Genetic control of reproductive hierarchies in honeybee colonies (Apis mellifera)

• Applicant: Professor Dr. Robin F. A. Moritz
• Subject Area: Evolutionary Cell and Developmental Biology (Zoology)
• Term: from 2002 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5356497

Staatenbildende Insekten zeichnen sich durch eine hohe reproduktive Dominanz eines oder weniger Weibchen, der Königin(nen), aus. Die Arbeiterinnen sind zwar in der Regel steril, zeigen jedoch unter bestimmten Bedingungen (z.B. Verlust der Königin) Reproduktion. Reproduktive Arbeiterinnen entwickeln zahlreiche königinnenähnliche Merkmale. Bei Arbeiterinnen der Honigbiene (Apis mellifera) konnte gezeigt werden, dass die Expression dieser Merkmale (Pheromone, Ovaraktivierung etc.) einer starken genetischen Varianz unterliegt. Es könnte vermutet werden, dass Königinnen und Arbeiterinnen den gleichen Genapparat nutzen, um die reproduktive Dominanz zu steuern. Theoretische Überlegungen stehen dem jedoch entgegen, da Selektion reproduktiver Dominanz auf der Königinnen- und der Arbeiterinnenebene sehr unterschiedliche Prozesse darstellen. Die Kaphonigbiene stellt ein ideales Testsystem dar, die genetische Kontrolle der reproduktiven Dominanz in den verschiedenen Kasten zu überprüfen. Da sich die Arbeiterinnen bei fehlender meiotischer Rekombination thelytok fortpflanzen, entstehen klonale weibliche Nachkommen. Durch die Zucht von Königinnen und Arbeiterinnen aus dem Nachwuchs einzelner legender Arbeiterinnen können Individuen verschiedener Kasten mit identischem Genotyp erhalten werden. Diese Individuen können unter Zuhilfenahme von cDNA-Banken auf eine differentielle Expression von Gene und/oder Genkaskaden untersucht werden. Somit erhält man Aufschluss über beteiligte Gene der Kastendetermination, sowie der Evolution und Selektion von Genen der reproduktiven Dominanz. Unter Zuhilfenahme von hochvariablen DNA-Markern (AFLP) sollen Merkmale, die für die reproduktive Dominanz verantwortlich sind, in einer Quantitative-Trait Loci (QTL)-Analyse auf der Ebene des Genoms kartiert werden.

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: South Africa
• Participating Persons: Dr. Michael Allsopp; Professor Dr. Robin Crewe