Published June 11, 2018 | Version v1
Publication Open

Investigating the viral ecology of global bee communities with high-throughput metagenomics

  • 1. Pennsylvania State University
  • 2. National Centre for Biological Sciences
  • 3. Tata Institute of Fundamental Research
  • 4. National Museums of Kenya
  • 5. Utah State University
  • 6. Dartmouth College
  • 7. Princeton University
  • 8. National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
  • 9. International Centre of Insect Physiology and Ecology
  • 10. Penn State Milton S. Hershey Medical Center

Description

Bee viral ecology is a fascinating emerging area of research: viruses exert a range of effects on their hosts, exacerbate impacts of other environmental stressors, and, importantly, are readily shared across multiple bee species in a community. However, our understanding of bee viral communities is limited, as it is primarily derived from studies of North American and European Apis mellifera populations. Here, we examined viruses in populations of A. mellifera and 11 other bee species from 9 countries, across 4 continents and Oceania. We developed a novel pipeline to rapidly and inexpensively screen for bee viruses. This pipeline includes purification of encapsulated RNA/DNA viruses, sequence-independent amplification, high throughput sequencing, integrated assembly of contigs, and filtering to identify contigs specifically corresponding to viral sequences. We identified sequences for (+)ssRNA, (-)ssRNA, dsRNA, and ssDNA viruses. Overall, we found 127 contigs corresponding to novel viruses (i.e. previously not observed in bees), with 27 represented by >0.1% of the reads in a given sample, and 7 contained an RdRp or replicase sequence which could be used for robust phylogenetic analysis. This study provides a sequence-independent pipeline for viral metagenomics analysis, and greatly expands our understanding of the diversity of viruses found in bee communities.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

البيئة الفيروسية للنحل هي مجال بحث ناشئ رائع: تمارس الفيروسات مجموعة من التأثيرات على مضيفيها، وتؤدي إلى تفاقم تأثيرات الضغوطات البيئية الأخرى، والأهم من ذلك، يتم مشاركتها بسهولة عبر أنواع النحل المتعددة في المجتمع. ومع ذلك، فإن فهمنا لمجتمعات فيروسات النحل محدود، لأنه مستمد في المقام الأول من دراسات لسكان أمريكا الشمالية وأوروبا Apis mellifera. هنا، قمنا بفحص الفيروسات في مجموعات A. mellifera و 11 نوعًا آخر من النحل من 9 دول، عبر 4 قارات وأوقيانوسيا. طورنا خط أنابيب جديد للكشف السريع وغير المكلف عن فيروسات النحل. يتضمن خط الأنابيب هذا تنقية فيروسات الحمض النووي الريبي/الحمض النووي المغلفة، والتضخيم المستقل عن التسلسل، والتسلسل عالي الإنتاجية، والتجميع المتكامل للتجاورات، والترشيح لتحديد التجاورات المقابلة على وجه التحديد للتسلسلات الفيروسية. حددنا تسلسلات لفيروسات (+)ssRNA و (-)ssRNA و dsRNA و ssDNA. بشكل عام، وجدنا 127 تجاورًا مناظرًا لفيروسات جديدة (أي لم تتم ملاحظتها سابقًا في النحل)، مع 27 تمثل >0.1 ٪ من القراءات في عينة معينة، و 7 تحتوي على تسلسل RdRp أو تكرار يمكن استخدامه للتحليل الوراثي العرقي القوي. توفر هذه الدراسة خط أنابيب مستقل عن التسلسل لتحليل الميتاجينوميات الفيروسية، وتوسع بشكل كبير فهمنا لتنوع الفيروسات الموجودة في مجتمعات النحل.

Translated Description (French)

L'écologie virale des abeilles est un domaine de recherche émergent fascinant : les virus exercent une gamme d'effets sur leurs hôtes, exacerbent les impacts d'autres facteurs de stress environnementaux et, surtout, sont facilement partagés entre plusieurs espèces d'abeilles dans une communauté. Cependant, notre compréhension des communautés virales d'abeilles est limitée, car elle provient principalement d'études sur les populations d'Apis mellifera en Amérique du Nord et en Europe. Ici, nous avons examiné les virus dans les populations d'A. mellifera et de 11 autres espèces d'abeilles de 9 pays, sur 4 continents et en Océanie. Nous avons développé un nouveau pipeline pour dépister rapidement et à moindre coût les virus d'abeilles. Ce pipeline comprend la purification des virus ARN/ADN encapsulés, l'amplification indépendante de la séquence, le séquençage à haut débit, l'assemblage intégré des contigs et le filtrage pour identifier les contigs correspondant spécifiquement aux séquences virales. Nous avons identifié des séquences pour les virus (+)ssRNA, (-)ssRNA, dsRNA et ssDNA. Dans l'ensemble, nous avons trouvé 127 contigs correspondant à de nouveaux virus (c'est-à-dire précédemment non observés chez les abeilles), dont 27 représentés par >0,1% des lectures dans un échantillon donné, et 7 contenaient une séquence de RdRp ou de réplicase qui pourrait être utilisée pour une analyse phylogénétique robuste. Cette étude fournit un pipeline indépendant de la séquence pour l'analyse de la métagénomique virale et élargit considérablement notre compréhension de la diversité des virus présents dans les communautés d'abeilles.

Translated Description (Spanish)

La ecología viral de las abejas es un área emergente de investigación fascinante: los virus ejercen una serie de efectos sobre sus huéspedes, exacerban los impactos de otros factores estresantes ambientales y, lo que es más importante, se comparten fácilmente entre múltiples especies de abejas en una comunidad. Sin embargo, nuestra comprensión de las comunidades virales de abejas es limitada, ya que se deriva principalmente de estudios de poblaciones norteamericanas y europeas de Apis mellifera. Aquí, examinamos virus en poblaciones de A. mellifera y otras 11 especies de abejas de 9 países, en 4 continentes y Oceanía. Desarrollamos una nueva línea para detectar virus de abejas de forma rápida y económica. Esta tubería incluye la purificación de virus de ARN/ADN encapsulados, amplificación independiente de la secuencia, secuenciación de alto rendimiento, ensamblaje integrado de cóntigos y filtrado para identificar cóntigos que corresponden específicamente a secuencias virales. Identificamos secuencias para los virus (+)ARN monocatenario, (-)ARN monocatenario, ARN bicatenario y ADN monocatenario. En general, encontramos 127 cóntigos correspondientes a nuevos virus (es decir, no observados anteriormente en las abejas), con 27 representados por >0.1% de las lecturas en una muestra dada, y 7 contenían una secuencia de RdRp o replicasa que podría usarse para un análisis filogenético robusto. Este estudio proporciona una canalización independiente de la secuencia para el análisis metagenómico viral y amplía en gran medida nuestra comprensión de la diversidad de virus que se encuentran en las comunidades de abejas.

Files

s41598-018-27164-z.pdf.pdf

Files (2.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:63bbc750ee1b2db4067c5759a904cb24
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحقيق في البيئة الفيروسية لمجتمعات النحل العالمية مع الميتاجينومات عالية الإنتاجية
Translated title (French)
Étudier l'écologie virale des communautés d'abeilles mondiales avec la métagénomique à haut débit
Translated title (Spanish)
Investigando la ecología viral de las comunidades mundiales de abejas con metagenómica de alto rendimiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2953123432
DOI
10.1038/s41598-018-27164-z

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1485248250
  • https://openalex.org/W1604743551
  • https://openalex.org/W1608301546
  • https://openalex.org/W1964752285
  • https://openalex.org/W1967458262
  • https://openalex.org/W1974470326
  • https://openalex.org/W1977344200
  • https://openalex.org/W1977599653
  • https://openalex.org/W1984609511
  • https://openalex.org/W2004602877
  • https://openalex.org/W2011917700
  • https://openalex.org/W2013544175
  • https://openalex.org/W2021784417
  • https://openalex.org/W2026652699
  • https://openalex.org/W2027940041
  • https://openalex.org/W2028971253
  • https://openalex.org/W2031587711
  • https://openalex.org/W2033531015
  • https://openalex.org/W2045204781
  • https://openalex.org/W2046364935
  • https://openalex.org/W2051730222
  • https://openalex.org/W2052891656
  • https://openalex.org/W2055043387
  • https://openalex.org/W2059872940
  • https://openalex.org/W2089518305
  • https://openalex.org/W2090660388
  • https://openalex.org/W2097065948
  • https://openalex.org/W2099150972
  • https://openalex.org/W2100842483
  • https://openalex.org/W2107903949
  • https://openalex.org/W2109158012
  • https://openalex.org/W2110834856
  • https://openalex.org/W2120902911
  • https://openalex.org/W2126419817
  • https://openalex.org/W2131271579
  • https://openalex.org/W2132926880
  • https://openalex.org/W2135011388
  • https://openalex.org/W2135845702
  • https://openalex.org/W2138832709
  • https://openalex.org/W2141784721
  • https://openalex.org/W2146953973
  • https://openalex.org/W2156525506
  • https://openalex.org/W2156841387
  • https://openalex.org/W2215880399
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2337608830
  • https://openalex.org/W2344169314
  • https://openalex.org/W2464169146
  • https://openalex.org/W2504173038
  • https://openalex.org/W2508929291
  • https://openalex.org/W2511161509
  • https://openalex.org/W2516022550
  • https://openalex.org/W2553502588
  • https://openalex.org/W2561629726
  • https://openalex.org/W2591732806
  • https://openalex.org/W2605606775
  • https://openalex.org/W2606200318
  • https://openalex.org/W2614935278
  • https://openalex.org/W2620588871
  • https://openalex.org/W267438021
  • https://openalex.org/W2771611685
  • https://openalex.org/W2782884657
  • https://openalex.org/W2897089456
  • https://openalex.org/W4213337030
  • https://openalex.org/W4235010090
  • https://openalex.org/W4242729757
  • https://openalex.org/W4252462592