Некоторые проблемы идентификации подвидов медоносной пчелы и их решение на примере изучения Apis mellifera в Сибири

При изучении медоносной пчелы Apis mellifera L. применяются как классический морфометрический, так и молекулярно-генетические методы, включая полногеномное секвенирование. С использованием морфометрического анализа тридцать подвидов A. mellifera были распределены по четырем эволюционным линиям, которые соответствовали их географическому происхождению. Исследование полиморфизма мтДНК, например локуса COI-COII, позволило выделить три основные эволюционные линии - А, М и С. Вместе с тем метод имеет ограничение, связанное с материнским наследованием митохондриального генома. Поскольку у медоносной пчелы нет половых хромосом, информацию о наследовании по линии трутней (а также по линии матки) можно получить только на основании анализа аутосомных локусов, таких как SNP (single nucleotide poly-morphism) и SSR (simple sequence repeats) маркеры. В настоящей работе впервые проведена оценка информативности морфометрического и молекулярно-генетического методов для идентификации подвидов A. mellifera , обитающих на пасеках Сибири, и показано, что анализ изменчивости основных параметров крыла (кубитальный индекс, гантельный индекс, дискоидальное смещение) и локуса COI-COII мтДНК позволяет точно определить происхождение пчелиной семьи. Впервые изучено генетическое разнообразие среднерусской породы сибирских популяций с использованием микросателлитных локусов. Выявлены породо- и экоспецифичные диагностические аллели, позволяющие дифференцировать среднерусскую породу и ее экотипы, а также подвиды южного происхождения (карпатскую породу, карнику). Цель работы - оценить информативность морфометрического и молекулярно-генетических методов для идентификации подвидов A. mellifera при изучении медоносной пчелы в Сибири. Объектом исследования были медоносные пчелы, полученные с 92 пасек 69 населенных пунктов, расположенных в пяти регионах Сибири: в Томской и Кемеровской областях, в Красноярском крае, Алтайском крае и Республике Алтай. Чтобы изучить породный состав медоносных пчел на пасеках Сибири, первоначально рабочие особи из 414 пчелиных семей были исследованы с использованием морфометрического метода и анализа вариабельности локуса COI-COII мтДНК. На втором этапе выявленные пчелиные семьи среднерусской породы A. m. mellifera были изучены с использованием комплекса SSR-маркеров. Исследована ва-риабельность 31 микросателлитного локуса. С целью поиска уникальных или специфичных для разных подвидов медоносной пчелы SSR-маркеров также изучено генетическое разнообразие пчел двух подвидов A. m. carpathica и A. m. carnica , имеющих южное происхождение (группа сравнения). Расчет популяционно-генетических параметров (частота аллелей, показатели наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности) проводили с использованием программы GenAlEx 6.5 (https://biology-assets.anu.edu.au/GenAlEx/). Оценка степени интрогрессии генов эволюционной линии С в линию М была выполнена на основе данных полиморфизма микросателлитных локусов с использованием программы STRUCTURE 2.3.4 (https://web.stanford.edu/group/pritchardlab/home.html). Выявлено, что три показателя крыла, а именно кубитальный индекс, гантельный индекс и дискоидальное смещение, совместно с данными по полиморфизму мтДНК необходимы и достаточны для дифференциации подвидов A. mellifera , причем показатель «дискоидальное смещение» одним из первых отклоняется от стандартных значений породы в процессе гибридизации пчел. В результате микросателлитного анализа выявлены локусы, которые дифференцируют как подвиды разных эволюционных линий (линии М и С), так и различные экотипы среднерусской пчелы. В качестве диагностических ДНК-маркеров могут быть рассмотрены локусы А043, Аp081, Аp049, AT139, A113, mrjp3 , состав и частота преобладающих аллелей которых (породоспецифичные аллели) различались у подвидов A. m. mellifera (линия М) и двух подвидов южного происхождения (карпатская порода A. m. carpathica и карника A. m. carnica , линия С). У пчел среднерусской породы A. m. mellifera аллели размером 128 п.н. локуса А043, 124 п.н. локуса Ap081, 127 п.н. локуса Ap049, 190 п.н. локуса AT139, 218 п.н. локуса A113 и 529 п.н. - mrjp3 регистрировали с высокой частотой (0,54-0,99), тогда как у пчел южного происхождения A. m. carpathica и A. m. carnica эти аллели оказались более редкими (0,01-0,27). Микросателлитный локус А008 рассматривается как наиболее перспективный молекулярный маркер для дифференциации различных экотипов темной лесной пчелы A. m. mellifera , обитающих на территории Сибири, Урала и Европы (выявлены экоспецифичные аллели). На основании изучения генетического разнообразия медоносных пчел, обитающих на территории Сибири, с использованием микросателлитных локусов разработана диагностическая панель молекулярных маркеров для дифференциации подвидов и экотипов медоносной пчелы, принадлежащих к эволюционным линиям М и С ( A. m. mellifera , A. m. carpathica и A. m. carnica ).