WEST LAFAYETTE, Indiana — Pszczelarze tracą od 30% do 40% swoich rodzin rocznie, głównie z powodu pasożytów i patogenów. Straty w ciągu jednego złego roku w Indianie sięgnęły 60%.

„Tradycyjne metody hodowli pszczół istnieją już od prawie 100 lat” – powiedział Brock Harpur z Uniwersytetu Purdue, adiunkt entomologii. Chociaż hodowcy poczynili postępy, wiele z ich metod pozostaje niezmienionych nawet przy niedawnej dostępności niedrogiego sekwencjonowania genów.

„Genom pszczoły miodnej zsekwencjonowano w 2006 roku. Naprawdę w tym kraju nie było zbyt wielu hodowli pszczół wykorzystujących te zasoby” – powiedział. Harpur ma zamiar to zmienić dzięki Luizowi Brito z Purdue, profesorowi nauk o zwierzętach i Gregorowi Gorjancowi z Instytutu Roslin na Uniwersytecie w Edynburgu w Szkocji. Starają się zweryfikować narzędzia hodowli genomicznej, projektując system, który hodowcy pszczół będą mogli samodzielnie wdrożyć.

Ich praca znalazła się wśród projektów wspartych na początku tego roku dotacjami w wysokości 11,6 miliona dolarów od Narodowego Instytutu Wyżywienia i Rolnictwa Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych w celu promowania zdrowych populacji zapylaczy. Wartość produkcji zapylanej przez przemysł pszczelarski w USA szacuje się na ponad 19 miliardów dolarów rocznie.

„To wyklucza produkcję miodu, która jest kolejnym ogromnym przemysłem” – powiedział Harpur. „Hodowla pszczół ma tutaj kluczowe znaczenie. W przeszłości pszczelarze reagowali na zagrożenia ze strony przemysłu poprzez hodowlę. Naszym celem jest pomóc im w lepszym osiągnięciu tego celu dzięki zasobom genomiki”.

Pięć lat temu, gdy próbki genetyczne były wyceniane na 400 dolarów za sztukę, taka perspektywa byłaby kosztowna. Ale cena spadła do około 50 dolarów za próbkę. W ekonomicznym studium przypadku kanadyjskich rodzin pszczół miodnych z 2017 r. oceniono wartość drogiej technologii sekwencjonowania.

„Patrzyli na jedną cechę w porównaniu z wieloma, które mamy nadzieję przewidzieć” – powiedział Harpur. „Pokazali, że jeśli pszczelarz zastosuje droższe techniki hodowli oparte na genomie, może zwiększyć swoje zyski od 9% do 96%. Uważamy, że dzięki technologii genomicznej możemy zwiększyć ilość pieniędzy zarabianych przez pszczelarzy”.

Laboratorium Harpur, które świadczy usługi sekwencjonowania genów dla pszczelarzy, zsekwencjonowało prawie 2000 próbek z całego kraju. „Jeśli jesteś pszczelarzem, możesz wysłać nam pszczołę, a my zsekwencjonujemy ją i powiemy ci o niej oraz o tym, skąd pochodzi” – powiedział.

Harpur może wykorzystać genotypy z tej samej bazy danych, aby sprawdzić, jak skutecznie przewidują wartości hodowlane w idealnych warunkach. Wykorzystuje także symulowane zbiory danych do zbadania statystycznej ważności swojego podejścia do superkomputerów w Rosen Center for Advanced Computing w Purdue.

Symulacje pozwalają badaczom ocenić, ile próbek wystarczy do statystycznego potwierdzenia swoich celów.

„Jeśli mamy tysiąc próbek, czy to wystarczy?” – powiedział Harpur. „Czy potrzebujemy 10 razy więcej? Sto razy więcej? Co więcej, jeśli te tysiące próbek pochodzą z 10 różnych populacji, czy to ma znaczenie?”

Symulacje komputerowe umożliwiają także naukowcom analizę tysięcy lub milionów genomów pszczół miodnych o wielu różnych historiach i sytuacjach, aby sprawdzić, jak dobrze ich przewidywania genomiczne odpowiadają rzeczywistości. Symulacje mogą nawet pomóc w określeniu, która z wielu dostępnych metod sekwencjonowania genomu może okazać się najskuteczniejsza, zauważył Harpur.

Harpur ściśle współpracuje z organizacjami zajmującymi się hodowlą pszczół na szczeblu krajowym, zwłaszcza ze Stowarzyszeniem Hodowców Królowej Indiany. Rozpoczęły się już pewne badania i gromadzenie danych genomicznych. „Zaczniemy działać lokalnie, pokażemy, że to działa, a następnie przejdziemy na skalę bardziej globalną” – powiedział.

Jako biolog ewolucyjny Harpur postrzega projekt jako sposób na znalezienie odpowiedzi na pytania dotyczące zarówno hodowli pszczół, jak i nauk podstawowych. Jak sztuczna selekcja hodowlana pszczół wpływa na rodziny pszczół, które składają się z kilkudziesięciu tysięcy wysoce społecznych osobników?

„Wszystkie są ze sobą powiązane genetycznie i wszystkie łącznie wykazują te cechy, które nas interesują” – powiedział. „Kiedy mówię o produkcji miodu, nie jest to działanie jednej pszczoły. Takie jest działanie tysięcy spokrewnionych pszczół.

„Jeśli więc przewidujesz na podstawie pojedynczego genomu cechę, do której przyczyniły się tysiące osób, jak dokładnie wychodzi to na podstawie obliczeń matematycznych? I jak dokładnie działa selekcja w takim przypadku?”

Pisarz: Steve’a Koppesa

Kontakt z mediami: Maureen Manier, mmanier@purdue.edu

Źródło: Brock Harpur, bharpur@purdue.edu

Komunikacja rolnicza: 765-494-8415;

Maureen Manier, kierownik wydziału, mmanier@purdue.edu

Strona z wiadomościami rolniczymi