Detecting population admixture in honey bees of Serbia

Summary

Honey bee workers were sampled across the Serbian territory during 2009–2010 from mostly non-migratory apiaries to determine the population structure of these bees using morphometric, genetic, and spatial information. A total of 134 bees were sampled, of which 77 were analysed using classical wing morphometrics and 122 bees were successfully analysed using 24 DNA microsatellite markers. A combination of methods including multivariate statistics and assignment tests (frequency-based and Bayesian) revealed the honey bees of this region to resemble the subspecies Apis mellifera macedonica, Apis mellifera carnica or hybrids of these two subspecies. Based on Bayesian assignment (‘Structure’) and spatial PCA, honey bees within the Serbian territory were composed of 56%-58% A. m. carnica and 42%-44% A. m. macedonica. Spatial analysis showed the existence of a north-west to south-east cline in genetic differentiation. The bees in the north-west resemble A. m. carnica,while the bees in the south-east of the country are more similar to A. m. macedonica. Thus, the extent of A. m. macedonica within Serbia was greater than previously estimated. We define a line of hybridisation between A. m. carnica and A. m. macedonica within our study area. The cline of differentiation was still evident using a combination of genetic and spatial information, in spite of beekeeping activities including transhumance and breeding efforts.

Resumen

Se muestrearon abejas obreras procedentes en su mayoría de colmenares no trashumantes a través del territorio de Serbia durante los años 2009 y 2010 para determinar la estructura poblacional de estas abejas utilizando datos morfométricos, genéticos y de información espacial. Se muestrearon un total de 134 abejas, de las cuales 77 fueron analizadas utilizando la morfometría clásica del ala y las otras 122 abejas fueron analizadas utilizando 24 marcadores microsatélites de ADN. Una combinación de métodos que incluyen la estadística multivariante y pruebas de asignación (basada en la frecuencia y el método bayesiano) reveló que las abejas de la miel de esta región se parecen a las subespecies Apis mellifera macedonica, Apis mellifera carnica o a híbridos entre estas dos subespecies. En base a la asignación bayesiana (‘Structure’) y el PCA espacial, se observó que las abejas de la miel en el territorio de Serbia estaban compuestas entre un 56%-58% de A. m. carnica y entre un 42%-44% de A. m. macedonica. El análisis espacial mostró la existencia de una variación clinal de la diferenciación genética en dirección noroeste a sureste. Las abejas del noroeste del país se asemejan a A. m. carnica, mientras que las abejas del sureste del país son más similares a A. m. macedonica. Por lo tanto, el rango de distribución de A. m. macedonica dentro de Serbia fue mayor que el estimado previamente. Definimos una línea de hibridación entre A. m. carnica y A. m. macedonica dentro de nuestra área de estudio. La distribución clinal de la diferenciación genética es aún evidente usando una combinación de las herramientas genéticas y espaciales, a pesar de la actividad apícola y de los esfuerzos de la cría de abejas y la trashumancia.

Keywords:

• DNA microsatellites
• classical wing morphometry
• population structure
• adegenet
• spatial PCA
• admixture
• Apis mellifera L.
• Serbia