To uncover what plants honey bees r

To uncover what plants honey bees rely on, researchers from The Ohio State University are using the latest DNA sequencing technology and a supercomputer. They spent months collecting pollen from beehives and have developed a multi-locus metabarcoding approach to identify which plants, and what proportions of each, are present in pollen samples.

A single beehive can collect pollen from dozens of different plant species, and this pollen is useful evidence of the hive's foraging behavior and nutrition preferences.

"Knowing the degree to which certain plants are being foraged upon allows us to infer things like the potential for pesticide exposure in a given landscape, the preference of certain plant species over others, and the degree to which certain plant species contribute to the honey bee diet," says graduate student Rodney Richardson. "One of the major interests of our lab is researching honey bee foraging preferences so we can enhance landscapes to sustain robust honey bee populations."

For Richardson and his colleagues, metabarcoding is key to this research. It is a DNA analysis method that enables researchers to identify biological specimens.

Metabarcoding works by comparing short genetic sequence "markers" from unidentified biological specimens to libraries of known reference sequences. It can be used to detect biological contaminants in food and water, characterize animal diets from dung samples, and even test air samples for bacteria and fungal spores. In the case of pollen, it could save researchers countless hours of identifying and counting individual pollen grains under a microscope.

Richardson and his colleagues devised the new metabarcoding method using three specific locations in the genome, or loci, as markers. They found that using multiple loci simultaneously produced the best metabarcoding results for pollen. The entire procedure, including DNA extraction, sequencing, and marker analysis, is described in the November issue of Applications in Plant Sciences.

To develop the new method, the researchers needed a machine powerful enough to process millions of DNA sequences. For this work, the team turned to the Ohio Supercomputer Center.

"As a researcher, you feel like a kid in a candy store," Richardson says. "You can analyze huge datasets in an instant and experiment with the fast-evolving world of open source bioinformatics software as well as the vast amount of publicly available data from previous studies."

In previous metabarcoding experiments, the researchers worked solely with a marker found in the nuclear genome called ITS2. ITS2 successfully identified plant species present in pollen samples, but it could not produce quantitative measurements of the proportions of each.

While searching for something better, they decided to test two markers from the plastid genome. Pollen was previously thought to rarely contain plastids, but recent studies showed promise for plastid-based barcoding of pollen. Richardson and his colleagues found that the combined data from the two plastid markers, rbcL and matK, successfully correlated with microscopic measurements of pollen abundance.

The new multi-locus metabarcoding method involves all three markers and could serve as a valuable tool for research on the native bee species that comprise local bee communities.

"With a tool like this, we could more easily assess what plants various bee species are relying on, helping to boost their populations as well as the economic and ecological services they provide to our agricultural and natural landscapes." Richardson says, "While the honey bee is seen as our most economically important pollinator, it's only one of several hundred bee species in Ohio, the vast majority of which are greatly understudied in terms of their foraging ecology.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การค้นพบพืชสิ่งพึ่งพาน้ำผึ้งผึ้ง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอกำลังใช้เทคโนโลยีลำดับดีเอ็นเอล่าสุดและซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ พวกเขาใช้เวลารวบรวมละอองเกสรจาก beehives เดือน และได้พัฒนาวิธีการ metabarcoding หลายโลกัสโพลที่ระบุซึ่งพืช และว่าสัดส่วนของแต่ละ มีอยู่ในตัวอย่างละอองเกสรโรงแรมเดียวสามารถรวบรวมละอองเกสรจากหลายสิบพันธุ์พืชแตกต่างกัน และละอองเกสรนี้คือประโยชน์ของกลุ่มอกพฤติกรรมและลักษณะโภชนาการ"รู้ระดับที่พืชบางอย่างที่มีการ foraged ตามช่วยให้เราสามารถเข้าใจสิ่งที่ต้องการศักยภาพในการถ่ายภาพแมลงในกำหนด กำหนดลักษณะบางพันธุ์พืชอื่น ๆ และระดับที่พืชบางชนิดนำอาหารผึ้งน้ำผึ้ง, " กล่าวว่า นักศึกษาบัณฑิตศึกษารับริชาร์ดสัน "หนึ่งในประโยชน์หลักของห้องปฏิบัติการของเรากำลังทำการวิจัยลักษณะอกผึ้งน้ำผึ้งเพื่อให้เราสามารถปรับปรุงภูมิทัศน์เพื่อให้ประชากรผึ้งน้ำผึ้งแข็ง"ริชาร์ดสันและเพื่อนร่วมงานของเขา metabarcoding คือ คีย์การวิจัยนี้ วิธีการวิเคราะห์ดีเอ็นเอที่ช่วยให้นักวิจัยจะระบุไว้เป็นตัวอย่างทางชีวภาพได้Metabarcoding ทำงาน โดยการเปรียบเทียบลำดับพันธุกรรมสั้น ๆ "เครื่องหมาย" จาก specimens ไม่ชีวภาพการไลบรารีอ้างอิงที่ทราบลำดับ จะสามารถใช้ การตรวจหาสารปนเปื้อนทางชีวภาพในอาหารและน้ำ ลักษณะของอาหารสัตว์จากตัวอย่างดัง แม้แต่ทดสอบตัวอย่างอากาศสำหรับแบคทีเรียและเชื้อราเพาะเฟิร์น ในกรณีของละอองเกสร มันสามารถบันทึกนักวิจัยระบุ และธัญพืชละอองเกสรแต่ละภายใต้กล้องจุลทรรศน์การตรวจนับชั่วโมงนับไม่ถ้วนริชาร์ดสันและเพื่อนร่วมงานของเขาคิดค้นวิธีการ metabarcoding ใหม่โดยใช้สถานเฉพาะสามในจีโนม loci เป็นเครื่องหมาย พวกเขาพบว่า ใช้หลาย loci พร้อมผลิตผลลัพธ์สำหรับละอองเกสร metabarcoding ขั้นตอนทั้งหมด รวม ถึงดีเอ็นเอแยก ลำดับ เครื่อง วิเคราะห์ อธิบายไว้ในฉบับพฤศจิกายนของโปรแกรมประยุกต์ในพืชศาสตร์การพัฒนาวิธีการใหม่ นักวิจัยจำเป็นเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพเพียงพอกับกระบวนการที่ล้านของลำดับดีเอ็นเอ สำหรับงานนี้ ทีมเปิดศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์โอไฮโอ"เป็นนักวิจัย คุณรู้สึกเหมือนเด็กในร้านขนม กล่าวว่า ริชาร์ดสัน "คุณสามารถวิเคราะห์ datasets ขนาดใหญ่ในทันที และทดลองกับโลกที่พัฒนาอย่างรวดเร็วซอฟต์แวร์ bioinformatics เป็นจำนวนมากเผยข้อมูลจากการศึกษาก่อนหน้านี้"ในการทดลองก่อนหน้านี้ metabarcoding นักวิจัยทำงานเท่ากับเครื่องหมายในกลุ่มนิวเคลียร์ที่เรียกว่า ITS2 ITS2 ระบุชนิดแสดงในตัวอย่างละอองเกสรพืชเรียบร้อยแล้ว แต่มันไม่สามารถสร้างสัดส่วนของแต่ละวัดเชิงปริมาณในขณะที่ค้นหาสิ่งที่ดี พวกเขาตัดสินใจในการทดสอบเครื่องหมายสองจากจีโนมพลาสติด ละอองเกสรก่อนหน้านี้คิดว่า ไม่ค่อยมี plastids แต่การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าสัญญาการใช้พลาสติดซอฟต์แวร์ของเรณู ริชาร์ดสันและเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่า ข้อมูลที่รวมจากพลาสติดสองเครื่องหมาย rbcL และ matK สำเร็จ correlated กับวัดด้วยกล้องจุลทรรศน์ของละอองเกสรมากมายวิธีการ metabarcoding หลายโลกัสโพลใหม่เกี่ยวข้องกับเครื่องหมายที่สามทั้งหมด และสามารถใช้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าเพื่อการวิจัยพันธุ์ผึ้งพื้นเมืองที่มีชุมชนท้องถิ่นบี"ด้วยเครื่องมือเช่นนี้ เราสามารถง่ายขึ้นประเมินพืชอะไรต่าง ๆ ผึ้งพันธุ์อาศัยอยู่ใน ช่วยเพิ่มประชากรของพวกเขาตลอดจนการบริการทางเศรษฐกิจ และระบบนิเวศที่ให้กับภูมิทัศน์เกษตร และธรรมชาติของเรา" ริชาร์ดสันกล่าวว่า "ในขณะที่ผึ้งจะเห็นเป็น pollinator ของเราสำคัญที่สุดอย่าง ได้เดียวหลายร้อยผึ้งพันธุ์ในรัฐโอไฮโอ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอย่างมาก understudied ในด้านนิเวศวิทยาของอก

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เพื่อค้นพบสิ่งที่พืชผึ้งพึ่งพานักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอมีการใช้เทคโนโลยีลำดับดีเอ็นเอล่าสุดและซูเปอร์คอมพิวเตอร์ พวกเขาใช้เวลาหลายเดือนในการเก็บรวบรวมจากเกสรผึ้งและได้มีการพัฒนาวิธีการ metabarcoding หลายสถานที่ที่จะระบุว่าพืชและสิ่งที่สัดส่วนของแต่ละที่มีอยู่ในตัวอย่างเกสร. รังเดียวสามารถเก็บรวบรวมเกสรจากหลากหลายของพันธุ์พืชที่แตกต่างกันและละอองเกสรดอกไม้นี้ หลักฐานที่เป็นประโยชน์ของพฤติกรรมการจับเหยื่อรังและการตั้งค่าโภชนาการ. "รู้ระดับที่พืชบางชนิดมีการเสาะเมื่อช่วยให้เราสามารถสรุปสิ่งที่ต้องการที่มีศักยภาพสำหรับการเปิดรับสารกำจัดศัตรูพืชในแนวนอนได้รับการตั้งค่าของพันธุ์พืชบางอย่างมากกว่าคนอื่น ๆ และ ระดับที่พันธุ์พืชบางอย่างมีส่วนร่วมที่จะรับประทานอาหารผึ้ง "นักศึกษาปริญญาโทริชาร์ดร็อดนีย์กล่าวว่า "หนึ่งในผลประโยชน์ที่สำคัญของห้องปฏิบัติการของเราคือการวิจัยการตั้งค่าการจับเหยื่อผึ้งเพื่อให้เราสามารถเสริมสร้างภูมิทัศน์ที่จะรักษาประชากรผึ้งที่แข็งแกร่ง." สำหรับริชาร์ดและเพื่อนร่วมงานของเขา metabarcoding เป็นกุญแจสำคัญในการวิจัยครั้งนี้ มันเป็นวิธีการวิเคราะห์ดีเอ็นเอที่ทำให้นักวิจัยสามารถระบุตัวอย่างทางชีวภาพ. Metabarcoding ทำงานโดยการเปรียบเทียบลำดับพันธุกรรมสั้น "เครื่องหมาย" จากตัวอย่างทางชีวภาพที่ไม่ปรากฏชื่อไปยังห้องสมุดของลำดับการอ้างอิงที่รู้จักกัน มันสามารถใช้ในการตรวจสอบการปนเปื้อนทางชีวภาพในอาหารและน้ำลักษณะอาหารสัตว์มูลสัตว์จากตัวอย่างและแม้กระทั่งการทดสอบตัวอย่างอากาศสำหรับแบคทีเรียและสปอร์ของเชื้อรา ในกรณีของเรณูก็จะสามารถประหยัดเวลามากมายนักวิจัยในการระบุและการนับละอองเรณูของแต่ละบุคคลภายใต้กล้องจุลทรรศน์. ริชาร์ดและเพื่อนร่วมงานของเขาได้คิดค้นวิธีการใหม่โดยใช้ metabarcoding สามสถานที่ที่ระบุในจีโนมหรือตำแหน่งเป็นเครื่องหมาย พวกเขาพบว่าการใช้หลายตำแหน่งพร้อมกันผลิตผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับ metabarcoding เกสร ขั้นตอนทั้งหมดรวมทั้งการสกัดดีเอ็นเอลำดับและการวิเคราะห์เครื่องหมายอธิบายไว้ในฉบับเดือนพฤศจิกายนของการใช้ในพืชศาสตร์. เพื่อพัฒนาวิธีการใหม่นักวิจัยที่ต้องการเครื่องที่มีประสิทธิภาพพอที่จะประมวลผลล้านของลำดับดีเอ็นเอ สำหรับงานนี้ทีมหันไปโอไฮโอซุปเปอร์เซ็นเตอร์. "ในฐานะที่เป็นนักวิจัยที่คุณรู้สึกเหมือนเด็กในร้านขนม" ริชาร์ดกล่าวว่า "คุณสามารถวิเคราะห์ชุดข้อมูลขนาดใหญ่ในทันทีและการทดสอบด้วยโลกอย่างการพัฒนาโอเพนซอร์สซอฟต์แวร์รสเช่นเดียวกับจำนวนเงินที่มากมายของข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณชนจากการศึกษาก่อนหน้านี้." ในการทดลอง metabarcoding ก่อนหน้านี้นักวิจัยได้ทำงาน แต่เพียงผู้เดียวที่มีเครื่องหมายที่พบ ในจีโนมที่เรียกว่านิวเคลียร์ ITS2 ITS2 ระบุประสบความสำเร็จในสายพันธุ์พืชที่มีอยู่ในตัวอย่างเกสร แต่ก็ไม่สามารถสร้างการวัดเชิงปริมาณของสัดส่วนของแต่ละ. ขณะที่การค้นหาสิ่งที่ดีกว่าพวกเขาตัดสินใจที่จะทดสอบสองเครื่องหมายจากจีโนม plastid เกสรก็คิดว่าก่อนหน้านี้ไม่ค่อยมี plastids แต่การศึกษาล่าสุดพบสัญญาสำหรับบาร์โค้ด plastid-based ของเรณู ริชาร์ดและเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่าการรวมข้อมูลจากทั้งสองเครื่องหมาย plastid, rbcL และ MATK, ความสัมพันธ์ที่ประสบความสำเร็จด้วยการวัดกล้องจุลทรรศน์ของความอุดมสมบูรณ์เกสร. วิธี metabarcoding หลายสถานที่ใหม่ที่เกี่ยวข้องกับทั้งสามเครื่องหมายและสามารถนำมาใช้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับ สายพันธุ์ผึ้งพื้นเมืองที่ประกอบด้วยชุมชนผึ้งท้องถิ่น. "ด้วยเครื่องมือเช่นนี้เราได้ง่ายขึ้นสามารถประเมินสิ่งปลูกสายพันธุ์ผึ้งต่างๆจะอาศัยช่วยในการเพิ่มประชากรของพวกเขาเช่นเดียวกับการให้บริการทางเศรษฐกิจและระบบนิเวศที่พวกเขาให้กับทางการเกษตรและธรรมชาติของเรา ภูมิทัศน์. " ริชาร์ดกล่าวว่า "ในขณะที่ผึ้งจะเห็นเป็น pollinator เศรษฐกิจที่สำคัญที่สุดของเราเป็นเพียงหนึ่งในหลายร้อยสายพันธุ์ผึ้งในโอไฮโอส่วนใหญ่ที่มีการ understudied อย่างมากในแง่ของการหาอาหารของพวกเขานิเวศวิทยา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การค้นพบว่าพืชผึ้งพึ่ง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งโอไฮโอใช้ DNA sequencing เทคโนโลยีล่าสุดและซูเปอร์คอมพิวเตอร์ พวกเขาใช้เวลาเป็นเดือน รวบรวม pollen จากรังผึ้งและได้พัฒนาหลายด้าน metabarcoding วิธีการระบุพืชและสิ่งที่สัดส่วนของแต่ละที่มีอยู่ในตัวอย่าง

เกสรรังผึ้ง เดียวจะเก็บเกสรจากหลายสิบของพืชชนิดต่างๆ และ pollen นี่คือหลักฐานที่เป็นประโยชน์ของรังผึ้งพฤติกรรมการหาอาหารและการตั้งค่าโภชนาการ

" รู้ระดับที่พืชบางชนิดกำลังออกหาอาหาร เมื่อช่วยให้เราสามารถอนุมานเรื่องศักยภาพในการสัมผัสสารเคมีกำจัดศัตรูพืชที่ระบุในแนวนอน , การตั้งค่าของชนิดของพืชบางกว่าคนอื่นและการที่พืชชนิดหนึ่ง สนับสนุนอาหารผึ้ง กล่าวว่า นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา ร็อดนี่ย์ ริชาร์ดสัน " . หนึ่งในผลประโยชน์หลักของห้องปฏิบัติการของเราคือการวิจัยผึ้งหาอาหารกันดังนั้นเราสามารถเพิ่มภูมิทัศน์เพื่อรักษาเสถียรภาพ ผึ้ง ประชากร "

สำหรับริชาร์ดสัน และเพื่อนร่วมงาน metabarcoding คือ คีย์เพื่อการวิจัยมันเป็นวิธีที่ช่วยให้นักวิจัยการวิเคราะห์ดีเอ็นเอเพื่อระบุตัวอย่างทางชีวภาพ

metabarcoding ทำงานโดยเปรียบเทียบสั้น ลำดับพันธุกรรม " เครื่องหมาย " จากกลุ่มตัวอย่างทางชีวภาพกับห้องสมุดหรือการอ้างอิงลำดับ มันสามารถใช้เพื่อตรวจหาสารปนเปื้อนทางชีวภาพในอาหารและน้ำ ลักษณะของสัตว์ อาหาร จากตัวอย่างดังและทดสอบเครื่องตัวอย่างแบคทีเรียและสปอร์เชื้อรา ในกรณีของ pollen สามารถช่วยนักวิจัยชั่วโมงนับไม่ถ้วนของการระบุและนับแต่ละละอองเรณูภายใต้กล้องจุลทรรศน์ .

ริชาร์ดสันและเพื่อนร่วมงานวางแผนใหม่ metabarcoding โดยใช้สามเฉพาะสถานที่ในจีโนม หรือตำแหน่ง เป็นเครื่องหมายพวกเขาพบว่า การใช้หลายตำแหน่งพร้อมกันผลิตที่ดีที่สุด metabarcoding จากเกสร กระบวนการทั้งหมด รวมถึงการสกัดดีเอ็นเอและการวิเคราะห์เครื่องหมายอธิบายไว้ในพฤศจิกายนปัญหาของการใช้งานในอุตสาหกรรมวิทยาศาสตร์ .

เพื่อพัฒนาวิธีการใหม่ที่นักวิจัยต้องการเครื่องที่มีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะประมวลผลล้านลำดับดีเอ็นเอ . สำหรับงานนี้ทีมหันไปโอไฮโอ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ศูนย์

" เป็นนักวิจัย คุณรู้สึกเหมือนกับเด็กในร้านลูกกวาด , " ริชาร์ดกล่าวว่า " . คุณสามารถวิเคราะห์ข้อมูลใหญ่ในทันที และทดลองกับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในโลกของวิศวกรรมซอฟต์แวร์เปิดแหล่งซอฟต์แวร์รวมทั้งจำนวนเงินที่มากมายของข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณชน จากการศึกษาก่อนหน้านี้ "

ใน metabarcoding ก่อนการทดลองนักวิจัยได้ทำงาน แต่เพียงผู้เดียวที่มีเครื่องหมายที่พบในนิวเคลียส จีโนม เรียกว่า its2 . its2 สามารถระบุชนิดพืชที่มีอยู่ในตัวอย่างเกสร แต่ไม่สามารถผลิตการวัดเชิงปริมาณของสัดส่วนของแต่ละคน

ขณะที่การค้นหาสิ่งที่ดีกว่า พวกเขาตัดสินใจที่จะทดสอบสองเครื่องหมายจากจีโนมพลาสติก . เกสร คือ ก่อนหน้านี้คิดไม่ค่อยประกอบด้วยพลาสติด ,แต่การศึกษาล่าสุดพบว่า การใช้พลาสติด barcoding เกสร ริชาร์ดสันและเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่าข้อมูลรวมกันจากสองพลาสติดและเครื่องหมาย rbcl matk เรียบร้อยแล้ว มีความสัมพันธ์กับขนาดจิ๋วของเกสรดอกไม้มากมาย

ใหม่ metabarcoding วิธีการหลายความเชื่อเกี่ยวข้องกับทั้งสามเครื่องหมายและสามารถใช้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าสำหรับงานวิจัยเกี่ยวกับผึ้งผึ้งพื้นเมืองชนิดที่ประกอบด้วยชุมชนท้องถิ่น

" ด้วยเครื่องมือนี้เราสามารถเพิ่มเติมได้อย่างง่ายดายประเมินว่าพืชชนิดต่าง ๆ อาศัยผึ้ง ,ช่วยเพิ่มประชากรของพวกเขาเช่นเดียวกับเศรษฐกิจและนิเวศวิทยาให้บริการเพื่อการเกษตรและธรรมชาติ " ริชาร์ดกล่าวว่า " ในขณะที่ผึ้งเป็นแมลงผสมเกสรที่สำคัญที่สุดคือเห็นเศรษฐกิจของเรา มันเป็นเพียงหนึ่งในหลายร้อยสายพันธุ์ของผึ้งในโอไฮโอ , ส่วนใหญ่ของกรุงเทพมหานครซึ่งมีมากในแง่ของพวกเขา ค้นหานิเวศวิทยา