Z artykułu dowiesz się m.in:

• od czego zależy dynamika wzrostu populacji roztoczy Varroa destructor
• dlaczego zdolność odsklepiania i ponownego zasklepiania czerwiu przez pszczoły jest tak ważna
• w jakim stopniu oczyszczanie się pszczół miodnych z dręcza jest cechą uwarunkowaną genetycznie

Co wiemy o próbach wyhodowania pszczół opornych na warrozę – sukcesy i trudności, cz. 2.

W poprzedniej części publikacji autor przedstawił, czym się różni oporność od odporności oraz co to są cechy funkcjonalne, a następnie opisał oporność na warrozę jako skomplikowaną cechę ilościową. Następnie przybliżył cechy, które się na nią składają: zachowania higieniczne, Varroa-wrażliwe zachowania higieniczne oraz stłumioną reprodukcyjność roztoczy, czyli ograniczone rozmnażanie się samic Varroa destructor mimo wtargnięcia do komórki z czerwiem. Poniżej zamieszczamy dalszą część artykułu, zachowując oryginalną numerację przy kolejnych cechach składowych oporności na warrozę.

Fot. David Mark z Pixabay

3.4. Powiązania pomiędzy HB, VSH, SMR i MNR

Uwarunkowania genetyczne, względnie wysoka odziedziczalność i wzajemne powiązania sugerują, że HB, VSH, NMR i SMR winny być używane łącznie w programach hodowlanych. O niektórych powiązaniach między SMR i VSH wspomniano powyżej. Pszczoły o wysokim SMR usuwały więcej poczwarek zaatakowanych przez roztocze niż pszczoły selekcjonowane w kierunku zwiększenia HB. Również selektywnie rozpoznawały czerw z rozmnażającymi się samicami Varroa destructor. Dlatego w wielu programach hodowlanych stawia się znak równości pomiędzy SMR a VSH. Istnieją natomiast niejasności na temat stosowania testów związanych z VSH i HB. W obu przypadkach, po wykryciu bodźca, robotnice odsklepiają i usuwają zawartość komórek, jednak bodźce węchowe przy VSH i BH nie są takie same.

Wrażliwe zachowanie higieniczne jest zapewne specyficzną formą HB, ale testy oparte na usuwaniu czerwiu zabitego przez przekłucie lub zmrażanie stosowane do oceny HB często nie identyfikują rodzin o intensywnym VSH. Istnieje następująca zależność: rodziny o intensywnym VSH skutecznie i intensywnie usuwają zamrożony czerw (HB), ale pszczoły selekcjonowane przy użyciu testu czerwiu zamrożonego w kierunku intensywnego HB usuwają niski odsetek czerwiu zaatakowanego przez roztocza (VSH). Niemniej HB i SMR są skorelowane, gdyż rodziny, które w ciągu 24 godzin usuwają więcej niż 95% zabitego czerwiu, mogą usunąć do około 60% czerwiu zaatakowanego przez V. destructor. Z powodu tych niejasności i powiązań część badaczy sugeruje MNR jako łączną miarę dla HB, VSH i SMR, tym bardziej, że szacowanie HB nie jest zawsze użyteczne.

Ponadto, MNR jest wypadkową VSH oraz ograniczania reprodukcji roztoczy przez czerw na drodze chemicznej. Co więcej, okazało się, że w populacjach selekcjonowanych na każdą z tych cech, pozostałe się także poprawiają. Ważne jest, że w konsekwencji zmniejsza się w rodzinie przyrost populacji roztoczy, co, jak już wspomniałem, jest podstawową cechą rodzin opornych. Warto zauważyć, że dynamika przyrostu populacji, a tym samym stopień inwazji roztoczy w rodzinie pszczelej, zależy od stopnia porażenia czerwiu, stopnia porażenia pszczół (faza foretyczna) i poziomu śmiertelności roztoczy.

Żaden z obecnie proponowanych testów, czyli liczenie osypu roztoczy na wiosnę, odsklepianie i badanie na obecność roztoczy czerwiu (trutowego i pszczelego) oraz określanie roztoczy w fazie foretycznej (flotacja albo test cukrowy robotnic) nie uwzględnia wszystkich tych czynników. Łączne ich stosowanie jest natomiast bardzo pracochłonne. Tym samym szacowanie MPG bywa obarczone błędami. Niestety nie we wszystkich populacjach opornych MPG i MNR były powiązane.

3.5. Powtórne zasklepianie (Recapping)

Ważna jest zdolność robotnic do ponownego zasklepiania czerwiu, w którym pszczoły zrobiły otwory umożliwiające bezpośredni dostęp do poczwarki, a tym samym do sygnałów stymulujących VSH lub HB. Pszczoły o intensywnym VSH odsklepiają komórki, mogą usunąć samicę V. destructor, a następnie ponownie komórki zamykają, zapobiegając usunięciu zdrowych poczwarek. Interesujące, że otwór wykonany w zasklepie jest zwykle mniejszy niż 1 mm w komórkach niezaatakowanych przez roztocze, ale znacznie większy (do 5 mm) w komórkach zaatakowanych. Ponowne zamknięcie może być zatem naprawą komórek błędnie otwartych przez pszczoły VSH. Powtórne zasklepianie chroni także czerw przed powtórnym wejściem do niego samic roztoczy.

Udokumentowano, że higieniczne odsklepianie, a następnie ponowne zasklepianie komórek czerwiu hamuje rozmnażanie pasożyta, a pszczoły o wysokim VSH znacznie częściej powtórnie zasklepiają już odsklepione komórki. Brak równowagi między pszczołami odsklepiającymi (uncapper) a powtórnie zasklepiającymi (recapper), może powodować, że wiele komórek pozostanie otwartych, zwiększając śmiertelność czerwiu, co jest negatywnym, ubocznym skutkiem intensywnego VSH.

Fot. USGS Bee Inventory and Monitoring Lab z flickr

3.6. Oczyszczanie się dorosłych robotnic A. mellifera z pasożytów V. destructor

Inną cechą obserwowaną u pszczół opornych na warrozę, szczególnie u A. cerana, jest oczyszczanie się owadów z roztoczy przebywających na nich w fazie foretycznej (ang. grooming). Robotnica albo usuwa je samodzielnie (auto-grooming), albo tańcząc, zachęca inne robotnice do usuwania z niej pasożytów (allogrooming). Wszystkie pszczoły od wieków przejawiają to zachowanie, oczyszczając się z pyłku. Dlatego mogło ewoluować jako broń przeciw inwazji ektopasożytów bytujących na powierzchni kutikuli.

Oczyszczanie się jest także jedyną bronią pszczół przeciw roztoczom w fazie foretycznej, szczególnie podczas okresów bezczerwiowych, na przykład zimą. Warto zauważyć, że VSH, HB i SMR dotyczą fazy reprodukcyjnej (wewnątrz komórek z czerwiem), a jedynie oczyszczanie fazy foretycznej (na zewnątrz komórek z czerwiem). Dlatego prace nad włączeniem tego zachowania do programów hodowlanych były kontynuowane. Za miarę intensywności oczyszczania się zaproponowano odsetek roztoczy osypanych z pszczół, a dokładniej proporcje roztoczy uszkodzonych w ogólnej liczbie osypanych. Zakłada się, że robotnice okaleczają samice Varroa podczas ich usuwania ze swych ciał.

Po obecności tych okaleczeń (np. urwane odnóża) można określić, które z pasożytów w osypie zostały usunięte przez oczyszczanie, a nie znalazły się w nim z innych przyczyn. Do tej metody są jednak zastrzeżenia. Uszkodzone, osypane samice roztoczy, mogą być skutkiem VSH (usunięte z czerwiu a nie z pszczół) – szczególnie te jasne i młode. U rosyjskich, opornych pszczół, osyp roztoczy, w tym roztoczy uszkodzonych, był dodatnio skorelowany z intensywnością VSH. Dlatego sugeruje się, by oceniając oczyszczanie, liczyć roztocza ciemne i okaleczone. U opornych A. cerana, 80% osypanych roztoczy ma różne uszkodzenia. U A. mellifera oczyszczanie jest znacznie rzadsze i mniej intensywne.

Jednak w rodzinach bardziej opornych na warrozę obserwowano częstsze przypadki oczyszczania i więcej osypanych roztoczy, wśród których był większy odsetek roztoczy uszkodzonych. Z drugiej strony, kilkukrotnie większy osyp samic V. destructor oraz większe ich uszkodzenia odnotowano podczas wygryzania się czerwiu, co zaburza ocenę.

Fot.  Gilles San Martin z flickr

3.7. Odporność na wirusy, w szczególności na DWV

Inną cechą związaną z opornością na V. destructor jest odporność na przenoszone przez nią wirusy, szczególnie DWV. W przypadku braku wirusów, albo przy niskim poziomie wirusowej infekcji, rodziny pszczele mogą utrzymywać bez strat dużo liczniejsze populacje V. destructor. Zainfekowanie wirusem (viral load; ładunek wirusa) u pszczół opornych wynosiło 107, a u wrażliwych 1010 kopii RNA na jedną reakcję RT-PCR (podobnie można ocenić stopień zainfekowania wirusem COVID-19). Zwiększone usuwanie zainfekowanego czerwiu (VSH) w rodzinach opornych skutkuje nie tylko obniżeniem odsetka płodnych samic roztoczy, ale także zmniejszeniem ich masy, co zmniejsza ładunek przenoszonego wirusa. Usunięcie ponad 95% poczwarek zabitych przez zamrożenie (HB) było także związane z obniżeniem koncentracji DWV u robotnic.

3.8. Małe komórki

Jako czynnik środowiskowy sprzyjający powstawaniu oporności na warrozę wytypowano małe komórki. Mniejszy sukces reprodukcyjny V. destructor w mniejszych komórkach czerwiu jest uwarunkowany tym, że czerw w mniejszych komórkach ma krótszy okres rozwoju, pozostawiając mniej czasu na rozmnażanie roztoczy. Druga hipoteza jest taka, że niedojrzałe roztocze mogą mieć trudności z rozwojem w małych komórkach z powodu braku miejsca. Warto dodać, że VSH, SMR i oczyszczanie z pasożytów są wzmacniane przez zmniejszenie komórek plastra.

3.9. Skrócony okres czerwiu zasklepionego

Afrykańskie podgatunki pszczół miodnych – A. m. capensis i A. m. scutellata – mają znacznie krótsze stadia rozwoju czerwiu zasklepionego niż europejska pszczoła A. m. carnica, będąc bardziej oporne na warrozę. Dlatego skrócony okres czerwiu zasklepionego był jedną z pierwszych cech branych pod uwagę podczas prób selekcjonowania pszczół opornych na warrozę [Alphen i Fernhout 2020; Büchler i in. 2020]. Istotny wkład w te prace miał zespół pszczelarski ówczesnej Akademii Rolniczo-Technicznej w Olsztynie. Zakładano, że po selekcji okres trwania czerwiu zasklepionego będzie zbyt krótki dla pełnego rozwoju pasożytów. Obecnie cecha ta najczęściej nie jest brana pod uwagę z powodu niezbyt obiecujących wyników długotrwałej selekcji. Wprawdzie skrócony okres czerwiu zasklepionego jest wysoko odziedziczalny, ale niewielka zmienność tej cechy i jej duże uzależnienie od temperatury spowodowały, że podczas dłuższej selekcji postęp był niewystarczający.

3.10. Inne cechy

Obserwacje pszczół opornych na warrozę potwierdziły, że są one najczęściej mniejsze i częściej się roją. Mają także mniej czerwiu, zwłaszcza czerwiu trutowego, co ogranicza możliwości rozmnażania roztoczy. Z kolei rojenie wydłuża okresy bez czerwiu, szczególnie czerwiu trutowego, co ogranicza rozwój V. destructor, tym samym wydłużając fazę foretyczną. Zwiększa to rolę i skuteczność oczyszczanie się robotnic. Zjawiska te znajdują potwierdzenie w łatwiejszej adaptacji do bytowania w obecności V. destructor dziko żyjących rojów, zasiedlających mniejsze miejsca gniazdowania i często się rojących. Warto zapytać tylko, czy współczesnych pszczelarzy interesowałyby takie słabe, często rojące się rodziny. Z drugiej strony istnieje w Polsce koncepcja, aby właśnie takie rodziny utrzymywać w celu zachowania bioróżnorodności ekosystemów (zapylanie), godząc się z ich niską wydajnością.

3.11. Pszczoły oporne i tolerancyjne

Jak na wstępie napisałem, pszczoły oporne potrafią w wystarczającym stopniu ograniczyć MPG a pszczoły tolerancyjne bez strat bytować w rodzinie silnie porażonej. Cechy związane z opornością [Mondet i in. 2020] zależne od zachowań robotnic to: VSH, HB, oczyszczanie się, powtórne zasklepianie komórek i rozmiary komórek. Cechy związane z opornością zależne od czerwiu to: SMR, w tym hamowanie reprodukcji roztoczy przez sygnały chemiczne czerwiu, długość trwania okresu czerwiu zasklepionego, atrakcyjność czerwiu dla roztoczy i wrażliwość czerwiu na roztocze. Cechy związane z opornością na poziomie całej rodziny to: rojliwość, wielkość rodziny i proporcja czerwiu trutowego do pszczelego.

Jerzy Demetraki-Paleolog
Katedra Ekofizjologii Bezkręgowców i Biologii Eksperymentalnej
Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Literatura

Büchler R, Kovačić M, Buchegger M, Puškadija Z, Hoppe A, Brascamp EW. Evaluation of traits for the selection of Apis mellifera for resistance against Varroa destructor. Insects. 2020; 11(9): 618. https://doi.org/10.3390/insects11090618

Grindrod I, Martin SJ. Parallel evolution of Varroa resistance in honey bees: a common mechanism across continents? Proc. R. Soc. 2021; B, 288: 20211375. https://doi.org/10.1098/rspb.2021.1375

Guichard, M., Dietemann, V., Neuditschko, M. et al. Advances and perspectives in selecting resistance traits against the parasitic mite Varroa destructor in honey bees. Genet Sel Evol. 2020; 52:71. https://doi.org/10.1186/s12711-020-00591-1

Le Conte, Y., Meixner, M.D., Brandt, A., Carreck, N.L., Costa, C., Mondet, F., Büchler, R. Geographical Distribution and Selection of European Honey Bees Resistant to Varroa destructor. Insects 2020; 11- 873. https://doi.org/10.3390/insects11120873

Mondet F., Beaurepaire A., McAfee A., Locke B., Alaux C., Blanchard S., Danka B., Le Conte Y. Honey bee survival mechanisms against the parasite Varroa destructor: a systematic review of phenotypic and genomic research efforts. Int. J. Parasitol. 2020; 506-7: 433–47.

Paleolog J. Zasady pracy hodowlanej w Wilde J. i Prabucki J. Hodowla pszczół. PWRiL Poznań, 2021- dodruk, str. 143.

Uzunov A., Brascamp E., Büchler R. The basic concept of honey bee breeding programs. Bee World 2017; 94(3): 84-87

van Alphen, J.J.M., Fernhout, B.J. Natural selection, selective breeding, and the evolution of resistance of honeybees (Apis mellifera) against Varroa. Zoological Lett. 2020; 6, 6. https://doi.org/10.1186/s40851-020-00158-4

Zamów prenumeratę czasopisma "Pasieka"