مقارنة حبوب اللقاح التي يتم جمعها من النحل من الأراضي الزراعية العاملة باستخدام المجهر الضوئي و ميتاباركودينغ إيتA Comparison of Honey Bee-Collected Pollen From Working Agricultural Lands Using Light Microscopy and ITS Metabarcoding

مقارنة حبوب اللقاح التي يتم جمعها من النحل من الأراضي الزراعية العاملة باستخدام المجهر الضوئي و ميتاباركودينغ إيت

A Comparison of Honey Bee-Collected Pollen From
Working Agricultural Lands Using Light Microscopy
and ITS Metabarcoding
M. D. Smart,1 R. S. Cornman, D. D. Iwanowicz, M. McDermott-Kubeczko,
J. S. Pettis, M. S. Spivak, and C.R.V. Otto

وقد تم تحديد التصنيف التاريخي لحبوب اللقاح تاريخيا عن طريق المجهر الضوئي ولكنه يتطلب مجموعات متخصصة من المعرفة والمراجع، خاصة عندما يكون التحديد إلى مستويات تصنيفية أقل ضروريا. وفي الآونة الأخيرة، استخدمت تكنولوجيا التسلسل من الجيل التالي كبديل فعال من حيث التكلفة لتحديد حبوب اللقاح التي يتم جمعها من النحل؛ ومع ذلك، لم يتم اختبار هذا النهج الرواية على عدد قوي مكانيا أو زمانيا من عينات حبوب اللقاح. هنا، قارنا نتائج تحديد حبوب اللقاح المستمدة من المجهر الضوئي وتقنيات تسلسل الحمض النووي مع العينات التي تم جمعها من مستعمرات نحل العسل جزءا لا يتجزأ من التدرج من المناظر الطبيعية الزراعية المكثفة في السهول الكبرى الشمالية خلال مواسم 2010-2011 المتنامية. ونحن نبرهن على أنه على جميع المستويات التصنيفية، كان تسلسل الحمض النووي قادرا على تمييز عدد أكبر من الأصناف، وكان مفيدا بشكل خاص لتحديد الأنواع التي يتم اكتشافها بشكل غير منتظم. والأهم من ذلك، أن التداخل الفينولوجي الكبير حدث بالنسبة للأصناف التي يتم اكتشافها عادة باستخدام أي من التقنية، مما يشير إلى أن تسلسل الحمض النووي هو أسلوب مناسب، ويعزز، بديلا للاستيلاء بدقة على اتساع أنواع النحل التي يتم جمعها من حبوب اللقاح الموجودة عبر المناظر الطبيعية الزراعية. وتبين لنا أيضا أن نحل العسل الموجود في الأعلاف الزراعية العالية والمنخفضة الكثافة العلفية على نباتات مختلفة، وإن كان مع تداخل لأكبر أنواع حبوب اللقاح التي تم جمعها. ونحن نسلط الضوء على التطبيقات العملية لاستخدام تكنولوجيا التسلسل، بما في ذلك معالجة القضايا البيئية المحيطة باستخدام الأراضي، وتغير المناخ، وأهمية النسبية بالنسبة إلى وفرة، وتقييم تأثير جهود تعزيز الموئل برنامج الحفظ.

Abstract
Taxonomic identification of pollen has historically been accomplished via light microscopy but requires specialized
knowledge and reference collections, particularly when identification to lower taxonomic levels is necessary.
Recently, next-generation sequencing technology has been used as a cost-effective alternative for identifying beecollected
pollen; however, this novel approach has not been tested on a spatially or temporally robust number of
pollen samples. Here, we compare pollen identification results derived from light microscopy and DNA sequencing
techniques with samples collected from honey bee colonies embedded within a gradient of intensive agricultural
landscapes in the Northern Great Plains throughout the 2010–2011 growing seasons. We demonstrate that at all
taxonomic levels, DNA sequencing was able to discern a greater number of taxa, and was particularly useful for the
identification of infrequently detected species. Importantly, substantial phenological overlap did occur for commonly
detected taxa using either technique, suggesting that DNA sequencing is an appropriate, and enhancing, substitutive
technique for accurately capturing the breadth of bee-collected species of pollen present across agricultural landscapes.
We also show that honey bees located in high and low intensity agricultural settings forage on dissimilar
plants, though with overlap of the most abundantly collected pollen taxa.We highlight practical applications of utilizing
sequencing technology, including addressing ecological issues surrounding land use, climate change, importance
of taxa relative to abundance, and evaluating the impact of conservation program habitat enhancement efforts.

Key words: pollen identification, honey bee, land use, agriculture