小蜜蜂的“菜篮子工程”

蜜蜂被称为“授粉专家”，在漫长的进化过程中，它们获得了与其业务完全匹配的专业设备。在一些蜜蜂物种的后腿的胫骨韧带外侧，有粗而长的直而细的刚毛，这些刚毛形成一个中间表面平滑的略微凹陷的结构，可以用来容纳收集的花粉团。昆虫学家形象地称这种结构为“花粉篮”或“花粉篮”。有了这个小篮子，蜜蜂可以在花海中的“超市”里快乐地漫步和聚集。

科学家们早就发现蜜蜂的小篮子里有很多干燥的花粉:里面有什么种类的花粉，每种花粉的比例是多少。了解这些问题不仅有助于理解蜜蜂的传粉贡献，而且对保护植物及其传粉者也有重要意义。它还可以帮助人们预防花粉过敏，甚至帮助警方破案。最近，中国农业大学周信教授的团队发布了一种新的混合花粉成分定量检测方法，相关论文发表在《分子生态资源》上。

一篮子花粉就足够了

“花粉的出现是植物进化史上一个极其重要的事件。这就像开花植物和授粉者之间流通的货币——植物通过提供营养食物从动物那里购买授粉服务。”通讯作者、中国农业大学教授周信告诉《中国科学日报》。

昆虫是最重要的传粉者。生态系统中的大多数植物可以被许多昆虫授粉。同一种昆虫也喜欢参观不同的植物。开花植物和授粉昆虫之间的双向“一对多”关系形成了一个复杂的“授粉网络”。研究这一传粉网络对理解生物多样性的产生和进化具有重要意义。

"物种鉴定是传粉网络研究的基础，包括传粉者和花粉的混合物种鉴定."论文的第一作者，中国农业大学研究生郎丹丹说。

然而，鉴别花粉的混合种类并不容易。花粉颗粒体积小，形态复杂，对形态分类有很高的专业要求。同时，很难保证鉴定的效率和重复性。然而，当根据遗传信息进行分类时，人们发现现有的分子分类技术不能准确识别混合花粉的多样性组成，尤其是各成分的真实比例。

研究人员决定采取不同的方法。他们从花卉市场和Taobao.com收集了各种各样的花粉，并将它们配置成不同比例的人工混合花粉。从花粉中提取的混合DNA通过鸟枪直接测序，从而减少了传统方法中由聚合酶链反应(PCR)扩增引起的物种偏倚。同时，比较过程中的参考数据库从植物标准条形码扩展到质体基因组(叶绿体基因组)，增加了有效的分子分类学信息，提高了物种识别率和灵敏度。这种方法可以准确、定量地检测混合花粉中的所有植物物种，并且可以识别它们的相对比例到正确的数量级，甚至包括那些仅占千分之几的稀有花粉物种。

经过验证，发现这种新的杂交花粉定量分析方法名为“基因组扫描”技术，只需从蜜蜂的一个花粉篮中采集花粉进行基因组筛选。该方法的显著优点是样品用量少，定性和定量准确度高。

“通过基因组扫描定量检测混合花粉是一项开创性的工作，是一种极具潜力的新方法。它为一系列与生态系统稳定性相关的重要研究提供了一种简单、高效、准确的方法——植物与传粉昆虫的相互作用，重要昆虫类群对花粉取食的偏好，昆虫与植物在群落水平上相互作用的多样性等。，使我们有可能从更大的规模上对这些互动网络的动态进行采样和分析。”中国科学院华南植物园植物科学中心副主任罗世晓没有参与这项研究，他说。

蜜蜂的“菜篮子工程”

在过去的几十年里，人们目睹了授粉昆虫的急剧减少。因此，授粉服务急剧减少，许多作物产量下降。

2017年，罗德岛的一家连锁超市在互联网上发布了两张对比地图。前者是超市货架的最初外观，而后者移除了所有需要蜜蜂授粉的产品。当蜜蜂停止授粉时，满是水果和蔬菜的架子变空了。

“如果没有蜜蜂，我们就不会有多彩的生活。对传粉昆虫的保护迫在眉睫，对它们的主要食物来源——花粉的研究变得越来越重要。”朗丹丹说。

享受“生态城市”绿化成果的城市居民可能会发现，很难想象他们面前到处盛开的花朵不一定是蜜蜂等昆虫授粉的真正天堂。

人们对观赏植物的选择通常是基于“颜色价值”。然而，尽管许多园林植物有大而明亮的花朵，它们却不能产生健康而有营养的花粉。从传粉者的角度来看，这就像走进一个“漂亮的”超市。仔细观察就会发现，在华丽的包装下没有什么可吃的。

“为了防止蜜蜂和其他授粉昆虫在超市饿死，我们需要分析这些昆虫的食物篮子，了解它们吃什么和吃多少。这样，可以为城乡规划中的植物选择提供依据。周信说，“同时，我们也将知道谁是特定作物的主要传粉者，从而保护这些昆虫以确保农业生产。”。"

此外，相关分析还能告诉我们不同传粉昆虫，如中国本地蜜蜂、意大利蜜蜂、欧洲黑蜜蜂和其他外来物种在饮食上的符合率，从而指导进口物种的管理和本地物种的保护。

中国在上世纪末启动的“菜篮子工程”解决了居民的吃饭问题。今天，蜜蜂的小花粉篮也需要我们的关注和照顾。为辛勤工作的授粉昆虫如蜜蜂启动“菜篮子工程”需要科学家的持续努力。

目前，这项工作主要集中在蜜蜂。罗世孝说，他希望这项研究能够扩展到给蝴蝶和飞蛾等昆虫授粉，这些昆虫在吸取花蜜的同时携带花粉完成授粉功能。他还希望这种方法能够在植物条形码和叶绿体基因组等大数据的精度和整合方面取得新的进展。

纸垫:

https://doi.org/10.1111/1755-0998.13061