Genome Sequencing ofMuseumSpecimens Reveals Rapid Changes in the Genetic Composition of Honey Bees i

Abstract

在自然生态系统和管理生态系统中，Apis mellifera都是极具影响力的传粉者。在北美，这一物种已经从欧洲和非洲的各种不同来源的种群中被多次引入。从那时起，野生动物种群已经扩展到许多不同的环境，跨越了它们广泛的引进范围。在这里，我们使用了历史博物馆标本和来自美国加利福尼亚州的新收集的现代种群进行了全基因组测序，来分析群体统计学和选择对过去105年的时间里对引进种群的影响。我们发现，北加州和南加州的群体都表现出明显的基因变化，但变化的方式不同。自20世纪60年代以来，在北部种群中，蜜蜂经历了从西部到北部祖先的重大转变，而在过去20年里，非洲化的基因组向南部的渗入(introgression)则占主导地位。此外，我们还确定了一个在较长时间内变化相对较小的孤岛群体。对不同种群和时间点的精细比较也揭示了不同频率的单核苷酸多态性，突出了一些基因，这些基因可能对这些引入种群最近的适应性很重要。

Introduction

西方蜜蜂，Apis mellifera，是世界上最重要的受管理授粉者(Klein et al. 2007)，也是一个标志性的家庭花园访客。自旧石器时代以来，它在欧洲、非洲和西亚的整个本土范围内都被用作蜂蜜和蜡的来源，在蜂箱中饲养蜜蜂的做法可能出现在公元前3000年至5000年的埃及。虽然在蜜蜂的自然范围内养蜂人主要依靠当地蜜蜂种群的使用，但在自然范围外养蜂人依靠各种引进的、遗传上不同的种群。这些群体现在是农业作物最重要的传粉者(Klein et al. 2007)，这些群体内部和之间的遗传变异在长期存在的时空变化对农业产业至关重要。

Apis mellifera最早在1622年，被法国和英国殖民者带入美国。这些种群可能属于发生在整个西欧的M系。Apis mellifera是在美国东部的蜂巢到达SanJose市的时候，首次被引入加利福尼亚。随后，在1859年，A. mellifera蜜蜂C谱系(Ruttner 1988)被进口到北美，并很快被运到加州。尽管M系和C系在欧洲的地理位置上非常接近，但它们代表了从非洲到欧洲的两种不同的、遗传学上截然不同的辐射。然而，这两个主要的谱系自由繁殖，有admixture证据证明中欧地带的contact  zone。这两种谱系是加州现代管理的蜜蜂种群的主要来源。

在加州除了大量的人工蜂群，还有大量的野生蜂群。野生蜜蜂最终来自于各种人工管理的种群，并随着成年蜜蜂的定期逃逸和建立新的野生群体而不断得到补充。虽然被管理的人工和野生的蜜蜂有共同的基因结构，但它们经历的选择压力非常不同。受管理的蜜蜂种群在获得理想性状方面承受着显著的压力，包括蜂蜜生产、病原抗性等。与此同时，由于养蜂人提供充足的食粮、住所和药物来对抗常见的病原体和寄生虫，受管理的蜜蜂不受其他选择压力的影响。而野生蜜蜂与受管理的蜜蜂相比，会经历不同的选择压力，因此，它们可能会对适应当地环境的过程提供一些洞见。这些种群甚至可以作为未来管理种群的遗传库(genetic reservoir),野生蜜蜂也为农作物授粉做出了贡献，尽管这种贡献的数量还不清楚。

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