Vedúca: RNDr. Zuzana Čiamporová-Zaťovičová, PhD.
Včely všetko nestihnú – diverzita opeľovačov poľnohospodárskych plodín a ich identifikácia pomocou analýzy DNA
Bees cannot make it all – diversity of agricultural crop pollinators and their identification using DNA analysis
V posledných desaťročiach sa globálna zmena klímy a úbytok biodiverzity stali kľúčovými faktormi ovplyvňujúcimi ekosystémy po celom svete. V tejto súvislosti hrajú nezastupiteľnú úlohu opeľovače, keďže až 75% poľnohospodársky významných plodín a takmer 90% voľne rastúcich kvitnúcich rastlín závisí do určitej miery na opeľovaní živočíchmi (najmä hmyzom), čo z nich robí neoddeliteľnú súčasť ekosystémových služieb. Opeľovanie bolo dokonca uznané za kľúčovú ekosystémovú službu, ktorá je pre ochranu a udržateľné využívanie biodiverzity najdôležitejšia. Významná časť existujúcich štúdií sa však sústreďuje predovšetkým na domestikované včely, zatiaľ čo ostatné skupiny opeľovačov ostávajú často prehliadané a ich diverzita nepoznaná. Navyše, pri štúdiu biodiverzity a determinácii druhov sa v súčasnosti využívajú najmä morfologické znaky organizmov, čo je zdĺhavý a finančne náročný proces. Alternatívou sú inovatívne prístupy, ako DNA barkóding a (e)DNA metabarkóding za použitia metód sekvenovania novej generácie (NGS), ktoré na štúdium biodiverzity využívajú analýzu DNA a zvyšujú tak výpovednú hodnotu získaných dát.
Diplomová práca bude zameraná na zosumarizovanie súčasných poznatkov o diverzite opeľovačov poľnohospodárskych plodín s dôrazom na využitie metód analýzy DNA pri ich štúdiu. Cieľom výskumnej časti bude získať poznatky o diverzite opeľovačov vybraných druhov poľnohospodársky významných plodín (repka, mak, alebo jabloň) pomocou DNA barkódingu, ktorý umožňuje presnú identifikáciu druhov na základe ich genetickej informácie a eDNA metabarkódingu genetických stôp, ktoré sa sebou organizmy zanechávajú na kvetoch plodín počas opeľovania. Využijú sa pritom najmodernejšie metódy sekvenovania druhej a tretej generácie (Illumina a MinION Nanopor). Tento prístup prispeje nielen k presnejšiemu poznaniu diverzity a pochopeniu úlohy opeľovačov v poľnohospodárstve, ale tiež k identifikácii potenciálnych inváznych alebo ohrozených druhov.
Kľúčové slová: diverzita opeľovačov, poľnohospodárske plodiny, DNA (meta)barkóding, „next-generation“ sekvenovanie (NGS), ekosystémové služby
Literatúra:
Doyle, T., Hawkes, W. L., Massy, R., Powney, G. D., Menz, M. H., & Wotton, K. R. (2020). Pollination by hoverflies in the Anthropocene. Proceedings of the Royal Society B, 287(1927), 20200508.Gavini, S., Kioko, E., Kuhlmann, M., Ollerton, J., Ren, Z.-X., Newbold, T., 2021. Global effects of land-use intensity on local pollinator biodiversity. Nat Commun 12, 2902
Srivathsan, Amrita, Leshon Lee, Kazutaka Katoh, Emily Hartop, Sujatha Narayanan Kutty, Johnathan Wong, Darren Yeo, and Rudolf Meier. ‘ONTbarcoder and MinION Barcodes Aid Biodiversity Discovery and Identification by Everyone, for Everyone’. BMC Biology 19, no. 1 (December 2021): 217.
Torchio PF (1990) Diversification of pollination strategies for US crops, Environ. Entomol. 16, 1649–1656.
Weigand H, Beermann AJ, Čiampor F, Costa FO, Csabai Z, Duarte S, Geiger MF, Grabowski M, Rimet F, Rulik B, Strand M, Szucsich N, Weigand AM, Willassen E, Wyler SA, Bouchez A, Borja A, Čiamporová-Zaťovičová Z, et al. (2019). DNA barcode reference libraries for the monitoring of aquatic biota in Europe: Gap-analysis and recommendations for future work. Sci. Tot. Env. 678: 499–524
Winfree, R., Reilly, J.R., Bartomeus, I., Cariveau, D.P., Williams, N.M., Gibbs, J., 2018. Species turnover promotes the importance of bee diversity for crop pollination at regional scales. Science 359, 791–793
