Wissenschaftler des Agricultural Research Service (ARS) des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) und universitäre Forschungspartner haben laut einer aktuellen Studie ein Genom nahezu auf Chromosomenebene für die Mojave-Mohnbiene entwickelt, einen spezialisierten Bestäuber, der für den Naturschutz von Belang ist veröffentlicht im Zeitschrift für Vererbung.
Die Zusammenstellung des Genoms der Mojave-Mohnbiene ist Teil davon Beenome100 Projekt, ein einzigartiger Versuch, eine Bibliothek hochwertiger, sehr detaillierter Genomkarten von 100 oder mehr verschiedenen Bienenarten zu erstellen, die in den Vereinigten Staaten vorkommen.
Beenome100 ist ein Gemeinschaftsprojekt unter der Leitung von ARS und der University of Illinois, in dem Forscher von ARS und Universitäten in den Vereinigten Staaten und Kanada zusammenarbeiten. Es wird erwartet, dass diese Genome den Forschern helfen werden, die großen Fragen über Bienen zu beantworten, etwa welche genetischen Unterschiede eine Bienenart anfälliger für den Klimawandel machen oder ob eine Bienenart wahrscheinlich anfälliger für ein Pestizid ist.
Die auf die östliche Mojave-Wüste beschränkte Mojave-Mohnbiene (Perdita meconis) ist eine einsame Minenbiene aus der Familie der Andrenidae, die sich auf die Bestäubung des Las-Vegas-Bärmohns (Arctomecon californica) und des Zwerg-Bärmohns (Arctomecon humilis) spezialisiert hat – letzterer steht unter Schutz gemäß dem US Endangered Species Act von 1979. Der Mohn kommt hauptsächlich in Gipsbodenvorkommen vor, die selten und in der gesamten Region verstreut sind.
Die Mojave-Mohnbiene und der Las-Vegas-Bärenmohn werden ebenfalls für die Aufnahme in den Endangered Species Act in Betracht gezogen. Beide Arten werden auf potenzielle Populationsrückgänge und die Gefahr des Aussterbens aufgrund des Klimawandels und des Lebensraumverlusts durch Stadtentwicklung und Bergbau in ihrer Heimatregion untersucht.
Forscher haben das Genom oder die genetische Karte zusammengestellt, die dabei helfen wird, die biologischen Merkmale der Mojave-Mohnbiene besser zu verstehen.
„Das Genom wird uns mit zusätzlichen genetischen Proben von Individuen möglicherweise auch Einblicke in die genetische Basis für die Spezialisierung der Wirtspflanzen, die Anfälligkeit für Pestizide und die Anfälligkeit für Dürre und Klimatoleranz geben“, sagte Rena Schweizer, Forschungsentomologin am ARS Bestäubende Insekten – Forschungseinheit für Biologie, Management und Systematik in Logan, Utah.
Insbesondere die Mojave-Mohnbiene ist in der Lage, Dürrejahre zu überstehen, indem sie in Stase im Boden verharrt – ein Phänomen, das Diapause genannt wird. Das Merkmal ist von Forschern nicht gut verstanden und durch die Sequenzierung seines Genoms könnten sie möglicherweise mehr über die Gene und Regulierungswege erfahren, die die Anpassung ermöglichen.
Sie werden das Genom auch verwenden, um die genetische Gesundheit der Art zu beurteilen, Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie Bienen Spezialisten oder Generalisten sein können, und welche Kompromisse es im Hinblick auf die langfristige Fitness einer Biene gibt.
„Es könnte auch dazu führen, dass wir genetische Signaturen des Niedergangs finden“, sagte Schweizer. „Durch die Untersuchung des Genoms dieser einen Biene können wir möglicherweise dazu beitragen, die Biene besser zu schützen und mithilfe genetischer Informationen andere Arten zu identifizieren, die im Niedergang begriffen sind.“
Um das Genom der kleinen und mächtigen Biene zu entwickeln, isolierten Forscher DNA aus einem einzelnen kleinen männlichen Exemplar.
Diese Genomassemblierung sei beeindruckend, so Schweizer, wenn man bedenke, dass die Biene winzig sei (eine männliche Biene sei durchschnittlich 5 bis 7 Millimeter lang). Die Forscher sammelten das Exemplar auf dem Feld an einem abgelegenen Ort in der Wildnis.
„Bemerkenswert an dieser Forschung ist auch, dass die für das Genom verwendete Probe mit nicht idealen Konservierungsmethoden gesammelt wurde“, sagte Schweizer. „Aufgrund der technologischen Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie haben wir immer noch hochwertige DNA aus einer vor Ort gesammelten Probe erhalten und mehr über diese einzigartige Biene erfahren. Wir hoffen, dass unsere Forschung den Grundstein für die Entwicklung von Genomen anderer Bienenarten legen wird.“
Der detaillierte, hochauflösende Karte des Referenzgenoms ist in der Datenbank des National Center for Biotechnology Information verfügbar.
Mehr Informationen:
Rena M Schweizer et al, Referenzgenom für die Mojave-Mohnbiene (Perdita meconis), einen spezialisierten Bestäuber, der für den Naturschutz von Belang ist, Zeitschrift für Vererbung (2023). DOI: 10.1093/jhered/esad076