Düzce Bal Arısı Populasyonlarında Morfometrik ve mtDNA Çeşitliliği Üzerine Arıcılığın Etkileri

Songül Bir; Meral Kekeçoğlu

doi:10.18016/ksutarimdoga.vi.1192702

EN TR

Morphometric and mtDNA Variability Reveals Beekeeping Influences on Duzce Honeybee Populations

Abstract

In this study, the variability of Düzce honey bee populations using morphometric, restriction fragment length polymorphism and sequence analysis of five different regions of mitochondrial DNA were studied. 1440 worker honey bee samples were collected from colonies in distant apiaries located eight district of Düzce provinces. Worker bees were dissected and twelve morphometric characters related to length of proboscis, legs and front wings of samples were measured. A mitochondrial DNA fragment containing non-coding CoxI-CoxII, 16srDNA, ND5, Cytb and CoxI regions were amplified and analyzed with nineteen different restriction endonuclease enzymes. Non-coding CoxI-CoxII gene was digested by DraI, XbaI ve HinfI enzymes and revealed two and three different haplotypes with these enzymes respectively. There were no variation in SspI, XhoI, HinfI and DraI restriction pattern of CoxI gene region of mtDNA. 16srDNA with HincII and SspI revealed two different types for each enzymes. Cytb was revealed two types of patterns with DraI, although ND5 gene revealed no variation for SspI, DraI ve HincII enzymes. Some samples, which were shown variation by RFLP were subjected to sequence analysis for each mitochondrial DNA fargment. Consequently genetic analysis revealed a compatible variation with morphometric analysis. Surprisingly, genetic introgression to common and unique haplotypes was determined due to foreign queen bee trading. Preventions should be taken to stop the introduction of foregion subspecies to protect native genetic resources.

Keywords

Düzce Bal Arısı Populasyonlarında Morfometrik ve mtDNA Çeşitliliği Üzerine Arıcılığın Etkileri

Öz

Bu çalışmada, Düzce bal arısı biyoçeşitliliği morfometrik, mitokondriyal DNA'nın beş farklı gen bölgesinin restriksikyon fragment uzunluk polimorfizmi ve dizi analizi ile incelenmiştir. Düzce ilinin sekiz ilçesinde birbirinden uzak arılıklardaki kolonilerden 1440 işçi bal arısı örneği toplanmıştır. İşçi arılarda dil, bacak ve ön kanat uzunluklarına ilişkin on iki morfometrik karakter ölçülmüştür. Genetik değerlendirme için mitokondriyal DNA’nın CoxI-CoxII, 16srDNA, ND5, Cytb ve CoxI gen bölgeleri çoğaltılarak on dokuz farklı kesim profiline göre analiz edilmiştir. Protein kodlamayan CoxI-CoxII geni DraI, XbaI ve HinfI enzimleri ile test edilmiş ve sırasıyla iki ve üç farklı haplotip ortaya çıkmıştır. mtDNA'nın CoxI gen bölgesinin SspI, XhoI, HinfI ve DraI kesim sonucunda hiçbir farklılık bulunmamıştır. 16srDNA’nın HinçII and SspI kesim sonucu iki farklı kesim profili ortaya çıkmıştır. Cytb, DraI enzimi ile iki farklı kesim profili ortaya çıkarmıştır. ND5 gen bölgesinin, SspI, DraI ve HincII enzimleri ile kesim sonuçları herhangi bir varyasyon göstermemiştir. RFLP sonucu farklılık gösteren bazı örneklerin her bir mitokondriyal DNA gen bölgesi için dizi analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, morfometrik ve genetik analiz, birbirleriyle uyumlu bir varyasyon ortaya çıkarmıştır. Beklenmedik bir şekilde ana arı ticareti nedeniyle yerli haplotipleri bozan genetik introgresyon belirlenmiştir. Yerli genetik kaynakların korunması için yabancı alt türlerin girişini durduracak önlemler alınmalıdır.

Anahtar Kelimeler

Supporting Institution

Düzce Üniversitesi BAP

Project Number

BAP- 2020.05.01.1071

Thanks

Bu çalışma birinci yazara ait yüksek lisans tez çalışmasının bir parçası olup, Düzce Üniversitesi BAP- 2020.05.01.1071 numaralı Bilimsel Araştırma Projesiyle desteklenmiştir.

References

Akyol, E., & Kaftanoglu, O. (2001). Colony characteristics and the performance of Caucasian (Apis mellifera caucasica) and Mugla (Apis mellifera anatoliaca) bees and their reciprocal crosses. Journal of Apicultural Research, 40, 3–4.
Arias, M. C., & Sheppard, W. S. (2005). Phylogenetic relationships of honey bees (Hymenoptera: Apinae; Apini) inferred from nuclear and mitochondrial DNA sequence data. Molecular Phylogenetics and Evolution, 37, 25–35.
Atalay, İ. (1987). Türkiye Jeomorfolojisine Giriş. Ege Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Yayınları, 456 sy.
Atalay, İ. (2002). Türkiye’nin Ekolojik Bölgeleri. Meta Basımevi, 500 sy.
Bir, S., & Kekeçoğlu, M. (2021). Arıcılık faaliyetleri etkisi altında düzce bal arısı popülasyonlarındaki varyasyonların morfometrik yöntem ile araştırılması. Uludağ Arıcılık Dergisi, 21(1), 66-82.
Bodenheimer, F. S. (1941). Studies on the honeybee and beekeeping in Turkey. Merkez Ziraat Mücadela Enstitüsü.
Bouga, M., Harizanis, P. C., Kilias, G., & 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.
Cengiz, M. M., & Erdoğan, Y. (2018). Doğu Anadolu Koşullarında Farklı Balarısı (Apis mellifera L.) Genotiplerinin Davranış Özelliklerinin Belirlenmesi. Türk Tarım – Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6(1),97-101. https://doi.org/10.24925/ turjaf.v6i1.97-101.1539.

Crozier Y.C., Koulianos S., & Crozier R.H. (1991). An improved test for Africanized honeybee mitochondrial DNA. Experientia, 47, 968–969.
Çakmak, İ., Fuchs, S., Çakmak, S. S., Koca, A. Ö., Nentchev, P., & Kandemir, İ. (2014). Morphometric analysis of honeybees ditributed ın northern Turkey along the black sea coast. Uludağ Arıcılık Dergisi, 14(2), 59-68.
Dodoloğlu, A. (2000). Kafkas ve Anadolu bal arısı (Apis mellifera L.) ırkları ile karşılıklı melezlerin morfolojik, fizyolojik ve davranış özellikleri. (Tez No: 96437). [Doktora Tezi. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. Erzurum] Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
Doğaroğlu, M. (1981). Türkiye’de yetiştirilen önemli arı ırk ve tiplerinin Çukurova Bölgesi koşullarında performanslarının karşılaştırılması. (Tez No: 455987). [Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü]. Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
Gençer, H. V. (1996). Orta Anadolu bal arısı (A. m. anatoliaca), ekotiplerinin ve bunlarının çeşitli melezlerinin yapısal ve davranış özellikleri üzerine bir araştırma. (Tez No: 47924). [Doktora Tezi. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Zootekni Anabilim Dalı]. Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
Gençer, H. V., & Fıratlı, Ç. (1999). Orta Anadolu ekotipleri (Apis m. anatoliaca) ve Kafkas ırkı (Apis mellifera caucasica) bal arılarının morfolojik özellikleri. Turkish Journal of Veterinary Animal Science, 23(3), 103-107.
Gösterit A., Çıkılı Y., & Kekeçoğlu M. (2012b) Comparison of swarming tendency and defensive behavior of Yığılca local and other commonly used honeybee genotypes in Turkey. Kafkas Üniversitesi Veterinerlik Fakültesi Dergisi, 18(4), 595-598.
Gösterit, A., Çıkılı Y., & Kekeçoğlu M. (2016). Determination of Annual Colony Development of the Yığılca Local Honeybee in Turkey and Comparison with Apis mellifera caucasica and A. m. anatoliaca Hybrids. Pakistan Journal of Zoology, 48(1), 195-199.
Gösterit, A., Kekeçoğlu, M., & Çıkılı, Y. (2012a). Yığılca yerel bal arısının bazı performans özellikleri bakımından Kafkas ve Anadolu bal arısı ırkı melezleri ile karşılaştırılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 7(1), 107-114.
Güder, A., Raziye, I., & Özdil, F. (2017). Trakya bölgesindeki bal arılarında (Apis mellifera L.) mtDNA 16S rDNA ve ND5 genleri analizi. Hayvansal Üretim, 58(2), 7-14.
Güler, A. (1995). Türkiye’deki Önemli Balarısı (Apis mellifera L.) Irk ve Ekotiplerinin Morfolojik Özellikleri ve Performanslarının Belirlenmesi Üzerinde Araştırmalar. (Tez No: 38816). [Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Zootekni Anabilim Dalı]. Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
Güler, A. (2000). The effects of narrowed area and additional feding on some physiological characteristics of honey bee (Apis mellifera L.) colonies. Turkish Journal of Veterinary Animal Science, 24, 1–6.
Güler, A., & Bek, Y. (2002). Forewing angles of honey bee (Apis mellifera) samples 87 from different regions of Turkey. Journal Of Apicultural Research, 41(2), 43-49.
Güler, A., & Kaftanoğlu, O. (1999a). Türkiye’deki önemli bal arısı ırk ve ekotiplerinin morfolojik özellikleri-I. Turkish Journal of Veterinary Animal Science, 23(3), 565-575.
Güler, A., & Kaftanoğlu, O. (1999b). Türkiye’deki önemli bal arısı ırk ve ekotiplerinin morfolojik özellikleri-II. Turkish Journal of Veterinary Animal Science, 23(3),571-575.
Güler, A., & Kaftanoğlu, O. (1999c). Türkiye’deki önemli bal arısı (Apis mellifera L.) ırk ve ekotiplerinin morfolojik karakterler açısından ilişkilerinin diskriminant analiz yöntemiyle saptanması. Turkish Journal of Veterinary Animal Science, 23, 565-575.
Güler, A., & Toy, H. (2008). Sinop ili Türkeli yöresi balarilari (Apis mellifera L.)’nın morfolojik özellikleri. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 23(3), 190-197.
Güler, A., Akyol, E., Gökçe, M., & Kaftanoğlu, O. (2002). Artvin ve Ardahan yöresi bal arıları (Apis mellifera L.)’nın bazı morfolojik özellikler yönünden ilişkilerinin belirlenmesi. Turkish Journal of Veterinary Animal Science, 26, 595-603.
Güler, A., Bek, Y., & Guven, H. (2010). The importance of morphometric geometry on discrimination of Carniolan (Apis mellifera carnica) and Caucasian (A. m. caucasica) honey bee subspecies and in determining their relationship to thrace region bee genotype. Journal of the Kansas Entomological Society, 83(2), 154-162.
Güler, A., Bıyık, S., & Güler, M. (2013). Batı Karadeniz Bölgesi balarılarının (Apis mellifera L.) morfolojik karakterizasyonu. Anadolu Journal of Agricultural Sciences, 28(1), 39-46.
Günbey, B., & Gençer, H. V. (2020). Karadeniz bölgesi’ndeki bazı bal arısı (Apis mellifera L.) genotiplerinin morfolojik özellikleri. Hayvan Bilimi ve Ürünleri Dergisi, 3(1), 40-53.
Hall, H. G., & Smith, D. R. (1991). Distinguishing African and European honeybee matrilines using amplified mitochondrial DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences, 88(10), 4548-4552.
Kandemir, I., Kence, M., & Kence A. (2000). Genetic and Morphometric variation in honeybee (Apis mellifera) population of Turkey. Apidologie, 31, 343-356.
Kandemir, I., Kence, M., & Kence A. (2005). Morphometric and electrophoretic variation in different honeybees (Apis mellifera) population. Genetics and Molecular Biology, 29, 885-890.
Kandemir, I., Kence, M., Sheppard, W. S., & Kence, A. (2006). Mitochondrial DNA variation in honey bee (Apis mellifera L.) populations from Turkey. Journal of Apicultural Research, 45(1), 33-38.
Karabağ, K., Tunca, R. İ., Sevim, E.T., & Doğaroğlu, T. (2020). Otuz polimorfik mikro uydu işaretçisi açısından Anadolu'daki bal arılarının mevcut genetik durumu. Türkiye Entomoloji Dergisi, 44(3), 333-346.
Karacaoğlu, M., & Fıratlı, Ç. (1998). Bazı Anadolu bal arısı ekotipleri (A. m. anatoliaca) ve melezlerinin özellikleri I, morfolojik özellikleri. Turkish Journal of Veterinary Animal Science, 22, 17-21.
Kekeçoğlu, M. (2007). Türkiye bal arılarının mtDNA ve bazı morfolojik özellikleri bakımından karşılaştırılmasına yönelik bir araştırma. (Tez No: 179500). [Doktora Tezi, Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü]. Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
Kekeçoğlu, M. (2010). Honey bee biodiversity in Western Black Sea and evidence for a new honey bee ecotype in Yığılca Province of Düzce. Biyoloji Bilimleri Araştırma Dergisi, 3(1), 73-78.
Kekeçoğlu, M. (2018). Morphometric divergence of anatolian honey bees through loss of original traits: A dangerous outcome of Turkish apiculture. Sociobiology, 65(2), 232-243. doi: 10.13102/ sociobiology.v65i2.1895.
Kekeçoğlu, M., & Soysal, M. İ. (2010). Genetic Diversity Of Bee Ecotypes in Turkey and evidence for geographical differences. Romanian Biotechnological Letters, 15(5), 5646-5653.
Kekeçoğlu, M., Bouga, M., Soysal M. İ., & Harizanis P. (2007). Morphometrics as a tool for the study of genetic variability of honey bees. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 4(1), 7-15.
Kekeçoğlu, M., Eroğlu, N., Kambur, M., & Uçak, M. (2020). The relationships between propolis collecting capability and morphometric features of some honey bee races and ecotypes in Anatolia. Journal of Agricultural Sciences, 26(1), 71-77.
Kekeçoğlu, M., Şimşek, G., Soysal M. İ., & Gürcan E. K. (2009). Two-level factor analysis of morphometric characters of honeybees population sampled (Apis mellifera L.) in Turkey. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 6(1), 21-30.
Koca, A. Ö., & Kandemir İ., (2013). Comparison of two morphometric methods for discriminating honey bee (Apis mellifera L.) populations in Turkey. Turkish Journal of Zoology, 37(2), 205-210.
Lauer, J., & Lindauer, M. (1973). Beteiligung von Lernprozessen bei der Orientierung der Honigbiene. Fortschr Zool. 21: 349-370. In: Ruttner Biogeography and Taxonomy of Honey Bee. Berlin: springer; 1988.
Maa, T. C. (1953). An inquiry into the systematics of the tribus Apidini or honeybees (Hym.). Treubia, 21, 525-640.
Meixner, M. D., Leta, A. M., Koeniger, N., & Fuchs, S. (2011). The honey bees of Ethiopia represent a new subspecies of Apis mellifera—Apis mellifera simensis n. ssp. Apidologie, 42(3), 425-437.
Meixner, M. D., Sheppard, W. S., & Poklukar, J. (1993). Asymmetrical distribution of a mitochondrial DNA polymorphism between 2 introgressing honey bee subspecies. Apidologie, 24(2), 147-153.
Nielsen D., Ebert P.R., Hunt J.G., Guzmán-Novoa E., Kinnee S.A., & Page R.E. Jr. (1999) Identification of Africanized Honey Bees (Hymenoptera: Apidae) Incorporating Morphometrics and an Improved Polymerase Chain Reaction Mitotyping Procedure, Ann. Entomol. Soc. Am. 92, 167–175.
Nielsen D., Page R.E. Jr., & Crosland M.W.J. (1994) Clinal variation and selection of MDH allozymes in honey bee populations, Experientia 50, 867– 871.
Özdil, F., Aytekin, I., Ilhan, F., & Boztepe, S. (2012). Genetic variation in Turkish honeybees Apis mellifera anatoliaca, A. m. caucasica, A. m. meda (Hymenoptera: Apidae) inferred from RFLP analysis of three mtDNA regions (16S rDNACOI-ND5). European Journal of Entomology, 109, 161-167.
Özdil, F., Fakhri, B., Meydan, H., Yildiz, M. A., & Hall, H. G. (2009). Mitochondrial DNA variation in the CoxI-CoxII intergenic region among Turkish and Iranian honey bees (Apis mellifera L.). Biochemical Genetics, 47(9), 717.
Pollmann, A. (1889). Wert der verschiedenen Bienenrassen und deren Varietaten. 2nd edn. Voigt, Berlin: Leipzig (1st edn with description of A. m. carnica 1879).
Rahimi, A., Mirmoayedi, A., Kahrizi, D., Zaraei, L., & Jamali, S. (2017). Morphometric diversity and phylogenetic relationships among Iranian honey bee (Apis mellifera meda Skorikow, 1829) populations using morphological characters. Sociobiology, 64(1), 33-41.
Ruttner, F. (1988). Biogeography and Taxonomy of Honeybees. Springer.
Ruttner, F. (1992). Naturgeschichte der Honigbienen. Ehrenwirth Verlag.
Settar, A. (1983). Ege Bölgesi Arı Tipleri ve Gezginci Arıcılık Üzerine Arastırmalar. (Tez No: 412832). [Doktora Tezi, Ege Ziraai Arastırma Enstitüsü], Yükseköğretim Kurulu Ulusal Tez Merkezi.
Sheppard, W. S, & Meixner, M. D. (2003). Apis mellifera pomonella, a new honey bee subspecies from Central Asia. Apidologie, 34(4), 367–375.
Sıralı, R., Şengül T., & Yıldız İ. (2003). Investigations on some morphological characteristics of the honey bees (Apis mellifera L.) of the Harran plain Turkey. Uludağ Arıcılık Dergisi, 11(4), 30-36.
Smith, D. R., Slaymaker, A., Palmer, M., & Kaftanoğlu O. (1997). Turkish honey bees belong to the east Mediterranean mitochondrial lineage. Apidologie, 28, 269-274.
Sneath, P. H. A., & Sokal, R. R. (1973). Numerical Taxonomy: The Principles and Practice of Numerical Classification. W.H. Freeman and Company.
Suppasat, T., Smith, D. R., Deowanish, S., & Wongsiri, S. (2007). Matrilineal origins of Apis mellifera in Thailand. Apidologie, 38(4), 323-334.
Tozkar, C. Ö. (2020). Genetic structure of honey bee (Apis mellifera Linnaeus, 1758) subspecies based on tRNAleu-COX2 and ND5 regions of mtDNA. Applıed Ecology and Envıronmental Research, 18(2), 2269-2284.
Ünal, G., & 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- 2018

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Agricultural, Veterinary and Food Sciences

Journal Section

Research Article

Authors

Songül Bir
0000-0002-4116-4138
Türkiye

Meral Kekeçoğlu ^*
0000-0002-2564-8343
Türkiye

Early Pub Date

May 15, 2023

Publication Date

August 31, 2023

Submission Date

October 21, 2022

Acceptance Date

January 4, 2023

Published in Issue

Year 2023 Volume: 26 Number: 4

DOI

https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.1192702

IZ

https://izlik.org/JA95KM73RT

Cite

RIS / Bibtex

APA

Bir, S., & Kekeçoğlu, M. (2023). Düzce Bal Arısı Populasyonlarında Morfometrik ve mtDNA Çeşitliliği Üzerine Arıcılığın Etkileri. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım Ve Doğa Dergisi, 26(4), 938-951. https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.1192702

Cited By

New Morphometric Approach to Discriminate Honey Bee (Apis mellifera L.) Populations in Türkiye

Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi

https://doi.org/10.33462/jotaf.1213163