Die Entdeckung eines Kernsatzes von Genen, die an der Reaktion von Honigbienen auf mehrere Krankheiten beteiligt sind, die durch Viren verursacht werden, könnte Wissenschaftlern und Imkern helfen, Honigbienen zu züchten, die widerstandsfähiger gegen Stress sind.
"In den vergangenen zehn Jahren kam es in der gesamten nördlichen Hemisphäre zu schweren und anhaltenden Schäden, vor allem durch die Wirkung von Krankheitserregern wie Pilzen und Viren", sagt Vincent Doublet, Postdoktorand an der Universität von Exeter. "Die von uns identifizierten Gene bieten neue Möglichkeiten für die Produktion von Honigbienen, die gegen diese Krankheitserreger resistent sind."
Jüngste Fortschritte in der DNA-Sequenzierung haben zahlreiche Untersuchungen zu den Genen ausgelöst, die bei der Reaktion von Honigbienen auf Pathogene eine Rolle spielen. Doch bisher war diese riesige Datenmenge zu schwerfällig und eigenwillig, um übergreifende Muster in der Honigbienenimmunität aufzudecken.
"Während viele Studien genomische Ansätze verwendet haben, um zu verstehen, wie Bienen auf Viren und Parasiten reagieren, war es schwierig, über diese Studien hinweg die Kerngene und -wege zu finden, die der Biene helfen, Stressoren abzuwehren", sagt Christina Grozinger, Professorin für Entomologie in Penn State.
"Unser Team hat ein neues Bioinformatik-Tool entwickelt, mit dem wir Informationen aus verschiedenen 19-Genomdatensätzen integrieren konnten, um die Schlüsselgene zu identifizieren, die bei der Reaktion von Honigbienen auf Krankheiten eine Rolle spielen."
Insbesondere entwickelten die Forscher eine neue statistische Technik, die so genannte "directed rank-product analysis", eine Technik, die es ihnen erlaubt, Gene zu identifizieren, die ähnlich in den 19-Datensätzen exprimiert wurden und nicht nur die Gene, die in einem Datensatz häufiger exprimiert wurden.
Die Ergebnisse, veröffentlicht in BMC Genomikzeigen diese ähnlich exprimierten Gene diejenigen, die für Proteine kodieren, die für die Reaktion auf Gewebeschädigung durch Pathogene verantwortlich sind, und solche, die für Enzyme codieren, die am Metabolismus von Kohlenhydraten aus der Nahrung beteiligt sind, unter vielen anderen. Eine Verringerung des Kohlenhydratstoffwechsels kann die Kosten der Infektion auf den Organismus veranschaulichen.
"Es wurde angenommen, dass Honigbienen auf ganz unterschiedliche Weise auf verschiedene Krankheitserreger reagieren, aber wir haben gelernt, dass sie sich hauptsächlich auf eine Reihe von Genen verlassen, die sie als Antwort auf eine pathogene Herausforderung aktivieren oder deaktivieren", sagt Professor Robert Paxton Zoologie am Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung. "Wir können jetzt die physiologischen Mechanismen erforschen, mit denen Krankheitserreger ihre Honigbienen-Wirte überwinden und wie Honigbienen gegen diese Krankheitserreger kämpfen können."
Die Auswirkungen der Ergebnisse sind nicht auf Honigbienen beschränkt. Kerngene sind Teil konservierter Bahnen - was bedeutet, dass sie im Laufe der Evolution unter Insekten aufrechterhalten wurden und daher von anderen Insekten geteilt werden. Dies bedeutet, dass die Gene wichtiges Wissen liefern, um die Pathogeninteraktionen mit anderen Insekten, wie beispielsweise Hummeln, zu verstehen, und um Krankheitserreger zur Bekämpfung von Insektenschädlingen, wie etwa Blattläusen und bestimmten Motten, zu verwenden.
"Diese Analyse liefert einen beispiellosen Einblick in die Mechanismen, die die Interaktionen zwischen Insekten und ihren Pathogenen untermauern", sagt Doublet. "Mit dieser Analyse haben wir eine Liste von Genen erstellt, die wahrscheinlich eine wichtige Quelle für zukünftige funktionelle Studien, für die Züchtung widerstandsfähigerer Honigbienenbestände und für die Bekämpfung von aufkommenden Bienenkrankheiten sein werden."
iDiv, das Deutsche Zentrum für Integrative Biodiversitätsforschung mit Sitz in Leipzig, unterstützte die Arbeit.
Quelle: Penn State
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