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Mitochondrial DNA variation of Apis mellifera iberiensis: further insights from a large scale study using sequence data of the tRNAleu-cox2 intergenic region
Publication . Chávez-Galarza, Julio; Garnery, Lionel; Henriques, Dora; Neves, Cátia J.; Loucif-Ayad, Wahida; Johnston, J. Spencer; Pinto, M. Alice
A large-scale survey of the Iberian honey bee (Apis mellifera iberiensis) diversity patterns, using sequence data of the tRNAleu-cox2 mitochondrial DNA (mtDNA) region, demonstrates that earlier studies based on the DraI test missed significant components of genetic variation. Based on results from this survey, existing haplotype names were revised and updated following a nomenclature system established earlier and extended herein for the intergenic region. A more complete picture of the complex diversity patterns of IHBs is revealed that includes 164 novel haplotypes, 113 belonging to lineage A and 51 to lineage M and within lineage A and 69 novel haplotypes that belong to sub-lineage AI, 13 to AII, and 31 to AIII. Within lineage M, two novel haplotypes show a striking architecture with features of lineages A and M, which based on sequence comparisons and relationships among haplotypes are seemingly ancestral. These data expand our knowledge of the complex architecture of the tRNAleu-cox2 intergenic region in Apis mellifera and re-emphasizes the importance of Iberia as a source of honey bee mtDNA diversity.
Signatures of selection in the Iberian honey bee: a genome wide approach using single nucleotide polymorphisms (SNPs)
Publication . Chávez-Galarza, Julio; Johnston, J. Spencer; Azevedo, João; Muñoz, Irene; De la Rúa, Pilar; Patton, John C.; Pinto, M. Alice
Dissecting genome-wide (expansions, contractions, admixture) from genome-specific effects (selection) is a goal of central importance in evolutionary biology because it leads to more robust inferences of demographic history and to identification of adaptive divergence. The publication of the honey bee genome and the development of high-density SNPs genotyping, provide us with powerful tools, allowing us to identify signatures of selection in the honey bee genome. These signatures will be an important first step towards understanding the transition of genotype into phenotype and the basis of adaptive divergence. The Iberian Peninsula harbours the greatest honey bee genetic diversity and complexity in Europe. The challenge of deciphering the mechanisms underlying such complexity has led to numerous morphological and molecular marker-based surveys of the Iberian honey bee. Yet, in spite of the numerous studies, the evolutionary processes underlying patterns of Iberian honey bee genetic diversity remain poorly understood. The evolutionary process in the Iberian Peninsula has been dynamic and the genetic consequences are too complex to be addressed piecemeal, using few markers with unknown or poorly known linkage relationships. Accordingly, in 2010 more than 650 honey bee colonies were sampled across latitudinal and longitudinal clines in the Iberian Peninsula. The 650 honey bee samples were genotyped for 1536 SNPs – all equally distributed across the honey bee genome and all with known linkage relationships, based on the latest honey bee genome assembly. Herein we show the preliminary results of this genotyping, focusing on an Iberian honey bee genome inquiry on recent selective sweeps. We provide new insights into the evolutionary processes shaping the Iberian honey bee patterns.
Comparação dos níveis de introgressão da linhagem C na abelha negra (Apis mellifera mellifera) estimados usando microsatélites e SNPs seleccionados pelo critério de proximidade
Publication . Ferreira, Helena; Henriques, Dora; Jara, Laura; Chávez-Galarza, Julio; De la Rúa, Pilar; Pinto, M. Alice
Na Europa estão presentes duas linhagens de Apis mellifera: linhagem C na parte central e oriental e M na ocidental. A linhagem C agrupa cerca de 10 subespécies, entre as quais se encontram as duas mais utilizadas pela apicultura à escala mundial: a A. m. ligustica e a A. m. carnica. A linhagem M agrupa apenas duas subespécies: a A. m. mellifera, a norte dos Pirenéus, e a A. m. iberiensis, na Península Ibérica. Durante as últimas décadas a actividade humana tem alterado a distribuição na Europa, sobretudo através da introdução em grande escala de rainhas de A. m. ligustica e A. m. carnica na área nativa da A. m. mellifera.
Para evitar o desaparecimento de A. m. mellifera, diversos programas de conservação têm sido aplicados, sendo que o cálculo da taxa de introgressão usando marcadores moleculares é uma ferramenta crucial de gestão das populações de conservação. A maioria dos estudos tem utilizado como marcadores moleculares os microsatélites e o mtDNA. No entanto, os SNPs apresentam vantagens em relação aos microsatélites, tais como: uma boa cobertura do genoma, dados de maior qualidade, e facilidade de automatização usando tecnologias de alta capacidade. Diversos estudos mostram que os microsatélites têm um maior poder discriminatório, sendo necessários 100 SNPs para se ter a mesma informação de 10-20 microsatélites. No presente estudo compararam-se as taxas de introgressão estimadas usando os 12 microsatélites com as estimadas usando dois conjuntos de SNPs (um de 60 e outro de 120). Uma vez que dispúnhamos de um conjunto inicial de cerca de 1436 SNPs, neste trabalho escolhemos os 60 e os 120 SNPs que se encontravam mais próximos (em pares de bases) dos microsatélites. Quando comparamos as taxas de introgressão obtidas nas várias simulações verificámos que 8 dos 77 indivíduos analisados apresentam diferenças superiores a 20%. Neste trabalho irão ser apresentados e discutidos os resultados obtidos.
Procurando sinais de selecção no genoma nuclear da abelha ibérica (Apis mellifera iberiensis Engel)
Publication . Henriques, Dora; Wallberg, Andreas; Chávez-Galarza, Julio; Costa, Filipe Oliveira; Rufino, José; Pinto, M. Alice
O estudo da adaptação local é de extrema importância pois permite perceber quais os factores/genes cruciais que permitiram a sobrevivência dos indivíduos num certo habitat. A compreensão dos mecanismos de adaptação local pode ajudar a prever a resposta da espécie a um mundo em acelerada transformação. A Península Ibérica é um laboratório natural para o estudo da adaptação local pois engloba diversos habitats como o Mediterrânico, Deserto, Alpino e Atlântico, permitindo perceber como é que um organismo se adapta aos diferentes ambientes. De forma a representar-se a distribuição natural da abelha ibérica, Apis mellifera iberiensis Engel, ao longo dos diferentes habitats na Península
Ibérica, foram amostrados 87 indivíduos, representado 87 colónias e 16 locais, distribuídos por 3 transectos longitudinais (Atlântico, Central e Mediterrânico). Para cada local amostrado foram recolhidas as coordenadas geográficas. Os dados ambientais correspondentes a cada coordenada geográfica foram retirados das bases de dados http://www.worldclim.org e www.cru.uea.ac.uk. O genoma completo dos 87 indivíduos foi sequenciado utilizando a sequenciação “paired-end” e a plataforma Illumina HiSeq 2500. A cobertura mínima obtida do genoma da abelha ibérica foi de 6X. Diversos filtros foram aplicados de forma a eliminar potenciais erros de sequenciação e no final obtiveram-se 1 289 449 polimorfismos de nucleótido simples (SNPs) distribuídos ao longo dos 16 cromossomas da abelha. Para detectar sinais de selecção ao longo do genoma foram utilizadas diversas estatísticas (estatísticas baseadas no FST, iHS, EHH). Adicionalmente, de forma a perceber que variáveis ambientais podem ter moldado a adaptação local, foram utilizados programas como o SAMβADA e o LFMM, pois estes procuram encontrar associações entre os marcadores moleculares e variáveis ambientais.
Temporal changes in mitochondrial diversity highlights contrasting population events in Macaronesian honey bees
Publication . Muñoz, Irene; Pinto, M. Alice; De la Rúa, Pilar
Temporal studies of the genetic diversity are important as they enable detection of genetic changes
that can constitute threats to the honey bee populations. In this study, we analyzed the present mitochondrial
diversity in honey bee populations inhabiting the Macaronesian archipelagos (Azores, Madeira and Canary),
and compared with previous data over a 10-year period. Present populations showed mainly haplotypes
characteristic of the evolutionary African sub-lineage (AIII), but foreign mitochondrial haplotypes (M7, C1 and
C2) were also observed suggesting honey bee queens introductions with different origins. Differential patterns
of change in mitochondrial diversity and introgression were detected: whereas a low decrease was detected on
Madeira and São Miguel, major changes were observed on El Hierro, La Palma and La Gomera. Despite loss of
AIII haplotypes relative to previous data, extant frequency and distribution of the African sub-lineage in the
Macaronesian archipelagos appears sufficiently large to propose potential conservation policies for protecting
local ecotypes.
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Funding agency
Fundação para a Ciência e a Tecnologia
Funding programme
5876-PPCDTI
Funding Award Number
PTDC/BIA-BEC/099640/2008