2023/49/N/NZ8/04233

Nazwa programu:

PRELUDIUM 22

Źródło finansowania:

Narodowe Centrum Nauki (NCN)

Kierownik projektu:

mgr inż. Aleksandra Żmuda

Kwota (dla UJ w przypadku partnerstwa):

209 803 zł

Opis:

Zapylanie jest podstawową usługą ekosystemową, której wykonawcami na naszej szerokości geograficznej są najczęściej owady. Najlepiej przystosowane do tego zadania są pszczoły, których w Europie występuje ponad 2000 gatunków, z czego w Polsce ponad 480 gatunków. Zdecydowana większość gatunków pszczół prowadzi samotny tryb życia. Obecnie są one narażone na wiele zagrożeń skutkującymi stratami zarówno w ich liczebności, jak i różnorodności. Jednym z głównych niebezpieczeństw dla pszczół jest rozprzestrzenianie się chorób i pasożytów, a w szczególności patogenów, które mogą współwystępować u różnych gatunków. Komercyjnie hodowana pszczoła miodna (Apis mellifera) przyczynia się do wzrostu przekazywania chorób pozostałym gatunkom pszczół, ze względu na jej masowe występowanie w środowisku. Do transmisji patogenów pomiędzy osobnikami różnych gatunków dochodzi w czasie zbierania pokarmu z kwiatów, gdzie zainfekowane osobniki pozostawiają odchody zawierające wirusy zdolne do ponownej infekcji (wirulentne). Samice pszczół samotnych wraz z pyłkiem kwiatowym przenoszą wirusy do gniazda, w którym mają z nimi kontakt jaja, a następnie larwy kolejnego pokolenia. Z pokarmu kwiatowego korzystają także samce, których możliwa rola w transmisji wirusów nie jest jeszcze opisana. Chorobotwórcze wirusy pszczoły miodnej są wykrywane u innych samotnych pszczół, ale dotychczas nie zbadano czy wirusy mogą się namnażać w innym gospodarzu ani jakie są skutki takich zakażeń. Brak także wiedzy, czy pszczoły samotne mogą przyczyniać się do rozprzestrzeniania wirulentnych wirusów w środowisku poprzez swoje odchody. Jednak owady nie pozostają osamotnione w walce z wirusami. Na drodze równoczesnej ewolucji z zamieszkującymi je mikroorganizmami wykształciły współpracę z niektórymi bakteriami zamieszkującymi ich układy pokarmowe, które mogą ograniczać namnażanie się wirusów pełniąc w ten sposób funkcję ochronną dla swojego gospodarza. Taka zależność została potwierdzona u pszczoły miodnej, natomiast u pszczół samotnych nadal pozostaje niewiadomą. Celami projektu są [1] opisanie, jak zarażenie wirusowe wpływa na długość życia samców oraz samic pszczół samotnych zarówno w warunkach optymalnych jak i stresowych, [2] zbadanie czy wirusy znajdują się w odchodach pszczół samotnych, a jeśli tak to czy są wirulentne oraz [3] określenie wpływu zarażenia wirusami na długość życia oraz rozwój larw pszczół samotnych z naturalnym oraz zaburzonym składem mikrobiomu. Poza tym opracujemy nową procedurę oznaczania liczby kopii wirusa w pszczole z użyciem sekwencjonowania amplikonowego. Przedstawicielem pszczół samotnych i organizmem modelowym w tym projekcie jest murarka ogrodowa (Osmia bicornis), u której wykazano obecność wirusów chorobotwórczych dla pszczoły miodnej. Sprawdzimy skutki zarażeń wirusami RNA występującymi powszechnie prawie na całym świecie w rodzinach pszczoły miodnej: wirusem czarnych mateczników (BQCV) i wirusem zdeformowanych skrzydeł typu B (DWV B). Najpierw opracujemy nową metodykę sekwencjonowania amplikonowego, koniecznego do dalszego kwantyfikowania wirusów RNA w tym projekcie. Pierwszy eksperyment polega na zarażeniu dorosłych osobników murarki ogrodowej wirusami w warunkach laboratoryjnych. Wirus będzie podany pszczołom drogą pokarmową, aby odtworzyć warunki przenoszenia się wirusów w środowisku, a następnie będą trzymane w klatkach. Będziemy analizować liczbę kopii wirusa w kolejnych dniach po zarażeniu oraz przeżywalność dorosłych owadów w zależności od płci. Stresorem w tym eksperymencie będzie ograniczony dostęp pszczół do pokarmu. W drugim doświadczeniu wykorzystamy odchody pobrane od pszczół z pierwszego eksperymentu, aby określić liczbę kopii wirusa, a następnie zainfekować nimi poczwarki pierwotnego gospodarza, czyli pszczoły miodnej. Odnotujemy ich śmiertelność oraz liczbę kopii wirusa po trzech dniach od podania. W trzecim eksperymencie wczesne stadia larwalne murarki ogrodowej zakazimy dwoma wirusami, aby porównać ich śmiertelność, zmiany w rozwoju (czas pomiędzy wybranymi stadiami larwalnymi), a także zmianę liczby kopii wirusa w czasie rozwoju pszczoły. Co więcej u części osobników zaburzymy skład mikrobiomu poprzez podanie im wysterylizowanego pyłku albo antybiotyku. To pozwoli nam na sprawdzenie, czy liczba konkretnych symbiotycznych bakterii wpływa na liczbę kopii wirusa. Największym spodziewanym efektem tego projektu jest poznanie przebiegu infekcji wirusowej, ustalenie możliwość namnażania się wirusów w innych gospodarzach oraz opisanie jej wpływu na życie pszczół samotnych. Dotychczasowy brak informacji w tym zakresie nie pozwala na wyciągnięcie wniosków o skutkach transmisji tego typu patogenów na dzikie pszczoły. Zwiększająca się popularność pszczoły miodnej niesie ze sobą ryzyko częstszego kontaktu z innymi gatunkami pszczół, a tym samym większą szansę na przekazania wirusów. Dodatkowo zubożenie roślinnej bazy pokarmowej dzikich pszczół może prowadzić do ich niedożywienia oraz zmiany składu mikrobiomu, co może skutkować większą podatnością na infekcje. Wiedza na temat przebiegu infekcji u pszczół dzikich jest konieczna, by przewidywać ich skutki i skuteczniej chronić owady zapylające. Wynikiem projektu będą nowe i istotne informacje będące przedmiotem zainteresowań w dziedzinach takich jak ekologia czy mikrobiologia.