Разработка и валидация тест-системы анализа полиморфизма микросателлитов для контроля происхождения и оценки генетического разнообразия медоносных пчел (Apis mellifera l.)
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Генетика, геномика
Статья в выпуске: 4 т.61, 2026 года.
Бесплатный доступ
Современное пчеловодство сталкивается с серьезными системными вызовами, среди которых особую угрозу представляют неконтролируемые кочевки пасек и бессистемная интродукция коммерческих пород в ареалы аборигенных подвидов медоносных пчел (Apis mellifera L.). Случайная интрогрессивная гибридизация может приводить к постепенному размыванию генетической структуры локальных популяций, потенциальному снижению выраженности ценных адаптивных признаков и изменению баланса исторически сложившихся сочетаний генов. Традиционные морфометрические методы оценки чистопородности не обеспечивают достаточной точности для выявления ранних стадий гибридизации, что обусловливает острую необходимость применения высокоточных молекулярно-генетических панелей на основе микросателлитных (STR) локусов. Однако большинство используемых в мире панелей микросателлитов требуют оптимизации под специфику локального генофонда для исключения мономорфных или неспецифических локусов. Цель работы заключалась в разработке, оптимизации и валидации мультиплексной тест-системы на основе панели из 15 информативных микросателлитных маркеров для идентификации, контроля происхождения и комплексной оценки параметров генетического разнообразия пород медоносных пчел. Исследование проведено на рабочих пчелах (n =185) Apis mellifera трех пород: серая горная кавказская, карника и карпатская. Анализ полиморфизма 15 локусов осуществляли с помощью мультиплексной ПЦР с последующей детекцией фрагментов методом капиллярного электрофореза на генетическом анализаторе Нанофор-05 (ООО «НПФ Синтол», Россия). Статистическую обработку выполняли в программах GenAlEx v. 6.5.1 (https://biology.anu.edu.au/research/software/gen-alex) и Cervus 3.0.7 (http://www.fieldgenetics.com/pages/aboutCervus_Overview.jsp). Разработанная тест-система продемонстрировала высокую аналитическую чувствительность и 100 % воспроизводимость результатов. Усредненное по всем локусам число фактически наблюдаемых аллелей составило NA = 5,8±0,562, число эффективных локусов NE = 2,647±0,298. Тест-система эффективно идентифицирует низкочастотную фракцию аллелей (доля редких вариантов составила 37,9 %), что критически важно для детекции следов межпородной интрогрессии. Более половины локусов (8 из 15) проявили высокий уровень информативности (PIC > 0,5). Валидация потребительских свойств показала, что вероятность случайного совпадения генотипов ничтожно мала (PI = 1,94×10−10). Точность подтверждения происхождения по обоим родителям достигает 99,88 %, точность исключения ошибочно записанных родителей — 99,99 %. Созданная тест-система является эффективным биотехнологическим инструментом и рекомендуется для широкомасштабного генетического скрининга, индивидуальной паспортизации пчелиных семей, жесткого контроля достоверности происхождения племенного материала, а также для разработки долгосрочных программ по сохранению и защите генофондов аборигенных пчел.
Короткий адрес: https://sciup.org/142248603
IDS: 142248603 | УДК: 638.12:575.113:57.08 | DOI: 10.15389/agrobiology.2026.4.632rus
Development and validation of a microsatellite polymorphism analysis test system for parentage control and genetic diversity assessment in honey bees (Apis mellifera l.)
Modern beekeeping faces serious systemic challenges, particularly the uncontrolled migration of apiaries and the unsystematic introduction of commercial breeds into the habitats of native subspecies of the honey bee (Apis mellifera L.) pose a particular threat. Accidental introgressive hybridization can lead to gradual erosion of the genetic structure of local populations, potential reduction in the expression of valuable adaptive traits and disruption of the balance of historically established gene combinations. Traditional morphometric methods for assessing purebred status do not provide sufficient accuracy for detecting early stages of hybridization, which necessitates the urgent implementation of high‑precision molecular‑genetic panels based on microsatellite (STR) loci. However, most microsatellite panels currently used worldwide require optimization for the specific characteristics of local gene pools to exclude monomorphic or non‑specific loci. The test system developed in this study accurately identifies purebred colonies and their hybrids, thereby providing a robust foundation for genetic monitoring, selective breeding and conservation of the native Apis mellifera gene pool. The aim of this work was to develop, optimize, and validate a multiplex test system based on a panel of 15 informative microsatellite markers for identification, parentage control, and comprehensive assessment of genetic diversity parameters in honey bee breeds. The study was conducted on worker bees (n = 185) of Apis mellifera representing three breeds: Grey Mountain Caucasian bee (A. m. caucasica), Carniolan bee (A. m. carnica), and Carpathian bee (A. m. carpatica). Polymorphism analysis of the 15 loci was performed using multiplex PCR followed by fragment detection by capillary electrophoresis on a Nanofor‑05 genetic analyzer (Syntol, Russia). Statistical processing was carried out using GenAlEx v. 6.5.1 (https://biology.anu.edu.au/research/software/genalex) and Cervus 3.0.7 (http://www.fieldgenetics.com/pages/aboutCervus). Overview.jsp) software. The developed test system demonstrated high analytical sensitivity and 100 % reproducibility of results. The average number of observed alleles per locus was NA = 5.8±0.562, and the effective number of alleles was NE = 2.647±0.298. The system effectively identifies low‑frequency allele fractions (the proportion of rare variants was 37.9 %), which is critical for detecting traces of inter‑breed introgression. More than half of the loci (8 out of 15) showed high level of informativeness (PIC > 0.5). Validation of the system's performance characteristics revealed a negligibly low probability of identical genotype match (PI = 1.94×10-10). The accuracy of parentage assignment for both parents reached 99.88 %, while the exclusion power for incorrectly recorded parents was 99.99 %. The developed test system represents an effective biotechnological tool and is recommended for large‑scale genetic screening, individual certification of honey bee colonies, stringent verification of pedigree authenticity in breeding stock, and the development of long‑term programs for the conservation and protection of native honey bee gene pools.
