Entwicklung einer Kryokonservierungsmethode für Spermien der Honigbiene, Apis mellifera

Abstract

Die westliche Honigbiene (Apis mellifera) ist von großer ökologischer und ökonomischer Bedeutung. Seit Jahren zeichnen sich in Nordamerika sowie in manchen Teilen Europas rückläufige Bienenvölkerzahlen und eine abnehmende Artenvielfalt innerhalb der Bienenfamilie ab. Mittlerweile ist von einer globalen Bestäuberkrise die Rede und es wird verstärkt nach Möglichkeiten gesucht, um dieser Krise entgegenzuwirken. Eine Konservierung von Bienenspermien in flüssigem Stickstoff ohne Fruchtbarkeitsreduzierung würde die Bienenzucht revolutionieren und stark beschleunigen, da räumliche und zeitliche Restriktionen bei der Wahl des Bienenspermas wegfielen. Zudem wäre eine Möglichkeit zur Sicherung der genetischen Diversität geschaffen. Im Rahmen des hier vorgestellten Projektes wurde eine solche Methode erarbeitet. In umfangreichen Abkühl- und Einfrierversuchen konnte eine neue Konservierungstechnik entwickelt werden, bei der das Kryoprotektivum mittels Dialyse dem Bienensperma zugesetzt wird. Dieses Verfahren erhält die native Spermaform, in der die Spermien parallel und inaktiv in dicht gepackten Clustern vorliegen, und erzielt bisher unerreichte Besamungserfolge. So konnten durchschnittlich 1,25 Mio. Spermien in den Spermatheken besamter Königinnen gezählt werden und davon waren ungefähr 90% motil. Besonders vielversprechend ist jedoch, dass 79,4% der Brut weiblich waren. Ein so hoher Anteil weiblicher Brut konnte bislang nicht erreicht werden und wäre für züchterische Zwecke ausreichend.

The European honeybee (apis mellifera) is of great ecological and economic value. In North America and in some parts of Europe bee populations and the diversity of species in the Apis-family have been declining for years. Experts now fear a global pollination crisis and intensely search a solution. In my work a method for long-term preservation of honey bee semen was developed. A breakthrough was a new and extremely gentle way of cryoprotectant-addition by means of dialysis. In contrast to previous techniques, dialysis does not destroy the native form of bee semen. In native semen, inactive sperms are packed parallel in tight bundles surrounded by an extracellular matrix. The conservation of this native form during cryopreservation resulted in great insemination success. On average 1.25 million sperm were found in the spermathecae of artificially inseminated queens and approximately 90% of these were motile. Most promising, however, is that 79.4% of the brood were females. Such a high proportion of female brood has not yet been achieved and would be sufficient for breeding purposes. This novel cryopreservation could be a suitable tool for beekeeping and would help to maintain the genetic diversity of bees.