Didžioji bičių genetinės informacijos dalis saugoma ląstelių branduolyje esančiose chromosomose. Branduolio genai lemia kūno sandarą, spalvą, vystymosi greitį, fiziologiją ir elgsenos ypatumus. Tačiau bitininkui svarbus požymis paprastai nėra tiesiog vieno geno rezultatas – jį formuoja daugelio genų tarpusavio sąveika ir aplinkos sąlygos.
Motina ir darbininkės turi po 32 chromosomas – 16 paveldėtų iš motinos ir 16 iš trano. Todėl kiekvienam branduolio genui jos paprastai turi po dvi kopijas, vadinamas aleliais. Jeigu aleliai skirtingi, vieno poveikis gali būti vyraujantis, kito – silpniau pasireiškiantis. Dalis požymių priklauso ir nuo kelių genų sąveikos, todėl jų paveldėjimas nėra lengvai numatomas vien pagal tėvinių šeimų išvaizdą ar elgseną.
Motinai formuojant kiaušinėlius vyksta mejozė. Jos metu chromosomų poros pasiskirsto į skirtingas lytines ląsteles, o homologinės chromosomos apsikeičia genetinės medžiagos atkarpomis. Šis procesas vadinamas rekombinacija. Dėl jos tos pačios motinos kiaušinėliai gauna skirtingus genų derinius, todėl net vienos motinos palikuonys nėra genetiškai vienodi.
Tranai išsivysto iš neapvaisintų kiaušinėlių ir turi tik 16 chromosomų. Kiekvienas tranas gauna vieną iš rekombinacijos metu susidariusių motinos genų rinkinių, todėl tos pačios motinos tranai tarpusavyje gali gerokai skirtis. Tačiau vieno trano spermatozoidai, išskyrus galimas mutacijas, yra genetiškai vienodi. Dėl to visoms savo dukterims jis perduoda tą patį branduolio genų rinkinį.
Apvaisinimo metu susijungia motinos kiaušinėlio ir vieno trano genetinė medžiaga. Taip susidaro naujas, anksčiau neegzistavęs genų derinys. Vis dėlto motina natūraliai poruojasi su daugeliu tranų, todėl vienoje šeimoje auga kelių skirtingų tėvų darbininkės. Ši įvairovė lemia, kad tos pačios šeimos bitės gali nevienodai reaguoti į temperatūrą, pažeistus perus, maisto šaltinius ar kitus aplinkos signalus.
Tas pats genotipas skirtingomis sąlygomis nebūtinai sukuria tokį patį rezultatą. Galutinė stebima savybė vadinama fenotipu, o ją lemia genotipo ir aplinkos sąveika. Pavyzdžiui, šeima gali turėti didelį genetinį produktyvumo potencialą, tačiau jo neatskleis esant prastam medunešiui, didelei erkių populiacijai ar nepakankamoms maisto atsargoms. Lygiai taip pat palankios sąlygos gali laikinai sudaryti labai gero rezultato įspūdį ir genetiškai vidutinei šeimai.
Dauguma selekcijoje vertinamų požymių – medaus produktyvumas, spietlumas, ramumas, žiemojimas, pavasarinio vystymosi sparta ir atsparumas ligoms – yra kiekybiniai. Juos lemia daugybė genų, kurių kiekvienas daro palyginti nedidelį poveikį. Todėl atrinkus šeimą pagal vieną išskirtinai gerą sezoną dar negalima teigti, kad rezultatas bus patikimai perduotas palikuonims.
Kryptingoje selekcijoje svarbu nustatyti, kokia stebimo skirtumo dalis yra paveldima, o kokią sukūrė aplinka. Dėl to giminingos šeimos lyginamos panašiomis sąlygomis, vertinamos pagal kelis požymius ir, jei įmanoma, stebimos daugiau negu vieną sezoną. Kuo nuosekliau savybė pasikartoja motinos giminaičių ir palikuonių šeimose, tuo daugiau pagrindo manyti, kad ji turi stipresnį genetinį pagrindą.
Taigi branduolinis paveldimumas nėra paprastas gero požymio nukopijavimas palikuonims. Kiekvienoje kartoje genai persiskirsto, rekombinuojasi ir susijungia į naujus derinius, o jų raišką keičia aplinka. Būtent todėl veiksminga bičių selekcija remiasi ne pavienių šeimų įspūdžiu, bet sistemingu giminingų šeimų vertinimu ir kontroliuojamu motininių bei traninių linijų parinkimu.