Как ДНК и суперкомпьютер помогают сохранять популяции медоносных пчел

Исследователи из Университета штата Огайо используют новейшую технологию секвенирования ДНК и суперкомпьютер, чтобы выяснить, на какие растения полагаются медоносные пчелы. Они месяцами собирали пыльцу из ульев и разработали метод мультилокусного метабаркодинга для идентификации растений и их пропорций в образцах пыльцы.

Один улей может собирать пыльцу с десятков видов растений, и эта пыльца служит доказательством пищевого поведения и предпочтений семьи.

"Знание степени, в которой пчелы собирают пыльцу с определенных растений, позволяет нам делать выводы о потенциальном воздействии пестицидов в данном ландшафте, предпочтении одних видов растений перед другими и вкладе определенных видов в рацион медоносных пчел", — говорит аспирант Родни Ричардсон.

Ключом к исследованию стал метабаркодинг — метод анализа ДНК для идентификации биологических образцов. Он сравнивает короткие генетические маркеры с библиотеками известных последовательностей.

Ричардсон и коллеги разработали новый метод, используя три специфических локуса в геноме в качестве маркеров. Использование нескольких локусов одновременно дало наилучшие результаты для пыльцы. Вся процедура описана в ноябрьском выпуске журнала Applications in Plant Sciences.

Для обработки миллионов последовательностей ДНК команда использовала мощности Ohio Supercomputer Center.

В предыдущих экспериментах использовался только маркер ITS2 из ядерного генома. Он успешно идентифицировал виды растений, но не мог количественно измерить их пропорции.

В поисках улучшения исследователи протестировали два маркера из пластидного генома: rbcL и matK. Совместные данные по этим маркерам успешно коррелировали с микроскопическими измерениями обилия пыльцы.

Новый метод мультилокусного метабаркодинга, включающий все три маркера, может стать ценным инструментом для исследования местных видов пчел.

"С таким инструментом мы могли бы легче оценить, на какие растения полагаются различные виды пчел, помогая увеличить их популяции, а также экономические и экологические услуги, которые они предоставляют нашим сельскохозяйственным и природным ландшафтам", — говорит Ричардсон.