Genetic diversity and population structure of Trigona pagdeni Schwarz in Thailand

Samples of the stingless bee Trigona pagdeni Schwarz were collected from north, northeast, central and peninsular Thailand. Genetic variation and population structure were investigated using a DNA fingerprinting technique, TE-AFLP, and Analysis of Molecular Variance (AMOVA). We found high levels of genetic variation among individuals in all populations, but mean expected heterozygosity was highest in the Northeast. We used AMOVA to calculate ϕPT (analogous to Wright’s ϕST for codominant markers) to compare genetic differentiation among populations. This revealed significant genetic differentiation among the four populations (ϕPT = 0.18, P = 0.01). We also detected differentiation (ϕPT = 0.13, P = 0.001) between samples collected north and south of the Kra ecotone, a biogeographical zone of transition between seasonal evergreen and mixed moist deciduous forests. However the greatest differentiation was detected between samples from the northeast and the other locations combined (ϕPT = 0.21, P = 0.001). This method can be applied to the study of population structure in T. pagdeni and other stingless bees, and may provide a useful tool for management and conservation of this species.ZusammenfassungDie Stachellose Biene Trigona pagdeni Schwarz (Apidae, Apinae, Meliponini) ist eine der häufigsten Stachellosen Bienen in Thailand. Wir untersuchten die genetische Diversität und Populationsstruktur von T. pagdeni in Thailand mittels einer DNA Fingerprinting Metodologie, der Drei-Enzym-Amplifikationsfragment-Längenpolymorphismus Methode (TE-AFLP, van der Wurff et al., 2000), da sie intraspezifische Genomvariababilität aufdeckt, ohne dass Vorkenntisse zur Genomstruktur erforderlich sind, und da sie ausserdem relativ schnell und kostengünstig zu Ergebnissen führt. Wir zeigen, dass die TE-AFLP-Methode für Untersuchungen zur genetischen Diversität und Populationsstruktur von Trigona-Bienen geeignet ist.Wir sammelten Arbeiterinnen von 117 T. pagdeni Nestern an den in Abbildung 1 und Tabelle I. aufgelisteten Standorten und bewahrten diese in 95 % Ethanol bei 4 °C auf. Die DNA-Extraktion erfolgte mittels Standardmethoden (Smith and Hagen, 1996). Die TE-AFLP Methode folgte dem Protokoll von van der Wurff et al. (2000). Wir benutzten zwei Primerpaare: einen 32P-markierten BamHI Primer mit einer “CNukleotidzufallsverlängerung, gepaart mit einem XbaI Primer mit -CC or -AC Nukleotidzufallsverlängerungen. Die amplifizierten Fragmente wurden in 8 % denaturierenden Polyacrylamidgelen elektrophoretisch bei 500 V in 5–6 h aufgetrennt. Die getrockneten Gele wurden auf Röntgenfilmen exponiert und entwickelt. Banden wurden als anwesend (1) oder abwesend (0) gewertet, so dass jede Biene mittels eines Multilocus-Phänotyps charakterisierbar war. Eine Bande wurde als polymorph bewertet, wenn sie in unseren Proben eine Variation in punkto anwesend/abwesend zeigte.Die Individuen waren in vier Gruppierungen entsprechend der Sammelorte Norden, Nordosten, Zentrum und Halbinsel auftrennbar (Abb. 1, Tab. I). Der Prozentsatz polymorpher Loci, erwarteter Heterozygotiegrad, genetische Distanz zwischen Populationen und Statistiken zur Populationsstruktur wurden mittels des Programms Genetic Analysis in Excel (GenAlExV6.1; Peakall and Smouse, 2006) berechnet. Wir benutzten AMOVA (Analysis of Molecular Variance; Excoffier et al., 1992), um den Differenzierungsgrad zwischen Populationen zu bewerten. Da Apis cerana und auch andere Taxa eine genetische Differenzierung zwischen Populationen nördlich und südlich des 11. Breitengrads N auf dem Isthmus von Kra aufweisen (Hughes et al., 2003; Woodruff, 2003; Warrit et al., 2006), untersuchten wir Anhaltspunkte dafür auch in unseren T. pagdeni Proben. Basierend auf den genetischen Distanzen zwischen den Populationen testen wir auch, ob sich die Proben aus dem Nordosten von allen anderen unterscheiden.Tabelle II vergleicht die genetische Diversität für die vier Populationen von T. pagdeni. Der Prozentsatz polymorpher Loci und der erwartete Heterozygotiegrad war am höchsten in Proben aus dem Nordosten. Tabelle III zeigt die paarweisen genetischen Distanzen zwischen den vier T. pagdeni Populationen. Die paarweise genetische Distanz zur Population aus dem Nordosten war grösser als die zwischen allen anderen Populationen untereinander. Die AMOVA Ergebnisse sind in den Tabellen IV und V zusammengestellt. Diese zeigen eine Differenzierung zwischen allen vier Populationen (ϕPT = 0,18, P = 0,01), und eine Differenzierung für Bienen nördlich und südlich der Kra Ecotone (ϕPT = 0,13, P = 0,001). Der deutlichste Kontrast war allerdings für Bienen aus dem Nordosten im Vergleich zu allen anderen Populationen zu sehen, die damit für einen Grossteil der beobachteten genetischen Variabilität verantwortlich sind (ϕPT = 0,21, P = 0,001). In diesem Punkt unterscheiden sich unsere Ergebnisse von den Mustern, die für mitochondriale Sequenzen von A. cerana vorliegen.