wurde über DNA (mtDNA)-Analysen bestätigt. Die Bienen wurden für 14 Tage im dunklen Brutschrank (34 °C ± 1 °C und 50 % ± 5 % RF) in Käfigen aus Plexiglas und Drahtgitter (1635 cm³) gehalten. Am 15. Tag wurden die Bienen getötet und bei −20 °C eingefroren. Die Ovariolen von 20–30 Bienen pro mtDNA-Typ und Käfig wurden unter einem Präpariermikroskop untersucht. Die Follikelentwicklung wurde in 5 Klassen von 0 = keine Entwicklung bis 4 = voll entwickelte Eier eingeteilt. Es wurden drei Experimente durchgeführt. In Experiment 1 wurde die Reaktion der Follikelentwicklung auf Extrakte von europäischen bzw. afrikanisierten Larven gemessen. Bei den afrikanisierten Bienen waren die Follikel signifikant weiter entwickelt als bei europäischen Bienen (Abb. 1). Weder bei den afrikanisierten noch bei den europäischen Bienen gab es Unterschiede zwischen den Experimenten mit afrikanisierten bzw. europäischen Larvenextrakten. In Experiment 2 wurde die dosisabhängige Follikelentwicklung bei afrikanisierten und europäischen Arbeiterinnen nach Applikation eines synthetischen Brutpheromons (Tab. I) gemessen. Die EC₅₀ gibt die durchschnittliche effektive Konzentration des Larvenpheromons an, bei der die maximale Follikelentwicklung um 50 % reduziert wird. Diese EC₅₀ war bei afrikanisierten Bienen 16,2 mal höher als bei europäischen Bienen (Abb. 2). In Experiment 3 testeten wir mögliche Interaktionen zwischen afrikanisierten und europäischen Bienen im selben Käfig auf die Follikelentwicklung. Die durchschnittlichen Unterschiede in der EC₅₀ zwischen Käfigen mit gemischten Arbeiterinnen und Arbeiterinnen einer Bienenrasse betrugen −3,6 ± 3,5 und waren nicht signifikant (t = −0, 10, 5 df, P < 0,05). Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass afrikanisierte Arbeiterinnen bei der Follikelentwicklung eine signifikant höhere Reaktionsschwelle gegenüber Brutpheromonen haben als europäische Bienen, unabhängig von der Herkunft des Pheromons und den Haltungsbedingungen der Bienen.