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2019-11-20 14:38:47

用于研究不同海拔高度的大黄蜂的耐寒性

怀俄明大学的一位研究人员将获得美国国家科学基金会(NSF)的117万美元资助,用于研究不同海拔高度的大黄蜂耐寒性。四年期资助从10月15日开始。

为了弄清为什么有些蜜蜂能够忍受海拔8000英尺以上的寒冷而另一些蜜蜂不能忍受,为什么,动物与生理学系 UW副教授Michael Dillon 计划研究蜜蜂是否适应当地条件以及耐寒性如何由遗传决定。

该赠款的主要研究人员(PI)狄龙说:“遗传相似的大黄蜂可能在耐寒性方面有所不同。” “怎么可能?遗传密码和性状之间有很多层次可以解释这一点。”

威斯康星大学化学教授弗朗哥·巴西莱(Franco Basile)是威斯康星大学助学金的联合PI。俄勒冈州和华盛顿州的沃森森斯基大黄蜂将成为美国国家科学基金会新兴边境基金会研究的物种,这是该机构“了解生命规则”计划的一部分。

狄龙说,研究小组在先前的NSF奖项的支持下,研究了蜜蜂的广泛适应各种环境的过程中,发现了这些蜜蜂的耐寒性差异。这项新工作还用昆虫冷冻生物学和生态生理学(ICE)网络补充了他正在进行的工作,该网络去年获得了NSF 568万美元的既定计划刺激竞争研究(EPSCoR)赠款。在这总额中,UW在四年内获得了超过237万美元的资金,用于研究蜜蜂如何克服严酷的冬季条件,从而在春季成功繁殖和繁殖。

狄伦说:“新拨款的目的是学习如何从DNA到蛋白质,再到耐寒性等特征。”

狄龙(Dillon)将DNA描述为“体内蛋白质的蓝图”,而RNA“基本上是从用于制造蛋白质的蓝图中提取的草图。”他的研究重点将在于生理研究,使蜜蜂冷却,测量耐寒性和对不同种群的蜜蜂具有可塑性。

经历低温的大黄蜂可能会停止觅食,交配或授粉。第一个迹象是活动减少。狄龙说,蜜蜂最终可能会停止梳理,停止行走并停止移动触角。

“最终,蜜蜂到了'冷昏迷'的地步。” 蜜蜂种群之间的差异很大,从最高摄氏1度到低至摄氏14度以下。”狄龙解释说。“在山顶上,蜜蜂必须忍受极度寒冷。低地蜜蜂不会遇到如此寒冷的条件。这就像将梅迪辛鲍夫的最高生活与柯林斯堡的生活进行比较。”

狄龙说,这项研究是可行的,因为在世界范围内,大黄蜂和其他蜜蜂物种正在减少。

“我们知道气候在起作用。这不是唯一的因素,而是一个因素。”狄龙说。“了解它们的温度耐受性对于确定它们如何适应变化的温度非常重要。”

此外,他说,如果科学家能够理解这些复杂的特征,例如耐寒性,是如何被潜在的遗传基因所控制的,那么所获得的知识就可以应用于人类和其他动物。

“希望我们所学的知识可以广泛适用,”狄龙说。

UW收到的NSF赠款与阿拉巴马大学获得的140万美元NSF赠款共同研究了同一期。阿拉巴马州生物科学副教授Jeffrey Lozier是PI,而生物科学助理教授Janna Fierst则是副PI。

洛齐尔说,他的团队经常在实验室中分析不同类型的遗传和基因组数据。他的团队将研究大黄蜂的野生种群,以及在不同地理区域的实验室殖民地饲养的大黄蜂,以了解蜜蜂适应极端温度的遗传基础。

“我们特别感兴趣的是确定这些差异是否是由于温度变化引起的长期持续进化所塑造的种群之间DNA序列的变化所致,还是由于个体遭受的短期温度暴露,还是在上一代中,会引起其他改变生理的改变。”

为此,洛齐尔说,他的小组将对基因组进行测序,并研究基因表达。特别是,他将研究对DNA本身的可逆修饰。

通过这项工作,他希望解决一些问题,这些问题是通过对不同水平的遗传变异进行修饰来改变蜜蜂的进化适应能力,尤其是要区分长期适应环境与个体对环境适应的作用。可塑性受近期环境影响的影响。

“我们希望山区居民对环境变化特别敏感,我们希望通过了解人口如何'适应'环境梯度,这可以帮助我们预测在全球变化下分布是否会发生变化,或者我们是否应该做出更多的预测担心人口随时间推移而收缩。” Lozier说。

赠款还包含一个外展部分。Dillon与UW的生物多样性研究所和能源创新中心的Shell 3-D可视化实验室合作,为K-12学生创建了可下载的免费移动应用程序。该应用程序将包括互动式视觉效果,通过从“基因组到现象学”的方式探索复杂性状的遗传基础。他希望该应用程序在拨款的第二年或第三年能够正常工作。

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