Consideratii Ecopatologice La Insecte - Antonia ODAGIU

download Consideratii Ecopatologice La Insecte - Antonia ODAGIU

of 201

description

Apicultura

Transcript of Consideratii Ecopatologice La Insecte - Antonia ODAGIU

  • Antonia ODAGIU Ioan Gh. OROIAN

    Consideraii ecopatologice la insecte, abordare molecular

    Volumul 1. Apis mellifera L.

    Editura BIOFLUX, CLUJ NAPOCA, 2010

    eISBN: 978-606-8191-07-2

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Cuprins

    1

    CUPRINS

    pag.

    Lista figurilor ........................................................................................ 5 Lista tabelelor ........................................................................................ 8 Introducere ............................................................................................ 9

    CAPITOLUL I.

    BOLILE I PARAZIII ALBINELOR ..................................... 17 1.1. BOLILE ALBINELOR ............................................... 18 1.1.1. Boli provocate de virui .................................. 18 1.1.2. Boli provocate de bacterii ............................... 28 1.1.3. Boli provocate de protozoare .......................... 32 1.1.4. Boli provocate de ciuperci i mucegaiuri ....... 36 1.2. PARAZIII ALBINELOR .......................................... 39 1.2.1. Acarapis woodi ............................................... 41 1.2.2. Varroa sp. ........................................................ 42

    1.2.3. Tropilaelaps clareae ........................................ 51

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Cuprins

    2

    CAPITOLUL II BAZELE GENETICE ALE REZISTENEI

    ALBINELOR LA BOLI I PARAZII .....................................

    53 2.1. MECANISME FIZIOLOGICE .................................... 55 2.2. MECANISME COMPORTAMENTALE ................... 57 2.3. EVIDENIEREA COMPORTAMENTULUI

    IGIENIC LA APIS MELLIFERA L. N STUPINE DIN TRANSILVANIA ................................................

    69 2.3.1. Metode ............................................................. 69 2.3.2. Rezultate .......................................................... 71 2.4. MECANISME ANATOMICE .................................... 79

    CAPITOLUL III

    MARKERI MOLECULARI ASOCIAI CU REZISTENA LA PARAZII I BOLI LA ALBINE ......................................

    82

    3.1. MARKERI PROTEICI ................................................ 91 3.1.1. Izozimele ......................................................... 92 3.1.2. Alozimele ........................................................ 92 3.2. MARKERI ADN ......................................................... 94 3.2.1. Polimorfismele lungimii fragmentelor

    de restricie (RFLP) ........................................

    95 3.2.2. Polimorfismele lungimii secvenelor

    simple (SSLPs) ................................................

    98 3.3.3. Polimorfismul lungimii fragmentelor de

    ADN amplificate (AFLP) ................................

    110

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Cuprins

    3

    3.3.4.

    Polimorfismul ADN-ului amplificat

    la ntmplare (RAPD) .....................................

    112

    3.2. UTILITATEA IMPLEMENTRII MARKERILOR

    LA MOLECULARI N STUDIUL REZISTENEI BOLI I PARAZII LA APIS MELLIFERA L. .........

    118 3.3. GENE UTILIZATE N STUDIUL

    COMPORTAMENTELOR COMPLEXE LA ALBINE ................................................................

    123

    CAPITOLUL IV

    TEHNICI DE BIOLOGIE MOLECULAR UTILIZATE N ANALIZA GENETIC LA ALBINE ..................................

    129 4.1. TESTAREA PROTOCOALELOR DE IZOLARE

    A ADN-ULUI DE LA ALBINA MELIFER

    (APIS MELLIFERA L.) ................................................

    134

    4.1.1. Protocolul propus de Hunt i col. .................... 139 4.1.2. Protocolul propus de Wilkes i Oldroyd ......... 142 4.2. TEHNICA REACIEI N LAN A POLIMERAZEI

    PCR (POLYMERASE CHAIN REACTION) ..........

    146 4.3. VIZUALIZAREA PROBELOR .................................. 153 4.4. APLICAII ALE PCR ................................................. 156 4.4.1. Tehnica SAGE ................................................ 156 4.4.2. Tehnica RFLP (Restriction Fragment Length

    Polymorphism Polimorfismul fragmentelor

    de restricie) ...................................................

    162

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Cuprins

    4

    4.4.3.

    Tehnica RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA Polimorfismului

    ADN-ului Amplificat la Intmplare) ..............

    165 4.4.4. Tehnica AFLP (Amplified Length

    Polymorphism Polimorfismul amplificat

    al lungimi fragmentelor de ADN) ...................

    171

    4.4.5. Tehica RT PCR (Reverse Transcriptase PCR - Revers Transcripia PCR) ...............

    182 Bibliografie ........................................................................................... 188

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Cuprins

    5

    LISTA FIGURILOR

    Figura 1. Relaia dintre factorii de mediu i patologia necontagioas la albine Figura 2. Indivizii coloniei de albine, a - matc, b - albin lucrtoare, c trntor Figura 3. Albin lucrtoare Figura 4. Matc nconjurat de albine lucrtoare Figura 5. Ciclul de via al parazitului Varroa sp. Figura 6. Transmiterea comportamentului igienic la Apis mellifera L. Figura 7. Structura defensinei la Apis mellifera L. (AA) cu evidenierea reziduurilor de cistein cu grad nalt de conservare Figura 8. Structura apidecinelor i abaecinei la Apis mellifera L. (AA) cu evidenierea reziduurilor cu grad nalt de conservare Figura 9. Modul de aciune intracelular a polipeptidelor antimicrobiene Figura 10. Localizarea zonelor de prelevare a probelor i testare a strii de sntate a albinelor Figura 11. Experiena cresctorilor de albine prezentat comparativ pe judeele studiate (% din total apicultori chestionai) Figura 12. Tipul de apicultur practicat, prezentat comparativ pe judeele studiate (% din total apicultori chestionai)

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Cuprins

    6

    Figura 13. Numrul de intervenii practicate, prezentat comparativ pe judeele studiate (% din total apicultori chestionai) Figura 14. Tratamentele practicate mpotriva Varroa, prezentate comparativ pe

    judeele studiate (% din total apicultori chestionai) Figura 15. Celule descpcite,judeul Alba Figura 16. Celule descpcite,judeul Bistria Nsud Figura 17. Celule descpcite, judeul Cluj Figura 18. Celule descpcite, judeul Covasna Figura 19. Celule descpcite, judeul Harghita Figura 20. Celule descpcite,judeul Hunedoara Figura 21. Celule descpcite, judeul Mure Figura 22. Celule descpcite,judeul Satu-Mare Figura 23. Celule descpcite, judeul Slaj Figura 24. Celule descpcite, judeul Sibiu Figura 25. Distribuia valorilor medii ale procentului de celule descpcite Figura 26. Clasificarea markerilor moleculari utilizai n studiile de biologie molecular aplicate la insecte

    Figura 27. Exemplu de STS (Sequence-tagged Site) polimorfic Figura 28. Transmiterea la descendeni a STS Figura 29. Gelul de electroforez al produilor PCR ai STS polimorfici Figura 30. Harta genomului circular la Apis mellifera L. Figura 31. Plasarea probei n vederea cuantificrii Figura 32. Poziionarea probei pe parcursul cuantificrii Figura 33. ndeprtarea probei dup cuantificare Figura 34. Schema de principiu a funcionrii unui spectrofotometru n domeniul UV VIS Figura 35. Cantitatea de ADN (ng/l) extras din probele analizate Figura 36. Puritatea ADN-ului extras din probele analizate

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Cuprins

    7

    Figura 37. Cantitatea de ADN (ng/l) extras din probele analizate Figura 38. Puritatea ADN-ului extras din probele analizate Figura 39. Fragment de ADN din care se va amplifica gena B Figura 40. Etapele PCR Fig. 41. Sinteza produilor scuri ai PCR Figura 42. Principiul tehnicii SAGE (www.ergito.com) Figura 43. Etapele SAGE (www.ergito.com) Figura 44. Diagrama schematic a RAPD Figura 45. Gelul obinut n urma amplificrii ADN-ului polimorfic generat de primerul UBC-239 Figura 46.Harta de linkage la Apis mellifera L. alctuit pe baza markerilor RAPD

    Figura 47. Reprezentarea schematic a principiului AFLP

    Figura 48. Principul RT PCR

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Cuprins

    8

    LISTA TABELELOR

    Tabelul 1. Valorile medii i indicii dispersiei pentru procentul de celule descpcite n cadrul experimentului de testare a comportamentului igienic la albinele din stupinele studiate n judeele din Transilvania

    Tabelul 2. Kit-uri comerciale disponibile pentru utilizare n tehnicile moleculare folosite la Apis mellifera L. (dup L o x d a l e i col., 1998)

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Introducere

    9

    INTRODUCERE

    La fel ca orice organism viu, insectele sunt vulnerabile la aciunea agenilor patogeni, bacterii, fungi, virusuri, parazii etc. Pentru insectele cu rol benefic n economia mediului a existat o preocupare continu de-a lungul timpului n gsirea soluiilor menite att s reduc riscul la mbolnviri, dar i s creasc sau intensifice rezistena natural a unor specii sau populaii din rndul acestora la atacul patogenilor. Pentru soluionarea acestei problematici complexe, n ultimele decenii, au ctigat tot mai mult teren abordrile sistemice, care mbin concepte ecopatologice cu cele de ordin genetic i de domeniul biologiei moleculare (http://www.lifescience-zurich.ch/focus1/material_method-en.asp).

    Datorit att unor considerente de ordin etologic ct i productiv Apis mellifera L. este poate cea mai important reprezentant a clasei insectelor. Din acest motiv,

    prevenirea i combaterea bolilor albinelor constituie una dintre preocuprile majore ale apicultorilor pe plan mondial. Att mierea ct i produsele apicole secundare (polen, lptior de matc, propolis, cear) sunt bogate n factori nutritivi i au aciune terapeutic valoroas.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Introducere

    10

    De asemenea, albinele sunt un important vector n procesul de polenizare al plantelor i ca urmare a progresului nregistrat de biotehnologii s-au obinut rezultate notabile chiar n transformarea lor n virtuali ageni de vehiculare al transgenelor provenite de la plantele modificate genetic (D e z m i r e a n , D. i col., 2007; R a k o s y - T i c a n , E l e n a , 2005)

    n ceea ce privete ecopatologia, aceasta a devenit de mai bine de cinci decenii un concept familiar n soluionarea pe baze tiinifice a problemelor ridicate de patologiile multifactoriale frecvente n practicarea agriculturii intensive. Aceast

    abordare implic o pregtire atent a stragiilor menite s asigure un management eficient al strii de sntate a ntregului ecosistem, gestionat prin intermediul unui grup de lucru competent alctuit, ce include specialiti din diverse domenii (ex. ingineri, agricultori, medici veterinari, statisticieni etc.).

    Prin interpretri statistice multidimensionale ale datelor colectate sunt gsite soluii optime ce includ att identificarea ct i prevederea potenialilor factorilor de risc, care, luai n considerare n programele de sntate aplicate fermelor vegetale i animale contribuie la soluii preventive i non-medicale n msur s rezolve principalele probleme legate de starea de sntate n agricultur (F a y e B . i col., 1999).

    Introducerea acestei abordri alturi de diagnoza bazat pe metode moleculare n sistemele de cretere a albinelor se constituie ntr-o valoroas oportunitate menit s deschid calea pentru crearea de instrumente importante i mult mai eficiente comparativ cu cele tradiionale, pentru suportul decizional conceput pentru asigurarea strii de sntate a stupului, simultan cu reducerea la minimum a demersurilor invazive a acinilor curative.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Introducere

    11

    Pe baza acestor considerente, a crescut disponibilitatea ipotezelor care pot permite aprofundarea cunotinelor despre maladiilor specifice familiilor de albine.

    Bolile albinelor pot fi de natur necontagioas sau contagioas. Cele de natur necontagioas au cauze fiziologice, pe cnd cele contagioase sunt provocate de diversitate larg de ageni patogeni de natur bacterian, viral, micotic i/sau parazitar (M r g h i t a , L.Al., 2003).

    Bolile necontagioase cel mai frecvent ntlnite la albine sunt: puietul rcit (boala apare primvara n familiile slabe care au cuiburile nerestrnse i nempachetate), diareea albinelor (este n principal consecina consumului de hran de calitate inferioar) i anomaliile mtcilor (apar ca rezultat al distrofiilor sistemului neuro-endocrin, sau sunt de natur congenital).

    Apariia i manifestarea acestora este frecvent asociat cu influena exercitat de mediu, ce are consecine directe asupra strii fiziologice a albinelor (fig. 1). Condiiile de ecomediu sunt ilustrate de o varietate larg de factori, ce pot fi reprezentai de la clim i grad de poluare, pn la sistemele de cretere i/sau tipul de alimentaie practicate n apicultur.

    Bolile contagioase reprezint o ameninare mult mai sever asupra strii de sntate a albinelor, comparativ cu cele necontagioase, n special datorit largii diversiti a factorilor care le produc. Dei influena mediului asupra acestora este minor, uneori condiiile climatice sau de practicare a apiculturii pot constitui factori favorizani n atacul agenilor bacterieni, virali, micotici sau parazitari.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Introducere

    12

    Figura 1. Relaia dintre factorii de mediu i patologia necontagioas la albine

    Clim

    Alimentaie

    Sistem de cretere

    Puietul rcit

    Diareea albinelor

    Anomaliile mtcilor

    Distrofii ale sitemului neuro endocrin

    Maladii congenitale

    Familii slabe, cuiburi slab organizate

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Introducere

    13

    Printre cei mai rspndii ageni bacterieni ce produc boli contagioase la albineputem enumera: Bacillus larvae (loca american), Bacillus pluton, Bacillus alvei, Bacillus orpheus, Bacterium euridice, Streptococcus apis (loca european), B.apisepticus (septicemia), Bacillus parathyphi alvei (paratifoza).

    Boala puietului de albine puietul n sac este provocat de virusul Morator aetatule, iar boala neagr, cunoscut i sub denumirile de boala de pdure sau paralizia are drept cauz tot un virus dar detalii referitoare la natura acestuia nu sunt nc pe deplin elucidate.

    Cele mai frecvente boli micotice ale albinelor sunt: ascosferoza (boala puietului vros) provocat de Ascosphaera apis, aspergiloza (boala puietului pietrificat) provocat de Aspergillus flavus i uneori de Aspergillus niger i melanoza al crei agent patogen este Melanosella mors apis.

    Bolile parazitare sunt provocate de diveri parazii care triesc pe corpul albinelor i care pe lng faptul c se hrnesc cu hrana i/sau hemolimfa acestora sunt i ageni patogeni ai unor boli endo- sau ectoparazitare, n funcie de localizarea acestora. Dintre endoparazitoze amintim: nosemoza (provocat de protozoarul unicelular Nosema apis), amiboza (provocat de parazitul unicelular Malphigamoeba mellifica) i acarioza (provocat de acarianul Acarapis woodi). Bolile ectoparazitare sunt provocate de parazii, iar dintre acestea cele mai des ntlnite sunt: brauloza (Braula coeca), varooza (Varroa destructor), senotainioza (Senotainia tricuspis) i triunghiulinoza (Melo verigatus i Melo proscarabeus).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Introducere

    14

    Au fost identificate albine ce prezint rezisten natural la boli i parazii. Astfel, experimente efectuate n SUA pe unele linii de albine provenite din Rusia, ce se presupunea c sunt rezistente la Varroa destructor (jacobsoni) au demonstrat faptul c acestea aveau exprimat cel puin un mecanism de rezisten. La coloniile ce nu prezentau rezisten s-a nregistrat un grad de infestare a puietului de 65 75%, n timp ce albinele care se presupunea c prezint rezisten la parazit au nregistrat rate de infestare considerabil reduse (R i n d e r e r , T.E. i col., 1999)

    L i a k o s , V. i col. (2002) a efectuat ncercri de identificare a unor linii de albine care prezint rezisten natural la Varroa destructor n coloniile de Apis mellifera macedonica. n acelai timp se ncearc i obinerea unor linii de albine rezistente prin procese de selecie, n care rezistena este motenit de la prini la descendeni ca nsuire aditiv (L e w e y L. i col. 2003).

    Numeroase programe de ameliorarea a populaiilor de albine n vederea mririi rezistenei acestora la boli au fost lansate i dezvoltate n ntreaga lume.

    Creterea albinelor rezistente la aciunea paraziilor cu ajutorul programelor de selecie convenionale ce utilizeaz mtci cu caracteristici dezirabile mperecheate cu trntori aparinnd coloniilor selecionate au condus la rezultate promitoare. O cale promitoare de a obine prin selecie albine rezistente la boli i parazii o constituie i selecia gameilor provenii de la masculi homozigoi, care s-a dovedit deja eficient n procesele de selecie a albinelor n funcie de performanele de producie (J a n d r i c i c , S.E. i col., 2003).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Introducere

    15

    n acest context, biologia molecular ofer importante mijloace de control i monitorizare a prezenei agenilor patogeni, a paraziilor i a bolilor provocate de acestea.

    Identificarea locilor nsuirilor cantitative asociate cu rezistena la boli i parazii la albine are o deosebit importana economic, pentru c ofer instrumentele necesare seleciei indivizilor cu nsuiri dezirabile i includerea lor n schemele de ameliorare a cror alctuire este facilitat de selecia asistat de markeri (MAS Marker Assisted Selection)

    La albine, au fost utilizai markeri moleculari att pentru identificarea relaiilor filogenetice dintre populaii (C a m e r o n , S.A., 2003), ct i n studiile de evideniere complet a genomului (Crozier i col., 1993), caracterizarea unor regiuni intergenice n ADN-ul mitocondrial (C o r n u e t i col., 1991), i a unor secvene de ADN cu un grad nalt de conservare (T a r s , S. i col., 1993), pentru punerea n evidena a unei rate nalte de recombinare la nivelul locusului sexului (B e y e , M. i col., 1999). Markerii genetici s-au dovedit a fi de o deosebit importan i utilitate n procesele de selecie a albinelor rezistente la boli, ct i pentru studiul diversitii paraziilor, n vederea stabilirii structurii polulaionale i a relaiilor taxonomice (N a v a j a s , M. i col., 2000).

    La populaiile de albine, unde variaia alozimelor este relativ sczut, se acord importan markerilor ADN care prezint un polimorfism adecvat studiilor necesare identificrii rezistenei la boli i parazii n cadrul acestor populaii. Aceti markeri ADN pot prezenta fie variaii ale situs-urilor de restricie, cum sunt markerii RAPD, fie variaii ale lungimii, cum este cazul microsateliilor

    (R o w e i col., 1997).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Introducere

    16

    Multitudinea de markeri moleculari utilizai n entomologie poate fi inclus n dou mari categorii, markeri proteici i markeri ADN (L o x d a l e , H.D. i col., 1998). Dac markerii moleculari sunt reprezentai de izozime (enzime cu funcii similare produse la loci diferii) i alozime (pentru o enzim dat, alozimele sunt produi ai diferitelor alele la un anumit locus), markerii ADN prezint o mult mai mare variabilitate, n funcie de tehnicile n care acetia i gsesc utilizarea.

    Comparativ cu markerii proteici, izozimele i alozimele, markerii ADN utilizai la insecte (inclusiv la albine) sunt mai numeroi. Acetia sunt: RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphisms) Polimorfismele

    Lungimii Fragmentelor de Restricie SSLPs (Simple Sequence Length Polymorphisms) Polimorfismele

    Lungimii Secvenelor Simple

    Minisateliii sau VNTRs (Variable Number of Tandem Repeats) Numrul Variabil al Repetiiilor n Tandem

    Microsateliii

    AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphisms) Polimorfismul lungimii fragmentelor de ADN amplificate

    RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Polimorfismul ADN-ului amplificat la ntmplare

    Importana tuturor acestor markeri rezid n posibilitatea utilizrii acestora la alctuirea hrilor de linkage i a identificrii locilor nsuirilor cantitative, care au un rol decisiv n furnizarea de date utile n controlul rezistenei la boli i duntori la populaiile de albine.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    17

    CAPITOLUL I

    BOLILE I PARAZIII ALBINELOR

    Albina melifer (Apis mellifera L.) este o insect social cu trei caste. Face parte din regnul Animalia, clasa Insecta, ordinul Hymenoptera, familia Apidae, genul Apis. O colonie de albine (fig. 2, 3, 4) const din matc (regin) - femela fertil (2.a, 4), cteva mii de lucrtoare - femele care nu au capacitatea de a se reproduce (2.b, 3) i din cteva sute de trntori masculi (2.c).

    Figura 2. Indivizii coloniei de albine, a - matc, b - albin lucrtoare, c trntor (www.liis.lv/kukaini/lkuk2.htm - This image may be subject to copyright)

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    18

    ndatoririle albinelor lucrtoare sunt diversificate pe parcursul vieii acestora, de la asigurarea cureniei, cldirea fagurilor i hrnirea puietului, pn la activitile de hrnire a mtcii.

    De la vrsta de 15 zile asigur ventilaia coloniei, paza i culegerea polenului. La nceputul anului, o colonie de albine const din regin i cteva sute de lucrtoare care au iernat (M r g h i t a , L. Al., 2003).

    Pe msur ce crete lungimea zilei,matca ncepe s depun ponta. n condiii normale, din oule fertilizate (diploide) se dezvolt lucrtoare, iar din cele nefertilizate haploide, trntorii.

    Figura 3. Albin lucrtoare (www.uni-bayreuth.de/departments/ toek1/fortner/This image may be subject to copyright)

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    19

    Figura 4. Matc nconjurat de albine lucrtoare (www.tuat.ac.jp/~ethology/ Sasaki/queen-L.jpeg - This image may be subject to copyright)

    Timpul de dezvoltare a lucrtoarelor i trntorilor de la stadiul de ou pn la cel de adult este o caracteristic de cast i difer mult. n medie, o lucrtoare se dezvolt din ou pn la stadiul de adult n 21 de zile, iar un trntor n 16 zile (W i n s t o n , 1987, citat de D e n h o l m , C.H., 1999).

    Tipul hranei administrate larvei diploide femele dup vrsta de 3 zile va conduce la obinerea unei lucrtoare, sau regine. Iniial, toate larvele sunt hrnite cu lptior de matc (secreie bogat n proteine a glandelor mandibulare i hipofaringiene a doicilor).

    Larvele destinate a ajunge regine sunt hrnite cu cantiti mai mari de lptior de matc pe toat perioada existenei lor. Dup vrsta de 3 zile, larvele albinelor lucrtoare i ale trntorilor nu mai sunt hrnite cu lptior de matc, ci cu nectar (care cu ajutorul enzimelor salivare este convertit n miere) i polen (D e n h o l m , C.H., 1999).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    20

    1.1. BOLILE ALBINELOR

    1.1.1. Boli provocate de virui

    Toate formele de via sunt atacate de virui, existnd o foarte mare varietate a tipurilor acestora. Fiecare tip de virus are ns o gazd specific, sau un spectru foarte restrns de gazde. Particulele virale constau dintr-un fragment de material genetic, ARN sau ADN, situat n interiorul unui nveli proteic. Ele se nmulesc

    doar n interiorul celulelor vii ale gazdei.

    Cea mai mare parte a viruilor care atac albinele au drept efect scurtarea vieii acestora. Acetia produc boli grave sau chiar fatale, se nmulesc i se rspndesc n organismele gazd pe o perioad ndelungat, fr a cauza semne aparente ale bolii pe care o provoac. Aceast particularitate este caracteristic n cvasitotalitate bolilor provocate de virui la albine.

    Exist diferite clasificri ale viruilor identificai la albine, toate realizate n funcie de relaiile filogenetice existente ntre acetia. Pe baza metodelor ce utilizeaz secvenirerea fragmentelor de ADN din genomul viral, s-a stabilit faptul c majoritatea viruilor identificai la albine sunt de tip picorna (E v a n s , J. D., i col., 2000).

    Metode directe de control a virusurilor la albine nu au fost nc stabilite, diagnosticul precis al prezenei acestora fiind greu de stabilit.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    21

    Paralizia cronic

    Dei aceast boal a fost descris nc de acum un secol, cauza sa a fost identificat abia n anul 1963. Iniial s-a considerat c parazitul Acarapis woodi ar fi cel care provoac boala, abia ulterior demonstrndu-se c aceasta este rezultatul aciunii unui virus virusul paraliziei cronice.

    Acest virus este probabil ntotdeauna nsoit de un virus satelit - virusul asociat al paraliziei cronice a crui aciune nu se cunoate cu exactitate, dar se pare c este implicat n mecanismele de aprare.

    La albine acest virus satelit inhib replicarea particulelor virale cu dimensiunile cele mai mari i cu capacitatea infectant cea mai ridicat.

    n cazul acestei boli se ntlnesc dou tipuri de simptome. Primul este caracteristic aa numitei boli a insulei Wight identificat n Marea Britanie la nceputul secolului XX i const n pierderea capacitii de zbor, dilatarea abdomenului, distanarea aripilor nsoit de micri necoordonate.

    Coloniile sever afectate adesea colapseaz, n special la mijlocul sezonului de var. Al doilea tip de simptome caracterizeaz aa numita boal neagr. Acestea sunt identice cu primele, dar n plus albinele i pierd nveliul pilos, avnd ca urmare corpul negru cu aspect unsuros.

    Se presupune c apariia acestor dou tipuri diferite de simptome cauzate de acelai virus se datoreaz diferenelor genetice dintre albine (M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    22

    Paralizia acut

    Aceast boal este provocat de virusul paraliziei acute i afecteaz albinele adulte, n special pe perioada de var. Iniial nu a fost asociat cu inducerea vreunei boli sau cu provocarea morii pentru c albinele infestate preau sntoase. Mecanismul inducerii bolii nu este nc elucidat, se tie doar c purttor al virusului ce o provoac este parazitul Varroa destructor (jacobsoni), ce acioneaz ca un vector de transmitere a lui la albine adulte, sau la puiet, aa cum demonstreaz i observaiile efectuate n Europa, SUA i America central (H u n g i col., 2000; B a l l i col., 1988, B a i l e y i col., 1979; S h i m a n u k i i col., 1994, citai de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997). Analize serologice au demonstrat prezena masiv a acestui virus n Ungaria (B e k e s i , L. i col., 1999).

    Pentru evidenierea acestuia sunt utilizate analize ale secvenei nucleotidice izolate din coloniile de albine infestate (E v a n s , J. D., 2002). Albinele adulte infectate pot constitui la rndul or focare de infecie pentru larvele tinere, prin secreia unor cantiti mari de virus n hrana acestora.

    Boala produs de virusul albinelor din Kashmir (KBV)

    KBV a fost iniial detectat la albinele adulte din Asia, Apis cerana ( B a i l e y i Woods, 1977, citai de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997), dar ulterior a fost identificat i la Apis mellifera n Europa, Australia i America de Nord (A l l e n i col., 1995; A n d e r s o n , 1990; B r u c e i col., 1995; H u n g i col., 1995 citai de H u n g , A.C.F., 2000). Acesta este un virus nrudit serologic cu virusul paraliziei acute, are o aciune similar lui. Unii autori consider c acesta

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    23

    ar fi vehiculat de parazitul Varroa destructor (jacobsoni) (H u n g A. C. i col.,1999). Pentru evidenierea KVB au fost utilizate iniial metode serologice (H u n g A. C. i col., 1999), dar la momentul de fa sunt utilizate analize ale secvenei nucleotidice izolate din coloniile de albine infestate (E v a n s , J. D., 2002, H u n g , A.C. i col., 2002).

    Spre deosebire de virusul paraliziei acute, toate tulpinile KBV sunt extrem de virulente, virusul se nmulete rapid n hemolimfa albinelor adulte sau a puietului, producnd moartea doar n trei zile.

    Boala puietului n sac

    Virusul care provoac aceast boal este Morator aetatule, fiind unul dintre primele virusuri detectate la albine. Organizarea genomic a virusului este similar membrilor familiei Picornaviridae, cu gene structurale la captul 5 i gene nestructurale la captul 3 (G h o s h , R. i col., 1999, citat de G r a b e n s t e i n e r , E. i col., 2001).

    Virusul se nmulete rapid n mai multe esuturi larvare, iar larvele par s aib o dezvoltare normal pn dup cpcire. Apoi devin galbene, cenuii sau brune, cu capul de culoare mai nchis dect corpul, sunt ntoarse complet cu partea ventral n sus i cea dorsal se sprijin pe pereii inferiori ai celulei lund aspectul unor saci cu lichid. Acest lichid care conine milioane de particule virale este situat ntre corpul larvei i pereii celulei. Larvele mor apoi curnd, se usuc i primesc o coloraie maro nchis. Viruii existeni n larvele moarte i pierd repede capacitatea de a infecta noi indivizi, n special pe timpul iernii. Pericolul de infestare este mai

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    24

    mare la lucrtoarele tinere pe perioada n care cur celulele fagurilor. Se pare c trntorii, care niciodat nu mnnc polen nu sunt afectai de acest virus.

    La vrsta de dou zile larvele sunt cel mai susceptibile la aciunea virusului. Perioada de vrf a infestrii este cea de la sfritul primverii i nceputul verii. Este interesant de observat faptul c efectele virusului puietului n sac sunt identice cu cele produse de anestezia rapid cu CO2.

    Malformaia aripilor

    Este o anomalie produs de un virus, numit virusul ce produce malformaia aripilor, care a fost iniial identificat la Apis mellifera din coloniile infestate cu Varroa destructor (jacobsoni) n Japonia. Albinele din coloniile infestate au aripile slab sau foarte slab dezvoltate. Virusul are o perioad ndelungat de nmulire. n cazul infestrii oulor, la scurt timp dup eclozionare larvele mor, la puiet moartea se produce n stadiile de dezvoltare timpurie, iar dac infecia se produce la albinele adulte, acestea nu prezint malformaii, dar moartea se produce. Se pare c virusul produce mortalitate i n coloniile neinfestate cu Varroa destructor (jacobsoni), iar mecanismul su de transmitere este similar cu ce ntlnit la virusul paraliziei acute (B a l l , 1989, citatde M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997). Cercetri similare efectuate n Anglia de B o w e n - W a l k e r i col. (1998) i de van O e r s i col. (2000) n Olanda confirm rolul de vector pe care l are Varroa destructor (jacobsoni) n transmiterea virusului ce provoac malformaia aripilor la albine (DWV deformed wing virus). Cu toate acestea, pentru a cauza boala virusul trebuie s se gseasc peste o anumit concentraie n pupele albinelor infestate (B r o w e n W a l k e r i col., 1998).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    25

    Boala produs de virusul albinelor din Egipt

    Aceast boal este ntlnit doar n Egipt i este produs de un virus denumit virusul albinelor din Egipt, despre care ns nu se cunoate nimic nici n privina apariiei sale i nici detalii despre mecanismele sale de aciune (B a i l e y i col., 1979 citai de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    Paralizia lent

    Virusul paraliziei lente este responsabil de producerea acestei boli. Indivizii infestai mor la 12 zile de la inducerea experimental a bolii prin injectarea virusului n hemolimf, iar cu dou zile nainte de colaps se produce paralizia celor dou perechi de membre anterioare. Recent s-a descoperit ca acest virus este letal n coloniile infestate cu Varroa destructor (jacobsoni), dar nu se cunosc nc date referitoare la istoricul bolii sau la rspndirea acesteia (M o r s e , R . A . & F l o t t u m , K ., 1997).

    Boala produs de virusul celulei negre a mtcii

    Virusul celulei negre a mtcii constituie cauza morii larvelor de matc dup nchiderea n celule. Este un virus de tip picorna i a fost iniial izolat de la albinele din Africa de Sud (L e a t , N. i col., 2003). Pereii celulelor devin maro nchis sau negri. Larvele bolnave au o coloraie galben pal semnnd cu cele infestate de virusul ce provoac boala puietului n sac. Adesea, virusul este prezent la albinele infestate cu Nosema apis (A l l e n i col., 1993 citai de B e n j e d d o u , M. i col., 2002). Exist ncercri de manipulare a genomului acestui virus n vederea exploatrii potenialului acestuia ca vector viral i

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    26

    utilizarea lui n experimente conduse cu scopul aprofundrii cunotinelor despre PMS la albine (B e n j e d d o u , M. i col., 2002).

    Boala produs de virusul filamentos

    Virusul filamentos a fost iniial identificat n SUA (C l a r k , 1978, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997). El se nmulete n corpul gras i n esutul ovarian al albinei adulte. La indivizii care prezint infestare sever, hemolimfa devine de culoare alb lptoas, acesta fiind singurul simptom cunoscut al aciunii virusului.

    Boala produs de virusul Y al albinelor

    Virusul Y al albinelor se nmulete doar cnd este introdus n organism odat cu hrana. Nu se cunosc detalii despre acesta i nici despre simptomele infeciei.

    Virusul celulei negre a mtcii, cel filamentos i virusul Y al albinelor se nmulesc n organismul albinelor adulte atunci cnd acestea sunt infestate cu protozoarul Nosema apis (M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    Boala produs de virusul X al albinelor

    Aceast boal este produs de un virus nrudit serologic cu virusul Y al albinelor i denumit virusul X al albinelor, fiind aproape imposibil de separat de acesta pe cale fizic sau chimic. Spre deosebire de virusul Y, virusul X al albinelor nu este asociat cu Nosema apis, dar s-au gsit uneori asocieri ntre acesta i

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    27

    protozoarul Malpighamoeba mellificae. Virusul se rspndete predominant prin fecalele contaminate. Prezena sa n albinele deja contaminate cu M.mellificae accelereaz moartea acestora (M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    Boala produs de virusul aripilor opace

    Infestarea albinelor cu virusul aripilor opace devine vizibil n momentul n care aripile acestora devin opace. Diagnoza precis a acestei boli poate fi stabilit doar serologic. Virusul se nmulete n capul i toracele indivizilor infestai.

    Prezena acestuia conduce la scurtarea vieii, iar coloniile cu infestare masiv devin inactive dup care colapseaz la scurt timp (M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    Boala produs de virusul Apis iridiscent

    Virusul Apis iridiscent este un iridiovirus asociat cu boala clusterelor identificat n India la Apis cerana. Infestarea cu acest iridiovirus conduce la inactivitatea coloniilor n principal vara, colapsul producndu-se la un interval de circa dou luni de la infestare.

    Se nmulete n diferite esuturi: corpul gras, tractusul alimentar, glandele hipofaringiene i ovarele albinelor (M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    28

    Boala produs de virusul albinei din Arkansas

    Virusul ce produce aceast boal - virusul albinei din Arkansas, a fost iniial identificat n Arkansas la albine aparent sntoase, fr a se cunoate detalii despre acesta. Nu a fost ntlnit n afara granielor SUA.

    n California, L o m m e l i col., 1985 (Morse, R.A. & Flottum, K. Eds., 1997) a ntlnit un virus asemntor pe care l-au denumit virusul Berkley al albinelor, dar nu se cunoate nc dac acesta este identic cu virusul albinelor din Arkansas (M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    1.1.2. Boli provocate de bacterii

    Datorit pierderilor economice considerabile pe care acestea le produc apicultorilor, bolile provocate de bacterii au fost cele mai studiate boli ale albinelor.

    Loca american

    W h i t e n 1907 (Morse, R.A. & Flottum, K. Eds., 1997) a fost primul care a demonstrat faptul c loca american este rezultatul infestrii cu bacteria sporulat B.larvae. Este foarte contagioas i dac nu este tratat la timp i corespunztor poate conduce la dispariia ntregii colonii, rspndindu-se i la alte stupini.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    29

    Aceast boal este una dintre cele mai grave boli ale albinelor n ntreaga lume, agentul patogen fiind Bacillus larvae.

    Cadavrele larvelor infestate reprezint sursa de infecie. Albinele lucrtoare ncercnd s elimine din stup larvele infestate i moarte, preiau sporii bacteriei pe piesele bucale, picioare i corp, devenind ageni infectani. Contaminarea se face pe cale bucal, ncepnd cu a doua zi a stadiului larvar cnd puietul ncepe s fie hrnit de ctre albine. Cel mai frecvent, boala se transmite de la un stup la altul prin intermediul albinelor hoae, sau prin achiziionarea necontrolat a unor familii de albine sau mtci.

    Dei la indivizii aduli infestarea este greu de identificat, diagnosticul poate fi stabilit prin examinarea puietului infestat. Larvele au culoare galben maronie i miros similar cu cel al cleiului de oase. Cel mai frecvent larvele mor dup cpcire, cpcelele fiind perforate i concave. Cadavrul larvei se deshidrateaz i ader la peretele celulei cu care formeaz un corp comun.

    Loca european

    Aceast boal este considerat de majoritatea apicultorilor mai puin grav dect loca american.

    Dei a fost studiat nc de la sfritul secolului al XVIII-lea (S c h i r a c h , 1771 - n Honey Bee Pests, Predators, and Diseases, 45, Morse, R.A. & Flottum, K. Eds., 1997) detaliile referitoare la aceast boal nu sunt nc elucidate.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    30

    Agentul patogen este Melissococcus pluton, o bacterie care iniial a fost cunoscut sub denumirile de Bacillus pluton i Streptococcus pluton. Este rspndit pe tot globul, apare primvara timpuriu pn toamna. Contaminarea se face pe cale bucal, prin consumul de hran infestat, iar rspndirea n principal prin albinele hoae i trntori.

    Boala este dificil de depistat la nceput. Larva devine la nceputul mbolnvirii mai transparent, corpul se nmoaie, i schimb poziia, devine glbui, iar la 3 4 zile de la infestare larvele mor i se descompun. n locul acestora apare un lichid opalescent care devine cafeniu i vscos.

    Cnd boala apare la puietul cpcit, cpcelele celulelor se adncesc i devin mai nchise la culoare.

    n 1984, P i n n o c k i F e a t h e r s t o o n e (citai de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997)au artat c testul ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) poate fi utilizat cu succes n identificarea Melissococcus pluton, punnd astfel n eviden existena bolii nc din stadiile timpurii cnd coloniile infestate par sntoase.

    Septicemia

    La albine, septicemia este o boal bacterian a albinelor adulte descris pentru prima dat de B u r n s i d e nc de la nceputul secolului XX (n Honey Bee Pests, Predators, and Diseases, 51, Morse, R.A. & Flottum, K. Eds., 1997). Boala este provocat de Bacillus apisepticus, bacterie reclasificat n anul 1959 de ctre

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    31

    L a n d e r k i n i K a t z n e l s o n (n Honey Bee Pests, Predators, and Diseases, 51, Morse, R.A. & Flottum, K. Eds., 1997) ca Pseudomonas apiseptica. Aceasta este o bacterie nesporulant gram-negativ. Contaminarea se produce pe cale respiratorie, agentul patogen ptrunde n hemolimf care are un aspect lptos i mobilitate redus. n hemolimf se nmulete i n final produce moartea, la 20 30 ore dup infestare.

    Boala este favorizat de condiii necorespunztoare de ntreinere, mai ales locuri umbroase i rcoroase. Se pot nregistra vindecri spontane atunci cnd cauzele care au favorizat apariia acesteia dispar.

    Paratifoza

    Aceast boal este tot o boal a albinelor adulte favorizat de condiiile nefavorabile de ntreinere. Agentul patogen este Bacillus parathyphi alvei. Contaminarea se face pe cale bucal prin intermediul apei infestate. Albinele infestate i pierd capacitatea de zbor, au abdomenul inflamat, prezint diaree dup care intervine moartea. Boala poate fi confundat cu nosemoza i acarioza i pentru stabilirea unui diagnostic corect trebuie utilizat examenul microscopic.

    Boala produs de Bacillus pluvifaciens

    Este o boal ntlnit destul de rar, probabil datorit faptului c nu este uor de identificat (M o r s e , R . A . & F l o t t u m , K . E d s ., 1997). Este produs de

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    32

    Bacillus pluvifaciens, o bacterie sporulat gram-pozitiv. Ea afecteaz doar larvele albinelor, iar etiologiei ei nu este nc elucidat.

    Boala produs de spiroplasme

    Spiroplasmele sunt bacterii din clasa Mollicutes. C l a r k , 1977b, 1978 (citat de M o r s e , R . A . & F l o t t u m , K . E d s ., 1997). a descoperit n SUA o specie aparinnd acestei clase, letal pentru albine. Nu se cunosc detalii referitoare la boal.

    Boala produs de Rickettsia

    Rickettsia este o bacterie gram-negativ care are aciune parazitar intracelular. La albine au fost identificate puine cazuri de mbolnviri produse de aceast bacterie (P o l t e v i col., 1967 n Rusia, W i l l e 1964b, 1966, 1967 n Elveia, W i l l e 1964b n Germania).Cercetri efectuate dup 1970 aduc n discuie natura viral (C l a r k , 1977a, 1978) sau bacterian (B a i l e y , 1981) a speciei, ns acest aspect nu a fost nc elucidat.

    1.1.3. Boli provocate de protozoare

    Protozoarele sunt organisme unicelulare cu aciune patogen asupra insectelor,

    cauzndu-le infecii cronice care pot fi sau nu letale pentru gazda infestat.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    33

    La albine nu se cunosc semne clinice n cazul infestrii cu protozoare, de aceea diagnosticul poate fi stabilit doar prin examen microscopic.

    Dei s-au efectuat multe studii referitoare la protozoarele care infesteaz albinele i la bolile pe care acestea le produc, sunt nc multe necunoscute cu privire la genetica i ciclul de via al protozoarelor (M o r s e , R . A . & F l o t t u m , K . E d s ., 59, 1997).

    Nosemoza

    Boala este produs de protozoarul Nosema apis. Acesta infecteaz celulele epiteliale ale peretelui intestinal al albinelor unde se nmulete, mpiedicnd digestia i asimilarea hranei. Agentul patogen are dou forme, vegetativ i sporulat. n forma vegetativ se multiplic n ventricul, care devine n ntregime infestat n dou sptmni de la contaminare (F r i e s i col., 2003). Forma sporulat apare dup moartea albinelor, sau cnd protozoarul este eliminat n mediul exterior, unde rezist timp ndelungat, iar cnd ajunge din nou n organismul albinei se transform n form vegetativ.

    Contaminarea se face pe cale bucal, prin consumul de ap sau hran infestat. Boala se poate transmite i prin contact direct ntre matca infestat i albinele care o ngrijesc, sau mai ales primvara n timpul curirii fagurilor infectai.

    Familiile infestate prezint o activitate redus primvara. Albinele bolnave prezint diaree, au abdomenul umflat, i pierd capacitatea de zbor, tremur, paralizeaz i apoi mor.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    34

    mbolnvirea cu Nosema conduce la scderea produciei de miere i la pierderi mari n timpul iernii, n ciuda lipsei unor evidene clare ale instalrii bolii.

    Amoeboza

    Boala a fost identificat n 1916 de ctre Maassen care observat prezena unor chiti amoebici n tubii Malpighi ai albinelor infestate. Aceast amoeb a fost denumit Malpighamoeba mellificae (P r e l l , 1962b, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997). Acest protozoar este rspndit n toate continentele dar are o frecven mai redus de ct Nosema apis.

    Trntorii i mtcile sunt foarte rar infestate. Boala se transmite prin chitii de Malpighamoeba mellificae din depozitele de fecale, mai ales primvara cnd albinele cur fagurii.

    Nu se cunosc simptome clare ale infestrii cu acest protozoar. Diagnosticul poate

    fi stabilit doar prin examenul microscopic, atunci cnd se observ prezena chitilor n amoebici tubii Malpighi.Celulele epiteliale ale tubilor infestai se aplatizeaz i vor fi consumate de ctre parazit.

    De asemenea, prezena Malpighamoeba mellificae cauzeaz disfuncii ale reglrii osmozei la albinele infestate.

    Boala provocat de gregarine

    Gregarinele sunt protozoare ce formeaz o clas mare care cuprinde peste 1500 de specii (L e v i n e , 1982, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    35

    Unele dintre acestea au fost identificate n tractusul intestinal al albinelor, atacnd epiteliul stomacului.

    Speciile identificate la albine nu sunt specifice pentru aceast gazd (W a l l a c e , 1966, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997) dar pot proveni din nectarul cules, sau din ap, ori chiar prin contaminare de la alte insecte.

    Dei pot produce modificri patologice n celulele pe care le atac, gregarinele nu produc efecte negative majore n coloniile pe care le atac. Climatul cald se pare c este favorabil rspndirii bolii, fiind identificat n SUA i America Latin.

    Boala provocat de flagellate

    Flagellatele sunt protozoare nesporulate ce posed flagel, pseudopode, sau ambele mijloace de locomoie. La albine au fost identificate flagellate din clasa Kinetoplastida, care a u form alungit i prezint flagel.

    n intestinul albinelor a fost identificat prezena Leptomonas apis (L o t m a r , 1946, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997) care produce semne vizibile ale prezenei sale atacnd peretele intestinal n regiunea piloric, dar nu exist nici o dovad c prezena acestora ar cauza vreo stare patologic.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    36

    1.1.4. Boli provocate de ciuperci i mucegaiuri

    Ciupercile i mucegaiurile sunt organisme saprofite frecvent ntlnite att n faguri, ct i la albine. Bolile pe care acestea le produc la albine, micozele, sunt boli infecto contagioase i evoluia lor este influenat de condiiile de mediu.

    Ascosferoza (Puietul vros)

    Puietul vros este o micoz ce atac larvele albinelor. Ea este cauzat de Ascosphaera apis, o ciuperc ce are micelii de ambele sexe.

    Boala are o rspndire larg peste tot n lume i apare n lunile aprilie mai. Primele observaii privitoare la boal au fost efectuate n 1913 de ctre Maassen n Germania (L o t m a r , 1946, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    Contaminarea se face pe cale bucal prin intermediul albinelor care igienizeaz stupul i care vin n contact cu albinele sntoase. Umiditatea i temperatura ridicat favorizeaz apariia bolii.

    n primul rnd este atacat puietul de trntori, pentru c de obicei acesta se afl la periferia fagurilor, unde umiditatea este mai mare i temperatura mai sczut, extinzndu-se mai apoi i la restul puietului de albine.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    37

    Larvele infestate se nnegresc, i pierd segmentaia, pielea se asprete, iar corpul se acoper cu un miceliu alb. Larva moare, iar n urma evaporrii apei se usuc, avnd aspect mumificat i devine asemntoare unor pietricele de var.

    Boala provocat de mucegaiul polenului

    Aceast micoz este produs de ciuperca saprofit Bettsia alvei care acioneaz asupra polenului depozitat n celulele fagurelui. Are o rspndire larg n Europa i Noua Zeeland. Boala nu atac puietul. Ea poate fi confundat cu ascosferoza, dar spre deosebire de aceasta apare iarna. Infestarea coloniilor cu aceast ciuperc nu constituie o problem grav, neproducnd maladie grav sau moartea.

    Aspergiloza (puietul pietrificat)

    Aceasta este o boal rar i apicultorii o considerau de importan minor, dar ulterior s-a dovedit a fi foarte periculoas, fiind transmisibil i omului cruia i atac mucoasele oculare i pe cele ale aparatului respirator. Este rspndit n stupinele de pe toate continentele.

    Boala este provocat de specii de ciuperci aparinnd genului Aspergillus. Cel mai frecvent boala este produs de Aspergillus flavus, dar ocazional este produs i de A.fumigatis i A.niger. Sunt atacate larvele, nimfele i albinele adulte.

    Contaminarea cu Aspergillus se produce mai frecvent dup un cules abundent de polen, cnd datorit netasrii corespunztoare ciuperca l infesteaz, boala fiind agravat de aciunea factorilor negativi de mediu. Primele semne ale infestrii

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    38

    sunt reprezentate de nelinite, dup care albinele prezint micri anormale, paralizeaz i n final mor.

    Larvele infestate cu Aspergillus se deshidrateaz, au o consisten dur (de aici numele de puiet pietrificat), devin glbui, sau galben verzui.

    Nu se cunoate cu exactitate modalitatea de rspndire a bolii, dar se presupune c aceasta s-ar extinde prin intermediul schimbului de rame pe care l realizeaz cresctorii, adic prin ramele provenite din coloniile bolnave i ajunse n cele sntoase.

    G i a u f f r e t i T a l i e r c i o (1967) (citai de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997) au evideniat posibilitatea ca boala s fie legat i de administrarea antibioticelor, care modific echilibrul florei intestinale normale la albine, precum i de influena unor factori de mediu (umiditate, lipsa ventilaiei, o hran cu un coninut prea mare de ap etc.), sau genetici care favorizeaz apariia bolilor produse de fungi.

    Melanoza

    Este o boal ce afecteaz sistemul reproductor al mtcilor, producnd sterilitate. Boala a mai fost denumit H melanoz (de la cuvntul german Hefe care nseamn drojdie) pentru a fi deosebit de B melanoza care este produs de o bacterie. Nu se cunosc detalii despre incidena natural a bolii.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    39

    Agentul patogen care produce H melanoza este Melanosella mors apis. Se pare c acesta intr prin orificiul vaginal n oviducte i ovare unde produce melanoza, adic o coloraie neagr.

    Punga cu venin i glandele veninoase ale albinelor sunt de asemenea afectate, prezentnd inflamaii negre extinse, care exercit presiune asupra oviductelor, iar oule sunt pierdute, matca devenind steril (Fyg, 1964, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    1.2. PARAZIII ALBINELOR

    Paraziii albinelor aparin clasei Arachnida, subclasa Acari, avnd urmtoarele caracteristici: patru perechi de picioare segmentate, un corp nesegmentat, iar cavitatea bucal alctuit din dou pri, papilele senzoriale i chelicerele ascuite.

    Stupul de albine reprezint un habitat potrivit pentru o larg diversitate de parazii. Au fost identificate peste 86 de specii de parazii n habitatul albinelor (d e J o n g i col., 1982b, citai de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997). Acetia pot fi clasificai n patru categorii (E i c k w o r t , 1988, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997):

    parazii vidanjori care se hrnesc cu resturile din stup (buci vechi de faguri cu miere, resturi de albine moarte, fungi etc.) i care invadeaz proviziile de hran depozitate. Acetia sunt parazii globulari cu micri lente, corp de culoare deschis i membrele de culoare nchis. Din aceast categorie fac parte Glycyphagus sp., n spe

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    40

    Glycyphagus domesticus care se hrnete exclusiv cu fungii din stup, Acarus sp. n special Acarus siro i Acarus immobilis care se hrnesc att cu fungi ct i cu alte resturi de natur organic, precum i Tyrophagus sp. Tyrophagus putrescentiae, Tyrophagus longior i Tyrophagus palmarum. Dei se gsesc n numr mare, aceti parazii nu aduc prejudicii coloniilor sntoase, neconstituind un pericol pentru acestea.

    parazii prdtori care se hrnesc cu paraziii vidanjori, se gsesc n cea mai mare parte n resturile din stup. Cu mici excepii, acetia nu au drept habitat stupul, dar se afl acolo unde organismele pe care le atac i procur hrana. Majoritatea aparin subordinului Mesostigmata, fiind parazii cu micri rapide i corp aplatizat. Cei mai des ntlnii aparin familiilor Ascidae, Macrochelidae i Parasitidae. Cea mai mare parte pot fi observai cu ochiul liber i nu aduc nici un prejudiciu albinelor i/sau puietului.

    parazii foretici, care se instaleaz pe albine cu scopul de ajunge la locul din care acestea i procur hrana (flori, stupi). Cei mai rspndii aparin genului Neocypholaelaps. Acetia se ataeaz ntr-un anumit stadiu al dezvoltrii lor de o insect adult proaspt aprut pentru fi transportai ntr-un cuib nou.

    parazii care paraziteaz albinele adulte i puietul lor. Acetia reprezint cea mai important categorie de parazii datorit efectelor lor duntoare att asupra albinelor adulte ct i asupra puietului. Varroa

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    41

    destructor i Acarapis woodi sunt paraziii cu cele mai serioase efecte asupra albinelor i puietului, att datorit aciunii lor parazitare propriu-zise ct i datorit bolilor pe care acetia le vehiculeaz. Aici trebuie amintii i paraziii aparinnd genului Tropilaelaps (T. clareae i T. koenigerum), dar a cror aciune este restrns la perimetrul Asiei. Mai exist i alte specii de parazii caracteristici altor gazde i care doar accidental paraziteaz albinele. Din aceast categorie fac parte cei aparinnd Piemontes sp. (Piemontes ventricosus, Piemontes anobii i Piemontes tritici), care sunt parazii polifagi ai larvelor insectelor i care invadeaz albinele doar ocazional.

    Dintre categoriile de parazii mai sus menionate doar trei produc mortalitate masiv n familiile de albine, respectiv Varroa destructor (jakobsoni), Acarapis woodi i Tropilaelaps clareae n Asia.

    Toi fac parte din categoria celor care paraziteaz albinele adulte i puietul lor.

    1.2.1. Acarapis woodi

    Apicultorii din ntreaga lume se confrunt cu pierderi masive datorit bolii produse de invazia acestui parazit, care mai poart numele de parazit al traheilor datorit faptului c se hrnete i e reproduce n traheea albinelor.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    42

    Este un parazit cu dimensiuni microscopice, corp oval, segmentat i opt picioare.

    Femelele au o lungime de 143 174 m i o lime de 77 88 m, n timp ce masculii

    sunt de dimensiuni mai reduse, 125 136 m lungime i 60 77 m lime.

    Att adulii, ct i larvele i oule lor au ca habitat sistemul respirator al albinelor. La nivelul primei perechi de stigme toracice care se deschide ntr-o mic excavaie n depresiunea mezotoracelui femelele depun oule, producnd pn la 20 de descendeni, care ajung la maturitate dup circa 11 12 zile masculii i 14 15 zile femelele. n mod obinuit acarienii produc doar o generaie n aceeai gazd. Acest acarian infesteaz att albinele lucrtoare ct i mtcile i trntorii

    (P e t t i s i col., 2003), dei trntorii datorit tuburilor traheale mai largi sunt infestai preferenial (D a w i c k e , 1991, citat de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    Contaminarea se face prin intermediul albinelor hoae, a trntorilor, mtcilor i roiurilor infestate. Albinele parazitate i pierd capacitate de zbor, cad n faa urdiniului, abdomenul este dilatat, iar corpul prezint tremurturi. Aripile au micri nesincronizate i sunt ndeprtate.

    La o infestare masiv, traheile i schimb culoarea, din alb sidefiu devenind mate, galben castanii i apoi negre. Coloniile cu un grad ridicat de infestare sunt mai slbite i produc mai puin puiet (S c o t t - D u p r e e i O t i s , 1988, citai de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997).

    Exist o serie de tratamente n combaterea acestui parazit, cele mai utile dovedindu-se acelea pe baz de mentol (T e w , J.E., 2003).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    43

    1.2.2. Varroa sp.

    Datorit efectelor sale extrem de nocive i rspndirii largi Varroa destructor (jacobsoni) constituie o problem major pentru apicultorii din ntreaga lume. Varroa sp. este un parazit ce face parte din regnul Animalia, ncrengtura Arthropoda, Clasa Arachnida, Ordinul Acari, Familia Parasitidae, Genul Varroa, Specia destructor (W a l k e r , K .L. i col., 1997).

    Cercetrile efectuate n ultimii zece ani au demonstrat faptul c Varroa reprezint nu numai o specie (A n d e r s o n , D., 2000), iar n Europa, efectele duntoare produse de Varroa jacobsoni se datoreaz de fapt speciei Varroa destructor (A n d e r s o n , D., 2000; D e l a p l a n e , K. i col., 2005).

    Iniial Apis cerana, albina asiatic, a fost gazda parazitului. Se pare c Varroa destructor (jacobsoni) a nceput s infesteze Apis mellifera doar n ultima sut de ani, odat cu ptrunderea ei n Asia, adaptndu-se la noua gazd. Doar dou tulpini ale parazitului Varroa destructor au devenit parazii ai albinei europene (Apis mellifera L.) peste tot unde este prezent (A n d e r s o n , D., 2000).

    Este un parazit extern care poate fi observat cu ochiul liber. Femela are o lungime de 1,1 1,2 mm i 1,5 1,6 mm lime, de culoare maro-rocat, corpul transversal oval, aplatizat. Masculul, de culoare alb cenuie, are dimensiuni mai reduse, cu lime i lungime de aproximativ 0,7 mm (http://MAAREC. cas.psu.edu,2000, http://www.beekeeping.com/vita/bdiseases/varroam.htm, 2003, http://www.main.org/cahbs/varroam. htm, 2003).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    44

    Masculii se dezvolt din ou nefertilizate i more dup mperechere, iar femelele din ou fertilizate. Femela se fixeaz att pe abdomen ct i pe torace i membre (fig. 5).

    Figura 5. Ciclul de via al parazitului Varroa sp.

    (www.mossopshoney.co.nz/From+hive+to+honeypot/)

    Depune 7 8 ou n celulele cu puiet sau pe larvele de trntori (Boot i col., 1992, citai de M o r s e , R.A. & F l o r t t u m K., Eds., 1997), din care dup 2 zile ies larvele ce se hrnesc cu hemolimfa larvelor i nimfelor de albin i ajung la

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    45

    maturitate dup 7 zile cnd se mperecheaz nainte de eclozionarea albinelor (C o r r a - M a r q u e s , M. H. i col., 2003).

    Femelele mperecheate trec pe albinele lucrtoare, trntori i matc unde se hrnesc cu hemolimfa acestora producndu-le n final moartea (M e d i n a , M. L. i col., 2002).

    Contaminarea se face prin intermediul albinelor hoae, a trntorilor, roiurilor, fagurilor cu puiet, precum i prin practicarea stupritului pastoral.

    La nceputul infestrii, parazitul nu poate fi observat cu ochiul liber, datorit numrului redus de indivizi, precum i datorit poziiei acestuia ntre inelele abdominale. n timpul iernii paraziii nelinitesc familia de albine, se produce un consum mai ridicat de miere i se produce apariia diareei.

    Cnd exist un numr mare de parazii, dup 2 3 ani de la infestare, albinele eclozionate vor fi neviabile, cu aripile nedezvoltate, capul i picioarele diforme. Acestea cad pe fundul stupului i sunt evacuate de ctre albinele sntoase.

    Cnd infestarea atinge 30 40% din efectivul stupului, familia slbete i moare (M r g h i t a , L. Al., 2003).

    Varroa destructor (jacobsoni) este un parazit care are aciune destructiv major asupra familiilor de albine predominant n zonele temperate (W i l k i n s o n , D. i col., 2002; F r i e s , I. i col., 2003; H a r r i s , J. W. i col., 2004).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    46

    Aciunea nociv a parazitului nu se datoreaz doar parazitrii coloniilor de albine cu hemolimfa crora se hrnete, ci mai ales faptului c el constituie un puternic

    vector al viruilor ce infesteaz coloniile de albine (B e n o i t , J. B. i col., 2004).

    Infestrile severe cu Varroa sp. sunt de obicei nsoite de o multitudine de simptome denumite generic Sindromul parazitic (PMS - Parasitic Mite Syndrome). Pe lng asocierile cu transmiterea virusului paraliziei acute, virusul paraliziei lente, sau cel al malformaiei aripilor (N o r d s t r m , S., 2000), se pare c Varroa destructor (jacobsoni) este asociat i cu un alt virus de tip picorna (picorna like virus) recent izolat att din parazit, ct i din albinele infestate cu Varroa sp. (V l a k , J. M. i col., 2003).

    Cercetri efectuate pe populaii de albine infestate simultan cu Acarapis woodi i Varroa destructor (jacobsoni) au indicat faptul c ar putea exista o interaciune biologic ntre cei doi parazii la nivel individual, ceea ce ar aduce prejudicii suplimentare coloniilor infestate (D o w n e y , D. L. i col., 2000).

    Combaterea eficient a parazitului constituie una dintre cele mai mari provocri ale apicultorilor din ntreaga lume (T e w , J. E., 2000; M o o s b e c k h o f e r , R. i col., 2003; D o n z , G., 1998).

    Una dintre cele mai mari probleme ale apicultorilor de azi const n rezistena parazitului la tratamentul cu Apistan (pesticid piretroid avnd component activ tau fluvalinatul), una dintre substanele cu cea mai mare utilizare n combaterea Varroa destructor (jacobsoni), dar i la cele cu Amitraz i Cumafos (P e t t i s , J. S., 2003).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    47

    Cercetrile efectuate la nivel molecular au evideniat posibilitatea asocierii acestei rezistene a parazitului la Apistan, dar i la celelalte substane de sintez utilizate n tratamente care intr n categoria pesticidelor (O d a g i u , A n t o n i a i col., 2005), cum sunt, de exemplu, Cumafos-ul (produs de sintez pe baz de compui organoclorurai ce intr de obicei n compoziia pesticidelor) i Amitrazul (pe baz de antibiotice) cu mutaiile punctiforme aprute la nivelul genelor canalului sodiului (W a n g , R. i col., 2002; W a n g , R. i col., 2003; W a n g , R. i col., 2003).

    Experimentele desfurate n Italia, Frana, Germania, Belgia, Austria, Spania .a. ncepnd cu 1994, au demonstrat experimental prezena fenomenului (H i l l e s h e i m , E. i col., 1996; M i l a n i , N., 1995; T r o u i l l e r , J., 1996; B r u n e a u , E. i col., 1997; T r o u i l l e r , J. i col., 1997; H i g e s , M. i col., 1998; T r o u i l l e r , J., 1998). Rezistena parazitului Varroa sp. la principalii produi de combatere, bazai pe piretroizi s-ar putea explica prin mecanisme identificate la momentul de fa.

    Aceasta, ns, n contextul mai larg al dezvoltrii rezistenei la pesticide att a plantelor ct i al altor organisme (echinoderme, insecte, arahnide etc.), care se pare c sunt guvernate de procese similare (D o y l e , K. i col., 1991; S i b b e s e n , O. i col., 1995; B e s t e n , P.J., 1998; V a l l e s , Rinderer, T.E. i col., 1999; S.M. i col., 2003; Tan, J. i col., 2005; E l e f t h e r i a n o s , I. i col., 2008, .a.).

    Unul dintre ele este reprezentat de prezena anumitor esteraze (monooxigenazele), care stau la baza unui mecanism metabolic de rezisten specific, mediat de acestea - detoxifierea.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    48

    n prezena monooxigenazelor piretroizii sintetici sunt oxidai, ceea ce conduce la anihilarea activitii lor toxice asupra paraziilor (S a m m a t a r o , D i a n a i col., 2005). Aceste monooxigenaze fac parte dintr-un grup mai extins (L e w i s ,

    D.F.V., 2001) localizat n reticulul endoplansmatic i este desemnat ca Citocrom P 450 (CYP sau P450). Acestea aparin superfamiliei de proteine care conin cofactorul Hem (hemoproteine).

    Denumirea atribuit acestui grup enzimatic se datoreaz localizrii celulare a acestora (cito), dar i caracteristicilor spectrofotometrice (crom) cnd fierul din Hem este redus, P450 absoarbe radiaiile luminoase cu lungimea de und carcteristic de 450 nm.

    Reacia de baz prin care Citocromul P450 i manifest rolul catalitic, este tipic monooxigenazelor (oxidare prin introducerea unui atom de oxigen ntr-un substrat organic RH i reducere prin formarea apei cu participarea celuilalt atom de oxigen):

    NADH/NADH+ RH + O2 + 2H+ + 2e ROH + H2O

    La echinoderme a fost evideniat dependena de P450 a metabolismului compuilor piretroidici (B e s t e n , P. J. i col., 1990; B e s t e n , P. J., 1998).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    49

    n cazul insectelor, a fost confirmat prezena oxidazelor din complexul enzimatic microzomal P450, care utilizeaz sistemul NADPH/NADH pentru a cliva reductor oxigenul atmosferic, conducnd la o funciune organic i o molecul de ap (S c h u l e r , M a r y A., 1996; D o n g , K., 2007; S o d e r l u n d , D. M., 2008). Descrierea acestor mecanisme a facilitat explicarea fenomenului de rezisten a parazitului Varroa sp. la piretroizi. Pe baza lor tulpinile rezistente la produii de combatere i-au dezvoltat capacitatea de a detoxifica insecticidele prin oxidare.

    Cellalt mecanism al rezistenei poate fi explicat prin mutaiile punctiforme produse la nivelul genei, care controleaz canalele sodiului. Canalele sodiului caracterizate de un potenial electric sunt constituite integral din proteine transmembranare i sunt responsabile de faza de cretere rapid a potenialului de aciune al celulei care face parte din categoria celor cu excitabilitate ridicat. Insecticidele piretroide au efect de reducere a cineticii activrii i dezactivrii canalului sodiului. Consecina direct este deschiderea prelungit a canalelor individuale, ceea ce conduce la paralizia i n final moartea insectelor ce vin n contact cu aceti compui (W a n g , R. i col., 2002; W a n g , R. i col., 2003; W a n g , R. i col., 2003).

    Multe dintre insectele ce prezint rezisten la piretroizi au suferit mutaii punctiforme la nivelul genei canalului sodiului.

    Teste efectuate asupra oocitelor de Xenopus ce au exprimate canalele sodiului, au demonstrat c aceste mutaii reduc sensibilitatea acestor canale la piretroizi, ceea ce confirm faptul c acesta reprezint mecanismul major de rezisten la piretroizi la diverse specii de insecte (S o d e r l u n d , D.M. i col., 2003).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    50

    Studii efectuate asupra a 12 specii de insecte (S o d e r l u n d , D.M. i col., 2003; S o d e r l u n d , D.M., 2008) au evideniat o mutaie la nivelul genei IIS6 ce determin rezistena acestor populaii de insecte la piretroizi.

    W a n g , R i col. (2003) au reuit s evidenieze gena pentru canalul sodiului de la arahnide gena VmNa i la Varroa destructor O.

    Izolarea integral a genei VmNa a reprezentat un moment important pentru

    caracterizarea complet a modului de funcionare a acestui mecanism de rezisten la produse pe baz de piretroizi.

    n cazul fluvalinatului, rezultatele experimentale au condus la concluzia c n vederea combaterii parazitului n condiiile dezvoltrii rezistenei la piretroizi, cea mai bun strategie ar fi utilizarea compusului activ utilizat n tratamente ( fluvalinatul) n alternan cu alte tipuri de compui activi, pentru ca acesta s-i pstreze eficiena (M i l a n i , N . i col., 2002; E l z e n , P a t t i i col., 2004).

    Constatri similare au fost enunate i de ali cercettori, pe toate continentele (H u a n g , Y. G. i col., 2001, n China; M a r t i n , S.J., 2004, n UK; S a m m a t a r o , D i a n a i col., 2005 etc.).

    Printre soluiile eficiente, pentru folosirea n alternan, se numr substanele: timolul, acidului formic sau acidului oxalic.

    n urma unor experimente realizate la scar pilot, cercettorii americani (USDA, 2006) au evideniat posibilitatea utilizrii 2 heptatonei (secretat chiar de albine) n combaterea parazitului.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    51

    Producerea sintetic a substanei i administrarea ei ca insecticid ar putea constitui o soluie valoroas, att datorit eficienei ct i a faptului c este bioegradabil i nu afecteaz calitatea produselor stupului.

    1.2.3. Tropilaelaps clareae

    Este un parazit e dimensiuni medii, lungimea 1,03 mm limea 0,55 mm, uor, de culoare maro-rocat. Apis dorsata este gazda sa iniial, iar parazitul se gsete doar n Asia, fiind mai r. Cnd paraziteaz i Apis mellifera efectele asupra acesteia sunt mai dezastroase dect cele produse de Varroa destructor (jacobsoni), albinele infestate prezentnd pete de culoare nchis n principal pe extremiti (B u r g e t t i A k r a t a n a k u l , 1985).

    Datorit chelicerelor primitive, nespecializate Tropilaelaps clareae nu este capabil s strpung membranele albinelor adulte pentru a-i procura hrana i din acest motiv se hrnete doar cu hemolimfa puietului, fiind foretice pe cele adulte (G r i f f i t h s , 1988). Ciclul su de via este similar cu cel al Varroa destructor (jacobsoni).

    Tropilaelaps clareae este mult mai virulent n regiunile cu clim tropical i subtropical, fiind mai uor de controlat n zonele cu clim temperat.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bolile i paraziii albinelor

    52

    Multitudinea bolilor (peste 30) induse att de virui i bacterii, ct i de protozoare, ciuperci i mucegaiuri precum i a paraziilor care infesteaz

    populaiile de albine din ntreaga lume, a impus cercettorilor din domeniu gsirea unor soluii suplimentare de combatere a efectului uneori dezastruos produs de acestea. Astfel,

    tratamentul specific fiecrei maladii, bazat n spe pe antibiotice, pe lng faptul c atrage dup sine riscul contaminrii produselor stupului cu reziduuri i implicit la

    excluderea acestora de pe pia, produc rezisten n populaiile infestante ceea ce are drept rezultat reducerea eficienei tratamentului.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    53

    CAPITOLUL II

    BAZELE GENETICE ALE REZISTENEI ALBINELOR LA BOLI I PARAZII

    O examinare atent a diverselor colonii de albine relev nu numai faptul c acestea difer ntre ele prin dimensiune, culoare, organizare, producie de miere i polen etc., dar i prin rezistena la boli sau la aciunea diverilor parazii.

    Examenele microscopice au scos n eviden i mai mult faptul c exist o mare variabilitate n ceea ce privete ncrctura unei colonii cu parazii sau ageni patogeni. Mare parte din aceast variabilitate este rezultatul expunerii accidentale a coloniei la aciunea paraziilor, patogenilor, sau a altor componente de mediu care contribuie la scderea mecanismelor de aprare a coloniei mpotriva acestui flagel.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    54

    Cu toate acestea, variabilitatea observat poate fi i consecina diferenei n ceea ce privete componena genetic a coloniilor.

    Diferenele genetice individuale dintre lucrtoare precum i dintre colonii constituie materialul brut pentru creterea albinelor bazat pe selecia speciilor rezistente la boli.

    Dei eliminarea riscului apariiei bolilor prin selecie nu este un obiectiv realist pentru cresctori, prin aplicarea seleciei se ajunge la reducerea considerabil a riscului la mbolnviri. Creterea albinelor pe principiile seleciei implic mai multe etape:

    I. Coloniile, sau indivizii (lucrtoarele, trntorii, mtcile) sunt evaluate n cadrul populaiei de baz din care este selectat efectivul luat n studiu

    II. Mtcile coloniilor care prezint caracteristicile dorite sunt selectate pentru a asigura perpetuarea caracteristicilor dorite la generaiile viitoare

    III. Se practic nmulirea controlat ntre mtcile i trntorii aparinnd efectivului selectat

    IV. Descendenii noilor mtci sunt evaluai att individual, ct i pe ntreaga colonie.

    Dac o proporie suficient de mare a variaiei nsuirilor observate n populaia parental este datorat diferenelor genetice dintre indivizi, descendenii lor vor semna cu prinii i astfel se va obine ameliorarea prin selecie.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    55

    La albine, variabilitatea genetic a fost demonstrat ca fiind cauza a trei mecanisme generale de rezisten la boli: fiziologic, comportamental i anatomic. Aceste mecanisme pot aciona simultan asupra aceluiai agent patogen sau

    parazit. De asemenea, un singur mecanism poate aciona asupra mai multor

    patogeni, parazii, sau asupra ambelor clase.

    2.1. MECANISME FIZIOLOGICE

    ntr-un fel sau altul, larva ori chiar albina adult sunt sursa unui produs care mpiedec creterea, dezvoltarea sau reproducerea agentului patogen ori a parazitului. Variabilitatea genetic ntlnit n cazul acestui tip de rezisten a fost demonstrat n cazul rezistenei larvelor la loca american i are implicaii n dezvoltarea speciilor rezistente la agentul viral al paraliziei albinelor.

    Studii efectuate pe diverse populaii de albine au demonstrat faptul c n coloniile de albine n care diversitatea genetic este mare, incidena bolilor este redus, comparativ cu coloniile n care exist diversitate sczut. Astfel, n coloniile de Bombus terestri L. B a e r i Schmidt-Hempel (2001, citai de T a r p y , D., 2003) s-a observat o intensitate a infestrii cu parazii i o prevalen mai sczut a acestora n coloniile ce prezentau diversitate genetic mare. La baza diversitii genetice crescute st poliandria mtcilor (capacitatea femelei de a se mperechea cu mai mult dect un mascul; albinele, se mperecheaz n medie cu 12 masculi - Strassmann, 2001, citat de T a r p y , D., 2003 -).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    56

    S-a nregistrat variaie genotipic n rezistena la multe dac nu chiar la toate bolile ce infesteaz coloniile de albine. La genotipuri diferite s-au obinut grade diferite de infestare cu Varroa destructor, Acarapis woodi, Nosema apis (G u z m a n i col., 1996, 1998, W o y c i e c h o w s k i i col., 1994 citai de T a r p y , D.R., 2003).

    Cercetrile realizate de T a r p y , D.R. (2003) pe populaii de albine nsmnate artificial au avut drept rezultat creterea diversitii genetice cu efecte pozitive asupra viabilitii puietului i a comportamentului igienic. n conformitate cu prediciile modelului parazit i patogen (S h e r m a n i col., 1988, S c h m i d -H e m p e l i C r o i z e r , 1999 citai de T a r p y , D.R., 2003), n coloniile cu diversitate genetic mare prevalena bolilor a fost mai sczut dect n coloniile cu diversitate sczut. Astfel, s-a constatat o inciden mai sczut a puietului vros la coloniile cu diversitate genetic mai mare.

    Rmne ns neclar dac poliandria a evoluat la albine ca rspuns la atacul paraziilor i bolilor (Hamilton, 1987; Sherman i col., 1988; Hamilton i col., 1990; Shykoff i col., 1991 a, b, citai de Neumann i col., 1999), sau dac reducerea prevalenei bolilor este rezultatul inevitabil al mperecherilor multiple.

    Gradul de dezvoltare larvar ar putea constitui alt posibil mecanism fiziologic al rezistenei larvelor la loca american. Sutter i col., 1968, citat de Page, R.E. i col., 1997 (n Honey Bee Pests, Predators, and Diseases, 475, Morse, R.A. & Flottum, K. Eds., 1997) au demonstrat faptul c larvele rezistente la agentul viral al paraliziei au dimensiuni mai mari dect cele nerezistente pe tot parcursul

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    57

    perioadei larvare timpurii, aceasta fcndu-le probabil mai puin susceptibile la infecia cu spori provenii de la Bacillus larvae.

    De asemenea, coloniile cu o dezvoltare mai rapid n aduli (un stadiu post cpcire mai scurt) sunt mai rezistente la Varroa dect cele cu stadii post-cpcire mai ndelungate.

    Acest tip de rezisten poate fi considerat drept consecin a timpului scurt pe care l are parazitul de a se dezvolta pn la stadiul adult datorit perioadelor post-cpcire prea scurte (Moritz i Hanel, 1984, n Honey Bee Pests, Predators, and Diseases, 476, Morse, R.A. & Flottum, K. Eds., 1997).

    2.2. MECANISME COMPORTAMENTALE

    Cel mai cunoscut mecanism comportamental de rezisten la boli i parazii, n cazul albinelor, este comportamentul igienic, descris iniial de Park, O.W. (1937), citat de Morse, R.A. & Flottum, K. Eds., 1997. Practic, este vorba despre dou activiti deosebite realizate n dou etape succesive (L a p i d g e , K.L. i col., 2002), prima implicnd descpcirea, iar a doua eliminarea propriu-zis a corpului existent n celul. Rothenbuhler (1964a,b), citat de Morse, R.A. & Flottum, K. Eds. (1997), a presupus faptul c aceste dou activiti sunt controlate de dou mecanisme genetice diferite. El a presupus c fiecare dintre aceste dou activiti este controlat de ctre o gen cu dou alele (fig. 6).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    58

    Figura 6. Transmiterea comportamentului igienic la Apis mellifera L. (http://members.aol.com/queenb95/genetics.html)

    Analiza genetic a comportamentului la insecte a nceput s se dezvolte nc din anii 60, dar iniial s-a limitat n a stabili dac o nsuire comportamental este heritabil sau nu i determinnd daca modul su de transmitere este dominant sau recesiv (Hoy, M.A., 1994).

    Dac iniial analiza genetic tradiional a comportamentului la insecte implica doar experimente de ncruciare i selecie, n zilele noastre se face uz de tehnicile geneticii moleculare ce utilizeaz markeri genetici.

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    59

    La Apis mellifera L., termenul de comportament igienic este utilizat pentru a descrie un proces n dou etape realizat de albinele lucrtoare dup detectarea larvelor sau pupelor moarte. Iniial, procesul implic descpcirea (ndeprtarea cerii ce acoper celula), iar apoi ndeprtarea larvelor sau pupelor moarte aflate n celul. R o t h e n b u h l e r (1964) a fost cel care a efectuat un experiment de retroncruciare. Iniia a ncruciat o linie cu un pronunat comportament igienic

    cu o linie ce nu a prezentat comportament igienic. Coloniile hibride F1 au prezentat comportament neigienic.

    Indivizii acestei linii au fost apoi retroncruciai cu indivizi aparinnd liniilor igienice. Coloniile rezultate n urma retroncrucirii au segregat n patru fenotipuri comportamentale conform celei de a doua legi mendeleene. Aceste date l-au determinat pe R o t h e n b u h l e r (1964) s presupun c cele dou componente ale comportamentului igienic (descpcirea i respectiv ndeprtarea larvelor moarte) sunt controlate fiecare de ctre un locus independent. Lucrtoarele homozigote recesive (uu) la locusul descpcirii descpcesc celulele ce conin pupe moarte, n timp ce lucrtoarele Uu sau UU nu decpcesc celulele cu larve moarte.

    Lucrtoarele rr la locusul ndeprtrii ndeprteaz pupele moarte din celulele descpcite, n timp ce lucrtoarele Rr i RR nu ndeprteaz larvele moarte. In consecin, Rothenbuhler (1964) a concluzionat c exprimarea comportamentului igienic necesit ca lucrtoarele s fie homozigote recesive la

    nivelul ambilor loci (rruu).

    Mai trziu, reanaliznd datele obinute de Rothenbuhler, Moritz (1988) a concluzionat c de fapt cel puin trei gene sunt implicate n comportamentul

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    60

    igienic al albinelor. Recent, Lapidge i col. (2002) au demonstrat cu ajutorul tehnicilor moleculare i a cartarii linkage-ului locilor nsuirilor cantitative (QTL quantitative trat loci) faptul c mecanisme mult mai complexe dect s-a crezut stau la baza genetic a comportamentului igienic i se pare c un numr mai mare de gene ar fi implicate n manifestarea acestui caracter. n experimentul efectuat de ei au fost identificai apte loci ai nsuirilor cantitative asociai cu comportamentul igienic.

    Acest comportament are o importan extrem de mare n mecanismul comportamental de rezisten la boli (boala puietului vros, loca american, loca european, la infestrile cu Varroa destructor, sau Acarapis woodi fig. 5 etc.).

    De asemenea, este demn de subliniat i importana economic a acestui mecanism comportamental de rezisten la boli i parazii, care conduce la reducerea costurilor ntreinerii familiilor de albine, necesitnd o frecven mai redus a tratamentelor n comparaie cu liniile ce nu prezint comportament igienic. n acelai timp se va face mai puin uz de pesticide ceea ce atrage dup sine costuri mai sczute ale ntreinerii familiilor de albine, precum i diminuarea riscului de contaminare a mierii i a celorlalte produse ale albinelor (S p i v a k , Marla i col., 2001).

    Metode eficiente de evidenierie a comportamentului igienic al albinelor au fost elaborate abia la sfritul anilor 90 (S p i v a k , M a r l a , 1998). Studiile privitoare la mecanismele implicate n comportamentul igienic al albinelor, au sugerat c acest tip de comportament constituie o nsuire recesiv (R o t h e n b u h l e r , 1964 citat de S p i v a k , M a r l a , 1998).

  • Antonia ODAGIU, Ioan Gh. OROIAN Caracteristici ecopatologice la insecte, abordare molecular. Volumul 1. Apis mellifera L.

    Bazele genetice le rezistenei albinelor la boli i parazii

    61

    Cercetri efectuate la Universitatea Minnesota (S p i v a k , M a r l a i col., 2001) utiliznd mtci aparinnd unor linii cu comportament igienic mperecheate pe cale natural au demonstrat faptul c s-au obinut grade mai reduse de infestare cu Varroa i apariia puietului vros la lucrto