Der USDA Agricultural Research Service leitet ein Projekt mit dem Namen „Beenome100“, um hochwertige Karten der Genome von mindestens 100 Bienenarten zu erstellen, die die Vielfalt der Bienen in den Vereinigten Staaten erfassen und jede der wichtigsten taxonomischen Bienengruppen in diesem Land repräsentieren .
In diesem Land gibt es etwa 4.000 einheimische Bienenarten, von der riesigen, farbenfrohen Sonora-Hummel bis zur 0,08-Zoll-Einzelbiene Perdita minima. Es gibt auch mehr als 55 nicht heimische Bienenarten, von denen einige für die Landwirtschaft unverzichtbar sind, wie die Europäische Honigbiene und die Luzerne-Blattschneiderbiene.
„Ein Ziel von Beenome100 ist es, eine einzigartige Bibliothek hochwertiger, hochdetaillierter Genomkarten zu erstellen, die Forschern helfen wird, die großen Fragen zu beantworten, wie z. B. welche genetischen Unterschiede einige Bienenarten anfälliger für den Klimawandel machen oder ob ein Bienenarten sind wahrscheinlich anfälliger für ein Pestizid“, erklärte der Entomologe Jay Evans vom ARS Bee Research Laboratory in Beltsville, Maryland, und Co-Leiter des Projekts.
Sobald ein Genom kartiert ist, werden die Daten öffentlich zugänglich, damit Wissenschaftler am nächsten Schritt arbeiten können: der Verknüpfung von Funktionen mit bestimmten Genen. Die Daten sind im „i5k Workspace@NAL“ untergebracht, einem Online-„Werkzeugschuppen“ der National Agricultural Library von ARS, der es Wissenschaftlern vieler Organisationen ermöglicht, gemeinsam an der Bioinformatik zu arbeiten.
Es gibt viele Gründe, warum diese genomischen Karten, die die taxonomische Vielfalt der Bienen abdecken, nützliche Werkzeuge sind, fügte der Entomologe Michael Branstetter von der ARS Pollinating Insect-Biology, Management, Systematics Research Unit in Logan, Utah, hinzu. Branstetter kehrte kürzlich von einer Reise zum Sammeln von Bienen im südlichen Arizona zurück und brachte 80 Arten zurück, die eingefroren wurden, von denen einige ihr Genom sequenziert haben, um Teil der Beenome100-Bibliothek zu werden.
„Es kann schwierig sein, Bienen auf dem Feld zu identifizieren, insbesondere die winzigen Arten. Wenn gefährdete Bienenarten vorhanden sind, müssen wir vorsichtig sein, zu viele Individuen zu sammeln, um nach ihnen zu suchen, und dieses Risiko nimmt wahrscheinlich zu“, sagte Branstetter sagte. „Aber mit ihrem dokumentierten Genom können Blumen möglicherweise auf die DNA von Bienen, die sie besucht haben, abgetupft werden, und diese Informationen könnten verwendet werden, um Arten zerstörungsfrei zu überwachen.“
Eine Art, an der dies ausprobiert wird, ist die Franklin-Hummel, die seit einem Jahrzehnt nicht mehr in ihrem winzigen Verbreitungsgebiet in Süd-Oregon und Nord-Kalifornien gesehen wurde. Sein Genom wurde anhand von Museumsexemplaren kartiert. Wenn das System funktioniert und passende Bienen-DNA in einem Blütentupfer gefunden wird, wäre das ein dokumentierter Beweis dafür, eine bestimmte Biene wie diese zu finden, ohne ein Exemplar aus der Wildnis zu entnehmen.
Im Großen und Ganzen werden die Bienengenome dazu beitragen, ein besseres Verständnis dafür zu vermitteln, wie Bienen als Ganzes in die Welt passen und wie sie variieren und sich mit ihrer Umgebung verändern, von der Evolution der Spezialisierung zwischen Bienenarten und bestimmten Blumen bis hin zu den Auswirkungen von Nicht- einheimische Bienenarten.
„Nehmen Sie die bedrohte Mojave-Mohnbiene, eine viertel Zoll lange Wüstenbiene, die in Teilen von Utah, Nevada und Kalifornien beheimatet ist, wo sie ein sehr wichtiger Spezialbestäuber des gefährdeten Las Vegas-Bärenmohns und des Zwergbärenklauenmohns ist. Und sie gehört dazu eine taxonomische Familie, die noch nie für die Genomik sequenziert wurde“, sagte Branstetter.
Er hofft, dass das Wissen über seine Gene die genetische Grundlage für dieses spezielle Merkmal und seine Entwicklung klarer machen wird.
Auf dieser jüngsten Sammelreise in Arizona war es Branstetter besonders wichtig, die Beenome-Bibliothek um eine ungewöhnliche Bienenart zu erweitern: parasitäre Kuckucksbienen, eine Gruppe von Einzelbienenarten, die sich vermehren, indem sie ihre Eier in die Nester anderer Bienen legen.
Parasiten-Kuckucksbienen sollen eher selten sein.
„Wir haben nicht nur ein oder zwei gefunden, sie waren reichlich vorhanden. Wir haben Exemplare von Parasitenbienen aus drei verschiedenen Gattungen gefunden“, sagte er.
Das könnten einige der wichtigsten Informationen aus dem Beenome100-Projekt sein, sagte Branstetter, „Informationen, die uns mehr darüber beibringen, welche Bienen wir wirklich in unserer Umwelt haben und wie wir die Bienen, die wir haben, besser erhalten können.“
i5k Workspace@NAL: i5k.nal.usda.gov/