Медоносная пчела Apis mellifera играет важную роль в опылении фруктовых и овощных растений, помимо ее значения для производства меда и воска. Гибель пчелиных семей в течение зимы имеет экономические и, в частности, экологические последствия, поскольку опылители отсутствуют весной во время цветения. Пчеловодство в Северной Америке и Европе особенно страдает от частичных массовых потерь. Только в зимние месяцы 2014/2015 гг.
До пятидесяти процентов всех пчелиных семей в некоторых регионах Австрии разрушилось.
По всей видимости, основной причиной гибели пчел является использование пестицидов в современном сельском хозяйстве. Многие исследования показали, что выживание пчелиных семей сильно зависит от заражения клещами Варроа, широко распространенными кровососущими паразитами и передачи вируса деформации крыльев этими клещами.
Исследовательская группа из Института вирусологии Венского университета ветеринарной медицины разработала новую лабораторную систему, которая позволила им сделать важный шаг вперед в изучении вируса. Используя молекулярный клон, они целенаправленно смоделировали течение болезни в лабораторных условиях.
Искусственные вирусные геномы вируса деформации крыла
До сих пор ученые использовали только образцы вируса деформированного крыла, взятые у инфицированных пчел. «Однако смешанные и множественные инфекции могут повлиять на результаты таких тестов», – заявил ведущий автор Бенджамин Лэмп.
Для новой тестовой системы исследователи использовали искусственный генетический материал вместо естественных образцов вируса деформированного крыла, чтобы четко соотнести течение болезни с вирусом.
"Первоначально мы усиливаем генетический РНК-материал вируса и сохраняем его как копию ДНК в векторе, специальном транспортном средстве для генетического материала.
Полученный молекулярный клон позволяет нам производить искусственные вирусы, которые идентичны и генетически определены », – пояснил Лэмп. У насекомых, инфицированных искусственным вирусом, наблюдались те же симптомы, как обесцвечивание, карликовость, смерть или одноименная деформация крыла, которые также наблюдаются при естественных инфекциях.
Таким образом, можно однозначно показать, что эти симптомы вызваны вирусом деформированного крыла.
Вирус деформации крыла обнаружен в ткани железы
Помимо заражения вирусной РНК в контролируемых лабораторных условиях, также может быть показана объективная картина болезненного процесса. Ученые заразили искусственным генетическим материалом вируса не только полностью сформировавшихся пчел, но и личинок и куколок.
На стадии куколки Лэмп и его команда проанализировали ткани-мишени и клетки-хозяева – клетки, которые вирус предпочтительно заражает.
Ученые обнаружили вирусные антигены – специфические белковые молекулы вируса деформированного крыла – во всех областях тела. Однако особенно пострадали нервные клетки, клетки желез и соединительной ткани. «Высокая концентрация вирусных белков – антигенов – в железах также может указывать на пероральную передачу вируса от одной пчелы к другой в улье», – пояснил профессор Тилль Руменапф, последний автор и глава Института вирусологии в Улье. Венский университет ветеринарной медицины.
Это может объяснить, почему вирус также остается в ульях, если он не передается клещом Варроа. Однако вирусные белки в мышцах и клетках крови обнаружены не были.
Различные применения нового метода
Используя молекулярный клон, можно моделировать, манипулировать и изучать различные аспекты жизненного цикла вируса в лабораторных условиях. Это касается передачи вируса клещом Варроа, течения инфекции и репликации вируса на разных стадиях развития медоносных пчел.
Контролируемые экспериментальные условия позволят разработать новые стратегии для эффективного снижения потерь пчелиных семей, вызванных вирусом.
В описанных экспериментах использовался только один штамм DWV, но этот метод можно использовать и для других штаммов. "Во многих случаях пчела заражена не только одним видом вируса. «Наша тестовая система предоставляет инструмент, чтобы выяснить, какие вирусы особенно опасны и как вирусы ведут себя при множественных заражениях», – пояснил Лэмп. "Таким образом, мы можем разработать целевые стратегии борьбы с болезнетворными вирусами."
О вирусе деформированного крыла
Вирус деформированного крыла (DWV) принадлежит к семейству Iflaviridae. Эти вирусы представляют собой так называемые РНК-вирусы.
Их генетический материал состоит только из одной рибонуклеотидной цепи, в отличие от преобладающей двухцепочечной ДНК у млекопитающих. В большинстве, но не во всех случаях инфицирование вирусом деформированного крыла связано с заражением улья клещом Варроа. «Вирус сохраняется в ульях, и его можно даже обнаружить, если в улье нет паразитов», – пояснил Бенджамин Лэмп.