DNA-Fingerprinting
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DNA-Fingerprinting— (Zell)-Kern-DNA + mtDNA der Honigbiene
Beim DNA-Fingerprinting (oft auch unkorrekt als DNA-Analyse
bezeichnet) handelt es sich um eine molekularbiologische Methode zum
Nachweis von spezifischen unveränderbaren individuellen DNA-Mustern
.
Diese Methode ermöglicht es, untersuchtes Zellmaterial mit einer
bestimmten
statistischen Wahrscheinlichkeit
einem bestimmten Individuum zuzuordnen.
Die erblichen Unterschiede zwischen
Bienenrassen
und Bienenarten können frei von Umwelteinflüssen bei den Erbanlagen
analysiert werden,
innerhalb der Körperzellen
auf der Ebene der Moleküle. Träger des genetischen Materials, der
Erbanlagen ist die
DNA
(Deoxyribonucleic
acid)
oder
DNS
(Desoxynukleinsäure).
Die DNA ist vorwiegend im
Zellkern (nukleäre DNA)
und dort in den Chromosomen lokalisiert.
Ein gewisser Teil davon befindet sich in kleinen Zellkörpern,
außerhalb des Kerns, den
Mitochondrien.
Diese
mitochondriale DNA,
in der Kurzform
mtDNA
bezeichnet, hat in der Bienengenetik
besondere Bedeutung erlangt. Der besondere Vorteil der mtDNA
für die Forschung liegt in der geringen Länge des DNA-Stranges, zu
einem ringförmigen Chromosom zusammengefasst; ferner dass
Mitochondrien im Zellplasma liegen und deshalb nur im Ei der Königin
zu finden sind, nicht aber in der plasmafreien Samenzelle des Drohns
Die
mitochondriale DNA
(mtDNA)
der Honigbiene liegt als ringförmig geschlossense Molekül von ca.
17.000 Basenpaaren vor und wird nur
durch die
Mutter vererbt
(Königin) und nicht durch die väterliche Linie, die Drohnen.
Es gibt
keine Rassen-Hybriden
und man kann deshalb die Herkunft einer
Bienenpopulation über lange Zeiträume zurückverfolgen.
D.R. SMITH, Diversity in the genus Apis (Westview Press, Oxford
1991) |
DNA-Fingerprinting— genetische Analyse der weiblichen Nachkommen einer Königin
indem man die Allelfrequenzen mit selektionsneutralen
mtDNA-Markern
in einer Hybridpopulation simuliert.
Mit der Analysemethode der
mtDNA-Analyse
kann die Vermischung verschiedener Bienenrassen nicht nachgewiesen werden, aber
die
Abstammung mütterlicherseits über viele Generationen.
Die Mitochondrien sind die Energiestationen der Zellen. Nur die Eizellen der
Königin können diese Erbinformation mtDNA weitergeben, die Spermien der Drohnen
nur genomische Kern-DNA. So lässt sich zuverlässig in den Nachfolgegenerationen
einer Königin ermitteln, ob die Urzuchtmutter eine Mellifera, eine Carnica oder
eine Ligustica war. Alle drei Bienenrassen haben eine unterscheidbare Ausprägung
der mtDNA.
In den 1990er Jahren hat Bo Vest Pedersen von der Uni Kopenhagen mittels
mtDNA-Analyse nachgewiesen, dass die Mutterlinien von Bienenständen in der
Schweiz, in England und Schottland ununterbrochen melliferatypisch sind. Es ist
also seit der Einfuhr fremder Bienenrassen um 1860 und der Anpaarung fremder
Bienenrassen väterlicherseits an die einheimische Mellifera mütterlicherseits
durch unsichere Belegstellen usw. die einheimische Mellifera als Urzuchtmutter
in direkter Linie nach über 100 Jahren immer noch nachweisbar.
Sonderheft zur SICAMM Konferenz 2012 Landquart (Schweiz) 31. August 2012 bis 04.
September 2012
Der berühmte Carnicazüchter Hubert Hinderhofer aus Baden-Württemberg hat als
Kursleiter des LV-Württ. Imker bei Körkursen an der Landesanstalt für
Bienenkunde der Universität
Hohenheim immer wieder erzählt, dass der Ursprung seiner
Carnicalinie-Hinderhofer
eine Nigrakönigin war, der er durch Anpaarung mit Carnicadrohnen das Aussehen
einer Carnica gegeben hat.
Durch eine mtDNA-Analyse müsste aber auch nach über 20 Carnica-Anpaarungen der
Nachweis zu erbringen sein, dass die Ursprungszuchtmutter seiner Carnicalinie
eine NIGRA/Mellifera war.
Die von ihm gezeichneten Bienenrassenbilder der NIGRA/Mellifera und Carnica sind
heute Bestandteil der
Merkmalsbeurteilung des D.I.B.s
zur Unterscheidung der Bienenrassen und in das Flügelindexprogramm von G. Pexa
integriert.
DNA-Analyse: Bo Vest Pedersen, Aarhus Dk
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Mitochondriale DNA (mtDNA) wird nur durch
die weibliche Seite (Königinnen) vererbt.
Sie ist nicht im Zellkern enthalten und
nimmt deshalb nicht an der sexuellen Reproduktion teil.
Sie verändert sich nur sehr langsam und nur
durch Mutationen.
Mit ihr kann die mütterliche Abstammung
nachgewiesen werden. |
Die Eigenschaften der mtDNA machen sie für den Genetiker zu einem wichtigen genetischen
Diagnostikum: Der Vererbungsmodus ist, anders als beim Kerngenom, auch bei der Honigbiene
rein maternal und es
tritt keine Rekombination auf,
d.h. das mtGenom vererbt
und bei
Kreuzungen zeigen die Hybriden stets das mütterliche
Genom.
LITERATUR
M ORITZ R.F.A., H AWKINS C.G., C ROZIER R.H., M AC K INLAY A.G., 1986.
A Mitochondrial DNA
polymorphism in honeybccs (Apis
mellifera L.).
Experientia, 42,
322-324.
M ORITZ
R.F.A. und
H AWKINS C.F.,
1985. - Darstellung
der mitochondrialen DNA der
Honigbiene
(Apis
mellifera L.).
Apidologie, 16 (3),
223-225.
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