Genetic Diversity of Kırklareli Honey Bee (Apis mellifera L.) Populations in Thrace Region of Turkey: Identification of Mitochondrial COI and ND5 Gene Regions

Year 2023, Volume: 20 Issue: 4, 959 - 966, 25.12.2023

İlknur Göze , Fulya Özdil

https://doi.org/10.33462/jotaf.1252015

Abstract

The main goal of genetic resource conservation is to keep as much genetic diversity as possible within each species. In this respect, some difficulties in the protection of honey bee gene resources make it necessary to reveal the genetic structures of the subspecies and the genetic relationships between the subspecies. In this study, Kırklareli honey bee populations which were officially registered as an ecotype of Turkey’s honey bee (Apis mellifera L.) gene resources by the Republic of Turkey, Ministry of Agriculture and Forestry, were examined in the COI and ND5 genes of mitochondrial DNA. The restriction fragment length polymorphism (RFLP) together with the polymerase chain reaction (PCR) was used to define Apis mellifera populations. A total of 117 worker bee samples were used which were collected from mostly the Kırklareli province. A newly found single nucleotide polymorphism (SNP), G→A transition in the COI gene region formed a novel NcoI restriction site resulting in a new haplotype. This new haplotype has been abbreviated as haplotype C. As a result of the COI/SspI digestion, the previously reported C haplotype was determined. No restriction was found with the treatment of COI/StyI enzyme. On the other hand, as a result of ND5/AluI restriction, 2 restriction site and previously reported haplotype C was obtained in all of the studied samples. No restriction was screened with ND5/FokI and ND5/HincII enzymes in the whole samples, only a reported uncut B haplotype was observed. Within this study, novel genetic information has been revealed for the Kırklareli honey bee ecotype registered as the Thrace honey bee of Turkey’s honey bee gene resources. Moreover, detailed studies with larger sample sizes should be conducted to characterize the origin and the subspecies of Kırklareli honey bees in detail. It is thought that this study will be useful in the identification and registration of the Kırklareli honey bees to be carried out in the future, and also in the creation of a database.

Keywords

Apis mellifera, COI gene, ND5 gene, Kırklareli honey bee, RFLP technique

Türkiye’nin Trakya Bölgesi Kırklareli Bal Arısı (Apis mellifera L.) Populasyonlarında Genetik Çeşitlilik: Mitokondriyel COI ve ND5 Gen Bölgelerinin İncelenmesi

Abstract

Genetik kaynakları korumanın temel amacı, her bir tür içinde mümkün olduğu kadar çok genetik çeşitliliği korumaktır. Bu açıdan bal arısı gen kaynaklarının korunmasındaki bazı güçlükler, alt türlerin genetik yapılarının ve alt türler arasındaki genetik ilişkilerin ortaya çıkarılmasını zorunlu kılmaktadır. Bu araştırmada, T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı tarafından Trakya ekotipi olarak tescil edilen Kırklareli bal arısı populasyonlarını temsil eden bal arıları mitokondriyel genomda COI ve ND5 gen bölgelerinde farklı restriksiyon enzimleri ile incelenmiştir. Apis mellifera populasyonlarının tanımlanmasında restriksiyon parça uzunluk polimorfizmi (RFLP) yöntemi, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile birlikte çalışılmıştır. Ağırlıklı olarak Kırklareli ilinden örneklenen 117 adet işçi arı örneği materyal olarak kullanılmıştır. COI/NcoI kesiminde G→A transizyonu sonucu yeni bir kesim noktası ve ilk kez bu çalışmada bildirilen yeni bir haplotip elde edilmiştir. Bu haplotip daha önce bildirilen haplotipleri takip ederek C haplotipi olarak adlandırılmıştır. COI/SspI kesim sonucu olarak, birden fazla kesim noktası ve önceki çalışmalarda bildirilen C haplotipi elde edilmiş; COI/StyI enzimi ile herhangi bir kesim noktası bulunamamıştır. Öte yandan, ND5/AluI kesimi sonucunda, incelenen tüm örneklerde 2 kesim noktası ve daha önce bildirilen haplotip C elde edilmiştir. ND5/FokI ve ND5/HincII enzimleri ile incelenen tüm populasyonda kesim tespit edilememiş ve tek bir bant profili sonucu B haplotipi görülmüştür. Bu çalışma ile Türkiye bal arısı gen kaynaklarından Trakya bal arısı olarak tescil edilen Kırklareli bal arısı ekotipi için yeni genetik bilgiler ortaya konmuş olup, Kırklareli bal arılarının orijin ve alttürlerinin detaylı olarak karakterize edilebilmesi için daha geniş örnek büyüklüğü ile detaylı çalışmalar yapılmalıdır. Bundan sonra yapılacak olan Kırklareli bal arısının tanımlanmasında ve tescil çalışmalarında ve ayrıca veri tabanı oluşturulmasında bu çalışmanın faydalı olacağı düşünülmektedir.

Keywords

Apis mellifera, COI geni, ND5 geni, Kırklareli bal arısı, RFLP tekniği

Supporting Institution

TÜBİTAK

Thanks

Yayın ilkeleriniz gereği ve yayınlardaki seçiciliğiniz, pek çok araştırmacı ve akademisyene olduğu gibi bana da yol gösterici olmaktadır. Bu sebeple derginin yayınlanmasında emeği geçen tüm hocalarıma, yayın kuruluna teşekkür ederim, saygılar sunarım.

References

• Adam, Br. (1983). In Search of the Best Strains of Honey bee. Northern Bee Books, West Yorkshire, UK, 206 p. Anonymous (2020). Official Newspaper, https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2020/12/20201205-5.htm (Access Date: 12.10.2022).
• Bouga, M., Harizanis, P., Kılıas, G. and Alahiotis, S. (2005). Genetic divergence and phylogenetic relationships of honey bee Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae) populations from Greece and Cyprus using PCR-RFLP analysis of three mtDNA segments. Apidologie, 36(3): 335-344.
• Buttel-Reepen, H. (1906). Contributions to the systematic, biology, as well as the historical and geographical distribution of the honey bee (Apis mellifera L), its varieties and the other Apis species. Published by Zool Mus Berlin. Apistica, 118-120.
• Fıratlı, Ç. (1988). Genetic Breeding in Bees (Apis mellifera L.). Livestock, Genetics, Statistics Symposium in Turkey. Ankara University Faculty of Agriculture, Meeting Hall. 13-14 October 1988, Ankara.
• Gorbachev, A., N. (1916a). The gray mountain Caucasian bee (Apis mellifera caucasica) and its place among other bees. Tiflis (1916). 1-40.
• Güder, A., Işık, R. and Özdil, F. (2017). Analysis of mtDNA 16S rDNA and ND5 Genes in Thracen Honey Bees of Turkey (Apis mellifera L.).Animal Production, 58(2): 7-14.
• Güler, A. (2010). A morphometric model for determining the effect of commercial queen bee usage on the native honey bee (Apis mellifera L.) population in a Turkish province. Apidologie 41(6): 622-635.
• Gür, D., Soysal, M. İ. and Kekeçoğlu, M. (2018). Comparison of Thrace and Yiğilca honey bees with morphometric methods. Journal of Tekirdag Agricultural Faculty, 15(2): 14-25.
• Ivanova, E., Petrov, P., Bouga, M., Emmanouel N. G., Tunca, R. I. and Kence, M. (2010). Genetic variation in honey bee (Apis mellifera L.) populations from Bulgaria. Journal of Apicultural Science, 54: 51-62.
• Kekeçoğlu, M., Bouga, M., Soysal M.İ. and Harizanis, P. (2007). Morphometrics as a Tool for the Study of Genetic Variability of Honey Bees . Journal of Tekirdag Agricultural Faculty, 4(1): 7-15.
• Kekecoğlu, M., Bouga, M., Soysal, M. I. and Harizanis, P. (2009). Genetic divergence and phylogenetic relationships of honey bee populations from Turkey using PCR-RFLP’S analysis of two mtDNA segments. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 15(6): 589-597.
• Kiesenwetter, E., A., H. (1860). About the bees of Hymettus. Berlin Entomological Journal, 315-317. Maa, T. C. (1953). An inquiry into the systematics of the Tribus Apidini or honey bees (Hymenoptera). Treubia 21: 525-640.
• Meixner, M. D., Pinto, A. M., Bouga, M., Kryger, P., Ivanova, E. and Fuchs, S. (2013). Standard methods for characterising subspecies and ecotypes of Apis mellifera. Journal of Apicultural Research, 52(4): 1-27.
• Özdil, F., Aytekin, İ., İlhan, F. and Boztepe, S. (2012). Genetic variation in Turkish honey bees Apis mellifera anatoliaca, A. m. caucasica, A. m. meda (Hymenoptera: Apidae) inferred from RFLP analysis of three mtDNA regions (16S rDNA- COI-ND5). European Journal of Entomology, 109(2): 161-167.
• Özdil, F., Oskay, O., Işık, R., Yatkın, S., Aydın, A. and Güler, A. (2022). Morphometric and genetic characterization of honey bees (Apis mellifera L.) from Thrace Region of Turkey. Journal of Apicultural Science, 66(1): 67-83.
• Özdil, F., Yıldız, M. A. and Hall, H. G. (2009). Molecular characterization of Turkish honey bee populations (Apis mellifera) inferred from mitochondrial DNA RFLP and sequence results. Apidologie, 40(5): 570-576.
• Palmer, M., R., Smith, D., R. and Kaftanoğlu, O. (2000). Turkish honey bees: genetic variation and evidence for a fourth lineage of Apis mellifera mtDNA. The Journal of Heredity, 91(1): 42-46.
• Pollman, A. (1879). Value of the different bee races and their varieties, determined by Urtle of well-known bee breeders, Voigt, Leipzig, Germany, 69 p.
• Ruttner, F. (1988). Biogeography and Taxonomy of Honey Bees Springer Verlag.Berlin. 193 p.
• Skorikov, A., S. (1929). A new basis for revision of the genus Apis L. Rep Appl Entomology, 4: 249-264.
• Smith, D., R., Slaymaker, A., Palmer, M. and Kaftanoğlu, O., (1997). Turkish honey bees belong to the east Mediterranean mitochondrial lineage. Apidologie 28(5): 269-274.
• Stevanovic, J., Stanimirovic, Z., Radakovic, M. and Kovacevıc, S. R. (2010) Biogeographic study of the honey bee (Apis mellifera L.) from Serbia, Bosnia and Herzegovina and Republic of Macedonia based on mitochondrial DNA analyses. Russian Journal of Genetics, 46(5): 603-609.
• Ünal, G. and Özdil, F. (2018). Genetic characterization of Thrace honey bee populations of Turkey: restriction and sequencing of inter cytochrome C oxidase I-II (CoxI-CoxII) genes. Journal of Apicultural Research, 57(2): 213-218.