Published August 31, 2023 | Version v1
Publication Open

Phenotypic and genetic characterization of Africanized Apis mellifera colonies with natural tolerance to Varroa destructor and contrasting defensive behavior

Creators

  • 1. National Agricultural Technology Institute
  • 2. National University of Northwestern Buenos Aires
  • 3. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral
  • 4. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 5. Universidad de la República

Description

Africanized Apis mellifera colonies with promising characteristics for beekeeping have been detected in northern Argentina (subtropical climate) and are considered of interest for breeding programs. Integral evaluation of this feral material revealed high colony strength and resistance/tolerance to brood diseases. However, these Africanized honeybees (AHB) also showed variable negative behavioral traits for beekeeping, such as defensiveness, tendency to swarm and avoidance behavior. We developed a protocol for the selection of AHB stocks based on defensive behavior and characterized contrasting colonies for this trait using NGS technologies. For this purpose, population and behavioral parameters were surveyed throughout a beekeeping season in nine daughter colonies obtained from a mother colony (A1 mitochondrial haplotype) with valuable characteristics (tolerance to the mite Varroa destructor , high colony strength and low defensiveness). A Defensive Behavior Index was developed and tested in the colonies under study. Mother and two daughter colonies displaying contrasting defensive behavior were analyzed by ddRADseq. High-quality DNA samples were obtained from 16 workers of each colony. Six pooled samples, including two replicates of each of the three colonies, were processed. A total of 12,971 SNPs were detected against the reference genome of A. mellifera , 142 of which showed significant differences between colonies. We detected SNPs in coding regions, lncRNA, miRNA, rRNA, tRNA, among others. From the original data set, we also identified 647 SNPs located in protein-coding regions, 128 of which are related to 21 genes previously associated with defensive behavior, such as dop3 and dopR2 , CaMKII and ADAR , obp9 and obp10 , and members of the 5-HT family. We discuss the obtained results by considering the influence of polyandry and paternal lineages on the defensive behavior in AHB and provide baseline information to use this innovative molecular approach, ddRADseq, to assist in the selection and evaluation of honey bee stocks showing low defensive behavior for commercial uses.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم اكتشاف مستعمرات Apis mellifera الأفريقية ذات الخصائص الواعدة لتربية النحل في شمال الأرجنتين (المناخ شبه الاستوائي) وتعتبر ذات أهمية لبرامج التكاثر. كشف التقييم المتكامل لهذه المادة الوحشية عن قوة عالية للمستعمرة ومقاومة/تحمل لأمراض الحضنة. ومع ذلك، أظهر نحل العسل الأفريقي (AHB) أيضًا سمات سلوكية سلبية متغيرة لتربية النحل، مثل الدفاعية والميل إلى السرب وسلوك التجنب. لقد طورنا بروتوكولًا لاختيار مخزونات AHB بناءً على السلوك الدفاعي وميزنا مستعمرات متباينة لهذه السمة باستخدام تقنيات الجيل التالي لتحديد التسلسل. لهذا الغرض، تم مسح المعلمات السكانية والسلوكية طوال موسم تربية النحل في تسع مستعمرات ابنة تم الحصول عليها من مستعمرة أم (النمط الفرداني للميتوكوندريا A1) بخصائص قيمة (تحمل مدمر عثة الفاروا ، وقوة مستعمرة عالية ودفاعية منخفضة). تم تطوير مؤشر السلوك الدفاعي واختباره في المستعمرات قيد الدراسة. تم تحليل مستعمرات الأم وابنتها التي تظهر سلوكًا دفاعيًا متباينًا بواسطة ddRADseq. تم الحصول على عينات حمض نووي عالية الجودة من 16 عاملاً من كل مستعمرة. تمت معالجة ست عينات مجمعة، بما في ذلك نسختين متماثلتين من كل مستعمرة من المستعمرات الثلاث. تم اكتشاف ما مجموعه 12،971 SNPs مقابل الجينوم المرجعي لـ A. mellifera ، 142 منها أظهرت اختلافات كبيرة بين المستعمرات. اكتشفنا SNPs في مناطق الترميز، lncRNA، miRNA، rRNA، tRNA، من بين أمور أخرى. من مجموعة البيانات الأصلية، حددنا أيضًا 647 SNPs الموجودة في مناطق ترميز البروتين، 128 منها مرتبطة بـ 21 جينًا كانت مرتبطة سابقًا بالسلوك الدفاعي، مثل dop3 و dopR2 و CaMKII و ADAR و obp9 و obp10 وأفراد من عائلة 5 - HT. نناقش النتائج التي تم الحصول عليها من خلال النظر في تأثير تعدد الأزواج وسلالات الأب على السلوك الدفاعي في AHB ونقدم معلومات أساسية لاستخدام هذا النهج الجزيئي المبتكر، ddRADseq، للمساعدة في اختيار وتقييم مخزون نحل العسل الذي يظهر سلوكًا دفاعيًا منخفضًا للاستخدامات التجارية.

Translated Description (French)

Des colonies d'Apis mellifera africanisées présentant des caractéristiques prometteuses pour l'apiculture ont été détectées dans le nord de l'Argentine (climat subtropical) et sont considérées comme intéressantes pour les programmes d'élevage. L'évaluation intégrale de ce matériau sauvage a révélé une forte force de la colonie et une résistance/tolérance élevée aux maladies de la couvée. Cependant, ces abeilles africanisées (AHB) ont également montré des traits de comportement négatifs variables pour l'apiculture, tels que la défensive, la tendance à essaimer et le comportement d'évitement. Nous avons développé un protocole pour la sélection des stocks d'AHB basé sur le comportement défensif et caractérisé les colonies contrastées pour ce trait en utilisant les technologies NGS. À cette fin, des paramètres de population et de comportement ont été étudiés tout au long d'une saison apicole dans neuf colonies filles obtenues à partir d'une colonie mère (haplotype mitochondrial A1) avec des caractéristiques précieuses (tolérance à l'acarien Varroa destructeur , force de colonie élevée et faible capacité de défense). Un indice de comportement défensif a été développé et testé dans les colonies étudiées. Les colonies mères et deux colonies filles présentant un comportement défensif contrasté ont été analysées par ddRADseq. Des échantillons d'ADN de haute qualité ont été obtenus auprès de 16 travailleurs de chaque colonie. Six échantillons regroupés, dont deux répliques de chacune des trois colonies, ont été traités. Au total, 12 971 SNP ont été détectés contre le génome de référence d'A. mellifera , dont 142 présentaient des différences significatives entre les colonies. Nous avons détecté des SNP dans les régions codantes, lncRNA, miRNA, rRNA, tRNA, entre autres. À partir de l'ensemble de données original, nous avons également identifié 647 SNP situés dans des régions codant pour des protéines, dont 128 sont liés à 21 gènes précédemment associés à un comportement défensif, tels que dop3 et dopR2, CaMKII et ADAR , obp9 et obp10 , et des membres de la famille 5-HT. Nous discutons des résultats obtenus en considérant l'influence de la polyandrie et des lignées paternelles sur le comportement défensif dans l'AHB et fournissons des informations de base pour utiliser cette approche moléculaire innovante, ddRADseq, pour aider à la sélection et à l'évaluation des stocks d'abeilles mellifères présentant un faible comportement défensif pour des utilisations commerciales.

Translated Description (Spanish)

Se han detectado colonias africanizadas de Apis mellifera con características prometedoras para la apicultura en el norte de Argentina (clima subtropical) y se consideran de interés para los programas de cría. La evaluación integral de este material salvaje reveló una alta fuerza de la colonia y resistencia/tolerancia a las enfermedades de la cría. Sin embargo, estas abejas melíferas africanizadas (AHB) también mostraron rasgos de comportamiento negativos variables para la apicultura, como la actitud defensiva, la tendencia a enjambrar y el comportamiento de evitación. Desarrollamos un protocolo para la selección de poblaciones de AHB basado en el comportamiento defensivo y caracterizamos colonias contrastantes para este rasgo utilizando tecnologías NGS. Para ello, se encuestaron parámetros poblacionales y de comportamiento a lo largo de una temporada apícola en nueve colonias hijas obtenidas de una colonia madre (haplotipo mitocondrial A1) con características valiosas (tolerancia al ácaro Varroa destructor , alta resistencia de la colonia y baja defensividad). Se desarrolló y probó un Índice de Comportamiento Defensivo en las colonias en estudio. La madre y dos colonias hijas que muestran un comportamiento defensivo contrastante fueron analizadas por ddRADseq. Se obtuvieron muestras de ADN de alta calidad de 16 obreras de cada colonia. Se procesaron seis muestras agrupadas, incluidas dos réplicas de cada una de las tres colonias. Se detectaron un total de 12.971 SNP contra el genoma de referencia de A. mellifera , 142 de los cuales mostraron diferencias significativas entre colonias. Detectamos SNP en regiones codificantes, lncRNA, miRNA, rRNA, tRNA, entre otros. Del conjunto de datos original, también identificamos 647 SNP ubicados en regiones codificantes de proteínas, 128 de los cuales están relacionados con 21 genes previamente asociados con el comportamiento defensivo, como dop3 y dopR2, CaMKII y ADAR , obp9 y obp10 , y miembros de la familia 5-HT. Discutimos los resultados obtenidos considerando la influencia de la poliandria y los linajes paternos en el comportamiento defensivo en AHB y proporcionamos información de referencia para utilizar este enfoque molecular innovador, ddRADseq, para ayudar en la selección y evaluación de poblaciones de abejas melíferas que muestran un bajo comportamiento defensivo para usos comerciales.

Files

pdf.pdf

Files (2.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:3a9095cd68edcad8d55470bead3037d3
2.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التوصيف الظاهري والوراثي لمستعمرات Apis mellifera الأفريقية مع التسامح الطبيعي مع مدمر الفاروا والسلوك الدفاعي المتباين
Translated title (French)
Caractérisation phénotypique et génétique des colonies d'Apis mellifera africanisées avec une tolérance naturelle au Varroa destructor et un comportement défensif contrasté
Translated title (Spanish)
Caracterización fenotípica y genética de colonias africanizadas de Apis mellifera con tolerancia natural a Varroa destructor y comportamiento defensivo contrastante

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4386328132
DOI
10.3389/finsc.2023.1175760

Is supplement to
https://openalex.org/W4392201543 (Other)
https://openalex.org/W4317479662 (Other)
https://openalex.org/W4246229072 (Other)
https://openalex.org/W4229023065 (Other)
https://openalex.org/W2949283442 (Other)
https://openalex.org/W2765878860 (Other)
https://openalex.org/W2568783566 (Other)
https://openalex.org/W2130041992 (Other)
https://openalex.org/W2079508682 (Other)
https://openalex.org/W2002110904 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1184591768
  • https://openalex.org/W1430088674
  • https://openalex.org/W1522753170
  • https://openalex.org/W1546584318
  • https://openalex.org/W1555539330
  • https://openalex.org/W1567740502
  • https://openalex.org/W1807298918
  • https://openalex.org/W1920364837
  • https://openalex.org/W1982274607
  • https://openalex.org/W1983721287
  • https://openalex.org/W1990014988
  • https://openalex.org/W2001970248
  • https://openalex.org/W2007002280
  • https://openalex.org/W2010471193
  • https://openalex.org/W2011314794
  • https://openalex.org/W2013741310
  • https://openalex.org/W2015520913
  • https://openalex.org/W2017403440
  • https://openalex.org/W2025980301
  • https://openalex.org/W2026059246
  • https://openalex.org/W2026941674
  • https://openalex.org/W2027674910
  • https://openalex.org/W2039651774
  • https://openalex.org/W2043510226
  • https://openalex.org/W2044984051
  • https://openalex.org/W2044994620
  • https://openalex.org/W2050483011
  • https://openalex.org/W2050796178
  • https://openalex.org/W2051074238
  • https://openalex.org/W2052819346
  • https://openalex.org/W2053943798
  • https://openalex.org/W2056884786
  • https://openalex.org/W2058861959
  • https://openalex.org/W2061257919
  • https://openalex.org/W2064214354
  • https://openalex.org/W2065575571
  • https://openalex.org/W2065901738
  • https://openalex.org/W2069691023
  • https://openalex.org/W2069742222
  • https://openalex.org/W2071728323
  • https://openalex.org/W2071957358
  • https://openalex.org/W2072024086
  • https://openalex.org/W2083828464
  • https://openalex.org/W2100647585
  • https://openalex.org/W2104976188
  • https://openalex.org/W2106117773
  • https://openalex.org/W2108524369
  • https://openalex.org/W2109801638
  • https://openalex.org/W2110597285
  • https://openalex.org/W2120635563
  • https://openalex.org/W2123482577
  • https://openalex.org/W2129776003
  • https://openalex.org/W2131271579
  • https://openalex.org/W2132908276
  • https://openalex.org/W2133057954
  • https://openalex.org/W2144504271
  • https://openalex.org/W2156794770
  • https://openalex.org/W2159474015
  • https://openalex.org/W2161184021
  • https://openalex.org/W2162470222
  • https://openalex.org/W2162510285
  • https://openalex.org/W2164794841
  • https://openalex.org/W2169912065
  • https://openalex.org/W2170551349
  • https://openalex.org/W2173928385
  • https://openalex.org/W2175522973
  • https://openalex.org/W2179991901
  • https://openalex.org/W2195393869
  • https://openalex.org/W2204648285
  • https://openalex.org/W223385549
  • https://openalex.org/W2241494839
  • https://openalex.org/W232351059
  • https://openalex.org/W2331887654
  • https://openalex.org/W2460910942
  • https://openalex.org/W2553498846
  • https://openalex.org/W2624888654
  • https://openalex.org/W267438021
  • https://openalex.org/W2744371645
  • https://openalex.org/W2775615125
  • https://openalex.org/W2782456961
  • https://openalex.org/W2782629970
  • https://openalex.org/W2861902262
  • https://openalex.org/W2889025670
  • https://openalex.org/W2896615357
  • https://openalex.org/W2910323480
  • https://openalex.org/W2918086501
  • https://openalex.org/W2947102518
  • https://openalex.org/W2947422913
  • https://openalex.org/W2963386437
  • https://openalex.org/W2970049608
  • https://openalex.org/W2981521207
  • https://openalex.org/W2997022986
  • https://openalex.org/W3011043124
  • https://openalex.org/W3037070176
  • https://openalex.org/W3039137271
  • https://openalex.org/W3046995430
  • https://openalex.org/W3091949851
  • https://openalex.org/W3092979205
  • https://openalex.org/W3093546083
  • https://openalex.org/W3105006029
  • https://openalex.org/W3127269262
  • https://openalex.org/W3134360847
  • https://openalex.org/W3164271582
  • https://openalex.org/W3165147036
  • https://openalex.org/W3187307681
  • https://openalex.org/W3199915957
  • https://openalex.org/W3204324867
  • https://openalex.org/W3213171917
  • https://openalex.org/W324788422
  • https://openalex.org/W4205274652
  • https://openalex.org/W4223957022
  • https://openalex.org/W4281813958
  • https://openalex.org/W647715353