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        DNA和超級(jí)計(jì)算機(jī)如何幫助維持蜜蜂種群
        
			
        
				2019-02-15 10:02:01
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        為了揭示蜜蜂所依賴的植物，俄亥俄州立大學(xué)的研究人員正在使用最新的DNA測(cè)序技術(shù)和超級(jí)計(jì)算機(jī)。他們花了幾個(gè)月的時(shí)間從蜂箱中采集花粉，并開(kāi)發(fā)了一種多基因座元組編碼方法，以確定花粉樣本中存在哪些植物以及每種植物的比例。
        

        DNA和超級(jí)計(jì)算機(jī)如何幫助維持蜜蜂種群
        

        單個(gè)蜂箱可以從數(shù)十種不同的植物物種中收集花粉，這種花粉是蜂巢覓食行為和營(yíng)養(yǎng)偏好的有用證據(jù)。“了解某些植物被覓食的程度使我們可以推斷出某些植物物種在特定景觀中的潛在可能性，某些植物物種對(duì)其他物種的偏好，以及某些植物物種對(duì)蜜蜂的貢獻(xiàn)程度。飲食，“研究生羅德尼理查森說(shuō)。“我們實(shí)驗(yàn)室的主要興趣之一是研究蜜蜂覓食偏好，以便我們可以增強(qiáng)景觀以維持健壯的蜜蜂種群。”
        

        對(duì)于理查森及其同事來(lái)說(shuō)，元條碼編碼是這項(xiàng)研究的關(guān)鍵。它是一種DNA分析方法，使研究人員能夠識(shí)別生物標(biāo)本。
        

        Metabarcoding通過(guò)比較來(lái)自未鑒定的生物樣本的短基因序列“標(biāo)記”與已知參考序列的文庫(kù)來(lái)進(jìn)行。它可用于檢測(cè)食物和水中的生物污染物，從糞便樣本中表征動(dòng)物飲食，甚至可以測(cè)試空氣樣本中的細(xì)菌和真菌孢子。在花粉的情況下，它可以節(jié)省研究人員在顯微鏡下識(shí)別和計(jì)數(shù)單個(gè)花粉粒的無(wú)數(shù)個(gè)小時(shí)。
        

        Richardson和他的同事設(shè)計(jì)了新的元鏈?zhǔn)骄幋a方法，使用基因組中的三個(gè)特定位置或基因座作為標(biāo)記。他們發(fā)現(xiàn)使用多個(gè)基因座同時(shí)產(chǎn)生了花粉的最佳元鏈接編碼結(jié)果。整個(gè)過(guò)程，包括DNA提取，測(cè)序和標(biāo)記分析，在11月份的“ 植物科學(xué)應(yīng)用”中有所描述。
        

        為了開(kāi)發(fā)新方法，研究人員需要一臺(tái)足夠強(qiáng)大的機(jī)器來(lái)處理數(shù)百萬(wàn)個(gè)DNA序列。對(duì)于這項(xiàng)工作，該團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向俄亥俄州超級(jí)計(jì)算機(jī)中心。“作為一名研究員，你會(huì)覺(jué)得自己像個(gè)糖果店里的小孩，”理查森說(shuō)。“您可以立即分析大量數(shù)據(jù)集，并嘗試快速發(fā)展的開(kāi)源生物信息學(xué)軟件世界以及之前研究中的大量公開(kāi)數(shù)據(jù)。”
        

        在之前的metabarcoding實(shí)驗(yàn)中，研究人員只使用了一種名為ITS2的核基因組中的標(biāo)記物。ITS2成功鑒定了花粉樣品中存在的植物種類，但無(wú)法對(duì)每種植物的比例進(jìn)行定量測(cè)量。
        

        在尋找更好的東西時(shí)，他們決定測(cè)試質(zhì)體基因組中的兩個(gè)標(biāo)記。之前認(rèn)為花粉很少含有質(zhì)體，但最近的研究顯示了基于質(zhì)體的花粉條形碼的前景。Richardson和他的同事們發(fā)現(xiàn)，來(lái)自兩個(gè)質(zhì)體標(biāo)記物rbcL和matK的組合數(shù)據(jù)成功地與花粉豐度的微觀測(cè)量相關(guān)聯(lián)。
        

        新的多基因座元組編碼方法涉及所有三種標(biāo)記，并且可以作為研究構(gòu)成當(dāng)?shù)孛鄯淙郝涞谋镜孛鄯湮锓N的有價(jià)值的工具。“借助這樣的工具，我們可以更輕松地評(píng)估各種蜜蜂所依賴的植物，幫助增加其種群以及它們?yōu)槲覀兊霓r(nóng)業(yè)和自然景觀提供的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)服務(wù)。” 理查森說(shuō)，“雖然蜜蜂被認(rèn)為是我們經(jīng)濟(jì)上最重要的傳粉媒介，但它只是俄亥俄州數(shù)百種蜜蜂中的一種，其中絕大多數(shù)都在覓食生態(tài)方面得到了極大的研究。”
        
			

			
          
        
			
        
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