Original article

Sperm utilization in honeybees (Apis mellifera scutellata and A. m. capensis) in South Africa^*

Utilisation du sperme chez les abeilles (Apis mellifera scutellata and A. m. capensis) en Afrique du Sud.

Spermiennutzung bei Honigbienen (Apis mellifera scutellata und A. m. capensis) in Südafrika

Michael J. Holmes¹, Michael H. Allsopp², Lee-Ann Noach-Pienaar³, Theresa C. Wossler³, Benjamin P. Oldroyd¹ and Madeleine Beekman¹

¹ Behaviour and Genetics of Social Insects Lab, School of Biological Sciences A12, University of Sydney, NSW 2006, Australia
² Honeybee Research Section, ARC-Plant Protection Research Institute, Private Bag X5017 Stellenbosch, 7599, South Africa
³ Department of Botany and Zoology University of Stellenbosch, Private Bag X1 Matieland, 7602, South Africa

Corresponding author: M. Beekman, mbeekman@bio.usyd.edu.au

Received: 12 August 2009
Revised: 4 January 2010
Accepted: 3 February 2010

Abstract

We artificially inseminated queens of Apis mellifera scutellata and A. m. capensis with equal numbers of drones of both subspecies to determine the effects of sperm genotype on rates of sperm utilization. Contrary to a previous study we did not find a consistent overrepresentation of workers sired by A. m. scutellata males in the first four months after insemination. Interestingly, our study does suggest that there is a significant interaction between drone and queen genotype in both subspecies, with queens of each subspecies producing more workers sired by drones of the same subspecies.

Zusammenfassung

In Südafrika kommen zwei verschiedene Unterarten der Honigbiene vor: die Kaphonigbiene, Apis mellifera capensis, und die afrikanische Honigbiene, A. m. scutellata. Die beiden Unterarten sind durch eine Hybridisierungszone getrennt, in welcher sie sich miteinander kreuzen. Die Kaphonigbiene ist als sozialer Parasit der afrikanischen Honigbiene bekannt und hat massive Völkerverluste versursacht, als sie in Gebiete eingeführt wurde, wo normalerweise nur A. m. scutellata vorkommt. Interessanterweise scheint A. m. capensis trotz ihrer Fähigkeit zum Parasitentum nicht in der Lage zu sein, die Hybridisierungszone ohne Hilfe zu durchqueren. Auch A. m. scutellata hat besondere Eigenschaften. Nach ihrer Einfuhr nach Brasilien im Jahr 1956 hat sie im Laufe von 20 Jahren alle anderen dort vorkommenden Unterarten der Honigbiene durch Konkurrenz verdrängt. Ihr Erfolgsgeheimnis scheint dabei ihre besonders hohe Vermehrungsrate zu sein. In einer kürzlich veröffentlichten Studie wurde vorgeschlagen, dass A. m. scutellata auch durch Spermienkonkurrenz in der Lage ist, andere Unterarten auf den amerikanischen Doppelkontinent zu verdrängen. Hier haben wir untersucht, ob es in Königinnen, die sowohl mit Sperma von A. m. capensis als auch von A. m. scutellata besamt wurden, zu Spermienkonkurrenz kommt. Wir haben sowohl Königinnen von A. m. capensis als auch von A. m. scutellata mit Sperma, das von einer gleichen Anzahl Drohnen beider Unterarten abgenommen wurde, besamt. Durch monatliches Absammeln und Genotypisieren von Arbeiterinnen-Nachkommen haben wir den relativen Anteil der A. m. scutellata Drohnen an den erzeugten Arbeiterinnen bestimmt. Wir haben keinen höheren Anteil von Arbeiterinnen mit A. m. scutellata Vätern gefunden. Unsere Ergebnisse scheinen höchstens anzudeuten, dass Königinnen das Sperma von Männchen ihrer eigenen Unterart bevorzugen. Ob dieser Effekt wirklich besteht, muss in einer ausführlicheren Untersuchung geklärt werden.