Original article

Inferences of evolutionary and ecological events that influenced the population structure of Plebeia remota, a stingless bee from Brazil^*

Caractérisation de la structure génétique actuelle des populations de Plebeia remota, abeille sans aiguillon du Brésil, en relation avec les processus de l’évolution et de l’écologie

Populationsgenetik von Plebeia remota, einer stachellosen Biene aus Brasilien, und Rückschlüsse auf evolutionäre und ökologische Ereignisse

Departamento de Genética e Biologia Evolutiva, Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo, Rua do Matão 277, 05508-090, São Paulo, SP, Brazil

Corresponding author: F. de O. Francisco, fofrancisco@usp.br, mcarias@ib.usp.br

Received: 6 March 2009
Revised: 17 September 2009
Accepted: 1 October 2009

Abstract

The present study characterised the population genetic structure of Plebeia remota through mitochondrial DNA (mtDNA) analysis and evaluated evolutionary and ecological processes that may have contributed to the species current genetic scenario. Seventy feral nests were sampled representing four geographic regions (Cunha, Curitiba, Prudentópolis, and Blumenau). Fifteen composite mtDNA haplotypes were determined and a high genetic structure was detected among all populations. The current population structure may be a result of queen philopatry and vegetation shifts caused by palaeoclimatic changes and uplift of Brazilian coastal ranges. Finally, this study strongly suggests a revision of the taxonomic status of P. remota from the Prudentópolis region.

Zusammenfassung

Neuere Studien haben gezeigt, dass innerhalb der Art Plebeia remota in ihrem Verbreitungsgebiet ausgeprägte Unterschiede in Verhalten, Morphometrie, chemischen Komponenten und genetischen Besonderheiten existieren. Die genetische Struktur von P. remota wurde mit Hilfe von mitochondrialer DNA (mtDNA) untersucht; evolutionäre und ökologische Prozesse, die zu diesem Szenarium geführt haben könnten wurden abgeleitet. Die Proben wurden in Cunha (São Paulo), Blumenau (Santa Catarina), sowie in Curitiba und Prudentópolis (Paraná) gesammelt (Abb. 1). Die Proben stammen von siebzig Nestern und wurden mittels RFLP Analyse untersucht, wobei 15 Restriktionsenzyme eingesetzt wurden. Die Länge des mtDNA-Moleküls betrug in allen Proben 18 500 bp. Mit zwei der Restriktionsenzyme konnten in keiner der Proben eine Schnittstelle nachgewiesen werden. Mit den restlichen 13 Enzymen wurden insgesamt 27 verschiedene Schnittstellen gefunden; daraus ergaben sich 15 Haplotypen, deren Verteilung gut mit der geographischen Herkunft der Proben korrelierte (Abb. 2). Dabei trat der gleiche Haplotyp nur selten in mehreren Populationen auf (Tab. I). Die Diversität der Haplotypen (h) und der Nukleotide (π) innerhalb jeder einzelnen Population waren vergleichsweise hoch, mit der Ausnahme von Prudentópolis (Tab. II). Die Werte für F_ST und die Nukleotid-Divergenz zwischen den Populationen sind in Tabelle III dargestellt. Die Analyse der mtDNA zeigte große genetische Variabilität und Isolation zwischen den Populationen, was sowohl durch die Philopatrie der Königinnen als auch mit Habitatfragmentation in früheren Zeiten durch Klimaänderungen oder die Auffaltung des Küstengebirges erklärt werden kann. Zusammen mit bereits veröffentlichten Daten unterstützen die Ergebnisse die Vermutung, dass diese spezifische Population als eine eigene Art angesehen werden sollte. Die Untersuchung zusätzlicher Bienenarten und anderer Organismen aus denselben geographischen Gebieten wird unser Wissen über die Verbreitungsmuster der Arten und die möglichen Zusammenhänge mit historischen und evolutionären Ereignissen in dieser Region vermehren.