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测序花粉DNA以发现昆虫迁徙路线

Metabarcoding是一种大规模DNA测序技术,可以追踪昆虫的迁移途径,由于技术限制,这是一个未被充分研究的主题。昆虫运输的花粉的小DNA片段用作条形码以鉴定他们之前访问过的植物物种。这项由英国生态学会资助的研究表明,迁移昆虫介导的横贯大陆授粉是可能的,因此,相距很远的各种植物可以混合。

昆虫的迁移是一种自然现象,重要的是它是未知的。事实上,它只是在一些象征物种中进行了深入研究,例如迁徙蝗虫和帝王蝶。简而言之,原因是研究这种行为的技术限制。现在,在发表在分子生态资源杂志上的一项研究中,来自波兰科学院植物研究所和巴塞罗那自治大学(UAB)的生物学研究所(IBE:CSIC - Universitat Pompeu Fabra)的研究人员已经开发出来一种逃避这些限制的技术,因此可以轻松研究昆虫的迁移运动:昆虫运输的花粉的DNA元代码分析。

通过这种技术,小的DNA片段可以识别花粉所属的植物物种,类似于条形码。通过了解检测到的植物物种的地理分布,我们可以推断昆虫进食的地方,从而推断其迁徙路线。

以前,通过捕获标记 - 重新捕获实验或通过使用无线电跟踪器的遥测来研究长距离迁移。然而,这两种方法有很大的缺点:标记个体的重新捕获率极低;至于遥测,考虑到发射机的重量和它们的短电池寿命,仅可以在短距离内跟踪最大的昆虫。另一种研究长距离迁移的方法涉及分析有机组织中存在的氢或碳同位素,因为它们提供了有关昆虫出生地的信息。然而,同位素分析的分辨率很低,这种方法仅适用于在很远的距离上迁移的昆虫。

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当昆虫以花为食时,花粉会沉积在它们的身体上,并可以长距离运输。然而,使用光学和电子显微镜对花粉粒进行分类学分类在物种水平上通常是不可能的。此外,它需要大量的时间投入,并具有分类学方面的专业知识,这就是为什么这是一个不适合大规模研究的工具。

然而,正如该研究的作者之一和IBE的首席研究员Roger Vila解释的那样,“新一代测序技术的发展使得可以对来自不同个体的花粉样品中存在的遗传物质进行大规模测序。 “

这是元条形码技术,其中从DNA的小区域识别物种,其执行类似于条形码的功能。研究人员使用变量编码技术研究了47个移植彩绘女士蝴蝶(Vanessa cardui)的花粉,这些蝴蝶在春季被捕获在西班牙地中海沿岸。目的是测试获得的序列是否来自地方性非洲植物物种,并揭示这些蝴蝶的迁移回路。

分析显示,有23种不同级别的157种植物的花粉;绝大多数人确实是非洲人,而不是欧洲人。这位彩绘女士最近被证明是世界上迁徙时间最长的蝴蝶物种,每年都会在热带非洲和欧洲之间(来回穿越撒哈拉沙漠)连续几代旅行,虽然确切的路线仍然未知。

横贯大陆授粉

这项研究的结果代表了从植物角度来看的一个重要发现,因为它首次证明了迁徙昆虫的横贯授粉是可能的。在野生植物和栽培植物中都要考虑这一现象,因为它使来自非常远的地方的植物能够混合。

“我们希望这项技术开辟了一条新的研究路线,有助于澄清哪些昆虫迁移,它们遵循哪条路线以及何时进行,因为我们仍然不太了解昆虫迁移对生态系统和疾病传播的影响,” Gerard Talavera,该文章的共同作者,IBE和国家地理资源管理器的研究员。该项目由国家地理学会,英国生态学会,欧洲共同体和西班牙文化大学,InnovaciónyUniversidades资助。

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