Больше
    ГлавнаяИдеяЭкологическая роль пчел и их микробиом

    Экологическая роль пчел и их микробиом

    Пчелы и апоидеи жизненно важны для воспроизводства дикорастущих растений и сельскохозяйственного производства. Их защита имеет основополагающее значение для здоровья окружающей среды, продовольственной безопасности и мировой экономики, о чем ежегодно вспоминают 20 мая по случаю Всемирного дня пчел и других насекомых-опылителей, таких как осы, шмели, бабочки, мотыльки и жуки. (1,2) Как и у людей, кишечный микробиом также играет решающую роль у пчел.

    1) Экологическая роль пчел

    Пчелы часто связаны сApis MELLIFERA, вид, который обычно выращивают для производства меда. Однако семейство Apoidei, к которому принадлежат пчелы, насчитывает не менее 20.000 2.000 видов по всему миру, около 1.000 XNUMX видов присутствуют в Европе и более XNUMX XNUMX в Италии, например, пчелы рода Bombus.

    Это огромное биоразнообразие отражает экологическое значение Apoidea, которое развивалось параллельно с покрытосеменными растениями около 100-120 миллионов лет назад. (3)

    1.1) Симбиоз и эволюция

    Симбиотические отношения между растениями, микроорганизмами и апоидами привела к совместной эволюции цветов и опылителей:

    – у растений появляются цветки привлекательной окраски, содержащие множество летучих химических веществ и ароматов, что является чрезвычайно сложной формой деятельности и диалога с животным миром,

    – Apoidea, в свою очередь, приспособились собирать нектар и пыльцу с цветов (Khalifa et al., 2021, Schöner et al., 2015). (4)

    Это взаимодействие обеспечивает воспроизводство растений посредством опыления, а также способствует генетическому разнообразию растений, что важно для устойчивости экосистем.

    1.2) Характеристики апоидеи и опыление

    Апоидея, благодаря своему уникальному анатомическому строению, относятся к числу наиболее эффективных опылителей.

    Задние ноги рабочих пчел (и только эта) оснащены «щеткой», собирающей пыльцу, и «корзиной» для сбора и транспортировки пыльцы.

    Их перистый пух он легко заряжается статическим электричеством, притягивая пыльцу при приближении к цветам.

    Пищеварительный тракт он разделен на различные части: инглювий или супермешок (продолжение пищевода) — тонкостенный, мелкоскладчатый мешок, служащий для транспортировки и хранения пищи. Он может распространяться и занимать большую часть живота.

    Эти характеристики делают Apoidea незаменимым для удобрения многих видов растений, от которых зависит производство фруктов, овощей и семян.

    2) Кризис биоразнообразия и пчеловодства

    Сокращение популяции пчел Это оказывает прямое влияние на биоразнообразие, производство продуктов питания и здоровье экосистем. Глобальное сокращение биоразнообразия вызвано главным образом интенсивным сельским хозяйством, которое зависит от синтетических пестицидов и тяжелой механизации, о которых мы уже подробно рассказывали. (5,6,7) Результатом является упрощение среды обитания с прямым воздействием на различные группы животных.

    Изменение климата, характеризующиеся более мягкой зимой и сменой времен года, вызывают дополнительный стресс, создавая несоответствие между деятельностью насекомых и цветением растений, ставя под угрозу их выживание.

    Пчеловодство способствует сохранению пчел. Помимо предоставления таких продуктов, как мед, воск и прополис, это позволяет сохранить местные виды пчел и биоразнообразие.

    3) Экосистема и микробиота

    В пчелиной экосистеме, микробиота кишечника модулирует переваривание пищи и синтез необходимых питательных веществ и влияет на эффективность иммунной защиты от патогенов.

    микробиота могут подвергаться значительному влиянию микробиоты почвы посредством прямого и косвенного взаимодействия с растениями и органическими материалами, которые пчелы собирают во время поиска пищи.

    Фитохимические вещества присутствующие в растениях, например, могут модулировать состав кишечной микробиоты пчел, улучшая их здоровье и устойчивость к болезням.

    Через взаимодействие микробиом-хозяин, мы можем понять, как пчелы адаптируются к широкому спектру окружающей среды, оптимизируя свое здоровье посредством постоянного диалога с микробами и химическими веществами, присутствующими в их среде обитания.

    4) Микробный синергизм в кишечнике пчел, исследование

    Исследование микробиома и его связи между королевствами представляют собой тему, имеющую как экологическое, так и биомедицинское значение.

    Недавнее исследование (Quinn et al. 2024), опубликованная в журнале Nature microbiology, анализирует симбиотическое взаимодействие между медоносной пчелой и ее кишечной микробиотой, уделяя особое внимание Snodgrassella alvi, бетапротеобактерии, питающейся органическими кислотами.

    Авторы Результаты исследования показывают, как S. alvi адаптируется и размножается в кишечнике Apis mellifera, используя определенные питательные вещества и активно изменяя метаболизм триптофана. Это демонстрирует продвинутый симбиоз, обогащающий наше понимание того, как питательные вещества хозяина влияют на микробную колонизацию. (8)

    4.1) Взаимодействие хозяина и микробиоты

    С. альви В кишечном микробиоме пчел выделяется адаптация к рациону, исключающему сахариды в пользу органических кислот, полученных из организма хозяина. В частности, основное внимание уделяется тому, как метаболиты, секретируемые хозяином, такие как органические кислоты, имеют решающее значение для колонизации и выживания S. alvi в кишечнике медоносной пчелы.

    Взаимодействия между кишечными бактериями и их животными-хозяевами обмен метаболитами влияет на питание, здоровье кишечника и иммунную функцию. Адаптация, которая иллюстрирует специфику его потребностей в питании и его роль в кишечном микробном сообществе.

    Пищеварительная система Медоносная пчела с ее относительно простой и стабильной микробиотой кишечника предлагает идеальную модель для детального изучения этих взаимодействий. Анализ показывает, что S. alvi использует органические кислоты, такие как цитрат, глицерат и 3-гидрокси-3-метилглутарат, необходимые для его роста и выживания, демонстрируя утонченное симбиотическое взаимодействие.

    4.2) Материалы и методы

    Исследование использует контролируемый подход, колонизируя пчел одним штаммом S. alvi и ограничивая рацион пчел субстратами, которые не усваиваются бактериями, чтобы продемонстрировать, что S. alvi ассимилирует органические кислоты, синтезируемые пчелами из пищевых сахаров.

    исследование подчеркивает, что S. alvi зависит не от диеты или перекрестного питания с другими микробами, а скорее от катаболизма простых углеводов хозяином.

    первоначальноШтаммы выращивали на специфическом агаре и идентифицировали с помощью секвенирования гена 16S рибосомальной РНК. Для колонизации медоносных пчел выращивали в контролируемых условиях и инокулировали бактериями. Были приняты строгие меры для подтверждения стерильности пчел и количественного определения потребления пыльцы.

    Изучить микробиом передовые инструменты и методы, такие как изотопное отслеживание, кПЦР (ПЦР в реальном времени или количественная ПЦР), использовались для количественной оценки бактериальной нагрузки и анализа метаболических взаимодействий, экстракции и анализа метаболитов с помощью ГХ-МС (газовая хроматография-масс-спектрометрия), специальных препаратов для передачи инфекции. электронная микроскопия (ТЕМ) и масс-спектрометрия NanoSIMS для ультраструктурного анализа и анализа переноса метаболитов для наблюдения взаимодействий на клеточном уровне.

    Эксперименты Анализы изотопного отслеживания оценивали поглощение субстратов бактериями. Наконец, методы включают филогенетический анализ семейства генов кинурениназы и статистические методологии анализа данных, подчеркивающие детальную и систематическую методологию, используемую для изучения взаимодействия хозяина и микробиоты. (8)

    4.3) Результаты

    Результаты исследования продемонстрировали, что Snodgrassella alvi способна колонизировать кишечник медоносной пчелы даже в отсутствие других питательных веществ, используя органические кислоты, полученные из организма хозяина, независимо от присутствия пыльцы или взаимодействия с другими микробами.

    Исследование дополнительно демонстрирует, что S. alvi может влиять на метаболизм триптофана путем преобразования кинуренина в антранилат, что указывает на специфическую метаболическую нишу и симбиотическое взаимодействие в более широком метаболическом контексте кишечника, эволюционно адаптированное между медоносной пчелой и S. alvi. (8)

    Габриэль Уиздом

    Изображение обложки из http://beesciencenews.com/2019/11/21/microbial-war-against-american-foulbrood/

    Внимание

    (1) Дарио Донго, Андреа Адельмо делла Пенна. Всемирный день пчел, всемирный день пчел. Нет приемлемой политики. ПОДАРОК ​​(Великая итальянская торговля продуктами питания). 20.5.23

    (2) WWF. Всемирный день пчел. https://www.wwf.it/pandanews/animali/giornata-mondiale-delle-api/

    (3) Халифа, Шаден А.М., Исраа Х. Эльшафии, Айя А. Шетайя, Аида А. Абд Эль-Вахед, Ахмед Ф. Альгетами, Сайед Г. Мушарраф, Мохамед Ф. АльАджми, Чао Чжао, Саад Х.Д. Масри, Мохамед М. Абдель-Даим и др. 2021. «Обзор пчелиного опыления и его экономическая ценность для растениеводства» Насекомые 12, вып. 8:688 https://doi.org/10.3390/insects12080688

    (4) Шенер, Михаэль и Шонер, Кэролайн и Саймон, Ральф и Граф, Ульмар и Пюхмайль, Себастьен и Джи, Лиау и Керт, Г.. (2015). Летучих мышей акустически привлекают мутуалистические плотоядные растения. Текущая биология. 25. 1-6. DOI:10.1016/j.cub.2015.05.054

    (5) Дарио Донго. Влияние адъювантов пестицидов на обоняние пчел. ПОДАРОК ​​(Великая итальянская торговля продуктами питания). 7.1.24

    (6) Дарио Донго. Воздействие пестицидов на пчел, деревья и растения, удаленные от возделываемых земель.. ПОДАРОК ​​(Великая итальянская торговля продуктами питания). 21.12.20

    (7) Дарио Донго, Джоэле Лукезе. Пестициды, зеленый свет Суда ЕС национальным запретам. Давайте спасем пчел. ПОДАРОК ​​(Великая итальянская торговля продуктами питания). 7.11.20

    (8) Куинн А., Эль Чазли Ю., Эскриг С. и др. Органические кислоты, полученные от хозяина, способствуют колонизации кишечника симбионта медоносных пчел Snodgrassella alvi. Нат Микробиол (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01572-y

    Стажер-ассистент-исследователь | Вебсайт

    Высшее образование в области сельского хозяйства, с опытом работы в области устойчивого сельского хозяйства и пермакультуры, лабораторного и экологического мониторинга.

    Статьи по Теме

    АРТИКОЛИ recenti

    Последние комментарии

    Переведите "