Пчелиный убийца: пчелиный клещ знает, как «есть» пчел

С середины 1980-х годов пчелиные колонии в Европе сократились более чем на 25%, а в США-почти на 40%.

Существует множество факторов, которые угрожают здоровью и выживанию пчел, включая вредителей, пестициды, загрязняющие вещества, разрушение среды обитания, глобальное изменение климата и многое другое. Среди них пчелиный клещ часто считается наиболее важным фактором, влияющим на здоровье пчелиных семей.

Недавно группа по биологии и разведению насекомых Института Пчелы Китайской академии сельскохозяйственных наук совместно с отечественными и зарубежными университетами изучила пищевые характеристики двух экзосиновых паразитических клещей пчел, выявив пищевые привычки пчелиных клещей и их высокую адаптивность. Это обеспечивает важную теоретическую основу для всестороннего понимания пчелиных клещей и борьбы с пчелиными клещами. Результаты исследования были опубликованы в NatureCommunications 25 января.

　Самый важный убийца пчелиного роя

«Каждый третий глоток пищи у людей зависит от опыления насекомыми, а пчелы (как в дикой природе, так и в кормлении) обеспечивают 80% этих услуг. 70 из 100 лучших продовольственных культур, потребляемых людьми, опыляются пчелами, которые обеспечивают около 90% питательных веществ во всем мире». Сюй Каллиграфия, соавтор статьи и исследователь Института пчел, рассказала China Science News, что без пчел, тлей и других насекомых, посещающих цветы, не было бы клубники, яблок, авокадо, шоколада, вишни, оливок, черники, моркови, винограда, тыквы, груши, сливы или арахис .... поэтому популяция и здоровье пчел тесно связаны с продовольственной безопасностью человека и стабильностью экосистемы.

Западные пчелы (Apismellifera) являются важными насекомыми-опылителей в природе и агроэкосистемах, и продолжающееся сокращение их популяции во всем мире стало серьезной угрозой для биоразнообразия и продовольственной безопасности. С середины 1980-х годов пчелиные колонии в Европе сократились более чем на 25%, а в США-почти на 40%. Хотя общее количество пчелиных семей в Соединенных Штатах оставалось относительно стабильным (около 2, 6 млн. стад) в течение последних 20 лет, уровень потерь остается высоким. Опрос показал, что Соединенные Штаты находятся в 2022 ~ Около 48% пчелиных семей были потеряны в 2023 году, после 2020 года ~ Потеря 51% пчелиных семей в 2021 году имеет второй самый высокий уровень смертности за все время.

Сюй Каллиграфия сказал, что клещ дисва (обычно известный как большой пчелиный клещ) обычно считается наиболее важным фактором, влияющим на здоровье пчелиных семей. В настоящее время крупные пчелиные клещи распространены по всему миру, что приводит к огромным потерям для мировой пчелиной промышленности. Другой вид паразитического клеща пчелы, клеща Мери (широко известный как мелкий клещ), в настоящее время серьезно вреден в Азии, но имеет потенциальную угрозу глобального распространения.

　Большой пчелиный клещСамым ранним хозяином была восточная пчела. Восточная пчела сформировала механизм устойчивости к клещам в процессе долгосрочной совместной эволюции, который контролировал заражение крупных клещей на более низком уровне и обеспечил сосуществование с ними.

Только в середине прошлого века пчелиный клещ начал паразитировать на западных пчел и распространился по всему миру с грузом. Из-за короткого времени адаптации западные пчелы еще не сформировали противоклещевых свойств и поэтому серьезно пострадали. Точно так же хозяином мелкого пчелиного клеща ранее была большая пчела в Азии, которая теперь перешла к западной пчеле.

Большой пчелиный клещ (A,B) и маленький пчелиный клещ (C,D) под сканированием. Карта, предоставленная Китайской академией сельскохозяйственных наук

Сюй Каллиграфия, которая долгое время изучала пчелиных клещей, рассказывает, что жизненный цикл пчелиных клещей делится на период размножения и период передачи: материнские клещи ныряют перед закрытием гнезда и завершают размножение в гнезде, зрелые потомки самки выпускаются с пчелами из дома. Период передачи паразитирует на поверхности взрослых пчел, особенно предпочитая кормить пчел, И воспользовался возможностью, чтобы войти в новый цикл размножения.

С одной стороны, пчелиные клещи ставят под угрозу здоровье пчел, снижают иммунитет и сокращают продолжительность жизни, непосредственно питая ткани пчел, а с другой стороны, они могут распространять различные пчелиные вирусы, такие как остаточные крылатые вирусы, парализованные вирусы и т. Д., Что наносит более серьезный вред здоровью пчел.

«Что едят пчелиные клещи»-загадка

«В то время как исследователи пчел и пчеловоды во всем мире очень обеспокоены вредом клещей пчел, знание биологии пчелиного клеща еще предстоит углубиться». Сюй Каллиграфия сказала.

Исследования по корму крупных пчелиных клещей были впервые в 1970-х годах, когда исследователи использовали радиоизотопную технологию для определения питания гемолимфы пчелы, и люди следовали этому результату.

Тем не менее, исследование 2019 года о том, что пчелиный клещ питается жировыми телами пчел, было опубликовано в форме обложки в журнале Proceedings Национальной академии наук (PNAS), что подрывает прежнее восприятие.

«Тем не менее, объектом этого исследования были крупные пчелиные клещи в период передачи, и их результаты дают только доказательства того, что пчелиные клещи в период передачи (паразитируют на пчелах) питаются жировыми телами, а пища пчелиных клещей в период размножения неясна." Сюй Каллиграфия сказала, что причина, по которой основной биологический вопрос о питании клещами пчелиного клеща не был достигнут в течение длительного времени, может быть связана с тем, что он ограничен так называемым «здравым смыслом» и не проводил более систематических и углубленных исследований.

Но «люди, которые заботятся о пчелах, не обращают внимания на пчелиных клещей». Олав Руеппелл, соавтор статьи и профессор Университета Альберты в Канаде, сказал. Вот почему Хан Бин, первый автор статьи и научный сотрудник Института пчел, перешел от биологии пчел к исследованию пчелиных клещей.

Хан Бин сказал: «Я новичок в области исследований клещей. До начала этого исследования я лично не проводил никаких исследований, связанных с пчелиным клещом. Но не исследование не означает, что это не беспокоит. Я также внимательно следил за прогрессом в исследованиях пчелиного клеща».

В 2020 году Сюй Каллиграфия стала главным научным сотрудником команды, открыв новую дверь для исследований Хань Биня.

«Учитель Сюй пришел в команду, и я также стал членом команды системы индустрии пчел. Я начал переключаться с внимания на пчелиных клещей на изучение пчелиных клещей и провел большое количество тестов по профилактике и контролю пчелиных клещей. Когда я поднял эту тему для научных исследований, я получил полное подтверждение и поддержку Учителя Сюй." Хан Бин сказал.

«Наше исследование объединяет традиционные биологические исследования и современные исследования в области молекулярной биологии, чтобы выдвигать гипотезы и проверять их на основе экспериментальных результатов». Хан Бин представил, что они обнаружили, что в ходе исследования места кормления пчелиные клещи питались под междоузлиальной мембраной живота пчел, а место кормления пчелиных клещей во время размножения находилось в основном на вентральной поверхности второго абдоминального узла (85,7%).

Междоузлиальная мембрана живота взрослых пчел богата жировыми телами, в то время как пчелы имеют меньшее распределение жировых тел. «Таким образом, мы предполагаем, что пчелиная гемолимфа является основной пищей для материнских клещей и их потомков в период размножения». Хан Бин сказал.

Найти зеленую стратегию профилактики и контроля пчелиного клеща

«Далее, предоставление прямых доказательств вышеупомянутых предположений является ключевым в нашем эксперименте». Хан Бин сказал, что для решения этой проблемы они использовали два флуоресцентных красителя, использованных в статье на обложке «Трудов Национальной академии наук» в 2019 году, чтобы пометить гемолимфу и жировые тела соответственно.

Эти два красителя были добавлены в личиночный корм во время выращивания личинок в лаборатории, в результате чего личинки пчелы были выращены с флуоресцентными маркерами. Затем личинки использовали для разведения пчелиных клещей. Посредством флуоресцентного обнаружения пчелиных клещей было обнаружено прямое доказательство того, что пчелиные клещи в основном питались гемолимпией во время размножения.

«В дополнение к прямым доказательствам флуоресценции, наши методы исследования, основанные на протеомике, также предоставляют доказательства того, что пчелиные клещи берут гемолимфу». Сюй Каллиграфия представила, что после того, как пчелиный клещ поедает ткань пчелы, непереваренный или неполностью переваренный пчелиный белок останется в пчелином клеще. Они использовали протеомные методы для идентификации белков, полученных от пчел, у пчелиных клещей. Сравнивая типы белков в гемолимфе пчелы, они обнаружили, что количество гемолимфатических белков пчелы у пчелиных клещей в период размножения было намного больше, чем у пчелиных клещей в период передачи.

«Разница между питанием и пищевым составом часто оказывает значительное влияние на метаболизм живых организмов. Чтобы дополнительно проверить гипотезу о специфической диете на стадии большого пчелиного клеща, мы снова проверили метаболизм большого пчелиного клеща». Хан Бин сказал, что результаты показывают, что материнские клещи, которые едят куколки пчелиной куколки, более метаболически близки к их потомству, и существует значительная разница в метаболизме с материнские клещи в период передачи, что подтверждает выводы конкретной стадии диеты с точки зрения метаболизма.

Результаты протеомных и метаболомных исследований также показывают, что пчелиная гемолимфа может обеспечить достаточное питание для размножения материнских клещей и развития их потомства, а в период передачи высокая калорийность тела пчелиного жирового тела обеспечивает достаточную энергию для жизни паразитов крупных пчелиных клещей.,

«Борьба с пчелиными клещами всегда была важным техническим звеном в разведении пчел. Можно сказать, что успех пчеловодства зависит от успеха профилактики и борьбы с пчелиными клещами. Теперь, хотя мы знаем, что пчелиные клещи питаются гемолимпией во время размножения и жировыми телами во время передачи, по-прежнему существует много проблем в профилактике и борьбе с пчелиными клещами, и в будущем еще предстоит пройти долгий путь." Олав Руеппелл сказал.

Сюй Цзяньцзяо подчеркнул, что на основе результатов этого исследования, на следующем этапе, они разработают целевые стратегии доставки акарицидов для достижения поэтапной профилактики и контроля пчелиных клещей с помощью различных методов введения. В будущем им также необходимо разработать технологию биологического контроля пчелиных клещей и стремиться к прорыву в области зеленой профилактики и контроля пчелиных клещей. (Источник: China Science News Ли Чен)

Информация о соответствующей статье: https://doi.org/10.1038/s41467-024-44915-x