Name: empirical, metagenomic, and computational techniques illuminate the mechanisms by which fungicides compromise bee health
Uploaded: 2017-10-09T12:30:00
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저자는 위스콘신 대학교의 생명 공학 센터 DNA 시퀀싱 시설을 기술 지원 확대 및 시퀀싱 시설 및 서비스, 케이 틀린 칼 슨, 제니퍼 요령, 제이크 오토, 및 최대 세 제공을 위한 감사 합니다. 분자 분석입니다. 이 작품은 미국 농 무부 농업 연구 서비스 충당 기금 (현재 연구 정보 시스템 #3655-21220-001)에 의해 지원 되었다. 추가 지원 (보조금 번호 아래 국립 과학 재단에 의해 제공 되었다 DEB-1442148), 미상 그레이트 호수 Bioenergy 연구 센터 (과학 BER 드-FC02-07ER64494의 암컷 사무실), 미국 농 무부 식품과 농업 (해치 프로젝트 1003258). C.T.H. 생물 의학에는 Alfred Toepfer 교수 동료, 퓨 자선 트러스트와 알렉산더 폰 훔볼트 재단에 의해 지원 되는 각각 퓨 학자 이다.

1. 윙윙 거리 다 꿀벌 식민지 성공을 사용 하 여 필드 케이지 실험에서 살 균 제 노출의 효과 검사 필드에서 <ol><li>세트 10 최대 메쉬 케이지 귀리 심어 져. 각 케이지 주위에 참호를 파고 하 고 꿀벌도 주 할 수 있도록 지상으로 메쉬 케이지의 모든 4 개의 가장자리를 파고. 재고, 꽃 화분 (예: 메 밀, borage, 냉이, 코스모스와 해바라기) 꿀벌을 매력적인 것으로 알려진와 케이지 (<strong class="xfig"...

꿀벌 건강에 균의 효과에 대 한 조사는 해충 관리 전략의 understudied 측면 남아 있다. 우리의 연구 명시적으로 꿀벌 감소 운전 잠재적인 요소를 분리 하는 보완 기술의 제품군을 사용 하 여이 지식 격차를 해소 하는 것을 목표로. 계획, 근거, 그리고이 실험의 렌더링 아래 자세히 나와 있습니다.
없는 꿀벌이 인구 통계학 분석을 손상 할 것입니다 이후 케이지 실험의 메쉬를 탈출 ...

관리 하 고 야생 꿀벌 종 모두 자연 및 농업 시스템1에 대 한 주요 영향으로 광범위 한 하락 발생 하는. 이 문제의 원인을 이해 하 공동된 노력에도 불구 하 고 꿀 꿀벌 감소를 촉진 하는 요인 없습니다 아직도 잘 이해2,,34. 야생, 네이티브 꿀벌의 특정 종족에 대 한 상황이 긴박 한5,6되고있다. 꿀벌 인구 산업 농업과 교차, 그들의 인구가을 계속 하 고 가루 (전세계 생산7의 35%)을 요구 하는 작물을 감당할 것 이다 때 지속 될 수 없는 수확을 감소.
살충제 노출, 질병, 그리고 서식 지 손실1,4,8,,910 등 많은 잠재적인 요인 꿀 꿀벌 쇠퇴에 연루 되었습니다 동안 상대적으로 작은 네이티브 꿀벌 건강, 또는 농업 시스템 근처에 이러한 스트레스의 대화형 효과 대 한 알려져 있다. 많은 현재 연구 노력은 지난 연구는 균도 역할을 할 수 꿀벌 감소에 메모리 형성을 방해 하 여 나타냅니다 있지만 살충제, (예를 들어, neonicotinoids11,,12)에 초점을 계속합니다 후 각 리셉션13, 둥지 인식14, 효소 활동 및 신진 대사 기능15,,1617. 세계적으로, 균 꽃 중 꽃 작물에 적용 될 계속. 최근 연구는 꿀벌 일반적으로 살 균 제 잔류물 다시가지고 하이브18, 참으로, 연구 시험된 두 드러 기 포함 된 살 균 제 잔류물19,20의 큰 비율을 문서화 했다. 추가 작업은 그 살 균 제 잔류물은 꿀 꿀벌 애벌레 사망률21,,2223 의 높은 속도 식민지, 이내 "꽃가루 안치"의 존재와 관련 계시 했다는 비록 비-독성, 미생물 활동 없는 이며 영양 손상된24입니다. 살 균 제 "비 안전"에 고려 오래는 사실에도 불구 하 고 지금 증거는 혼자 살 균 제에 노출 네이티브 범블 비 종, Bombus 봉25심각한 식민지 손실을 발생할 수 있습니다.
살 균 제 노출 및 식민지 사이의 인과 관계를 설정 하려면 사망률, 이러한 화학 물질의 식 은 결정 될 필요가 있다. 균 류를 대상으로 토양26, 퇴적 물27, 및 수 중 환경28, 입증, fungicides 가장 가능성이 변경 곰 팡이 풍부 하 고 꽃가루-규정, 주요 지역 사회를 호출 함으로써 다양성을 이동 강력 하 게 박테리아를 선호 하는 수 있습니다. 곰 팡이 경쟁 또는 길 항 근, 없이 특정 병원 성 박테리아 상대적으로 되지 않은, 꽃가루 규정의 부패를 촉진 확산 수 있습니다. 과거의 연구 보여주었다 미생물, 효 모 및 filamentous 곰 팡이, 특히 꿀벌29,,3031영양 symbionts 역할 기생충 및 병원 균32 ,33, 꽃가루 점포의 장기 보존을 제공. 살 균 제, 따라서 수 있습니다 직접 해 하지 미 숙 꿀벌 및 기회 주의 병원 체와 기생충12민감성을 증가 하 여 이러한 서비스를 제공 하는 데 필요한 미생물 지역 사회를 방해 하 여. 식량 생산에 대 한 요구 증가 함께 전세계 작물은 되 고 살포 매년 균 같은 균 유발 효과의 정도 이해 하는 필요를 강조 하는 꽃 중.
날짜, 생태 다음과 같은 질문으로 나타낼 수 있습니다 네이티브 벌 미생물에 관한 기본 지식 간격: 어느 정도 살 균 제 변경지 않습니다 꿀벌 꽃가루-규정 내에서 미생물 커뮤니티? 뿌리깊은 변경 된 미생물 지역 사회와 함께 꽃가루를 소모의 다운스트림 영향 입니까? 이러한 생태학적으로 밀접 한 질문에, 실험 1을 공개 하는의 기본 목표와 함께 개발 되었다) 그 살 균 제 잔류물 혼자 네이티브 꿀벌 종; 가혹한 식민지 감소를 일으킬 수 있습니다 2) 꽃가루 조항에 미생물 지역 사회 살 균 제, 및 3 변경 되는 있는 정도) 어떻게 꿀벌 건강 심각 하 게 변경 된 미생물 지역 사회에 의해 영향을 받습니다. 실험 목표는 실험실 및 필드 기반 실험의 조합을 사용 하 여 위의 질문을 해결 하기 위해 정의 되었다. 의 상태--예술 metagenomic 및 현장 관찰의 전통적인 방법과 함께 분자 기술을 사용 하 여,이 연구는 꿀벌 건강에 균의 잠재적인 영향을 목표로 한다.
이 연구의 첫 번째 목적은 혼자 살 균 제 노출 네이티브 꿀벌 종 가운데 중요 한 식민지 손실을 발생할 수 있습니다 설명 하는 것입니다. 큰 필드 연습장을 포함 한 연구 Bombus 봉, (그림 1, 그림 2, 그림 3) 미국에서 유비 쿼터 스, 풍부한 네이티브 꿀벌의 식민지 성장에 살 균 제 노출의 효과 조사 하기 위해 사용 되었다. 그것은 낮은 체력과 비정형 인구 비 노출 두 드러 기에 비해 균 치료 하이브 제시는 가설 했다. 이 실험에서 얻은 데이터 꽃가루 내에서 살 균 제 잔류물 네이티브 범블 비 종25에 깊은 식민지 손실의 유일한 원인이 될 수 있습니다을 보여주는이 가설을 지원. 이 연구의 두 번째 목적은 꽃가루 미생물 살 균 제 노출에 대 한 응답을 조사 하는 것입니다. 균에 노출 되어 꽃가루 규정 내에서 미생물의 커뮤니티 구성 치료 꽃가루의 다른 것을 가정 했다. 곰 팡이 풍요로 움과 다양성은 크게 하락 예상, 박테리아 및/또는 하나의 지배적인 균 종 다른 경쟁 곰 팡이의 부재에서 선택 하지 않은 성장할 가능성이 것입니다. Vivo에서 시험의 시리즈를 통해 미생물 지역 사회 구성에 이러한 교대 metagenomics를 사용 하 여 분석 됩니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Natupol Beehive</td>
			<td>Koppert</td>
			<td>USRESM1</td>
			<td>16 hives</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propiconazole 14.3</td>
			<td>Quali-Ppro</td>
			<td>60207-90-1</td>
			<td>Propiconazole 14.3%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abound</td>
			<td>Syngenta</td>
			<td>4033540</td>
			<td>Azoxystrobin 22.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorothalonil</td>
			<td>Syngenta</td>
			<td>3452</td>
			<td>Fungicide used for trials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pollen granules</td>
			<td>Bee rescued</td>
			<td>B004D5650C</td>
			<td>3X 16oz bottles, pollen for trials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacterial strains for inoculation</td>
			<td>Currie Lab</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast strains for inoculation</td>
			<td>Hittinger lab</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primer pairs</td>
			<td>UW Biotech Center</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNA Isolation Kit</td>
			<td>Mo Bio</td>
			<td>12830-50</td>
			<td>Commercial DNA isolation kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Qubit dsDNA HS Assay Kit</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>Q32851</td>
			<td>DNA quantification tool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Select Master Mix for CFX</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>4472952</td>
			<td>Used to perform real-time PCR using SYBR GreenER dye.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Real-Time PCR Detection System</td>
			<td>Bio Rad</td>
			<td>1855196</td>
			<td>Instrument used for PCR amplification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCR Clean-Up Kit,</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>10159-696</td>
			<td>Used for efficient removal of unincorporated dNTPs, salts and enzymes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNA 1000 Kit</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>5067-1504</td>
			<td>Used for sizing and analysis of DNA fragments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MiSeq Sequencer</td>
			<td>Illumina</td>
			<td></td>
			<td>Used for next-generation sequencing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Assorted glassware (beaker, flasks, pipettes, test tubes, repietters)</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

empirical, metagenomic, and computational techniques illuminate the mechanisms by which fungicides compromise bee health

재배 자 종종 질병, 살 균 제 잔류물에 꿀벌 노출에 대 한 작물을 보호 하기 위해 꽃 동안 균 스프레이 사용 합니다. 비록 "비-안전한" 것으로 간주, 살 균 제 잔류물 꽃가루에 꿀벌 (꿀, 범블 비 종)에 대 한 감소와 관련 된 장착 증거가 있다. 메커니즘 상대적으로 알 수 없는 동안, 연구원은 비 미생물 공생 관련 된 추측 있다. 미생물 보존 또는 꽃가루는 꿀벌 애벌레에 대 한 영양 역할의 처리에서 중추적인 역할을 한다. 미생물 커뮤니티를 바꿔서 fungicides 이러한 미생물 중재 서비스를 중단 함으로써 꿀벌 건강을 손상 가능성이 높습니다. 이 원고는 간접 따라 장치를 마더보드에 있는 fungicides 식민지 감소 일으킬 수를 조사 하는 데 사용 하는 프로토콜을 설명 합니다. 케이지 실험 균 치료 꽃에 꿀벌 노출 이미 fungicides 네이티브 범블 비 (Bombus 봉)에 깊은 식민지 손실 원인 첫 번째 증거 제공. 균의 필드 관련 된 복용량을 사용 하는 일련의 실험 균 노출 꽃가루의 미생물 지역 사회 역학의 미세한 설명 개발 되었습니다. 곰 팡이 및 세균 assemblages 꽃가루 미생물 내에서 구조 구성의 변화는 다음 세대 시퀀싱 및 metagenomic 분석 조사. 실험 본 개발 fungicides 꽃가루 규정의 미생물에 미치는 영향에 대 한 기계적 이해를 제공 하기 위해 설계 되었습니다. 궁극적으로, 이러한 결과 해야 통해 fungicides 식민지 하락 일으킬 수 간접 통로에 빛을 발산 하 고 있다.

필드 케이지 연구:
케이지 실험에서 얻은 데이터 범블 꿀벌 식민지 살 균 제 노출에 대 한 중요 한 응답 했다는 것을 보여주었다. 균 치료 두 드러 기 생산 제어 두 드러 기 보다 훨씬 적은 수의 노동자 (12.2 ± 3.8, 평균 ± SE) (43.2 ± 11.2, F1, 9= 6.8, p = 0.03) (그림 4). 또한, 균 치료 하이?...

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Empirical, Metagenomic, and Computational Techniques Illuminate the Mechanisms by which Fungicides Compromise Bee Health

범블 비 하이브 내 미생물 컨소시엄 풍부 하 고 꽃가루 꿀벌 애벌레에 대 한 유지. 살 균 제 잔류물 꽃가루 미생물, 및 궁극적으로 식민지로 이어지는 식민지 인구 통계를 변경 하는 가설을 테스트 하는 데 사용 하는 프로토콜을 설명 합니다이 원고 실험실 및 필드 기반 실험 다음 세대 시퀀싱을 사용 하 여 손실입니다.

실험, Metagenomic, 및 계산 기법 밝히는 어떤 균 타협 꿀벌 건강 메커니즘

Growers often use fungicide sprays during bloom to protect crops against disease, which exposes bees to fungicide residues. Although considered ...

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