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尋找昆蟲遷徙路可以通過花粉DNA

昆蟲的遷移是一種自然現(xiàn)象，重要的是它是未知的。事實(shí)上，它只是在一些象征物種中進(jìn)行了深入研究，例如遷徙蝗蟲和帝王蝶。簡(jiǎn)而言之，原因是研究這種行為的技術(shù)限制。現(xiàn)在，在發(fā)表在分子生態(tài)資源雜志上的一項(xiàng)研究中，來自波蘭植物研究所和巴塞羅那自治大學(xué)(UAB)的生物學(xué)研究所(IBE：CSIC - Universitat Pompeu Fabra)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出來一種逃避這些限制的技術(shù)，因此可以輕松研究昆蟲的遷移運(yùn)動(dòng)：昆蟲運(yùn)輸?shù)幕ǚ鄣腄NA元代碼分析。

昆蟲運(yùn)輸?shù)幕ǚ鄣男NA-片段用作條形碼以鑒定他們之前訪問過的植物物種。這項(xiàng)由英國生態(tài)學(xué)會(huì)資助的研究表明，遷移昆蟲介導(dǎo)的橫貫大陸授粉是可能的，因此，相距很遠(yuǎn)的各種植物可以混合。Metabarcoding是一種大規(guī)模DNA測(cè)序技術(shù)，可以追蹤昆蟲的遷移途徑，由于技術(shù)限制，這是一個(gè)未被充分研究的主題。

通過這種技術(shù)，小的DNA-片段可以識(shí)別花粉所屬的植物物種，類似于條形碼。通過了解檢測(cè)到的植物物種的地理分布，我們可以推斷昆蟲進(jìn)食的地方，從而推斷其遷徙路線。

以前，通過捕獲標(biāo)記 - 重新捕獲實(shí)驗(yàn)或通過使用無線電跟蹤器的遙測(cè)來研究長(zhǎng)距離遷移。然而，這兩種方法有很大的缺點(diǎn)：標(biāo)記個(gè)體的重新捕獲率極低;至于遙測(cè)，考慮到發(fā)射機(jī)的重量和它們的短電池壽命，僅可以在短距離內(nèi)跟蹤zui大的昆蟲。另一種研究長(zhǎng)距離遷移的方法涉及分析有機(jī)組織中存在的氫或碳同位素，因?yàn)樗鼈兲峁┝擞嘘P(guān)昆蟲出生地的信息。然而，同位素分析的分辨率很低，這種方法僅適用于在很遠(yuǎn)的距離上遷移的昆蟲。

橫貫大陸授粉

這項(xiàng)研究的結(jié)果代表了從植物角度來看的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗?證明了遷徙昆蟲的橫貫授粉是可能的。在野生植物和栽培植物中都要考慮這一現(xiàn)象，因?yàn)樗箒碜苑浅＿h(yuǎn)的地方的植物能夠混合。

“我們希望這項(xiàng)技術(shù)開辟了一條新的研究路線，有助于澄清哪些昆蟲遷移，它們遵循哪條路線以及何時(shí)進(jìn)行，因?yàn)槲覀內(nèi)匀徊惶私饫ハx遷移對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和疾病傳播的影響，” Gerard Talavera，該文章的共同作者，IBE和國家地理資源管理器的研究員。該項(xiàng)目由國家地理學(xué)會(huì)，英國生態(tài)學(xué)會(huì)，歐洲共同體和西班牙文化大學(xué)，InnovaciónyUniversidades資助。

告訴我你去過的花是什么，我會(huì)告訴你你來自哪里

當(dāng)昆蟲以花為食時(shí)，花粉會(huì)沉積在它們的身體上，并可以長(zhǎng)距離運(yùn)輸。然而，使用光學(xué)和電子顯微鏡對(duì)花粉粒進(jìn)行分類學(xué)分類在物種水平上通常是不可能的。此外，它需要大量的時(shí)間投入，并具有分類學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，這就是為什么這是一個(gè)不適合大規(guī)模研究的工具。

然而，正如該研究的作者之一和IBE的首-席研究員Roger Vila解釋的那樣，“新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展使得可以對(duì)來自不同個(gè)體的花粉樣品中存在的遺傳物質(zhì)進(jìn)行大規(guī)模測(cè)序。 “

這是元條形碼技術(shù)，其中從DNA的小區(qū)域識(shí)別物種，其執(zhí)行類似于條形碼的功能。研究人員使用變量編碼技術(shù)研究了47個(gè)移植彩繪女士蝴蝶(Vanessa cardui)的花粉，這些蝴蝶在春季被捕獲在西班牙地中海沿岸。目的是測(cè)試獲得的序列是否來自地方性非洲植物物種，并揭示這些蝴蝶的遷移回路。

分析顯示，有23種不同級(jí)別的157種植物的花粉;絕大多數(shù)人確實(shí)是非洲人，而不是歐洲人。這位彩繪女士zui近被證明是世界上遷徙時(shí)間zui長(zhǎng)的蝴蝶物種，每年都會(huì)在熱帶非洲和歐洲之間(來回穿越撒哈拉沙漠)連續(xù)幾代旅行，雖然確切的路線仍然未知。