Генетика, 2021, T. 57, № 5, стр. 557-571

Генетические показатели и эволюция уссурийской восковой пчелы Apis cerana ussuriensis из Приморского края России

Р. А. Ильясов 12*, Г. Ю. Хан 2, М. Л. Ли 2, К. В. Ким 2, М. Ю. Прощалыкин 3, А. С. Лелей 3, Д. Х. Парк 24, Д. И. Такахаши 5, Х. В. Квон 2**, А. Г. Николенко 1

1 Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук
450054 Уфа, Россия

2 Отделение наук о жизни и Исследовательский центр насекомых-переносчиков болезней, Инчхонский национальный университет
22012 Инчхон, Корея

3 Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской академии наук
690022 Владивосток, Россия

4 Биоинформатическая компания 3BIGS CO. LTD
18454 Хвасон-си, Корея

5 Факультет естественных наук, Университет Киото Сангё
603-8555 Киото, Япония

* E-mail: apismell@hotmail.com
** E-mail: hwkwon@inu.ac.kr

Поступила в редакцию 16.06.2020
После доработки 04.09.2020
Принята к публикации 09.10.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Apis cerana ussuriensis Ilyasov et al., 2019 – самый северный подвид восковой пчелы A. cerana Fabricius, 1793, распространенный в лесах Приморского и Хабаровского краев до 47°54′ с.ш. Генетические исследования этого подвида представляют большой интерес для науки и пчеловодства, поскольку все адаптивные признаки сформировались под действием окружающей среды без участия человека. Мы секвенировали и аннотировали последовательности полной митохондриальной ДНК (мтДНК) пчел подвидов Apis cerana ussuriensis Ilyasov et al., 2019 (номер в Генбанке AP018450) из Приморского края и Apis cerana koreana Ilyasov et al., 2019 (AP018431) из Южной Кореи и шести экзонов гена вителлогенина VG E2–E7 ядерной ДНК (яДНК) подвидов пчел A. c. ussuriensis, A. c. koreana, A. c. japonica Radoszkowski, 1887, A. c. cerana и A. c. indica Fabricius, 1798. Методом кластерного анализа последовательностей мтДНК и гена VG яДНК было показано разделение пчел на две группы, включающие южный подвид A. c. indica и северные подвиды A. c. ussuriensis, A. c. koreana, A. c. japonica, A. c. cerana. На основе генетической дивергенции было показано, что подвид A. c. ussuriensis генетически ближе к подвидам A. c. japonica, A. c. koreana и A. c. cerana чем к подвиду A. c. indica. Значения генетической дивергенции (0.80–8.00%) и генетической дистанции Jukes–Cantor (0.005–0.100) по мтДНК и гену VG яДНК между подвидами A. c. ussuriensis, A. c. koreana, A. c. japonica, A. c. cerana, A. c. indica находятся в пределах внутривидовых различий между подвидами насекомых. Предположительное время возникновения подвидов A. cerana – от двух до одного млн лет назад.

Ключевые слова: Apis cerana, A. c. ussuriensis, A. c. koreana, A. c. japonica, A. c. cerana, A. c. indica, митохондриальный геном, подвид, дивергенция, эволюция, Приморский край, вителлогенин, мтДНК, яДНК.

Восковая пчела Apis cerana Fabricius, 1793 является второй по значимости для человека после медоносной пчелы Apis mellifera Linnaeus, 1758. Их естественные ареалы не перекрывались до настоящего времени и были ограничены Европой и Африкой у A. mellifera и Азией у A. cerana. Оба вида пчел приспособлены к обитанию в широком диапазоне климатических поясов – от холодного умеренного до жаркого экваториального [1]. В азиатских странах A. cerana разводится на пасеках, а в России встречается только в диком состоянии в дальневосточных лесах на территориях Хабаровского и Приморского краев до 47°54′ с.ш. и включен в красную книгу [2, 3]. В.Н. Кузнецов [3] обнаружил 80 деревьев, в дуплах которых обитали дикие семьи A. cerana, и предположил, что в лесах Приморского и Хабаровского краев до 47°54′ с.ш. обитают более 1000 семей китайской восковой пчелы.

Восковая пчела A. cerana является важным и известным опылителем сельскохозяйственных культур в Азии и производителем меда, воска, маточного молочка и пчелиной пыльцы [4], не уступает медоносной пчеле A. mellifera по уровню коммерческого использования и обладает высоким потенциалом для генетического улучшения путем селекции на основе молекулярных маркеров. В последнее время численность A. cerana резко сократилась в странах Азии в связи с распространением вируса мешотчатого расплода (SBV) и массового импорта A. mellifera [57].

Согласно опубликованным данным внутри A. cerana выделяется более 20 подвидов, большинство из которых не имеют четких таксономических диагнозов [819]. Сохранение генофонда локальных подвидов A. cerana возможно при маркер-опосредованной идентификации и селекции. Молекулярно-генетические исследования позволяют разработать базовые стратегии сохранения A. cerana. Маркеры митохондриальной ДНК (мтДНК) являются эффективными инструментами в исследовании эволюции и межвидовых и внутривидовых филогенетических взаимоотношений медоносных пчел [18, 2025].

В настоящей работе мы секвенировали и аннотировали последовательности полной митохондриальной ДНК (мтДНК) пчел подвидов Apis cerana ussuriensis Ilyasov et al., 2019 (GenBank/DDBJ AP018450) (ZooBank 06874b0a-029b-40e2-b4a8-1a20f7692ed3) из Приморского края и Apis cerana koreana Ilyasov et al., 2019 (GenBank/DDBJ AP018431) (ZooBank 290e12ba-fc5f-4907-ae50-ef0fa8dc8d9c) из Южной Кореи и шести экзонов гена вителлогенина VG E2–E7 ядерной ДНК (яДНК) подвидов пчел A. c. ussuriensis, A. c. koreana, A. c. japonica, A. c. cerana и A. c. indica. Была проведена оценка филогенетических взаимоотношений A. c. ussuriensis с другими подвидами из Южной Кореи, Китая, Японии, Тайваня и Индонезии на основе полной мтДНК и гена VG яДНК.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Было отобрано по 10 взрослых особей рабочих пчел из следующих семей: A. c. ussuriensis Ilyasov et al., 2019 из дупла в лесном массиве пригорода Владивостока, Приморский край, Россия (43°11′ с.ш. 132°55′ в.д.); A. c. koreana Ilyasov et al., 2019 с пасеки Gokseong-gun, Gokseong-eup, Hakjung-ri, Jeollanam-do, Южная Корея (35°24′ с.ш., 127°27′ в.д.), с пасеки Sangju-si, Gyeongsangbuk-do, Южная Корея (36°42′ с.ш., 128°18′ в.д.), с пасеки Sancheong-gun, Gyeongsangnam-do, Южная Корея (35°36′ с.ш., 128°88′ в.д.); A. c. japonica с пасеки Kitahiroshima, Hokkaido, Япония (42°95′ с.ш., 141°53′ в.д.); A. c. indica с пасеки Taichung, Тайвань (24°04′ с.ш., 120°73′ в.д.). Видовая принадлежность пчел A. cerana была определена морфометрически согласно В.Н. Куз-нецову [3].

Тотальную ДНК экстрагировали из грудной мышечной ткани каждой пчелы с использованием набора Wizard Genomic DNA Purification Kit (PROMEGA, Madison, WI, США) в соответствии с рекомендациями производителя. Образцы ДНК хранили при –20°С до дальнейшего использования. Полимеразную цепную реакцию экзонов 2–7 гена вителлогенина (VG) проводили на 96-луночном термоциклере Applied Biosystems Veriti HID на основе уже разработанных праймеров [26] с набором для ПЦР TaKaRa (100 мкл ПЦР × 100 реакций) (TAKARA BIO INC., Shiga, Япония) в соответствии с инструкциями производителя. Все продукты ПЦР были очищены с помощью набора для очистки ПЦР QIAquick (250) (QIAGEN, Hilden, Германия), следуя инструкциям производителя.

По одной рабочей особи из каждой семьи пчел было использовано для секвенирования мтДНК с помощью набора NextSeq 500/550 High Output Kit v. 2 (75 циклов) (ILLUMINA, США) и парных циклов считывания (2 × 150 пн), следуя инструкции производителя, на секвенаторе Illumina Next Seq 500 (ILLUMINA, США) в Университете Киото Сангё (Kyoto, Япония). Геномные библиотеки были приготовлены с помощью набора для подготовки ДНК-библиотеки Nextera (ILLUMINA, США) в соответствии с инструкциями производителя. Сборка геномов проводилась на основе 1 662 000 прочтений со средним покрытием 75 с помощью Geneious R9 (BIOMATTERS, Новая Зеландия). Аннотация геномов выполнена на MITOS (Германия) [27] и tRNAscan-SE (CA, США) [28]. По одной рабочей особи из каждой семьи пчел было использовано для секвенирования экзонов гена вителлогенина VG яДНК с обоих концов с помощью дидезокси-метода Sanger [29] с использованием набора ABI PRISM BigDye Terminator v3.1 на секвенаторе ABI 3130 (Applied Biosystems, Foster City, CA, США) в Инчхонском национальном университете (Incheon, Южная Корея).

Нуклеотидные последовательности полной мтДНК были депонированы в базы данных GenBank/DDBJ под номерами AP018431 для A. c. koreana (15 925 пн) (ZooBank 290e12ba-fc5f-4907-ae50-ef0fa8dc8d9c) (Gokseong-gun, Jeollanam-do, Южная Корея) и AP018450 для A. c. ussuriensis (15 919 пн) (ZooBank 06874b0a-029b-40e2-b4a8-1a20f7692ed3) (Приморский край, Россия). Нуклеотидные последовательности экзонов 2–7 гена VG были депонированы под номерами MH755745, MH755780, MH755815, MH755850, MH755885, MH755920 (4125 пн) и MH755746, MH755781, MH755816, MH755851, MH755886, MH755921 (4125 пн) для двух представителей A. c. ussuriensis (Приморский край, Россия); под номерами MH755735, MH755770, MH755805, MH755840, MH755875, MH755910 для A. c. koreana (Sancheong, Gyeongsangnam-do, Южная Корея); MH755741, MH755776, MH755811, MH755846, MH755881, MH755916 (4125 пн) и MH755742, MH755777, MH755812, MH755847, MH755882, MH755917 (4125 пн) для A. c. japonica (Kitahiroshima, Hokkaido, Япония); MH755747, MH755782, MH755817, MH755852, MH755887, MH755922 (4128 пн) и MH755748, MH755783, MH755818, MH755853, MH755888, MH755923 (4128 пн) для A. c. indica (Taichung, Тайвань).

Сравнительный анализ полной мтДНК был проведен с использованием последовательностей из Генбанка: A. c. japonica AP017314 (15 917 пн) (Kyoto, Япония), A. c. japonica AP017941 (15 778 пн) (Amami, Япония), A. c. cerana AP017983 (15 460 пн) (Jiangsu, Китай), A. c. cerana KM244704 (15 712 пн) (Yunnan, Китай), A. c. indica AP017984 (15 376 пн) (Taipei, Тайвань), A. c. indica AP018149 (15 884 пн) (Sabah, Borneo, Малайзия), A. c. koreana AP018431 (15 925 пн) (Jeollanam-do, Южная Корея), A. c. koreana KX908206 (15 904 пн) (Chungcheongbukdo, Южная Корея), A. m. ligustica NC 001566 (16 324 пн) (внешняя группа, США). Сравнительный анализ гена VG яДНК был проведен с использованием последовательностей из Генбанка: A. c. cerana KT725235 (4125 пн) (Yunnan, Китай), A. c. cerana ApisCC1.0 (4125 пн, фрагмент 781683–788069 из геномной последовательности KZ288206) (Yunnan, Китай), A. m. mellifera JN557295, JN557387, JN557201, JN557573, JN557481, JN557109 (4074 пн) (внешняя группа, изолят M2261, Warsaw, Польша).

Дивергенция нуклеотидных последовательностей и генетические дистанции Jukes–Cantor [30], Tamura–Nei [31] и р-distance [32] были рассчитаны с использованием Unipro UGENE 1,28 (UNIPRO, Россия) и CLC Genomics Workbench 11 (CLCbio, Дания). Филогенетический анализ на основе последовательностей ДНК был проведен с использованием MEGA7 [33] и Statistica 8.0 (StatSoft, Inc., Tulsa, OK, США), JMP14 (SAS Institute Inc., North Carolina, США). Филогенетические деревья были построены с использованием метода ближайшего соседа [34] на основе дистанций Jukes–Cantor с 1000 бутстреп-репликациями и Reltime [35] метода оценки длины ветвей. Физическая карта полного митохондриального генома была построена с использованием CLC Genomics Workbench 11 (CLCbio, Дания) и Artemis 17.0.1 (The Sanger Institute, Hinxton, Cambridge, Великобритания).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Митохондриальный геном A. c. ussuriensis (Приморский край, Россия) содержит 42% A, 42% T, 6% G, 10% C нуклеотидов, обогащен AT на 84%, содержит наиболее высокие частоты динуклеотидов AA (19%), AT (18%), TT (18%) и TA (16%) и наиболее низкие частоты динуклеотидов GG (1%), GC (1%), CG (1%) и CC (2%), что характерно для большинства перепончатокрылых [25, 36, 37]. Среднее содержание GC в мтДНК A. c. ussuriensis составляет 16%, а максимальный уровень не превышает 40%. Значение генетического разнообразия и вариабельности зависит прямо пропорционально от GC-состава – чем выше содержание GC, тем выше генетическое разнообразие и вариабельность генов. Содержание GC в мтДНК менее 40% считается низкой [38] (табл. 1).

Таблица 1.

Характеристика нуклеотидного состава полной мтДНК A. c. ussuriensis Приморского края России

Нуклеотиды Число (частота)
GC-состав 2540 (0.16)
AT-состав 13 373 (0.84)
Аденин A 6729 (0.42)
Цитозин C 1542 (0.10)
Гуанин G 998 (0.06)
Тимин T 6644 (0.42)
Динуклеотид AA 2973 (0.19)
Динуклеотид AC 475 (0.03)
Динуклеотид AG 358 (0.02)
Динуклеотид AT 2921 (0.18)
Динуклеотид CA 675 (0.04)
Динуклеотид CC 239 (0.02)
Динуклеотид CG 70 (0.01)
Динуклеотид CT 558 (0.04)
Динуклеотид GA 471 (0.03)
Динуклеотид GC 116 (0.01)
Динуклеотид GG 136 (0.01)
Динуклеотид GT 275 (0.02)
Динуклеотид TA 2609 (0.16)
Динуклеотид TC 712 (0.05)
Динуклеотид TG 432 (0.03)
Динуклеотид TT 2886 (0.18)
Нуклеотид A в позиции 1/2/3 240 (0.47)/128 (0.25)/249 (0.48)
Нуклеотид C в позиции 1/2/3 37 (0.07)/70 (0.14)/22 (0.04)
Нуклеотид G в позиции 1/2/3 50 (0.1)/19 (0.04)/11 (0.02)
Нуклеотид T в позиции 1/2/3 188 (0.37)/298 (0.58)/233 (0.45)
Размер, пн 15 919
Вес одной цепи, кДа 4904.98

МтДНК A. c. ussuriensis (15 919 пн) незначительно короче мтДНК A. mellifera (16 343 пн) и Drosophila yakuba (16 019 пн). Сумма всех межгенных некодирующих регионов мтДНК A. c. ussuriensis (1252 пн) также немного короче A. mellifera (1639 пн) и D. yakuba (1262 пн) [36].

Митохондриальный геном A. c. ussuriensis содержит 30 белок-кодирующих генов (CDS), 22 гена транспортной РНК (tRNA), два гена субъединиц рибосомальной РНК (rRNA) – 16S rRNA и 12S rRNA, четыре некодирующих межгенных участка (NC1–NC4). Синтения мтДНК A. c. ussuriensis сходна с синтенией мтДНК большинства перепончатокрылых с небольшими различиями [25, 36]. Большинство генов (ATP6, ATP8, COX1, COX2, COX3, CYTB, ND2, ND3, ND6, tRNA-Ala, tRNA-Asn, tRNA-Asp, tRNA-Gln, tRNA-Glu, tRNA-Gly, tRNA-Ile, tRNA-Leu(UUR), tRNA-Lys, tRNA-Met, tRNA-Ser(AGN), tRNA-Ser(UCN), tRNA-Thr и tRNA-Trp) расположены на легкой цепи мтДНК, за исключением четырех генов субъединиц (ND1, ND4, ND4L и ND5), двух генов rRNA (12S и 16S rRNA) и восьми генов тРНК (tRNA-Arg, tRNA-Cys, tRNA-His, tRNA-Leu(CUN), tRNA-Phe, tRNA-Pro, tRNA-Tyr и tRNA-Val), которые расположены на тяжелой цепи мтДНК (табл. 2, рис. 1).

Таблица 2.

Аннотация полной мтДНК A. c. ussuriensis Приморского края России

Ген Позиция начала Позиция конца Размер, пн
1 tRNA-Ser(AGN) 1 60 60
2 tRNA-Glu 64 129 66
3 tRNA-Met 164 229 66
4 tRNA-Gln 462 527 66
5 tRNA-Ala 524 589 66
6 tRNA-Ile 608 673 66
7 ND2 674 1669 996
8 *tRNA-Cys 1669 1734 66
9 *tRNA-Tyr 1740 1808 69
10 tRNA-Trp 1825 1893 69
11 COX1 1894 3459 1566
12 tRNA-Leu(UUR) 3455 3524 70
13 COX2 3614 4294 681
14 tRNA-Asp 4294 4361 68
15 tRNA-Lys 4368 4439 72
16 ATP8 4446 4607 162
17 ATP6 4589 5266 678
18 COX3 5284 6063 780
19 tRNA-Gly 6136 6202 67
20 ND3 6203 6556 354
21 *tRNA-Arg 6577 6645 69
22 tRNA-Asn 6665 6732 68
23 *tRNA-Phe 6751 6821 71
24 *ND5 6828 8495 1668
25 *tRNA-His 8496 8561 66
26 *ND4 8579 9910 1332
27 *ND4L 9913 10 176 264
28 tRNA-Thr 10 200 10 266 67
29 *tRNA-Pro 10 282 10 359 78
30 ND6 10 411 10 923 513
31 CYTB 10 936 12 084 1149
32 tRNA-Ser(UCN) 12 108 12 174 67
33 *ND1 12 187 13 101 915
34 *tRNA-Leu(CUN) 13 102 13 170 69
35 *16S rRNA 13 171 14 499 1329
36 *tRNA-Val 14 500 14 566 67
37 *12S rRNA 14 567 15 353 787
  Вся мтДНК 1 15 919 15 919

* Гены, транскрибирующиеся с тяжелой цепи мтДНК.

Рис. 1.

Кольцевая физическая карта полной мтДНК Apis с. ussuriensis Приморского края России.

Белок-кодирующие гены ND3, ND4L, ND5, COX1, ND6, COX2, ND1, ND2 имеют стартовый кодон ATT, гены COX3, ATP6 и CYTB – стартовый кодон ATG, ген ND4 – стартовый кодон ATA, ген ATP8 – стартовый кодон ATC. Все белок-кодирующие гены мтДНК A. c. ussuriensis имеют единый стоп-кодон TAA. Для некоторых генов мтДНК (tRNA-Gln и tRNA-Ala (4 пн), ND2 и tRNA-Cys (1 пн), COX1 и tRNA-Leu(UUR) (5 пн), COX2 и tRNA-Asp (1 пн), ATP8 и ATP6 (19 пн)) A. c. ussuriensis характерно перекрывание, что возможно унаследовано от прокариотического генома с полицистронным типом транскрипции (табл. 2).

Размер всех белок-кодирующих генов мтДНК A. c. ussuriensis 11 058 пн, они кодируют 3686 аминокислот. Гены rRNA мтДНК A. c. ussuriensis имеют суммарный размер 2116 пн (12S rRNA – 787 пн и 16S rRNA – 1329 пн). Размеры генов тРНК мтДНК A. c. ussuriensis варьируют от 60 пн (tRNA-Ser(AGN)) до 78 пн (tRNA-Pro).

МтДНК A. c. ussuriensis содержит четыре некодирующих межгенных участка (NC1–NC4), что характерно для всех представителей A. cerana [39]. Некодирующий межгенный участок NC1 (228 пн) расположен между генами tRNA-Met и tRNA-Gln, NC2 (89 пн) – между генами tRNA-Leu (TAA) и COX2, NC3 (68 пн) – между генами COX3, tRNA-Gly, NC4 (51 пн) – между генами tRNA-Pro и ND6. Все некодирующие межгенные и AT-богатые участки A. c. ussuriensis составляют менее 8% от всего размера мтДНК. Некодирующие межгенные и АТ- богатые участки являются регуляторными областями и содержат повторяющиеся мотивы. Мотив AATTAATT встречался в мтДНК A. c. ussuriensis 48 раз, мотив AATAAATT – 74 раза, мотив TACTTA (вероятный сайт связывания митохондриального терминатора транскрипции (mtTERM)) – 8 раз [40].

Некодирующий межгенный участок NC2 A. c. ussuriensis идентичен с гаплотипом Japan01 (последовательности KP064995 и AP018431), он не обладает идентичностью ни с одним из 10 опубликованных гаплотипов (ACNC101ACNC110) [18, 19, 39] и был обозначен как гаплотип ACNC111 (рис. 2). Гаплотип ACNC111 наиболее близок к гаплотипу ACNC101 (последовательности KP064870 и KP064972) и отличается вставкой 31insT относительно начала последовательности NC1 (рис. 2).

Рис. 2.

Выравнивание последовательностей двух некодирующих межгенных областей NC1 и NC2 Apis c. ussuriensis Приморского края России с гаплотипами ACNC101 и Japan01.

Сравнительный анализ последовательности полной мтДНК позволил рассчитать транзиции и трансверсии между представителями A. cerana разных популяций. Сходно с геномами большинства организмов, транзиции у A. cerana происходят чаще, чем трансверсии. Были рассчитаны транзиции и трансверсии между представителями A. cerana разных популяций для всей мтДНК, а также только для белок-кодирующих генов мтДНК. Это позволяет оценить вклад кодирующей и некодирующей частей митохондриального генома в генетическую вариабельность. Отмечено, что роль некодирующей части мтДНК в поддержании генетической вариабельности выше кодирующей (табл. 3).

Таблица 3.

Транзиции и трансверсии последовательности полной мтДНК между представителями A. cerana разных популяций

Представители A. cerana AP018450, A. c. ussuriensis, Приморский край, Россия KM244704, A. c. cerana, Yunnan, Китай AP017983, A. c. cerana, Jiangsu, Китай AP017314, A. c. japonica, Kyoto, Япония AP017941, A. c. japonica, Amami, Япония KX908206, A. c. koreana, Chungcheongbuk-do, Корея AP018431, A. c. koreana, Jeollanam-do, Корея AP017984, A. c. indica
Taipei, Тайвань
AP018149, A. c. indica Sabah, Borneo, Малайзия NC 001566, A. m. ligustica, США
Трансверсии полной мтДНК/белок-кодирующих генов мтДНК
AP018450, A. c. ussuriensis, Приморский край, Россия Транзиции полной мтДНК/ белок-кодирующих генов мтДНК   29/12 26/15 15/5 14/5 18/8 42/10 99/65 308/138 1506/957
KM244704, A. c. cerana, Yunnan, Китай 56/41   9/3 17/9 17/9 21/12 53/18 88/59 274/130 1438/950
AP017983, A. c. cerana, Jiangsu, Китай 64/52 26/19   14/12 14/12 18/15 50/21 85/58 225/131 1367/951
AP017314, A. c. japonica, Kyoto, Япония 29/21 60/49 70/60   2/1 9/5 43/13 89/62 311/135 1492/953
AP017941, A. c. japonica, Amami, Япония 30/23 61/51 71/62 9/8   6/5 45/13 89/62 285/135 1452/952
KX908206, A. c. koreana, Chungcheongbuk-do, Корея 38/25 73/54 80/63 30/18 31/20   48/16 92/65 316/136 1498/955
AP018431, A. c. koreana, Jeollanam-do, Корея 40/24 63/48 73/57 45/33 45/35 39/23   122/71 317/142 1510/959
AP017984, A. c. indica, Taipei, Тайвань 237/197 251/209 253/214 244/206 242/204 253/207 245/204   228/139 1320/947
AP018149, A. c. indica, Sabah, Borneo, Малайзия 339/272 337/273 334/277 338/278 342/280 355/281 337/274 345/294   1492/931
NC 001566, A. m. ligustica, США 715/550 713/554 704/556 718/557 710/554 725/558 709/546 691/543 694/539  

Дивергенция (%) и генетические дистанции между A. c. japonica и A. c. cerana – 2.85 и 0.80 по мтДНК и гену VG яДНК соответственно; между A. c. japonica и A. c. indica –5.26 и 0.85; между A. c. japonica и A. c. koreana – 1.33 и 0.80; между A. c. cerana и A. c. indica 4.95 и 0.80; между A. c. cerana и A. c. koreana – 2.85 и 0.80; между A. c. koreana и A. c. indica – 5.45 и 0.88; между A. c. ussuriensis и A. c. cerana – 2.55 и 1.25; между A. c. ussuriensis и A. c. japonica – 1.10 и 0.93%; между A. c. ussuriensis и A. c. koreana – 1.30 и 0.90; между A. c. ussuriensis и A. c. indica – 5.15 и 1,50; между A. c. ussuriensis и A. mellifera – 21.05 и 9.05; между A. c. koreana и A. melli-fera – 21.70 и 8.75; между A. c. cerana и A. mellifera – 21.70 и 8.70; между A. c. japonica и A. mellifera – 20.45 и 8.70; между A. c. indica и A. mellifera 21.35 и 8.75 (табл. 4, 5).

Таблица 4.

Генетические дистанции (выше диагонали) и генетические различия (ниже диагонали) между последовательностями полной мтДНК образцов A. cerana

Представители A. cerana AP018450, A. c. ussuriensis, Приморский край, Россия KM244704, A. c. cerana, Yunnan, Китай AP017983, A. c. cerana, Jiangsu, Китай AP017314, A. c. japonica, Kyoto, Япония AP017941, A. c. japonica, Amami, Япония KX908206, A. c. koreana, Chungcheongbuk-do, Корея AP018431, A. c. koreana, Jeollanam-do, Корея AP017984, A. c. indica
Taipei, Тайвань
AP018149, A. c. indica Sabah, Borneo, Малайзия NC 001566, A. m. ligustica, США
Дистанции Jukes–Cantor/Tamura–Nei/p-distance
AP018450, A. c. ussuriensis, Приморский край, Россия Дивергенция, %/число замен нуклеотидов/аминокислот   0.006/ 0.002/ 0.002 0.006/ 0.002/ 0.002 0.005/ 0.001/ 0.001 0.005/ 0.001/ 0.001 0.005/ 0.001/ 0.001 0.005/ 0.002/ 0.002 0.022/ 0.006/ 0.006 0.042/ 0.013/ 0.013 0.159/ 0.097/ 0.088
KM244704, A. c. cerana, Yunnan, Китай 1.8/ 85/ 13   0.002/ 0.001/ 0.001 0.005/ 0.001/ 0.001 0.005/ 0.001/ 0.001 0.006/ 0.001/ 0.001 0.007/ 0.003/ 0.003 0.022/ 0.005/ 0.005 0.040/ 0.013/ 0.013 0.155/ 0.096/ 0.087
AP017983, A. c. cerana, Jiangsu, Китай 3.3/ 90/ 16 1.5/ 35/ 5   0.005/ 0.001/ 0.001 0.006/ 0.001/ 0.001 0.006/ 0.001/ 0.001 0.008/ 0.003/ 0.003 0.022/ 0.005/ 0.005 0.037/ 0.013/ 0.013 0.152/ 0.096/ 0.087
AP017314, A. c. japonica, Kyoto, Япония 0.9/ 44/ 7 2.8/ 77/ 13 3.5/ 84/ 16   0.002/ 0.001/ 0.001 0.003/ 0.001/ 0.001 0.003/ 0.002/ 0.002 0.022/ 0.005/ 0.005 0.042/ 0.014/ 0.014 0.158/ 0.096/ 0.087
AP017941, A. c. japonica, Amami, Япония 1.2/ 44/ 8 2.2/ 78/ 14 2.9/ 85/ 17 0.7/ 11/ 3   0.005/ 0.001/ 0.001 0.006/ 0.002/ 0.002 0.022/ 0.005/ 0.005 0.041/ 0.014/ 0.014 0.156/ 0.096/ 0.087
KX908206, A. c. koreana, Chungcheongbuk-do, Корея 1.1/ 56/ 13 1.9/ 94/ 19 3.4/ 98/ 22 0.9/ 39/ 12 1.2/ 37/ 13   0.003/ 0.003/ 0.003 0.023/ 0.006/ 0.006 0.044/ 0.014/ 0.014 0.159/ 0.096/ 0.087
AP018431, A. c. koreana, Jeollanam-do, Корея 1.5/ 82/ 12 2.4/ 116/ 19 3.9/ 123/ 22 1.3/ 88/ 15 1.9/ 90/ 16 1.1/ 87/ 17   0.024/ 0.007/ 0.008 0.043/ 0.014/ 0.014 0.159/ 0.097/ 0.088
AP017984, A. c. indica, Taipei, Тайвань 5.5/ 336/ 46 4.5/ 339/ 48 3.1/ 338/ 47 5.7/ 333/ 45 5.12/ 331/ 44 5.6/ 345/ 51 6.1/ 367/ 52   0.038/ 0.014/ 0.014 0.148/ 0.095/ 0.087
AP018149, A. c. indica, Sabah, Borneo, Малайзия 4.8/ 647/ 89 5.5/ 611/ 88 6.7/ 559/ 85 4.9/ 649/ 87 5.3/ 627/ 90 4.9/ 671/ 93 5.2/ 654/ 95 6.9/ 573/ 93   0.156/ 0.095/ 0.087
NC 001566, A. m. ligustica, США 20.6/ 2221/ 585 21.2/ 2151/ 585 22.2/ 2071/ 583 20.5/ 2210/ 581 20.9/ 2162/ 580 20.5/ 2223/ 588 20.6/ 2219/ 587 22.2/ 2011/ 584 20.5/ 2186/ 590  
Таблица 5.

Генетические дистанции (выше диагонали) и генетические различия (ниже диагонали) между последовательностями гена VG яДНК образцов A. cerana

Представители A. cerana A. c. ussuriensis, Приморский край, Россия 01 A. c. ussuriensis, Приморский край, Россия 02 A. c. cerana,
Jiangxi, Китай
A. c. cerana,
Yunnan, Китай
A. c. japonica,
Kitahiroshima, Япония 01
A. c. japonica,
Kitahiroshima, Япония 02
A. c. koreana,
Gyeongsangbuk-do, Южная Корея
A. c. koreana,
Gyeongsangnam-do, Южная Корея
A. c. indica,
Taichung, Тайвань 01
A. c. indica,
Taichung, Тайвань 02
A. m. mellifera, Warsaw, Польша
Дистанции Jukes–Cantor/Tamura–Nei/p-distance
A. c. ussuriensis, Приморский край, Россия 01 Дивергенция, %/число замен нуклеотидов/аминокислот   0.002/ 0.003/
0.001
0.013/
0.013/
0.005
0.013/
0.013/
0.005
0.008/
0.008/
0.004
0.009/
0.009/
0.004
0.010/
0.010/
0.005
0.010/
0.011/
0.005
0.014/
0.014/
0.005
0.014/
0.014/
0.005
0.081/
0.082/
0.026
A. c. ussuriensis, Приморский край, Россия 02 0.3/
12/
6
  0.012/
0.012/
0.004
0.012/
0.012/
0.005
0.010/
0.010/
0.004
0.010/
0.010/
0.005
0.008/
0.008/
0.004
0.008/
0.008/
0.004
0.013/
0.012/
0.004
0.013/
0.013/
0.004
0.081/
0.082/
0.026
A. c. cerana,
Jiangxi, Китай
1.3/
52/
22
1.2/
48/
22
  0.007/
0.007/
0.001
0.007/
0.007/
0.001
0.006/
0.006/
0.001
0.007/
0.007/
0.001
0.007/
0.007/
0.001
0.009/
0.009/
0.001
0.009/
0.010/
0.001
0.077/
0.078/
0.022
A. c. cerana,
Yunnan, Китай
1.3/
53/
26
1.2/
49/
24
0.8/
27/
6
  0.008/
0.008/
0.002
0.006/
0.006/
0.001
0.007/
0.006/
0.001
0.007/
0.007/
0.001
0.008/
0.008/
0.001
0.008/
0.008/
0.001
0.077/
0.078/
0.022
A. c. japonica,
Kitahiroshima, Япония 01
0.8/
32/
20
1.0/
40/
22
0.8/
30/
6
0.8/
31/
10
  0.002/
0.002/
0.001
0.007/
0.007/
0.002
0.007/
0.007/
0.002
0.009/
0.009/
0.002
0.008/
0.008/
0.002
0.076/
0.077/
0.023
A. c. japonica,
Kitahiroshima, Япония 02
0.9/
37/
20
1.0/
41/
22
0.7/
25/
4
0.7/
26/
8
0.2/
7/
2
  0.006/
0.006/
0.001
0.005/
0.005/
0.001
0.008/
0.008/
0.001
0.007/
0.008/
0.001
0.075/
0.076/
0.022
A. c. koreana,
Gyeongsangbuk-do, Южная Корея
1.0/
42/
24
0.8/
32/
18
0.8/
30/
6
0.8/
27/
8
0.8/
28/
8
0.7/
25/
6
  0.002/
0.002/
0.001
0.008/
0.008/
0.001
0.008/
0.008/
0.001
0.077/
0.078/
0.022
A. c. koreana,
Gyeongsangnam-do, Южная Корея
1.0/
43/
25
0.8/
31/
19
0.8/
27/
7
0.8/
28/
9
0.8/
27/
9
0.7/
24/
7
0.2/
7/
1
  0.008/
0.008/
0.001
0.009/
0.009/
0.001
0.078/
0.079/
0.022
A. c. indica,
Taichung, Тайвань 01
1.4/
56/
24
1.4/
54/
24
0.9/
36/
8
0.8/
31/
10
0.9/
36/
8
0.8/
31/
6
0.8/
32/
8
0.9/
33/
9
  0.001/
0.001/
0.001
0.077/
0.078/
0.022
A. c. indica,
Taichung, Тайвань 02
1.4/
56/
23
1.4/
54/
23
1.0/
38/
9
0.8/
31/
11
0.9/
34/
9
0.8/
29/
7
0.9/
34/
9
0.9/
35/
10
0.1/
4/
1
  0.076/
0.077/
0.022
A. m. mellifera, Warsaw, Польша 9.0/
311/
157
9.1/
312/
158
8.7/
296/
143
8.7/
297/
145
8.7/
295/
146
8.6/
292/
144
8.7/
298/
147
8.8/
300/
148
8.8/
297/
145
8.7/
295/
146
 

На основе кластерного анализа полных последовательностей мтДНК и гена VG яДНК всех образцов A. cerana были построены дендрограммы, отражающие филогенетические взаимоотношения представителей A. cerana разных популяций (рис. 3). В качестве внешней группы были использованы представители A. m. mellifera, которые располагались отдельно от A. cerana. Представители A. c. ussuriensis, A. c. cerana, A. c. japonica, A. c. indica, кроме A. c. koreana на обеих дендрограммах кластеризовались отдельно друг от друга. На дендрограмме по мтДНК A. c. koreana была разделена между группами A. c. japonica и A. c. ussuriensis, что может отражать исторический процесс миграции и потока генов.

Рис. 3.

Филогенетические взаимоотношения представителей A. cerana разных популяций на основе кластерного анализа методом ближайшего соседа и генетических дистанций Jukes–Cantor. а – на основе последовательности полной мтДНК; б – на основе последовательности гена VG яДНК.

ОБСУЖДЕНИЕ

Содержание АТ-нуклеотидов в полной последовательности мтДНК A. c. ussuriensis 84% было сходно с другими насекомыми: А. с. cerana – 84%, A. c. koreana – 84.1%, A. mellifera – 84.9%, Bombus hypocrita – 85.3%, B. ignitus – 86.8%, Cephus cinctus – 82%, Enicospilus sp. – 85.2%, Melipona bicolor – 86.7%, Polistes humilis – 84.7% и Spathius agrili – 84% [18, 25].

Филогенетический анализ последовательности некодирующего межгенного участка NC1 выявил девять гаплотипов A. cerana (ACNC101, ACNC102, ACNC103, ACNC104, ACNC105, ACNC106, ACNC107, ACNC108, ACNC109), подразделенных на две группы – A и B [39]. Гаплотип ACNC110 был обнаружен у A. c. koreana [18]. В настоящем исследовании у A. c. ussuriensis обнаружен новый гаплотип ACNC111, который отличался от ACNC110 инсерцией 31insT относительно начала последовательности NC1. Филогенетический анализ последовательности второго некодирующего межгенного участка NC2 выявил шесть гаплотипов A. cerana (Japan1, Nepal1, ThaiS1, BurmaN1, BurmaN2 и BurmaN3), подразделенных на две группы – материковая Азия и Sundaland [41]. По нуклеотидной последовательности NC2 A. c. ussuriensis относится к гаплотипу материковой Азии Japan1. Вероятно, что присутствие гаплотипа Japan1 во всех популяциях A. cerana в Азии свидетельствует об общем происхождении всей популяции A. cerana и последующем распространении по всей Азии. Таким образом, по некодирующим межгенным участкам NC1 и NC2 A. c. ussuriensis относится к континентальной азиатской группе A. cerana и отличается от популяций A. c. cerana, A. c. koreana и A. c. japonica. Предполагается, что генетические различия A. c. ussuriensis являются результатом естественного отбора и адаптивной эволюции A. cerana в условиях резко континентального климата Приморского края.

Локальные свойства мутационного процесса можно описывать не только вероятностью однонуклеотидных мутаций на сайт, но и соотношением транзиций (tr) к трансверсиям (tv). Отношение tr/tv считается базовой характеристикой мутационного процесса и является широко употребляемой однопараметрической характеристикой мутационного спектра. Для большинства известных эукариот в норме отношение tr/tv > 1, в то время как tr/tv < 1 свидетельствует о том, что повысилась частота однонуклеотидных мутаций, инсерций или делеций (инделов) или понизилась эффективность репарации ДНК. Изменчивость отношения tr/tv в геноме может свидетельствовать в пользу локальной смены мутационного механизма в ходе адаптации к сменяющимся условиям окружающей среды [4244].

Отношение транзиций к трансверсиям полной мтДНК было 2.46 между A. c. ussuriensis и A. c. cerana; 2.14 между A. c. ussuriensis и A. c. japonica; 2.11 между A. c. ussuriensis и A. c. koreana; 2.39 между A. c. ussuriensis и A. c. indica; 0.47 между A. c. ussuriensis и A. m. ligustica (табл. 3), что сходно с соотношением tr/tv мтДНК 2.06 между Drosophila melanogaster и D. yakuba [45]. Наименьшее значение отношения tr/tv между A. cerana и A. mellifera 0.47 является свидетельством смены мутационного механизма в ходе приспособления к сменяющимся условиям окружающей среды в результате дивергенции и аллопатрического видообразования.

Генетические дистанции Jukes–Cantor, Tamura-Nei, p-distance по полной мтДНК и VG яДНК показали, что их абсолютные значения не расходятся сильно и могут быть успешно использованы в кластерном анализе. По каждому из дистанций можно получить сходный паттерн кластеризации. Было выявлено, что подвид A. c. ussuriensis генетически более близок к A. c. japonica (дивергенция 1.10% по мтДНК и 0.93% по гену VG яДНК; дистанции Jukes–Cantor 0.005 по мтДНК и 0.009 по гену VG яДНК) и A. c. koreana (дивергенция 1.30% по мтДНК и 0.90% по гену VG яДНК; дистанции Jukes–Cantor 0.005 по мтДНК и 0.012 по гену VG яДНК), A. c. cerana (дивергенция 2.55% по мтДНК и 1.25% по гену VG яДНК; дистанции Jukes–Cantor 0.006 по мтДНК и 0.012 по гену VG яДНК), чем к A. c. indica (дивергенция 5.15% по мтДНК и 1.50% по гену VG яДНК; дистанции Jukes–Cantor 0.032 по мтДНК и 0.013 по гену VG яДНК) (табл. 4, 5). Таким образом, по генетическим дистанциям и дивергенции наблюдается подразделение подвидов на две группы – Северной и Южной Азии.

Филогенетические деревья, построенные по полной мтДНК и гену VG яДНК, показали сходство в кластеризации на две группы – Южной и Северной Азии (рис. 3). Образцы A. mellifera располагаются отдельно и служат в качестве внешней группы. Все подвиды A. cerana, за исключением A. c. koreana, группируются в отдельные кластеры по полной мтДНК и гену VG яДНК, что свидетельствует о том, что отцовская и материнская составляющие генома географически распространялись совместно. Это возможно при естественной миграции, а также при перемещении пчеловодом семей пчел. В случае с A. c. koreana представители этого подвида группировались по мтДНК как с A. c. japonica, так и с A. c. ussuriensis, что может быть следствием потока генов по материнской линии от этих подвидов в популяцию A. c. koreana, ареал которой расположен географически между ними. Такое может произойти в результате импорта маток A. c. japonica и A. c. ussuriensis в Южную Корею, где они в дальнейшем скрещивались с местными трутнями A. c. koreana.

Как известно, диапазон генетической дивергенции 0.80–8.00% и генетическая дистанция Jukes–Cantor 0.005–0.100 соответствовали диапазону внутривидовых уровней различий у насекомых [19, 25, 46, 47]. Значения генетической дивергенции и генетической дистанции по мтДНК и гену VG яДНК между A. c. ussuriensis, A. c. koreana, A. c. japonica, A. c. cerana, A. c. indica находятся в пределах внутривидовых различий между подвидами.

Поскольку дивергенция мтДНК идет со скоростью 2.3% на 1 млн лет [48, 49], можно рассчитать, что возраст изоляции и последующей дивергенции A. c. ussuriensis может составлять 0.50 млн лет (1.10%) с A. c. japonica, 0.56 млн лет (1.30%) с A. c. koreana, 1.1 млн лет (2.55%) с A. c. cerana, 2.2 млн лет (5.15%) с A. c. indica (табл. 4, 5). Можно предположить, что вероятное время возникновение подвидов A. cerana около 2–1 млн лет назад.

Таким образом, Apis cerana ussuriensis Ilyasov et al., 2019 наименее изученный из всех подвидов в связи с тем, что встречается редко и только в диком виде в лесах Приморского и Хабаровского краев до 47°54′ с.ш. Генетические исследования подвида представляют большой интерес для науки, поскольку подвид подвержен естественному отбору и адаптивной эволюции, где все признаки пчел должны формироваться критическими условиями Северной Азии. Мы секвенировали и аннотировали последовательности полной мтДНК пчел подвидов A. c. ussuriensis (AP018450) и A. c. koreana (AP018431) и шести экзонов гена вителлогенина VG яДНК подвидов A. c. ussuriensis, A. c. koreana, A. c. japonica, A. c. cerana, A. c. indica. Последовательность мтДНК имеет длину 15 919 пн, содержит AT 84% и GC 16%, включает 22 гена тРНК, 13 белок-кодирующих генов, два гена рибосомной РНК 16S и 12S rRNA, один AT-богатый регион и четыре некодирующие межгенные области NC14. Все белок-кодирующие гены начинаются с кодонов ATT и ATG, за исключением гена ATP8 со стартовым кодоном ATC, а заканчивается стоп-кодонами TAA и TAG. Было показано, что по NC1 участку A. c. koreana относится к гаплотипу ACNC110, а A. c. ussuriensis – к гаплотипу ACNC111, тогда как по участку NC2 оба подвида относятся к гаплотипу Japan1. Методом кластерного анализа последовательностей мтДНК и гена VG яДНК было показано разделение подвидов пчел на две группы – южных регионов (A. c. indica) и северных регионов (A. c. ussuriensis, A. c. koreana, A. c. japonica, A. c. cerana). Было показано, что подвид A. c. ussuriensis генетически более сходен с A. c. japonica, A. c. koreana и A. c. cerana, чем с A. c. indica. Значения генетической дивергенции (0.80–8.00%) и генетической дистанции Jukes–Cantor (0.005–0.100) по мтДНК и гену VG яДНК между подвидами A. c. ussuriensis Ilyasov et al., 2019, A. c. koreana Ilyasov et al., 2019, A. c. japonica Radoszkowski, 1887, A. c. cerana Fabricius, 1793, A. c. indica Fabricius, 1798 находятся в пределах внутривидовых различий между подвидами.

Авторы благодарны доктору Hisashi Okuyama за помощь в секвенировании, а также фонду e‑ASIA JRP (The East Asia Science and Innovation Area Joint Research Program) за поддержку в выполнении проекта (https://www.the-easia.org).

Работа выполнена при поддержке государственного задания (регистрационный номер AAAA-A21-121011990120-7) (И.Р.), гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) (№ 19-54-70002 e-Asia_t) (Н.А.)) и программ постдокторских исследований в Инчхонском Национальном университете за 2017–2019 годы (И.Р.).

Все применимые международные, национальные и/или институциональные принципы ухода и использования животных были соблюдены.

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Список литературы

  1. Ruttner F. Breeding Techniques and Selection for Breeding of the Honeybee. Derby, UK: British Isles Bee Breeders Association, 1988. 150 p.

  2. Прощалыкин М.Ю., Новомодный Е.В., Безбородов В.Г., Кошкин Е.С. Первые современные находки восковой пчелы Apis cerana Fabricius, 1793 (Hymenoptera, Apidae) в Хабаровском крае // Евразиатский энтомол. журн. 2014. Т. 13. № 3. С. 295–298.

  3. Кузнецов В.Н. Китайская восковая пчела Apis cerana cerana F. (Hymenoptera, Apidae) на Дальнем Востоке России. М.: Тов-во науч. изд. КМК, 2005. 112 с.

  4. Behura S.K. Analysis of nuclear copies of mitochondrial sequences in honeybee (Apis mellifera) genome // Mol. Biol. Evol. 2007. V. 24. № 7. P. 1492–1505. https://doi.org/10.1093/molbev/msm068

  5. Choi Y.S., Lee M.Y., Hong I.P. et al. Occurrence of sacbrood virus in Korean apiaries from Apis cerana (Hymenoptera: Apidae) // J. Apiculture. 2010. V. 25. № 3. P. 187–191.

  6. Koetz A.H. Ecology, behaviour and control of apis cerana with a focus on relevance to the australian incursion // Insects. 2013. V. 4. № 4. P. 558–592. https://doi.org/10.3390/insects4040558

  7. Vung N., Lee M.-L., Lee M.-Y. et al. Breeding and selection for resistance to sacbrood virus for Apis cerana // J. Apiculture. 2017. V. 32. P. 345–352. https://doi.org/10.17519/apiculture.2017.11.32.4.345

  8. Песенко Ю.А., Лелей А.С., Радченко В.Г., Филаткин Г.Н. Китайская восковая пчела Apis cerana cerana F. (Hymenoptera, Apidae) на Дальнем Востоке СССР // Энтомол. обозрение. 1989. Т. 68. № 3. С. 527–548.

  9. Zhuang D. New subspecies of Apis cerana (in Chinese) // Southwest China J. Agricultural Sci. 1989. V. 2. P. 61–65.

  10. Zhen-ming J., Yang G., Huang S. et al. The advancement of beekeeping science and technology in China // Honeybees in Mountain Agriculture / Ed. Verma L.R. New Delhi: Oxford and IBH Publ. Co., 1992. 274 p.

  11. Diniz-Filho J.A.F., Malapsina O., Pignata M.I.B. Geographic variation in Apis cerana indica F.: A spatial autocorrelation analysis of morphometric patterns // J. Apicultural Res. 1993. V. 32. № P. 65–72. https://doi.org/10.1080/00218839.1993.11101289

  12. Engel M.S. The taxonomy of recent and fossil honey bees (Hymenoptera, Apidae, Apis) // J. Hymenoptera Res. 1999. V. 8. № 2. P. 165–196. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4960-718

  13. Sugawara M. Feral colonies of Japanese honey bees, Apis cerana japonica and their life history. 2. Natural nests and swarming // Mitsubachi Kagaku (Honeybee Science). 2000. V. 21. № 1. P. 35–39.

  14. Hepburn H.R., Smith D.R., Radloff S.E., Otis G.W. Infraspecific categories of Apis cerana: morphometric, allozymal and mtDNA diversity // Apidologie. 2001. V. 32. № 1. P. 3–23. https://doi.org/10.1051/apido:2001108

  15. Takahashi J., Yoshida T. The origin of Japanese honey bee Apis cerana japonica inferred from mitochondrial DNA // Mitsubachi Kagaku (Honeybee Science). 2003. V. 24. № 2. P. 71–76.

  16. Radloff S.E., Hepburn C., Hepburn R.H. et al. Population structure and classification of Apis cerana // Apidologie. 2010. V. 41. № 6. P. 589–601. https://doi.org/10.1051/apido/2010008

  17. Takahashi J., Wakamiya T., Kiyoshi T. et al. The complete mitochondrial genome of the Japanese honeybee, Apis cerana japonica (Insecta: Hymenoptera: Apidae) // Mitochondrial DNA Part B. 2016. V. 1. № 1. P. 156–157. https://doi.org/10.1080/23802359.2016.1144108

  18. Ilyasov R.A., Park J., Takahashi J., Kwon H.W. Phylogenetic uniqueness of honeybee Apis cerana from the Korean peninsula inferred from the mitochondrial, nuclear, and morphological data // J. Apicultural Sci. 2018. V. 62. № 2. P. 189–214. https://doi.org/10.2478/Jas-2018-0018

  19. Ilyasov R.A., Han G.Y., Lee M.L. et al. Phylogenetic relationships of Russian Far-East Apis cerana with other north Asian populations // J. Apicultural Sci. 2019. V. 63. № 2. P. 297–322. https://doi.org/10.2478/JAS-2019-0024

  20. Cornuet J.-M., Garnery L., Solignac M. Putative origin and function of the intergenic region between COI and COII of Apis mellifera L. mitochondrial DNA // Genetics. 1991. V. 128. № 2. P. 393–403.

  21. Garnery L., Cornuet J.-M., Solignac M. Evolutionary history of the honey bee Apis mellifera inferred from mitochondrial DNA analysis // Mol. Ecol. 1992. V. 1. № 3. P. 145–154. https://doi.org/10.1111/j.1365-294x.1992.tb00170.x

  22. Garnery L., Mosshine E.H., Oldroyd B.P., Cornuet J.-M. Mitochondrial DNA variation in Moroccan and Spanish honey bee populations // Mol. Ecol. 1995. V. 4. P. 465–472. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.1995.tb00240.x

  23. Arias M.C., Sheppard W.S. Molecular phylogenetics of honey bee subspecies (Apis mellifera L.) inferred from mitochondrial DNA sequence // Molecular Phylogenet. Evol. 1996. V. 5. № 3. P. 557–566. https://doi.org/10.1006/mpev.1996.0050

  24. Songrarn O., Sittipraneed S., Klinbunga S. Mitochondrial DNA diversity and genetic differentiation of the honeybee (Apis cerana) in Thailand // Biochem. Genet. 2006. V. 44. № 5–6. P. 256–269. https://doi.org/10.1007/s10528-006-9030-5

  25. Tan H.W., Liu G.H., Dong X. et al. The complete mitochondrial genome of the Asiatic cavity-nesting honeybee Apis cerana (Hymenoptera: Apidae) // PLoS One. 2011. V. 6. № 8. P. e23008. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023008

  26. Kent C.F., Issa A., Bunting A.C., Zayed A. Adaptive evolution of a key gene affecting queen and worker traits in the honey bee, Apis mellifera // Mol. Ecol. 2011. V. 20. № 24. P. 5226–5235. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2011.05299.x

  27. Bernt M., Donath A., Jühling F. et al. MITOS: improved de novo metazoan mitochondrial genome annotation // Mol. Phylogenet. Evol. 2013. V. 69. № 2. P. 313–319. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2012.08.023

  28. Lowe T.M., Eddy S.R. tRNAscan-SE: A program for improved detection of transfer RNA genes in genomic sequence // Nucl. Ac. Res. 1997. V. 25. № 5. P. 955–964. https://doi.org/10.1093/nar/25.5.0955

  29. Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNA sequencing with Chain-terminating inhibitors // PNAS USA 1977. V. 74. № 12. P. 5463–5467. https://doi.org/10.1073/pnas.74.12.5463

  30. Jukes T.H., Cantor C.R. Evolution of protein molecules // Mammalian Protein Metabolism / Ed. Munro H.N. N. Y.: Acad. Press, 1969. P. 21–132.

  31. Tamura K., Battistuzzi F.U., Billing-Ross P. et al. Estimating divergence times in large molecular phylogenies // PNAS USA. 2012. V. 109. № 47. P. 19333–19338. https://doi.org/10.1073/pnas.1213199109

  32. Nei M., Kumar S. Molecular Evolution and Phylogenetics. N.Y.: Oxford Univ. Press, 2000. 333 p.

  33. Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets // Mol. Biol. Evol. 2016. V. 33. № 7. P. 1870–1874. https://doi.org/10.1093/molbev/msw054

  34. Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees // Mol. Biol. Evol. 1987. V. 4. № 4. P. 406–425. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040454

  35. Tamura K., Nei M. Estimation of the number of nucleotide substitutions in the control region of mitochondrial DNA in humans and chimpanzees // Mol. Biol. Evol. 1993. V. 10. № 3. P. 512–526. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a040023

  36. Crozier R.H., Crozier Y.C. The mitochondrial genome of the honeybee Apis mellifera: Complete sequence and genome organization // Genetics. 1993. V. 133. № 1. P. 97–117. https://doi.org/10.1111/j.1365-2583.1993.tb00131.x

  37. Okuyama H., Tingek S., Takahashi J. The complete mitochondrial genome of the cavity-nesting honeybee, Apis cerana (Insecta: Hymenoptera: Apidae) from Borneo // Mitochondrial DNA Part B. 2017. V. 2. № 2. P. 475–476. https://doi.org/10.1080/23802359.2017.1361344

  38. Kent C.F., Minaei S., Harpur B.A., Zayed A. Recombination is associated with the evolution of genome structure and worker behavior in honey bees // PNAS USA. 2012. V. 109. № 44. P. 18012–18017. https://doi.org/10.1073/pnas.1208094109

  39. Lee J.Y., Wang A.R., Choi Y.S. et al. Mitochondrial DNA variations in Korean Apis cerana (Hymenoptera: Apidae) and development of another potential marker // Apidologie. 2016. V. 47. № 1. P. 123–134. https://doi.org/10.1007/s13592-015-0381-y

  40. Tan Y.D., Wan C.L., Zhu Y.F. et al. An amplified fragment length polymorphism map of the silkworm // Genetics. 2001. V. 157. № 3. P. 1277–1284.

  41. Smith C.R., Smith C.D., Robertson H.M. et al. Draft genome of the red harvester ant Pogonomyrmex barbatus // PNAS USA. 2011. V. 108. № 14. P. 5667–5672. https://doi.org/10.1073/pnas.1007901108

  42. Tian D., Wang Q., Zhang P. et al. Single-nucleotide mutation rate increases close to insertions/deletions in eukaryotes // Nature. 2008. V. 455. № 7209. P. 105–108. https://doi.org/10.1038/nature07175

  43. McDonald M.J., Wang W.C., Huang H.D., Leu J.Y. Clusters of nucleotide substitutions and insertion/deletion mutations are associated with repeat sequences // PLoS Biology. 2011. V. 9. № 6. P. e1000622. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1000622

  44. Koren A., Polak P., Nemesh J. et al. Differential relationship of DNA replication timing to different forms of human mutation and variation // Am. J. Hum. Genet. 2012. V. 91. № 6. P. 1033–1040. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2012.10.018

  45. Seplyarskiy V.B., Kharchenko P., Kondrashov A.S., Bazykin G.A. Heterogeneity of the transition/transversion ratio in Drosophila and Hominidae genomes // Mol. Biol. Evol. 2012. V. 29. № 8. P. 1943–1955. https://doi.org/10.1093/molbev/mss071

  46. Han T., Lee W., Lee S. et al. Reassessment of species diversity of the subfamily Denticollinae (Coleoptera: Elateridae) through DNA barcoding // PLoS One. 2016. V. 11. № 2. P. e0148602. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0148602

  47. Eimanifar A., Kimball R.T., Braun E.L. et al. The complete mitochondrial genome of the Egyptian honey bee, Apis mellifera lamarckii (Insecta: Hymenoptera: Apidae) // Mitochondrial DNA Part B. 2017. V. 2. № 1. P. 270–272. https://doi.org/10.1080/23802359.2017.1325343

  48. DeSalle R., Freedman T., Prager E.M., Wilson A.C. Tempo and mode of sequence evolution in mitochondrial DNA of Hawaiian Drosophila // J. Mol. Evol. 1987. V. 26. № 1–2. P. 157–164. https://doi.org/10.1007/BF02111289

  49. Johns G.C., Avise J.C. A comparative summary of genetic distances in the vertebrates form the mitochondrial Cytochrome B gene // Mol. Biol. Evol. 1998. V. 15. P. 1481–1490. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a025875