Mitochondrial DNA characterization of Africanized honey bee (Apis mellifera L.) populations from the USA

Summary

We carried out a study which involved DNA sequencing of a portion of the mitochondrial DNA COI-COII region of Africanized honey bees (AHB) from the USA. A total of 12 mitotypes were observed, of which seven have not been previously described. Of the 172 samples, two mitotypes, A1 and A1d, accounted for 77% of the observed mitotypes, while mitotypes A1a, A26c, A26d, A29a, and A30 were only observed once. A possible reason why these new mitotypes have not been described before is because previous studies on AHB in the new world have relied primarily on PCR-restriction fragment length polymorphism (RFLP), which is less sensitive than DNA sequence data. Multiple mitotypes of ‘A’ lineage honey bees have previously been observed in South America and Mexico using PCR-RFLP and DNA sequence analysis. Our findings are consistent with previous studies of AHB genetic variation from central Mexico, Columbia, and northern Brazil, in that the A1 mitotype was more common than the A4. Maximum parsimony analysis revealed that all of the ‘A’ lineage Apis mellifera mitotypes formed a distinct clade relative to representatives of the ‘M’, ‘C’, and ‘O’ lineages. Statistical analysis of the mitotype frequencies in the USA revealed an excess of low frequency mitotypes, indicating that the population size is expanding. The amount of genetic variation observed in Africanized honey bees in the USA therefore supports the idea that there have been multiple introductions of AHB into the country.

Resumen

Se realizó un estudio mediante la secuenciación de una porción de la región COI-COII del ADN mitocondrial en las abejas de la miel africanizadas de los EEUU. Se observaron un total de 12 mitotipos, de los cuales siete no se habían descrito anteriormente. De las 172 muestras, dos mitotipos, A1 y A1d, representaron el 77% de los mitotipos detectados, mientras que los mitotipos A1a, A26c, A26d, A29a y A30 sólo fueron observados una vez. Una posible razón de por qué estos nuevos mitotipos no se hayan descrito antes es porque los estudios previos sobre la abeja africanizada en el nuevo mundo se habían basado principalmente en PCR-Polimorfismo de longitud de los fragmentos de restricción (RFLP), que es menos sensible que los datos de la secuencia de ADN. Varios mitotipos en las abejas de miel del linaje "A" habían sido previamente observados en América del Sur y México, utilizando PCR-RFLP y el análisis de secuencias de ADN. Nuestros resultados son consistentes con los estudios previos sobre la variación genética de la abeja africanizada en México central, Colombia y el norte de Brasil, en los que el mitotipo A1 es más común que el A4. El análisis de máxima parsimonia reveló que todos los mitotipos del linaje "A" de Apis mellifera formaron un clado distinto en relación con los representantes de los linajes "O", "M" y "C". El análisis estadístico de las frecuencias de los mitotipos en los EEUU reveló un exceso de mitotipos de baja frecuencia, lo que indica que el tamaño de la población está en expansión. La cantidad de la variación genética observada en las abejas de miel africanizadas de los EEUU por tanto, apoya la idea de que ha habido introducciones múltiples de abejas africanizadas en el país.

Keywords:

• Apis mellifera
• COI-COII intergenic region
• Africanized honey bee
• mtDNA
• USA