Популяционно-генетическое исследование медоносной пчелы в Томской области показало, что значительная часть пасек представлена гибридными пчелами [1, 2]. Для более полной характеристики гибридных популяций и оценки информативности изученных показателей было проведено детальное исследование пчел пасеки в деревне Леботер Чаинского района Томской области. Пасека выделилась из состава крупного пчеловодческого совхоза и представляет собой типичную пасеку Томской области.
Морфометрическими и молекулярно-генетическими методами изучено 54 особи рабочих пчел от 10 пчелиных семей. Методами морфометрического анализа измерена длина хоботка и основные признаки правого верхнего крыла: кубитальный и гантельный индексы, дискоидальное смещение.
Результаты морфометрического исследования сравнивались с усредненными экстерьерными признаками рабочих особей разных пород пчел. Для молекулярно-генетического анализа были использованы образцы ДНК, выделенные из мышц рабочих пчел по стандартной методике [3, 4]. Исследовали межгенный локус цитохромоксидаза I — цитохромоксидаза II (COI — COII) митохондриального генома методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием праймеров [4]:
3’ САСАТТТАGАААТТССАТТА;
5’ АТАААТАТАААТСАТGТGGА.
Локус COI — COII включает ген тРНК tPNA и повторяющиеся элементы P и Q, имеющие длину 54 и 196 пар нуклеотидов (п.н.) соответственно, и отличается у разных пород медоносной пчелы. Структура локуса COI — COII мтДНК позволяет установить происхождение пчел по материнской линии.
Морфометрический анализ пчел выявил особей с экстерьерными признаками, характерными для среднерусских и для южных пород пчел. Длина хоботка исследованных пчел оказалась довольно короткой и составила в среднем (5,61±0,081) мм, то есть его длина не соответствует ни среднерусской, ни южным породам медоносной пчелы. Анализ отдельных морфометрических показателей крыла (кубитальный и гантельный индексы, дискоидальное смещение) у рабочих пчел показал, что большинство исследуемых особей соответствует гибридам среднерусской породы с южной (табл. 1).
На рисунке представлены вариационные кривые значений кубитального и гантельного индексов. Кривая распределения значений кубитального индекса всех пчел пасеки характеризуется наличием двух высоких и двух небольших пиков. Первый высокий пик, расположенный между значениями кубитального индекса от 44 до 52%, соответствует южным породам пчел. Второй пик, имеющий границы 54–60%, указывает на наличие на данной пасеке гибридных пчел и на влияние южных пород медоносной пчелы. Пики в зоне значений кубитального индекса более 60% показывают присутствие на пасеке пчел среднерусской породы.
Представляется интересным анализ сочетаний исследованных морфологических признаков у пчел пасеки (табл. 2). Так, из 54 проанализированных особей одновременно все три признака (кубитальный и гантельный индексы, дискоидальное смещение), характерные для среднерусской породы, встречались у 7 особей (13%), и только 4 особи (7,4%) имели все признаки, характерные для южных пород. Преобладало число особей с двумя признаками среднерусской породы и одним признаком южной породы — 28 образцов пчел, то есть более 50% особей. Причем у большинства особей (24 образца) сочетались гантельный индекс и дискоидальное смещение.
Пчелы, исследованные морфометрически, были также проанализированы молекулярно-генетическими методами. Выявлено два аллеля локуса СОI — СОII мтДНК: аллель PQQ обнаружен у 24 особей (44,44%); аллель Q выявлен в 30 образцах (55,56%). Поскольку передача митохондриального генома у пчел происходит только по материнской линии, полученные результаты отражают вклад в структуру генофонда исследуемой пасеки среднерусской и южных пород только по линии самок.
Интересные результаты получены при комплексной оценке морфометрических и молекулярно-генетических показателей. Разделение всей выборки пчел на группы по генетическому маркеру COI — COII мтДНК — среднерусская порода (аллель PQQ) и южные породы (аллель Q) — и построение соответствующих кривых распределения позволили детализировать полученные результаты (рис.). Кривая распределения значений кубитального индекса для группы особей, имеющих аллель Q (южные породы), показала пик с «горбом» в пределах значений кубитального индекса 44–52%, что соответствует южным породам; второй пик в пределах значений кубитального индекса, равных 54–58%, является показателем гибридных форм (см. рис.). Кривая распределения значений кубитального индекса для группы особей, у которых аллель PQQ (среднерусская порода), имеет также несколько пиков: небольшой пик, в пределах значений 42–46%, соответствует карпатской породе; высокий пик, в пределах 50–52%, указывает на южную желтую кавказскую породу; второй высокий пик, расположенный в зоне значений кубитального индекса выше 58%, указывает на среднерусскую породу. Таким образом, полученные результаты показывают на влияние отдельных пород медоносной пчелы на формирование гибридных форм и популяции в целом. По-видимому, карпатская порода медоносной пчелы, активно завозимая на пасеки области, участвует в формировании помесных форм. Среднерусская пчела также образует гибридные формы с желтой кавказской породой. Кривые распределения значений гантельного индекса пчел двух групп, выделенных по генетическому маркеру, характеризуются некоторой противофазностью, кроме зоны значений 0,88–0,94%, соответствующей гибридным пчелам.
По данным морфометрического и молекулярно-генетического анализа, морфометрическими признаками, наиболее согласованными со среднерусской породой, выявленной по локусу COI — COII мтДНК, являются гантельный индекс и дискоидальное смещение (табл. 3). Большинство особей (55,56%) относится к южной породе пчел по генетическому маркеру. Однако не обнаружено ни одной особи, имеющей полное соответствие южной породе как по генетическому маркеру, так и по морфометрическим показателям (табл. 4). Показан небольшой процент пчел (14,8%), имеющих аллель Q и два морфометрических признака южных пород. В подавляющем большинстве случаев (18 образцов) у особей, имеющих аллель Q, обнаружили два морфометрических признака, характерные для среднерусской породы (33,3%).
Полное соответствие пчел среднерусской породе по генетическому маркеру и по морфометрическим показателям обнаружено только у трех особей (5,6%). У 10 особей (18,5%), имеющих аллель PQQ, выявлено два признака, характерных для среднерусской породы, и один — для южной (см. табл. 4).
По мтДНК среднерусская и южные породы могут быть строго идентифицированы. Однако на исследованной пасеке у особей пчел практически не регистрируется соответствие данных по мтДНК и морфометрическим показателям, характерным для соответствующих пород. Это указывает на процесс метизации среднерусской и южных пород в популяции медоносной пчелы на данной пасеке.
Процесс вытеснения генов у пчел среднерусской породы менее значимый, поскольку среди особей, обладающих характерным для данной породы локусом COI–COII, зарегистрирован меньший процент пчел с морфометрическими признаками, характерными для южных пород, по сравнению с аналогичными данными, показанными для пчел с локусом Q. Возможная причина данной ситуации — особенности формирования популяции пчел: южные породы стали завозиться на пасеки недавно, и их доля была незначительной.
Для характеристики популяции пчел пасеки в деревне Леботер были использованы морфометрические и генетический маркер. Каждый отдельно взятый показатель не дает возможности полно оценить состояние гибридной популяции. Митохондриальный маркер позволяет однозначно определить происхождение особи, но только по линии самки. Кубитальный индекс достаточно информативный показатель чистопородности медоносной пчелы. Для анализа породного состава в гибридных популяциях кубитальный индекс наиболее значим в сочетании с генетическим маркером, поскольку позволил детализировать влияние отдельных пород на формирование популяции в деревне Леботер. Гантельный индекс является необходимым, но недостаточным показателем для оценки популяций медоносной пчелы. Возможно, в сочетании с дискоидальным смещением он позволит охарактеризовать популяцию более детально. Только различные морфометрические показатели в сочетании с генетическими маркерами обеспечивают более полное описание популяционно-генетической структуры медоносной пчелы.
Полученные результаты согласуются с литературными данными по оценке информативности различных показателей крыла [5]. Однако диагностическое значение отдельных морфометрических показателей крыла требует пересмотра. Высокая информативность отдельных морфометрических показателей обеспечивается только их комплексным использованием.
Полученные результаты современного состояния популяции медоносной пчелы на исследуемой пасеке позволяют рассматривать процесс метизации пчел пасеки как необратимый. Восстановление данной популяции пчел, обладающей генофондом среднерусской породы, возможно в случае максимальной замены гибридных пчел на чистопородных с дальнейшим постоянным контролем состояния генофонда и индивидуальным отбором пчелиных семей на пасеке.
Н.В.ОСТРОВЕРХОВА, О.Л.КОНУСОВА, Ю.Л.ПОГОРЕЛОВ,
Е.А.БЕЛЫХ, А.А.ВОРОТОВ
Томский государственный университет,
Биологический институт,
кафедра зоологии беспозвоночных, г. Томск
E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Аннотация:
Исследована популяционно-генетическая структура медоносной пчелы на пасеке в деревне Леботер Томской области. Проанализированы основные морфометрические показатели и изучены особенности митохондриального генома медоносной пчелы. Оценена информативность и значимость отдельных параметров и их сочетаний для определения породной принадлежности медоносной пчелы.
Ключевые слова:
медоносная пчела (Apis mellifera L.), экстерьерные признаки, митохондриальная ДНК, локус цитохромоксидаза I — цитохромоксидаза II (COI–COII), популяционно-генетическая структура.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Конусова О.Л., Погорелов Ю.Л., Островерхова Н.В., Рассейкина С.А. и др. Биологическая и хозяйственная оценка семей медоносной пчелы (Apis mellifera L.) в некоторых районах Томской области // Вестник ТГУ. Биология. — 2010. — №1 (9).
2. Островерхова Н.В., Конусова О.Л., Погорелов Ю.Л., Климова Е.А. и др. Характеристика митохондриального генома медоносной пчелы Apis mellifera L. в популяциях Томской области // Матер. II симпоз. стран СНГ по перепончатокр. насек. — СПб., 2010.
3. Никоноров Ю.М., Беньковская Г.В., Постряков А.В., Николенко А.Г. и др. Использование метода ПЦР для контроля чистопородности пчелосемей Apis mellifera mellifera L. в условиях Южного Урала // Генетика. — 1998. — №11.
4. Николенко А.Г., Постряков А.В. Полиморфизм локуса COI-COII митохондриальной ДНК медоносной пчелы Apis mellifera L. на Южном Урале // Генетика. — 2002. — №4.
5. Шарипов А.Я. К вопросу изучения изменчивости морфологических параметров крыльев медоносной пчелы // Матер. междунар. конф. «Пчеловодство — XXI в.». — М., 2008.
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
