Eine detaillierte, hochauflösende Karte des Genoms der Rostfleckenhummel wurde von Wissenschaftlern des Agricultural Research Service (ARS) des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) und des US Fish and Wildlife Service (USFWS) veröffentlicht und bietet neue mögliche Ansätze für die Einbringung der einheimischen Biene Bestäuber vor der Gefahr des Aussterbens bewahren.
Die Zusammenstellung des rostigen Hummelgenoms ist Teil des Beenome 100-Projekts, einem einzigartigen Versuch, eine Bibliothek hochwertiger, sehr detaillierter Genomkarten von 100 oder mehr verschiedenen Bienenarten zu erstellen, die in den Vereinigten Staaten vorkommen . Beenome 100 ist ein Gemeinschaftsprojekt von ARS und der University of Illinois.
Es wird erwartet, dass diese Bibliothek Forschern bei der Beantwortung der großen Fragen über Bienen helfen wird, etwa welche genetischen Unterschiede eine Bienenart anfälliger für den Klimawandel machen oder ob eine Bienenart wahrscheinlich anfälliger für ein Pestizid ist.
Die Rostfleckenhummel (Bombus affinis) ist ein wichtiger Bestäuber von Bergamotte (Monarda fistulosa), Wolfsmilch und anderen Wildblumen sowie Nutzpflanzen wie Preiselbeeren, Pflaumen, Äpfeln und Luzerne. Aber in den letzten etwa 20 Jahren ist die Bevölkerung schätzungsweise um 87 Prozent zurückgegangen.
Im Jahr 2017 wurde die Art als „gefährdet“ eingestuft. Während rostfleckige Hummeln einst im oberen Mittleren Westen und Nordosten in 28 Bundesstaaten und zwei kanadischen Provinzen verbreitet waren, ist ihr Verbreitungsgebiet heute auf getrennte Gebiete in 13 Bundesstaaten und einer kanadischen Provinz beschränkt. Zu den wenigen Orten, an denen sie noch regelmäßig anzutreffen sind, gehört die Gegend um Minneapolis-St. Paul-Gebiet in Minnesota und in Wisconsin.
„Mit der Menge an detaillierten Informationen, auf die wir und andere Forscher jetzt in diesem neu sequenzierten Genom Zugriff haben, haben wir die Möglichkeit, einen ganz anderen Ansatz zur Stärkung der Hummelpopulationen mit rostigen Flecken zu finden“, sagte der Forschungsentomologe Jonathan B. Uhaud Koch die ARS Pollinating Insect-Biology, Management, Systematics Research Unit in Logan, Utah.
Koch erklärte, dass einige der Faktoren, die zum Rückgang der Rostfleckenhummeln beitragen, bereits bekannt seien: Verlust des Lebensraums, verringerte Vielfalt an Nektarquellen, Klimawandel, Belastung durch Pestizide sowie mehr Krankheitserreger und Schädlinge.
Während Wissenschaftlern bekannt ist, dass das weitverbreitete Vorkommen des Pilzpathogens Varimorpha bombi (früher Nosema bombi genannt) schädliche Auswirkungen auf viele rostige Hummelpopulationen hat, war Koch etwas überrascht, wie viel genetisches Varimorpha-Material er in der Hummelprobe fand wurde zur Entwicklung der Genomkarte verwendet.
„Wir haben ein kleines Stück Bauchgewebe eines einzelnen Männchens aus einem Nest in Minnesota verwendet, was angesichts des gefährdeten Status der Rostfleckenhummel eine sehr gute Idee zu sein schien“, sagte Koch. „Nur mit modernster Ausrüstung könnte man aus einem winzigen Stückchen einer Hummel ein gesamtes Genom mit 15.252 Genen und 18 Chromosomen auflösen.“
Es stellte sich heraus, dass etwa 4,5 Prozent der von den Forschern sequenzierten DNA von Microsporidia stammten, der Pilzgruppe, zu der auch Varimorpha bombi gehört. „Das ist eine enorme Menge genetischer Informationen aus der Bienengewebeprobe, die mit Varimorpha bombi in Verbindung gebracht werden können. Es zeigt, wie allgegenwärtig der Krankheitserreger ist“, sagte Koch.
„Der Besitz dieses hochwertigen Genoms wird die Identifizierung genetischer Unterschiede zwischen rostigen Hummelpopulationen, denen es offenbar gut geht, und solchen, die rückläufig sind, unterstützen“, sagte Koch. „Dies könnte uns einen Überblick über die Identifizierung der Gene verschaffen, die der leistungsstärkeren Population die Flexibilität verleihen, mit ihrer Umwelt umzugehen. Wir könnten auch ein besseres Verständnis der genetischen Grundlagen des Verhaltens, der Physiologie und der Anpassung von Hummeln an veränderte Umweltbedingungen erlangen.“
Sobald die erfolgreicheren Gene für eine bestimmte Art lokaler Erkrankung identifiziert sind, können Forscher einer Population durch Zuchtprogramme in Gefangenschaft einen Schub in die richtige Richtung geben, wenn es darum geht, die Rostfleckenhummel in einem Gebiet wiederherzustellen.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht G3: Gene | Genome | Genetik und das Genom ist auf der Website des National Center for Biotechnology Information verfügbar https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCF_024516045.1/ .
Mehr Informationen:
Jonathan Koch, Genomassemblierung im Chromosomenmaßstab der rostfleckigen Hummel, Bombus affinis (Cresson) (Hymenoptera: Apidae), einem gefährdeten nordamerikanischen Bestäuber, G3: Gene | Genome | Genetik (2023). DOI: 10.1093/g3journal/jkad119