Mi van a méh étrendjében?

Hogy megtudják, mit esznek a méhek, a tudósok megszámlálják a virágporszemeket és millió DNS-szekvenciát dolgoznak fel - ez meglehetősen lassú folyamat. A szuperszámítógépek és a metabarkódolási módszer leegyszerűsítik ezeket a feladatokat, segítve a tudósokat ezen fontos beporzók tájának javításában.

A szuperszámítógépek és a DNS-szekvenálás feltárják a méhek étrendjének tartalmát.
A metabarcoding technika gyorsan izolálja az egyes pollenszemcséket.
Az ohiói szuperszámítógépes központ szuperszámítógépei több millió DNS-szekvencia feldolgozására szólítottak fel.

A Science Node-ban végzett munkánk egyik legjobb része, hogy soha nem hiányzik a remek technikai történetekről, amelyekről írhatnánk. De annyi tudomány követhető, hogy a legjobb ötletek elvesznek a keverés során. Ennek kijavításához hozunk nektek néhány kedvenc történetet, hátha először hiányzik.

Az Ohio Állami Egyetem kutatói annak kiderítésére, hogy milyen növényekre támaszkodnak a mézelő méhek, a legújabb DNS-szekvenálási technológiát és egy szuperszámítógépet használnak. Hónapokat töltöttek a méhkasok virágporának gyűjtésével, és több lokuszos metabarcoding megközelítést dolgoztak ki annak megállapítására, hogy mely növények és milyen arányban vannak jelen a pollenmintákban.

Egyetlen telep több tucat különböző növényfajból gyűjthet pollent, és ez a virág hasznos bizonyíték a telep táplálkozási szokásaira és táplálkozási preferenciáira.

„Annak ismerete, hogy bizonyos növényeket mennyire takarmányoznak, lehetővé teheti olyan következtetések levonását, mint például a peszticid-expozíció lehetősége egy adott tájon, egyes növényfajok előnyben részesítése a többiekkel szemben, valamint egyes növényfajok hozzájárulása a mézelő méhekhez diéta ”- mondja Rodney Richardson végzős hallgató. "Laboratóriumunk egyik fő érdeke a mézelő méhek táplálkozási preferenciáinak kutatása, hogy a tájakat fokozzuk a robusztus mézelő méhpopulációk fenntartása érdekében."

Richardson és munkatársai számára a metabarkódolás kulcsfontosságú ebben a kutatásban. Ez egy DNS-elemzési módszer, amely lehetővé teszi a kutatók számára a biológiai minták azonosítását.

A metabarkódolás úgy működik, hogy összehasonlítja az azonosítatlan biológiai minták rövid genetikai szekvenciájú „markereit” az ismert referenciaszekvenciák könyvtárával. Fel lehet használni az élelmiszerekben és a vízben található biológiai szennyeződések kimutatására, az állati étrend jellemzésére a trágyamintákból, sőt a levegőminták baktériumok és gombaspórák vizsgálatára is. A pollen esetében számtalan órát takaríthat meg a kutatóknak az egyes pollenszemek mikroszkóp alatt történő azonosításában és számolásában.

Richardson és kollégái az új metabarkódolási módszert kidolgozták, a marker három specifikus helyét, vagyis lókuszt használva markerként. Megállapították, hogy több lókusz egyidejű alkalmazásával a legjobb metabarcing eredményt kapták a pollenek. A teljes eljárást, beleértve a DNS-extrakciót, a szekvenálást és a markerelemzést, az Applications in Plant Sciences novemberi kiadása írja le.

Az új módszer kifejlesztéséhez a kutatóknak olyan gépre volt szükségük, amely elég nagy mennyiségű DNS-szekvencia feldolgozásához szükséges. Ehhez a munkához a csapat az ohiói szuperszámítógép-központhoz fordult.

"Kutatóként gyereknek érzi magát egy cukorkaboltban" - mondja Richardson. "Hatalmas adatkészleteket elemezhet egy pillanat alatt, és kísérletezhet a nyílt forráskódú bioinformatikai szoftverek gyorsan fejlődő világával, valamint a korábbi vizsgálatok hatalmas mennyiségű nyilvánosan elérhető adatával."

Korábbi metabarcing-kísérleteiben a kutatók kizárólag a nukleáris genomban talált markerrel dolgoztak, az úgynevezett ITS2-nek, amely bár sikeresen azonosította a pollenmintákban jelen lévő növényfajokat, nem tudta kvantitatív módon mérni az egyes részarányokat.

Miközben kerestek valami jobbat, úgy döntöttek, hogy tesztelnek két markert a plasztid genomból. Korábban úgy gondolták, hogy a pollen ritkán tartalmaz plasztidokat, de a legújabb tanulmányok ígéretet tettek a pollen plasztid alapú vonalkódolására. Richardson és munkatársai azt találták, hogy a két plasztid marker, az rbcL és a matK együttes adatai sikeresen korrelálnak a pollenbőség mikroszkópos mérésével.

"Kutatóként gyereknek érzi magát egy cukorkaboltban" - mondja Richardson. "Hatalmas adathalmazokat elemezhet egy pillanat alatt."

Az új több lokuszos metabarkódolási módszer mindhárom markert magában foglalja, és értékes eszköz lehet a helyi méhközösségeket felölelő őshonos méhfajok kutatásában.

"Egy ilyen eszközzel könnyebben felmérhetnénk, hogy a különféle méhfajok milyen növényekre támaszkodnak, hozzájárulva populációjuk fellendüléséhez, valamint a gazdasági és ökológiai szolgáltatásokhoz, amelyeket mezőgazdasági és természeti tájaink számára nyújtanak." Richardson azt mondja: "Noha a mézelő méhet a gazdaság szempontjából legfontosabb beporzónak tekintik, Ohióban ez csak egy a több száz méhfaj közül, amelyek túlnyomó többségét alultáplálják ökológiai táplálkozási szempontból."