西方蜜蜂起源的探索

The Western honey bee, Apis mellifera, is one of the main pollinators, which has important ecological and agricultural value. There are 6.1 million managed colonies of the Western honey bee in China, accounting for one-eighth of the world total managed colonies. However, in recent years, population decline has been experienced all over the world, which calls for the protection of the genetic resources. Research of the origin of the Western honey bee can provide important theoretical basis for its protection and is an important scientific question to answer. Tianshan Mountains and Iran are the key areas to further explore the origins of the Western honey bee. Previously, the applicant has found a new subspecies of the Western honey bee (Apis mellifera sinisxinyuan) in the Tianshan Mountains in China. This project is intended to (1) further acquire resequencing data of genomes of different geographical populations that covers the full distribution of the Western honey bee (Tianshan Mountains, Iran, other countries in the Middle East, Europe, Africa, etc.), thus solve the problem of limited samples in previous studies of the origin of the Western honey bee, (2) identify genome-wide genetic polymorphisms, and (3) perform population genomic analyses which includes analyses of genetic diversity, population structure and population history etc. This work will provide insights into the genetic relationship and evolution history of the Western honey bee, and provide a theoretical basis for its protection. We expect to publish two papers, including one with a high impact factor.

西方蜜蜂是一种主要的授粉昆虫，具有重要的生态价值和农业价值。我国饲养西方蜜蜂610万群，占世界饲养总数的八分之一，然而近年来蜂群死亡问题困扰全球，西方蜜蜂种群亟待保护。对西方蜜蜂的进化起源的研究可为其保护提供理论基础，是一个重要的科学问题。天山山脉和伊朗是进一步探索西方蜜蜂起源的关键地区，申请人通过前期研究在我国天山发现了西方蜜蜂新亚种──西域黑蜂。本项目拟进一步获取全面覆盖西方蜜蜂分布范围的种群重测序数据（天山、伊朗、中东其它地区、欧洲、非洲等），解决西方蜜蜂起源研究中的基础样品覆盖不全的瓶颈；通过变异检测，获取各地理种群基因组范围的遗传多态性位点；以多态性位点为基础，采用群体基因组学方法研究各地理种群遗传多样性、种群结构和种群历史，了解种群间遗传关系和进化历史，揭示西方蜜蜂的起源，并为其保护提供理论依据。预计发表SCI论文2篇，其中高影响因子论文1篇。

西方蜜蜂是一种主要的授粉昆虫，具有重要的生态价值和农业价值。我国饲养西方蜜蜂约600万群，占世界饲养总数的八分之一，然而近年来蜂群死亡问题困扰全球，西方蜜蜂种群亟待保护。对西方蜜蜂的进化起源的研究可为其保护提供理论基础，是一个重要的科学问题。目前西方蜜蜂起源的假说主要有非洲起源、中东起源和亚洲起源三种，然而支撑各个假说的证据都不够充分，需要进一步研究。本项目首先大量采集了样品，着重收集了过去研究中较少关注的地区的样品，特别是东欧、中亚、伊朗、中国新疆等地区，新增样品的数据覆盖了16个国家1300余个蜂场，解决了西方蜜蜂起源研究中的基础样品覆盖不全的瓶颈。进而通过实证比较的方式探索了蜜蜂种群研究中不同的测序策略，发现个体测序和混池测序在估测基因频率、评估多样性和解析种群结构方面表现相当，估测值之间存在很高的一致性，但个体测序可进一步鉴别种群亚结构、发掘低频和罕见突变，而混池测序在成本上相对较低，从而在实验方法上为后续研究提供了基础。随后，以新采集样品数据结合已发表数据，通过种群基因组学手段对西方蜜蜂进化起源进行了解析，分析了西方蜜蜂种群遗传多样性特征、种群间遗传关系和种群历史等。分析结果表明，在非洲、西欧等传统的研究重点区域外，伊朗、中亚和中国新疆地区蜜蜂具有较高的遗传多样性，特别是哈萨克斯坦和中国新疆所代表的天山地区具有很高的遗传多样性，符合物种起源地的特征；从种群分化程度和聚类情况推断，部分种群与其它种群间存在较高的遗传分化，并在聚类分析中独自聚成一类，与其它种群不重叠，推断可能作为潜在的新亚种；天山地区拥有M系、C系和O系种群，提示蜜蜂进化起源可能存在非常复杂的历史过程，种群间存在复杂的系统发育关系；该地区可能对进一步解析蜜蜂的起源进化有重要作用。整体研究结果为亚洲起源假说提供了更多的支撑。后续研究有必要针对亚洲特别是天山种群扩大采样并进行深入研究。

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