Ученые Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) Министерства сельского хозяйства США (USDA) и Службы охраны рыбных ресурсов и дикой природы США (USFWS) выпустили подробную карту генома ржавого пятнистого шмеля в высоком разрешении, предлагая новые возможные подходы к привлечению местных опылитель спасся от опасности исчезновения.

Сборка генома ржавой заплатки шмеля является частью проекта Beenome 100, первой в своем роде попытки создать библиотеку высококачественных, очень подробных карт генома 100 или более различных видов пчел, обитающих в Соединенных Штатах. . Beenome 100 — это совместный проект ARS и Университета Иллинойса.

Ожидается, что эта библиотека поможет исследователям ответить на важные вопросы о пчелах, например, какие генетические различия делают виды пчел более уязвимыми к изменению климата или могут ли виды пчел быть более восприимчивыми к пестицидам.

Ржавый пятнистый шмель (Bombus affinis) является важным опылителем бергамота (Monarda fistulosa), молочая и других полевых цветов, а также таких культур, как клюква, сливы, яблоки и люцерна. Но за последние 20 лет или около того его население, по оценкам, сократилось на 87 процентов.

В 2017 году вид был занесен в список «исчезающих». Если когда-то ржавые пятнистые шмели были обычным явлением на Верхнем Среднем Западе и Северо-Востоке в 28 штатах и ​​2 провинциях Канады, то теперь их ареал сократился до отдельных мест в 13 штатах и ​​одной провинции Канады. Среди немногих мест, где они все еще регулярно встречаются, — район Миннеаполис-Стрит. Пол в Миннесоте и в Висконсине.

«Благодаря количеству подробной информации, к которой мы и другие исследователи теперь имеем доступ в этом недавно секвенированном геноме, у нас есть возможность найти совершенно другой подход к укреплению популяций шмелей с ржавыми пятнами», — сказал энтомолог-исследователь Джонатан Б. Ухауд Кох. Отдел исследований биологии насекомых-опылителей ARS, управления и систематики в Логане, штат Юта.

Кох объяснил, что некоторые из факторов, способствующих уменьшению количества ржавых пятнистых шмелей, уже известны: потеря среды обитания, сокращение разнообразия источников нектара, изменение климата, воздействие пестицидов и увеличение количества патогенов и вредителей.

В то время как ученым известно, что широкое распространение грибкового патогена Varimorpha bombi (ранее называвшегося Nosema bombi) оказывает пагубное воздействие на многие популяции шмелей с ржавыми пятнами, Кох был немного удивлен тем, сколько генетического материала Varimorpha он обнаружил в образце шмеля, который был использован для создания карты генома.

«Мы использовали небольшой кусочек ткани брюшной полости одного самца, собранного в гнезде в Миннесоте, что, учитывая находящийся под угрозой исчезновения ржавый пятнистый шмель, казалось очень хорошей идеей», — сказал Кох. «Только с самым передовым оборудованием вы можете разделить весь геном из 15 252 генов и 18 хромосом из крошечной частички одного шмеля».

Выяснилось, что около 4,5% ДНК, секвенированной исследователями, были получены из микроспоридий, группы грибов, в которую входит Varimorpha bombi. «Это огромное количество генетической информации из образца ткани пчелы, связанной с Varimorpha bombi. Это демонстрирует, насколько широко распространен патоген», — сказал Кох.

«Наличие этого высококачественного генома поможет выявить генетические различия между популяциями шмелей с ржавыми пятнами, которые, по-видимому, преуспевают, по сравнению с теми, где они находятся в упадке», — сказал Кох. «Это может дать нам возможность определить гены, которые дают более способной популяции гибкость в отношении окружающей среды. Мы также можем лучше понять генетические основы поведения, физиологии и адаптации шмелей к изменяющимся условиям окружающей среды».

Как только будут определены более успешные гены для определенного типа местных условий, исследователи смогут дать толчок популяции в правильном направлении, когда дело доходит до восстановления ржавых пятнистых шмелей в районе с помощью программ разведения в неволе.

Исследование опубликовано в журнале G3: Гены | Геномы | Генетика и геном доступен на веб-сайте Национального центра биотехнологической информации https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCF_024516045.1/.