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Genetische Besonderheiten der Honigbiene Apis mellifera
Ausbildung zum Bienenwirtschaftsmeister
Mai 2012
Christian Boigenzahn
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.
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.
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
Multiple Geschlechtsallele
• Geschlecht bei der Honigbiene wird nicht durch Geschlechtschromosomen sondern durch Geschlechtsallele festgelegt.
• Es gibt einen Geschlechtslocus mit multiplen (verschiedenen; 12-19) Geschlechtsallelen.
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
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??
Diploider Drohn
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.
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.
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. �HalbgeschwisterHG (durchscnittl. 25% der Gene gleich).
• 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 verschiedenenMüttern (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.
Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb eines Bienenvolks
A 1
A 2
A 3
A 4
D(B1)
D(B2)
D(C)
K(B)
K(C)
K(D)K(A)
A(1,2,3,4): Arbeiterinnen; D (B1,B2,C): Drohnen; K( A): Königin; K(B,C): Drohnenmütter („Väter“); K(D): Drohnengroßm utter
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“).
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
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