Genetische Besonderheiten der Honigbiene Apis mellifera

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1 Genetische Besonderheiten der Honigbiene Apis mellifera Ausbildung zum Bienenwirtschaftsmeister Mai 2012 Christian Boigenzahn

2 Sonderfall Parthenogenese (Jungfernzeugung) = eingeschlechtliche Vermehrung: aus unbefruchteten Eiern entstehen lebensfähige Nachkommen. Bedeutung: Die eingeschlechtliche Phase bringt eine große Zahl von weiteren Nachkommen hervor, sodass sich die Art innerhalb von kurzer Zeit stark vermehrt und verbreitet. In der zweigeschlechtlichen Generation erfolgt die Neukombination des genetischen Materials.

3 Beispiel Honigtauerzeuger: Fundatrix (diploid) legen unbefruchtete Eier (diploide Weibchen, teils geflügelt, teils ungeflügelt rasche Ausbreitung) mehrere Generationen Herbst: aus unbefruchteten Eiern entstehen Geschlechtstiere mit haploiden Geschlechtszellen Paarung diploide Wintereier.

4 Parthenogenese bei der Honigbiene - Geschlechtsbestimmung 1845 von DZIERZON beschrieben Beobachtung 1: unbefruchtete Königin produziert nur Drohnen. Beobachtung 2: Paarung Ligustica x Nigra (Ligustica Königin x Nigra Drohn Drohnen gelb.) 1852: Bestätigung der Ergebnisse durch SIEBOLD

5 Multiple Geschlechtsallele Geschlecht bei der Honigbiene wird nicht durch Geschlechtschromosomen sondern durch Geschlechtsallele festgelegt. Es gibt einen Geschlechtslocus mit multiplen (verschiedenen; 12-19) Geschlechtsallelen.

6 Geschlechtsdetermination Arbeiterinnen und Königinnen: Diploid, heterozygot (32 Chromosomen) Drohnen: Entstehen aus unbefruchteten Eiern Sind haploid, hemizygot (16 Chromosomen) Bei der Spermabildung KEINE Reduktionsteilung Keine Änderung des Genoms! Spermien: 16 Chromosomen

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8 Diploide Drohnen Entstehen durch Inzucht: diploid, homozygot Produzieren ein Pheromon, das Bienen erkennen im frühen Larvenstadium von Arbeiterinnen gefressen. In der Natur existieren keine diploiden Drohen Können künstlich aufgezogen werden: sind größer u. schwerer, haben kleinere Testes, 32 Chrom. in den Spermien Aufzucht von triploiden Bienen möglich??

9 Diploider Drohn

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11 Genetische Verwandtschaftsverhältnisse im Bienenvolk Königin, Arbeiterinnen, Drohnen: 2 Generationen gleichzeitig vorhanden Königin: in den Gameten ein zufälliger Mix von väterlichern. u. mütterlichen Chromosomen der Königin bei der Meiose angelegt es werden viele genetisch verschiedene Gameten produziert.

12 Drohnen: entstehen parthenogenetisch aus Gameten, die eine Mixtur von väterlichen u. mütterlichen Chromosomen des Genotyps ihrer Mutter darstellt. Repräsentieren das Genom der Königin Keine Meiose bei der Sperambildung Das Sperma jedes Drohns repräsentieret das Genom der Königin (ihrer Mutter). Keine Änderung, da keine Meiose! Ein Drohn multipliziert identisch das Genom der Königin (10 Mio.) über die Spermien fliegende Spermien. Transformiert das Geschlecht von weiblich auf männlich. Ermöglicht es der Königin, genetisch männlich zu funktionieren.

13 Unterfamilien ( Patrilines ): 1. Eier werden befruchtet: von den identen Spermien eines Drohns. Supergeschwister SG(durchschnittl. 75% der Gene gleich). 2. Eier werden befruchtet: von Spermien aus Drohnen aus einem Volk. Vollgeschwister VG(durchschnittl. 50% der Gene gleich) 3. Eier werden befruchtet: mit Spermien aus Drohnen aus verschiedenen (nicht verwandten) Völkern. Halbgeschwister HG (durchscnittl. 25% der Gene gleich).

14 Genetisch gesehen sind nicht Drohnen, sondern ihre Mütter die Väter von Arbeiterinnen und Drohnen. Drohnen sind nur fliegende Spermien der Drohnenmütter. Eine Königin wird von mehreren Drohnen begattet, die wiederum von verschiedenen Müttern (Königinnen) abstammen. Vater einer Biene kann nicht eindeutig bestimmt werden. In der Zucht repräsentiert die Mutter der Drohnevölker, also die Großmutter der Drohnen, die Vaterseite.

15 Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb eines Bienenvolks A 1 D(B1) A 2 K(B) K(A) A 3 D(B2) K(D) A 4 D(C) K(C) A(1,2,3,4): Arbeiterinnen; D (B1,B2,C): Drohnen; K(A): Königin; K(B,C): Drohnenmütter ( Väter ); K(D): Drohnengroßmutter

16 Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb eines Bienenvolks Arbeiterinnen A1, A2: Supergeschwister Arbeiterinnen A1, A3 bzw. A2, A3: Vollgeschwister Arbeiterin A4: Halbschwester der anderen Arbeiterinnen HG Beziehung stimmt nur, wenn K(B) und K(C) nicht verwandt sind. Trifft bei Standbegattung zu. Sind K(B) und K(C) verwandt Verwandtschaft enger Grafik: Belegstelle: K(B), K(C) sind Väter der Arbeiterinnen, K(D) Drohnengroßmutter (gemeinsame Mutter der Väter ).

17 Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb eines Bienenvolks Sind im Bienenvolk im Durchschnitt enger als bei anderen Nutztieren Grund: Haploide Status der Drohnen und fehlende Meiose bei der Bildung der Spermien. Mehrfachpaarung der Königin Kenntnis der Verwandtschaft: Wichtig für die Schätzung von Populationsparametern