Overvejelser om kønsalleler

if you prefer,
translate here!

Udgivet i …
Krydsnings– og kombinationsavl
med honningbien,
1996, p. 39-44

[ Tilbage til Biblio ]
[ Adaptation en français ]

af Hans Røy,
Ringkøbing,
Danmark

Genetisk kønsbestemmelse

Det er velkendt, at yngelansætningen i vore avlslinier kan blive mangelfuld efter et antal generationer uden tilføring af nyt materiale. Det viser sig ved, at vi får det vi kalder yngeludfald. En nyforseglet yngel tavle er tilsyneladende ikke jævnt belagt, yngelfladen er hullet.
Det samme kan iagttages i små, rene populationer. som f. eks. den brune, nordiske bi (A.m.m.) på Læsø og ligusticabien på Kangaroo Island.

Kønsalleler (kønsgener)

Årsagen til forskellige grader af manglende yngelansætning i mindre, isolerede populationer, samt i avlslinier skabt gennem indavl, er en genetisk betinget kønsregulering, der er speciel for visse insekter bl.a. honningbien.
Foruden den kønsbestemmelse, der er en følge af, om ægget befrugtes eller ikke, findes der en genetisk bestemmelse af køn der medfører, at også befrugtede æg kan udvikles til hankøn (diploide droner). Diploide droner accepteres ikke af bierne der renser dem ud i det første larvestadie. Det er på denne måde det hullede yngelleje opstår!

Antallet af kønsalleler er forskelligt i forskellige racer og stammer. Tidligere var 12 kønsalleler påvist, men man var klar over, at der sikkert kunne påvises flere. Der er nu påvist flere.
I små, gennem længere tid isolerede stammer, samt i vore avlsstammer, kan antallet af kønsalleler vare stærkt reducerede.

De alternative kønsalleler, (multiple alleler), efterfølgende benævnt kønsalleler, findes i locus X på et af kromosomerne og betegnes :

Xa, Xb, Xc, Xd, Xe, Xf, og fremdeles.

Dronninger (og arbejderbier) bærer altid to forskellige kønsalleler, et fra moderen og et fra faderen (moderens parring).
En drone kan kun bære et kønsallel, det ene af moderens. Men en dronning producerer to typer droner, hvor halvdelen vil bære det ene af moderens kønsalleler, og halvdelen det andet.

Parres en dronning, der bærer kønsallelerne ab, med en drone, der bærer c, vil de befrugtede æg indeholde kombinationerne ae eller bc, og alle æg vil udvikles normalt.

Xa-Xb		Xc		Xa-Xc		Xb-Xc
♀	×	♂	=>	♀	&	♀
Fig. 6. — Parring normale, ikke noget problem.

Men parres en dronning, der bærer kønsallelerne ab, med en drone, der bærer allelet b, vil halvdelen af æggene udvikles til diploide droner, og ynleludfaldet vil blive 50 %.

Xa-Xb		Xb		Xa-Xb		Xb-Xb
♀	×	♂	=>	♀	&	♂
Fig. 7. — Indavl, yngelansætning.

Kønsalleler og indavl

At sætte direkte lighedstegn mellem mangelfuld yngelansætning og indavl er ikke helt korrekt. Men det er klart, at et varierende, stort udfald er et sikkert symptom på indavl.
Da altavlsarbejde primært har til formål at øge honningudbyttet, må tilsteværeIsen af det nødvendige antal kønsalleler i vore avlsstammer ofres meget stor opmærksomhed. Det er nok kendt, at visse avlsstammer kan være meget produktive med et yngeludfald varierende fra 0 til 25 %. Men et større yngeludfald medfører nedsat reproduktionsevne, og vil altid være et fysisk handicap også for de mest vitale og ydedygtige familier.

Bestemmelse af tilstedeværende kønsalleler ien fri population

Antallet af tilstedeværende kønsalleler i en fri population kan beregnes ved optælling og procentvis beregning af yngeludfaldet forårsaget af biernes udrensning af diploide droner i første larvestadie.
En jomfrutavle bestiftes af dronningen. Det kontrolleres, at tavlen er fuldt bestiftet på det areal, hvor der senere skal optælles. Optælling af tomme celler foretages 11.–12. dagen efter bestiftelsen ved hjælp af en skabelon i form af et parallellogram indeholdende hundrede celler.

I en fri population vil dronningerne parre sig med droner, der repræsenterer de kønsalleler, der findes i populationen, og variationerne i yngeludfaldet fra familie til familie vil almindeligvis være ringe. Det gennemsnitlige yngeludfald kan beregnes. Jo større antal familier, der undersøges, jo sikrere vil beregningen blive.

Yngeludfaldet/overlevelsen afhænger af antallet af kønsalleler i dronesæden, antallet af forskellige droner, der parrer dronningen.

Dronningen bærer, som omtalt, to kønsalleler, vi kan vælge at betegne dem Xa Xb, hendes køns celler vil da indeholde enten Xa eller Xb.

Dronerne bærer i en fri population de kønsalleler, der findes i populationen, Xa, Xb, Xc, Xd, Xe og så fremdeles.

I en to-allelskombination vil vi få sammenfald af kønsalleler i to ud af fire kombinationsmuligheder, i en tre-allels kombination i to ud af seks, i en fire-allels kombination i to ud af otte, o.s.v.

♀ =>	Xa & Xb
♂ =>	Xa	Xb	Xc	Xd	Xe	Xf	Xg	Xh	Xi
genomer opnået	Xa-Xa Xb-Xa	Xa-Xb Xb-Xb	Xa-Xc Xb-Xc	Xa-Xd Xb-Xd	Xa-Xe Xb-Xe	Xa-Xf Xb-Xf	Xa-Xg Xb-Xg	Xa-Xh Xb-Xh	Xa-Xi Xb-Xi
alleler forsk.	2	2	3	4	5	6	7	8	9
rapportering	1/2	2/4	2/6	2/8	2/10	2/12	2/14	2/16	2/18
overlevelse = ♀	50%	50%	67%	75%	80%	83%	86%	88%	89%
udfald diploide ♂	50%	50%	33%	25%	20%	17%	14%	12%	11%

Samme opstilling vist grafisk vil lette forståelsen, og det vil give et helt klart billede af, hvorfor det er overordentligt svært, at beregne et muligt tilstedeværende antal kønsalleler ud over de 12.

Procent levedygtig yngel i fri population ved varierende antal kønsalleler

Fig. 8. Représentation graphique du nombre d’abeilles survivantes après l’éclosion de l’œuf, en fonction du nombre d’allèles sexuels dans une population. La courbe verte est celle qui correspond à un état normal : deux allèles sont communs à la reine et à sa série de mâles. La courbe bleue correspond à un cas particulier où un seul allèle est commun. La surface au dessus des courbes correspond à la « perte de vitalité » par rapport à la fécondité naturelle de la reine.

Dersom en nøje beregning af yngeludfaldet i et stort antal familier eksempelvis viser et gennemsnitligt udfald på 12,5 % = 87,5 % overlevelse, indikerer dette, at der er 8 kønsalleler i populationen.

Kønsalleler i en avls stamme eller avlslinie

Medens det er muligt at beregne antallet af kønsalleler i en fri population, er det til gengæld meget vanskeligt, i praksis ugennemførligt, at beregne antallet i en avls stamme eller avls linie. Årsagen er, at yngeludfaldet ikke vil variere ret meget fra familie til familie i en fri population af en vis størrelse, medens den vil variere ganske betydeligt i en avls serie, hvor dronningerne er inseminerede, eller hvor de er parrede på en isoleret parringsstation.

Ved anvendelse af insemination med homogeniseret sæd fra et stort antal droner, vil man få køns cellerne kombineret i et afkom hen i retningen af populationsparring, men anvender man et begrænset antal droner til insemination, eller parrer på isoleret parringsstation, hvor antallet af dronegivere nødvendigvis må begrænses, udelukkes uundgåeligt indtil flere af de køns celler, der er i dronelinien. Det begrænsede antal køns celler vil så medføre store variationer i yngeludfaldet, og da beregningsgrundlaget er begrænset af avls gruppens størrelse, vil en gennemsnitsberegning indikere forkert.

Supplering af kønsalleler gennem tilføring af nyt avlsmateriale

Ved at tilføre en stamme eller en linie Itnyt blod“ fra andre stammer, linier eller race, tilføres nye gener.
Om der samtidigt tilføres nye kønsalleler, afhænger af, om det tilførte materiale bærer andre kønsalleler, end de der er tilstede i forvejen.

En fremmed dronning bærer, som alle andre dronninger, to kønsalleler i legemscellerne. Hendes sædgemme vil indeholde et tilfældigt udvalg af de kønsalleler, der stammer fra populationen, hun kommer fra.
Ved indkøb af en fremmed dronning får vi et ukendt antal kønsalleler. En ungdronning efter hende vil bære to af disse kønsalleler. Parrer vi den på vor egen parring station, eller i vor population, vil F1–generationen blive tilført to nye kons alleler, men kun dersom de ikke i forvejen var til stede. Muligheden er absolut størst, dersom den fremmede dronning er af en anden race.
Tilføres der to nye kønsalleler, kan det umiddelbart konstateres; yngeludfaldet vil blive nul, da sammenfald af kønsalleler er udelukket.

Nyerhvervede kønsalleler spredes til andre linier, ved at anv.ende den nye linie på dronesiden, inden de er tabt igen.

Indavl

Den genetiske variation i det hunlige afkom, og den genetisk betingede overlevelse af yngel ved forskellige slægtskabsforhold

Ved enkeltdroneinsemination :

Arbejder bierne, såvel som ungdronningerne bliver super søskende.
Da alle sædceller fra en drone er genetisk ens, skyldes variationen i afkommet alene moderen.
Døtrene er nærmere beslægtet end helsøskende.
Yngelens overlevelse vil være 50 % eller 1OO %, chansen for 1OO % overlevelse er mindre en 50 % ved valg af drone fra samme stade, eller en søster til dronningen i dette. Chancen for fuld overlevelse øges med aftagende slægtskab. Ved valg en drone fra en fri population med 12 kønsalleler, vil den statistiske chance for fuld overlevelse være 91,7 %.

Ved insemination med flere droner fra samme stade, …

… eller ved anvendelse af samme stade som eneste dronegiver på en isoleret parringsstation :

Dronerne, der parrer dronningen, er genetisk forskellige, men har kun to kønsalleler. Den sæd, de tilsammen velsigner dronningen med, er forskellig som sæden fra en mand. Det hunlige afkom er derfor helsøskende, idet der dog optræder lige så mange grupper af super søskende, som der er droner, der har parret dronningen.
Vi får større genetisk variation end ved enkeltdroneinsemination.
Yngelens overlevelse vil blive på 75 %. Undtagelsesvis vil overlevelse på kun 50 % forekomme, man kan i praksis regne med 75 %.

Ved insemination med droner fra et antal familier med søskendedronninger, …

… eller ved anvendelse af et antal søskendedronninger på en isoleret parringsstation :

Vi får igen et afkom, hvor der er lige mange grupper af super søskende sem antallet af droner, der har parret dronningen. Grupperne er imidlertid indbyrdes mindre beslægtede end søskende. Drone arven er den samme, nemlig mormoderens, men den er gået gennem forskellige dronninger, der ikke er genetisk ens.

Vi får en meget større genetisk variation.
Yngelens overlevelse vil variere med aftagende slægtskab. Ved en søskendeparring, hvor dronningerne i de dronegivende familier er døtre af en søster til dronningen, der omlarves fra, vil overlevelsen i en afkoms gruppe variere fra 75–100 %, idet familier med 100 % overlevelse vil være sjældent forekommende. Familier med overlevelse varierende fra 80–90 % vil være i overtal, og vil i praksis være vanskelige at adskille.

Ved fri parring med beslægtede eller fjernt beslægtede droner :

Alt hunligt afkom er halvsøskende i grupper af super søskende, og overlevelsen vil være optimal.

Kønsalleler og indavl ved anvendelse af isoleret parringsstation

Det er almindeligt antaget, at 6 dronegivende familier er tilstrækkeligt på en isoleret parringsstation. Denne antagelse er nok en nærmere overvejelse værd.

Der er to aspekter i hensynet til valg af det nødvendige antal drone givere til en isoleret paring station :

Hensynet til det tilstedeværende antal kønsalleler
Hensynet til bredden i arven

Hensynet til dettilstedeværende antal kønsalleler

Selv når der er tale om kombination mellem helt ubeslægtede linier eller forskellige racer, tabes der uundgåeligt kønsallelerved kontrolleret parring på en isoleret parringsstation.
Det er ikke praktisk muligt at sikre, at alle de kønsalleler, der måtte være i en stamme eller linie, vil være repræsenteret på parringsstationen ved et begrænset antal dronegivende familier, men man må være helt klar over, at ved anvendelse af et for lille antal, vil tabet af kønsalleler hurtigt blive mærkbart.

Partie du patrimoine génétique
récupéré en fonction du nombre de RAM

Fig. 10. Beregning af antallet af tilstedeværende kønsalleler på en parringsstation ved anvendelse af varierende antal dronegivende familier og henholdsvis 4, 6, 8, 10, 12 kønsalleler i avlsstammen.

Hensynet til bredden i arven

Det ligger helt fast, at de dronegivende dronningers parring ikke spiller nogen genetisk rolle. Og det ligger helt fast, at den arv dronerne overfører gennem søskendedronningerne i de dronegivende familier, stammer fra disse dronningers fælles moder og hendes parring, og at det er denne arv, der føres som fader arv for det afkom efter dronninger, der parres på stationen.
Men to æg er aldrig ens, søskende er derfor altid forskellige, og den arv der går gennem dem kan derfor ikke være ens.

Den genetiske bredde i fader arven øges med antallet af droner fra forskellige dronegivende familier, der parrer dronningen. Samtidigt vil ensartetheden af de sæd portioner ung dronningerne modtager blive større, dette vil tydeliggøre variationerne i arven på dronningesiden.

Når det drejer sig om kombinations avl, må der endvidere ofres opmærksomhed på frasortering af eventuelle minusvarianter. En effektiv frasortering af varianter, kan ikke foretages, dersom dronningerne er fri parrede, og den vil være meget usikker, såfremt der anvendes førsteårs dronninger. Det sikreste er, at udvælge de dronegivende familier i foråret blandt de tilbageværende af en hel søskendegruppe, der har været i afprøvning året før.

Kønsalleler og indavl ved anvendelse af instrumental insemination

Vi råder i dag over teknik til instrumental insemination af meget høj standard, og de dygtigste inseminører har vist, at de, ved hjælp af insemination, kan opnå en procent af æglæggende dronninger, der er højere end ved fri parring. Endvidere forbedres metoderne til udtagning, konservering, homogenisering og opbevaring af sæd næsten fra dag til dag.
Der kan næppe være tvivl om, at inseminationsteknikken vil blive anvendt i stigende omfang fremover. Begrænsninger i teknikkens anvendelse vil udelukkende ligge i udøverens faglige færdigheder.

Man har i inseminationsteknikken ikke blot et supplement til den kontrollerede parring på en isoleret parringsstation, men et i høj grad brugbart alternativ, der til og med byder på muligheder, man ikke har ved isoleret parring.
Såfremt man ved, hvad man har med at gøre, kan man ikke miste andet end det, at de stærkeste og hurtigste droner parrer dronningerne. Betydningen heraf kan ganske vist ikke overses, men det er næppe sandsynligt, at det kan spilen afgørende rolle.
Den genetiske bredde vælger avleren selv, og den vil både i teorien og i praksis kunne sikres bedre end ved den kontrollerede parring på en isoleret parringsstation. Ved anvendelse af et bestemt antal dronegivende familier på en parringsstation, har man ingen garanti for, at en dronning parrer sig med lige mange droner fra hver dronegivende familie, eller at den bliver parret med droner fra dem alle.

Fuldstændig kontrol over dronningernes parring

Ved at inseminere en søskendegruppe med homogeniseret sæd fra lige mange droner fra 12, 20 for den sags skyld 100 søskendedronninger, er det muligt, at forsyne alle dronningerne med ens opsætning af sperma.
Dette vil medføre, at fader arven i samtlige afkomst familier bliver så identisk, som det er praktisk muligt. på den måde, vil variationer i et afkom i praksis afhænge af moder arven, dronningens genotype.
Det vil være muligt at bedømme et afkom på et helt anderledes realistisk grundlag, og variationerne i yngelens overlevelse vil være så små, at de er uden praktisk betydning.