Causes and consequences of genetic variability on sociobiological and host-parasite interactions in bumblebees

Abstract

Hummeln sind als soziale Insekten ein hervorragendes Model um den Einfluß der genetischen Variabilität auf die verschiedenen Organisationsebenen, welche das Individuum, die Kolonie und die Population einschließen, zu untersuchen. Es wird davon ausgegangen, dass die Fähigkeit mit Parasiten umzugehen durch die genetische Variabilität beeinflußt wird. Desweiteren kann das Konfliktpotential innerhalb des Nests durch die genetische Variabilität bestimmt sein. Bombus terrestris und der Parasit Nosema bombi wurden verwendet um den Einfluss der genetischen Variabilität auf Wirt-Parasit Interaktionen zu untersuchen. Auf der Individuen- und Populationsebene war die genetische Variabilität negativ mit dem Infektiongrad korreliert. Eine positive Korrelation wurde zum ersten Mal unter natürlichen Bedingungen zwischen der genetischen Variabilität und der Koloniedichte auf Populationsebene gefunden. Auf der Individuen und Kolonieebene wurde erstmals eine tropische Hummel, Bombus wilmattae, hinsichtlich ihrer Paarungsfrequenz und des Reproduktionskonflikts zwischen Königin und Arbeiterinnen mit molekularen Methoden untersucht. B. wilmattae ist fakultativ polyandrisch. Sie unterscheidet sich von temperaten Arten, da die Arbeiterinnen den Reproduktionskonflikt bezüglich der Männchen gewinnen. Diese Doktorarbeit vereint drei Fachartikel, die zu unserem Wissen über diese wichtige Bestäubergruppe wertvolle Erkenntnisse beitragen.

Bumblebees as social insects are an excellent model for studying the impact of genetic variability on the individual, colony and population level. Genetic variability is generally thought to be an important parameter for resistance against parasites. Further, genetic variability can also influence and determine conflict potential among nestmates. Bombus terrestris and its parasite Nosema bombi were used to study the impact of genetic variability on host-parasite interactions. At the individual and population level genetic variability was negatively correlated with infection levels. Further, for the first time in a wild bumblebee population, it was shown that colony density is positively correlated with infection levels. On the individual and colony level for the first time a tropical bumblebee, Bombus wilmattae, was analyzed with molecular tools to determine its mating frequency and the outcome of the queen workers conflict. B. wilmattae is facultative polyandrous and different from temperate species as the workers clearly win the queen workers conflict over male production. Thus, the studies united in this PhD thesis could provide valuable insights to our knowledge on this important pollinator group.