Mitochondrial DNA (mtDNA) markers reveal low genetic variation and the presence of two honey bee races in Uganda’s agro-ecological zones

Abstract

As plant pollinators, honey bees (Apis mellifera) play a very important role in agricultural and non agricultural crop production. In addition, honey bee products are of nutritional, medicinal, cosmetic and economic value to society. With the current changing trends in Uganda’s farming systems, it is important to determine the level of genetic variation, and extent of differentiation in the honey bee population. This will be crucial for a successful honey bee management system for improved productivity and conservation of the honey bees in the different agro-ecological zones of Uganda. To achieve this, we investigated the genetic variation in honey bees from ten agro-ecological zones of Uganda by sequencing the intergenic region of the Mitochondrial DNA (mtDNA) COI-COII. We observed high haplotype diversity (Hd > 0.530) within a majority of the agro-ecological zones except the Southern Highland agro-ecological zone (Hd = 0.154). Both the population structure and the phylogenetic analyses revealed the presence of two honey bee races (A. m. adansonii and A. m. scutellata) in Uganda. A. m. adansonii is more widespread in the agro-ecological zones in the northern and eastern parts of Uganda while A. m. scutellata is more spread in the southern and western parts of the country. This is the first exhaustive population genetics research on bees in Uganda, and provides results that are useful to the beekeeping industry for effective management of the honey bee population. These results should be considered while planning beekeeping activities in the country.

Como polinizador, la abeja de la miel (Apis mellifera) juega un papel muy importante en la producción agrícola y no agrícola de cultivos. Además, los productos apícolas presentan valores nutritivos, medicinales, cosméticos y económicos para la sociedad. Con los cambios actuales en los sistemas agrícolas de Uganda, es importante determinar el nivel de variación genética, y grado de diferenciación en las poblaciones de abeja de la miel. Esto será crucial para un exitoso manejo de la abeja de la miel con el que mejorar tanto la productividad como la conservación de las abejas de la miel en las diferentes zonas agro-ecológicas de Uganda. Con el fin de lograrlo, hemos investigado la variación genética de la abeja de la miel en 10 zonas agro-ecológicas de Uganda secuenciando la región intergénica del ADN mitocondrial COI-COII. Observamos una alta diversidad de haplotipos (Hd > 0.530) en la mayoría de las zonas excepto en las zonas de alta montaña al sur del país (Hd = 0.154). Tanto la estructura poblacional como los análisis filogenéticos revelaron la presencia de dos razas de abeja de la miel (A. m. adansonii and A. m. scutellata) en Uganda. A. m. adansonii está más extendida en las zonas agroecológicas del norte y este de Uganda mientras que A. m. scutellata se encuentra más extendida al sur y oeste del país. Ésta es la primera investigación exhaustiva realizada sobre la genética de poblaciones de las abejas de Uganda, aportando resultados útiles para la industria apícola para el manejo efectivo de las poblaciones de abeja de la miel. Estos resultados deberían ser tenidos en cuenta a la hora de planear actividades apícolas en el país.

Keywords:

• agro-ecological zones
• mtDNA
• honey bees
• intergenic region
• bee population
• beekeeping
• adansonii
• scutellata
• genetic differentiation
• molecular markers

Acknowledgements

We thank Dr Daniel Masiga and the International Centre of Insect Physiology and Ecology (ICIPE) for the technical support offered towards this study.