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Schlüsselgene für das Immunsystem von Honigbienen aufgedeckt

Nummer 029/2017 vom 02. März 2017
Ein internationales Wissenschaftlerteam hat wichtige Schlüsselgene identifiziert, die bei Honigbienen an der Abwehr von Krankheiten beteiligt sind. Die neuen Erkenntnisse ermöglichen weitergehende Studien zur Gesundheit von Honigbienen. Sie könnten dabei helfen, künftig Honigbienen zu züchten, die widerstandsfähiger gegen Viren und Parasiten sind. Die Studie entstand im Rahmen einer internationalen Arbeitsgruppe am Forschungszentrum iDiv. Daran beteiligt war unter anderem die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Erschienen ist sie jetzt im Fachjournal "BMC Genomics".

"Im letzten Jahrzehnt haben die Bestände an Honigbienen schwere Rückgänge in der gesamten nördlichen Hemisphäre verzeichnet - hervorgerufen hauptsächlich durch Krankheiten wie Pilze und Viren", sagt Dr. Vincent Doublet, der am Synthesezentrum sDiv des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) die Arbeiten koordiniert hat und inzwischen an der Universität Exeter in Großbritannien forscht. "Die Gene, die wir identifizieren konnten, bieten die Chance für eine neue Generation von Honigbienen, die künftig resistent gegen diese Krankheitserreger sein könnte." Wesentlichen Anteil hatten dabei zwei Workshops, die 2013/14 von sDiv ausgerichtet wurden und zu denen sich das internationale Forscherteam im Rahmen des Projektes "TRANs-BEE" in Leipzig traf.

Den Wissenschaftlern zufolge haben jüngste Fortschritte in der DNA-Sequenzierung zahlreiche Untersuchungen von Genen ermöglicht, die an der Immunabwehr von Honigbienen gegen Krankheitserreger beteiligt sind. Diese große Menge an Daten war jedoch bisher zu umfangreich und speziell, um umfassende Muster in der Immunabwehr von Honigbienen entdecken zu können. "Viele Studien haben genetische Ansätze genutzt, um zu verstehen, wie Bienen auf Viren und Parasiten reagieren. Allerdings war es bisher schwierig, diese Studien untereinander zu vergleichen, um die Schlüsselgene und -prozesse herauszufinden, die den Bienen helfen, die Erreger zu bekämpfen", sagt Prof. Christina Grozinger, Direktorin des Zentrums für Bestäuberforschung an der Penn State University in den USA. "Unser Team schuf ein neues Bioinformatikwerkzeug, das uns ermöglichte, Informationen von 19 verschiedenen genetischen Datensätzen zu verarbeiten, um die Schlüsselgene zu identifizieren, mit denen Honigbienen auf Krankheiten reagieren."

Das Team von 28 Wissenschaftlern aus acht Ländern erstellte extra eine neue Statistiktechnik, die sie zielgerichtete Rang-Produkt-Analyse nannten. Die neue Technik erlaubte ihnen, die Gene zu identifizieren, die in den 19 Datensätzen ähnlich angesprochen wurden. Die Wissenschaftler fanden so heraus, dass diese ähnlich arbeitenden Gene die Proteine kodieren, die für die Zerstörung von Gewebe durch Krankheitserreger verantwortlich sind und die unter anderem Enzyme kodieren, die an der Verstoffwechselung von Kohlenhydraten beteiligt sind. Ein Rückgang bei letzteren könnte die Folgen der Infektion für den Organismus widerspiegeln, schlussfolgerten die Forscher. "Bisher wurde angenommen, dass Honigbienen auf verschiedene Krankheitserreger auch unterschiedlich reagieren, aber wir haben festgestellt, dass sie sich hauptsächlich auf einen Kernsatz an Genen verlassen, die an- oder abgeschaltet werden, um auf alle wesentlichen Krankheiten zu reagieren", erklärt iDiv-Mitglied Prof. Robert Paxton von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. "Wir können jetzt die physiologischen Mechanismen erkunden, mit denen Krankheitserreger ihren Wirt überwältigen wollen und wie die Honigbienen sich dagegen wehren."

Der Nutzen der neuen Erkenntnisse ist jedoch nicht auf Honigbienen beschränkt. Das Team fand heraus, dass die Schlüsselgene Teil eines sehr alten Evolutionspfades sind: Diese Gene bildeten sich im Laufe der Evolution und sind daher auch bei anderen Insekten vorhanden. Diese Gene sind daher wichtig, um die Wechselwirkungen von Krankheitserregern mit anderen Insekten wie Hummeln zu verstehen und Krankheitserreger zu nutzen, um Schädlinge wie Blattläuse oder bestimmte Motten zu bekämpfen. "Unsere Analyse bietet einen beispiellosen Einblick in die Mechanismen der Interaktionen zwischen Insekten und ihren Krankheitserregern", sagt Vincent Doublet. "Mit dieser Analyse haben wir eine Liste an Genen geschaffen, die wahrscheinlich eine wichtige Quelle für künftige Studien sein wird, um widerstandsfähigere Honigbienen zu züchten und aufkommenden Bienenkrankheiten entgegen zu wirken."

Publikation:
Doublet et al. BMC Genomics (2017) 18:207 DOI 10.1186/s12864-017-3597-6

 

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