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研究不同海拔高度的大黄蜂的耐寒性

怀俄明大学的一名研究人员将获得117万美元的国家科学基金会(NSF)拨款,用于研究不同海拔高度的大黄蜂耐寒性。这项为期四年的补助金将于10月15日开始。

例如,为了找出为什么有些蜜蜂可以忍受海拔超过8,000英尺的寒冷而其他蜜蜂无法忍受,生理学和生理学部的副教授迈克尔·狄龙计划研究蜜蜂是否适应当地条件以及耐寒性如何由遗传学决定。

“基因相似的大黄蜂在耐寒性方面可能不同,”该基金的首席研究员狄龙说。“怎么可能?遗传密码和特征之间有很多层次可以解释这一点。“

华盛顿大学化学教授Franco Basile 是UW资助的联合PI。俄勒冈州和华盛顿州的Vosnesensky大黄蜂将成为NSF Emerging Frontiers资助下的物种,该机构是该机构理解生命规则计划的一部分。

狄龙表示,该团队发现了这些蜜蜂的耐寒性差异,同时研究了蜜蜂物种如何适应多种环境,并得到了之前NSF奖项的支持。这项新工作也补充了他与昆虫低温生物学和生态生理学(ICE)网络的持续合作,该网络去年获得了一项价值568万美元的NSF成立计划以刺激竞争研究(EPSCoR)。在这一总数中,威斯康星大学在四年内收到了略高于237万美元的资金,用于研究蜜蜂如何克服严酷的冬季条件,以便在春季成功出现和繁殖。

“新补助金的目的是了解你如何从DNA到蛋白质转变为耐寒性等特性,”狄龙说。

Dillon将DNA描述为“体内蛋白质的蓝图”,RNA“基本上是从用于制造蛋白质的蓝图中提取的草图。”他的重点将放在生理学研究,冷却蜜蜂和测量耐寒性和它对不同种群蜜蜂的可塑性。

经历低温的大黄蜂可能会停止觅食,交配或授粉花朵。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其触角。

“最终,蜜蜂到了'昏昏欲睡'的程度。” 它在蜂群中各不相同,从高达1摄氏度到低于摄氏14度,“狄龙解释道。“在山顶上,蜜蜂必须忍受极度寒冷。低地蜜蜂不会遇到这样寒冷的天气。这就像比较生活在医学弓顶部和生活在柯林斯堡。“

狄龙说这项研究很实用,因为大黄蜂和其他蜜蜂物种在世界范围内正在衰退。

“我们知道气候起着重要作用。这不是唯一的因素,但这是一个因素,“狄龙说。“了解它们的温度耐受性对于确定它们如何适应不断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如耐寒性是如何由潜在的遗传学控制的,那么所获得的知识可以应用于人类和其他动物。

“希望,我们学到的东西可以广泛应用,”狄龙说。

美国国家科学基金会向UW提供的拨款与阿拉巴马大学收到的140万美元NSF拨款一致,以研究同一问题。阿拉巴马州生物科学副教授Jeffrey Lozier是PI,生物科学助理教授Janna Fierst担任联合PI。

Lozier说他的团队在他的实验室中定期分析不同类型的遗传和基因组数据。他的团队将研究野生种群的大黄蜂以及来自不同地理区域的实验室群体饲养的大黄蜂,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长期持续从温度变化演变形成的群体之间的DNA序列变化,或者是否短期温度暴露于个体,或者在上一代,引起其他改变生理学的修改。“

为此,Lozier说他的小组将对基因组进行测序并观察基因表达。特别是,他将研究DNA本身的可逆修饰。

通过这项工作,他希望解决一些关于如何通过修改不同水平的遗传变异来塑造蜜蜂进化适应性的问题,特别是在长时间尺度上区分局部适应与暴露于环境极端的作用。最近的环境暴露形成的可塑性。

“我们希望山地种群对环境变化特别敏感,我们希望通过了解种群如何适应环境梯度,这可以帮助我们预测分布是否可以在全球变化下转变,或者我们是否应该更多关注人口长期收缩,“洛齐尔说。

该授权还包含一个外展组件。Dillon正在与能源创新中心的威斯康星大学生物多样性研究所和壳牌3-D可视化实验室合作,为K-12学生创建一个可下载的免费移动应用程序。该应用程序将包括交互式视觉效果,通过从“基因组到现象”探索复杂特征的遗传基础。他希望该应用程序在授权的第二年或第三年起发挥作用。

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