Die westliche Honigbiene Apis mellifera ist als wichtigster Bestäuber für mehr als tausend Wild- und Kulturpflanzen bekannt1. Mitte des 20. Jahrhunderts wurde jedoch erstmalig ein Befall durch die Varroamilbe Varroa destructor detektiert2. Eine Varroose, wie der Milbenbefall eines Bienenvolkes bezeichnet wird, hat verschiedenste negative pathologische Auswirkungen auf eine Honigbienen-Population und stellt die bisher größte Bedrohung für Apis-Völker dar. Das wohl größte Problem ist die Übertragung von Viren, wie beispielsweise dem Flügeldeformationsvirus3. Ohne eine Akarizidbehandlung führt ein Milbenbefall innerhalb von ein bis vier Jahren zum Zusammenbruch des gesamten Bienenvolkes. Diese Behandlungsmethode stellt jedoch keine permanente Lösung dar, da die Gefahr besteht, dass Milben Resistenzen gegen die verwendeten Chemikalien entwickeln. Demnach würden für eine effektive Varroabehandlung immer höhere Konzentrationen notwendig werden, welche im schlimmsten Fall auch die Bienen schädigen2. Aus diesem Grund wird dringend nach einer Alternative gesucht.
Fokus Forschung: Genetische Untersuchung von Apis mellifera hinsichtlich deren Toleranzeigenschaften bezüglich Varroamilben
Fokus Forschung: Genetische Untersuchung von Apis mellifera hinsichtlich deren Toleranzeigenschaften bezüglich Varroamilben
Forscher Nachwuchs | NWK 2023 |Cindy Moeller forscht zur Gesundheit der Honigbienen
Ein möglicher Ansatz ist die gezielte Züchtung von Honigbienen entsprechend natürlicher, vererbbarer Resistenz- oder Toleranzmerkmale gegen einen Varroa Befall4. Im Fokus stehen die sogenannten SMR-Eigenschaften (Suppressed Mite Reproduction) varroaresistenter Bienenvölker, die es den Bienen ermöglichen die Anzahl an Milben im Volk selbstständig unter einer gewissen Schadschwelle zu halten, sodass sich keine negativen Auswirkungen durch den Varroabefall ergeben5. Es gibt bereits einige Honigbienen-Populationen auf der Welt, wie beispielsweise Völker in Schweden oder Frankreich, die aufgrund ihrer SMR-Eigenschaften in wesentlich geringerem Ausmaß von Varroamilben befallen sind. Diese Völker und deren genetische, evolutionäre und epidemiologische Mechanismen stellen die Grundlage für Untersuchungen hinsichtlich Varroa-Toleranzeigenschaften dar6.
In Kooperation mit dem Landesverband Sachsen für Varroaresistenzzucht e.V. soll ein Verfahren im Sinne eines genetischen Schnelltests entwickelt werden, um die Resistenzeigenschaften einer Bienenkönigin genetisch zu evaluieren, was für eine erfolgreiche Zucht notwendig ist.
Mittels der Isolation von DNA aus dem Nymphenhäutchen einer frisch geschlüpften Königin der Gattung Apis mellifera und einer darauffolgenden Nanoporen-sequenzierung wird die jeweilige Bienenkönigin auf ihr SMR-Verhalten untersucht. Dafür wurden von den Imkern des LSV Weiselzellen von Königinnen für eine genetische Untersuchung bereitgestellt, aus denen die Nymphenhäutchen isoliert werden können. Nymphenhäutchen stellen eine chitinartige Haut (Kokon) dar, welche die Bienenkönigin nach dem Schlüpfen in der wachshaltigen Weiselzelle zurücklässt. Es konnte bereits erfolgreich DNA aus den zur Verfügung gestellten Nymphenhäutchen mittels einer Isopropanolfällung isoliert werden. Nach den ersten Sequenzierungsdurchgängen konnten DNA-Sequenzen der Gattung Apis sowie die DNA verschiedener Mikroorganismen detektiert werden. Gefundene Apis-Sequenzen wurden im weiteren Verlauf auf in der Literatur beschriebene Varroaresistenz-assoziierte Gene und Genbereiche untersucht. Im Fokus stehen hierbei genetische Marker und Einzelnukleotidaustausche, sogenannte SNPs, die mit einem Resistenzverhalten gegen Varroa destructor assoziiert sind4. Einige dieser Markergene waren bereits unter den gefundenen Apis-Sequenzen nachweisbar.
Cindy Moeller studiert seit 2018 an der Hochschule Mittweida, zunächst im Bachelorstudiengang Biotechnologie und seit 2021 im Masterstudiengang Genomische Biotechnologie. In ihrer Masterarbeit beschäftigt sie sich gemeinsam mit Professor Röbbe Wünschiers und Lisa Prudnikow mit der Genetik varroaresistenter Bienen.
Endnoten
1 Papa, Giulia; Maier, Roberto; Durazzo, Alessandra; Lucarini, Massimo; Karabagias, Ioannis K.; Plutino, Manuela et al. (2022): The Honey Bee Apis mellifera: An Insect at the Interface between Human and Ecosystem Health. In: Biology 11 (2). DOI: 10.3390/biology11020233.
2 Kaskinova, M. D.; Gaifullina, L. R.; Saltykova, E. S.; Poskryakov, A. V.; Nikolenko, A. G. (2020): Genetic markers for the resistance of honey bee to Varroa destructor. In: Vavilov Zeitschrift für Genetik und Zucht (24), Artikel 8, S. 853–860.
3 Rosenkranz, P.; Aumeier, P.; Ziegelmann, B. (2010): Biology and control of Varroa destructor. In: Journal of Invertebrate Pathology (103), S. 96–119.
4 Mondet, F.; Beaurepaire, A.; McAfee, A.; Locke, B.; Alaux, C.; Blanchard, S. et al. (2020): Honey bee survival mechanisms against the parasite Varroa destructor: a systematic review of phenotypic and genomic research efforts. In: International Journal for Parasitology (50), S. 433–447.
5 Boecking, O., Spivak, M. (1999) Behavioral defenses of honey bees against Varroa jacobsoni Oud., Apidologie 30, 141–158.
6 Zakar, E.; Javor, A.; Kusza, Sz. (2014): Genetic bases of tolerance to Varroa destructor in honey bees (Apis mellifera L.). In: Insectes Sociaux (61), S. 207–215
Text: Cindy Moeller