Polymorphism of five exons of the VTG gene Apis cerana in populations of Russia, South Korea and Vietnam

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The best-known kitchen modules of the Apidae are the honey bees Apis mellifera and the wax bee Apis cerana. Compared to the honey bee, A. cerana is somewhat smaller in size, although it lives with it. The wax bee is native to temperate and tropical Asia, ranging from Afghanistan to Korea and Japan, north to the Himalayan foothills, as well as eastern Russia and south through Indonesia. The learning of bees to a changing environment is a fundamental question in evolutionary biology and is critical to protecting species in the face of climate change. In this method, five exons (from 3 to 7) of the vitellogenin gene vtg were sequenced to study the taxonomic relationships of individual populations and subspecies of A. cerana. Our detailed studies of the defensin 1 and 2 genes (def1 and def2) revealed the peculiarity of the structure of A. cerana in Vietnam, probably due to the geographical location of this direction. Currently, we confirm this assumption based on the analysis of the polymorphism of the vtg gene , which encodes a protein that implements the genetic control of immunity, oogenesis and lifespan. conservation within the protein may have selective significance for local populations. The vtg gene also contributes to the adaptation of bees to a cold climate. It is believed that the survival of long-lived representatives of various bee species, among other things, is associated with the development of the ability to accumulate vitellogenin, which can determine the differences in the stages of proteins in bees living in different conditions.

About the authors

A. K. Kinzikeev

Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences

Email: kinzikeev@bk.ru
Ufa, 450054 Russia

R. A. Ilyasov

Koltsov Institute of Developmental Biology, the Russian Academy of Sciences

Email: kinzikeev@bk.ru
Moscow, 119334 Russia

D. V. Boguslavsky

Koltsov Institute of Developmental Biology, the Russian Academy of Sciences

Email: kinzikeev@bk.ru
Moscow, 119334 Russia

A. Yu. Ilyasova

Koltsov Institute of Developmental Biology, the Russian Academy of Sciences

Email: kinzikeev@bk.ru
Moscow, 119334 Russia

L. R. Gaifullina

Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences

Email: kinzikeev@bk.ru
Ufa, 450054 Russia

V. N. Sattarov

Bashkir State Pedagogical University named after M. Akmully

Email: kinzikeev@bk.ru
Ufa, 450077 Russia

E. S. Saltykova

Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kinzikeev@bk.ru
Ufa, 450054 Russia

References

  1. Ruttner F. Biogeography and Taxonomy of Honeybees // Berlin: Springer Sci. & Business Media, 1988. 284 p.
  2. Ruttner F. The evolution of honey bees // Neurobiology and Behavior of Honey Bees / Еds Menzel R., Mercer A. Berlin: Springer Sci. & Business Media, 1987. 334 p.
  3. Radloff S.E., Hepburn C., Hepburn H.R. et al. Population structure and classification of Apis cerana // Apidologie. 2010. V. 41. № 6. P. 589–601. https://doi.org/10.1051/apido/2010008
  4. Engel M.S. The taxonomy of recent and fossil honey bees (Hymenoptera: Apidae, Apis) // Hymenoptera Res. 1999. V. 8. P. 165–196.
  5. Ilyasov R.A., Park J., Takahashi J. et al. Phylogenetic uniqueness of honeybee Apis cerana from the Korean peninsula inferred from the mitochondrial, nuclear, and morphological data // J. Apicultural Sci. 2018. V. 62. P. 189–214. https://doi.org/2478/jas-2018-0018
  6. Ilyasov R.A., Lee M., Kim K.W. et al. Phylogenetic relationships of Russian Far-East Apis cerana with other North Asian populations // J. Apicultural Sci. 2019. V. 63. P. 289–314. https://doi.org/10.2478/jas-2019-0024
  7. Kim Y.H., Kim B.Y., Kim J.M. et al. Differential expression of major royal jelly proteins in the hypopharyngeal glands of the honey bee Apis mellifera upon bacterial ingestion // Insects. 2022. V. 13. https://doi.org/10.3390/insects13040334
  8. Piulachs M.D., Guidugli K.R., Barchuk A.R. et al. The vitellogenin of the honey bee, Apis mellifera: Structural analysis of the cDNA and expression studies // Insect Biochem. and Mol. Biol. 2003. V. 33. P. 459–465. https://doi.org/10.1016/s0965-1748(03)00021-3
  9. Tanaka T., Roubik D.W., Kato M. et al. Phylogenetic position of Apis nuluensis of northern Borneo and phylogeography of A. cerana as inferred from mitochondrial DNA sequences // Insects Sociaux 2001. V. 48. P. 44–51. https://doi.org/10.1007/PL00001744
  10. Kent C.F., Amer I., Alexandra C., Amro Z. 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.
  11. Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M. Unipro UGENE: A unified bioinformatics toolkit // Bioinformatics. 2012. V. 28. № 8. P. 1166–1167.
  12. Kumar S., Stecher G., Li M. et al. MEGA X: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms // Mol. Biol. Evol. 2018. V. 35. № 6. P. 1547–1549.
  13. Liu C.H., Di Y.P. Analysis of RNA sequencing data using CLC Genomics Workbench // Mol. Toxicol. Protocols. 2020. P. 61–113.
  14. Jung C., Lee M. Beekeeping in Korea: Past, present, and future challenges // Asian Beekeeping in the 21st Century. 2018. P. 175–197.
  15. Кинзикеев А.К., Гайфуллина Л.Р., Гладких А.Н. и др. Филогенетические отношения подвидов китайской восковой пчелы Apis cerana из Южной Кореи, Вьетнама и России на основе данных нуклеотидной последовательности генов Defensin 1 и Defensin 2 // Изв. Уфимского науч. центра РАН. 2023. № 2. С. 72–78.
  16. Thai P.H., Toan V.T. Beekeeping in Vietnam // Asian Beekeeping in the 21st Century 2018. P. 247–267. https://doi.org/10.1007/978-981-10-8222-1_11
  17. Toan T.V. Study on some biological and ecological characteristics of the hybrid between Dong Van indigenous honeybee breed (Apis cerana cerana Fabricius) with the local indigenous honeybee breeds (Apis cerana indica Fabricius) in some provinces in the North of Vietnam: PhD Тhesis. Vietnam: Hanoi Univ. Agriculture, 2012.
  18. Ilyasov R.A., Rašić S., Takahashi J. et al. Genetic relationships and signatures of adaptation to the climatic conditions in populations of Apis cerana based on the polymorphism of the gene vitellogenin // Insects. 2022. V. 13. № 11. https://doi.org/10.3390/insects13111053
  19. Kunkel J.G., Nordin J.H. Yolk proteins. Insect physiology, biochemistry and pharmacology // Pergamon Press. 1985. P. 83–111.
  20. Raikhel A.S., Dhadialla T.S. Accumulation of yolk proteins in insect oocytes // Annual Rev. Entomol. 1992. P. 217–251. https://doi.org/10.1146/annurev.en.37.010192.001245
  21. Valle D. Vitellogenesis in insects and other groups – a review // Scielo Brasil. 1993. V. 88. P. 1–26. https://doi.org/ 10.1590/s0074-02761993000100005
  22. Bose S.G., Raikhel A.S. Mosquito vitellogenin subunits originate from a common precursor // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1988. V. 155. № 1. P. 436–442. doi: 10.1016/s0006-291x(88)81105-7
  23. Dhadialla T.S., Raikhel A.S. Biosynthesis of mosquito vitellogenin // J. Biol. Chemistry. 1990. V. 265. № 17. P. 9924–9933.
  24. Heilmann L.J., Trewitt P.M., Kumaran A.K. Proteolytic processing of the vitellogenin precursor in the boll weevil, Anthonomus grandis // Arch. Insect Biochem. and Physiol. 1993. V. 23. № 3. P. 125–134. https://doi.org/10.1002/arch.940230304
  25. Yano K., Sakurai M.T., Izumi S., Tomino S. Vitellogenin gene of the silkworm Bombyx mori: Structure and sex-dependent expression // Federation Europ. Biochem. Soc. Letters. 1994. V. 356. № 2–3. P. 207–211. https://doi.org/ 10.1016/0014-5793(94)01265-2
  26. Kageyama Y., Kinoshita T., Umesono Y. et al. Cloning of cDNA for vitellogenin of Athalia rosae (Hymenoptera) and characterization of the vitellogenin gene expression // Insect Biochem. and Mol. Biol. 1994. V. 24. № 6. P. 599–605. https://doi.org/10.1016/0965-1748(94)90096-5
  27. Hiremath S., Lehtoma K. Complete nucleotide sequence of the vitellogenin mRNA from the gypsy moth: Novel arrangement of the subunit encoding regions // Insect Biochem. and Mol. Biol. 1997. V. 27. № 1. P. 27–35. https://doi.org/10.1016/s0965-1748(96)00067-7
  28. Wheeler D., Kawooya J.K. Purification and characterization of honey bee vitellogenin // Arch. Insect Biochem. and Physiol. 1990. V. 14. № 4. P. 253–267. https://doi.org/10.1002/arch.940140405
  29. Nose Y., Lee J.M., Ueno T. et al. Cloning of cDNA for vitellogenin of the parasitoid wasp, Pimpla nipponica (Hymenoptera: Apocrita: Ichneumonidae): Vitellogenin primary structure and evolutionary considerations // Insect Biochem. and Mol. Biol. 1997. V. 27. № 12. P. 1047–1056. https://doi.org/10.1016/s0965-1748(97)00091-x
  30. Мурашев С.В., Вышегородцева А.В. Молекулярное моделирование влияния заряда аминокислот и их функциональных групп на рН и зарядовое состояние белка // Изв. Санкт-Петербургского гос. аграрного ун-та. 2016. № 45. С. 72–78.
  31. Leipart V., Montserrat-Canals M., Cunha E.S. et al. Structure prediction of honey bee vitellogenin: A multi-domain protein important for insect immu-nity // Federation Europ. Biochem. Soc. Open Bio. 2022. V. 12. № 1. P. 51–70. https://doi.org/10.1002/2211-5463.13316

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».