Forscher finden einzigartige Anpassungen von Pilzen im Zusammenhang mit Bienenbrot

Die bisherigen Versuche von Honigbienenforschern, die Pilzvielfalt in Honigbienenvölkern zu erfassen, ergaben, dass Aspergillus flavus häufig in Bienenstöcken vorkommt. In einer neuen Studie haben Forscher herausgefunden, dass dieser Pilz speziell für das Überleben in Bienenvölkern geeignet ist.

Die Studie „Ein Aspergillus flavus-Stamm aus Bienenbrot der Westlichen Honigbiene (Apis mellifera) zeigt Anpassungen an besondere Merkmale der Bienenstockumgebung.“ veröffentlicht In Ökologie und Evolution.

Die Westliche Honigbiene, Apis mellifera, speichert große Nahrungsmengen in Form von Bienenbrot, das als Hauptnahrungsquelle für den Bienenstock dient. Der reichhaltige Nährwert dieser Nahrungsquelle macht sie auch zu einem attraktiven Ziel für Mikroorganismen. Bienenbrot ist jedoch sauer, hat wenig Feuchtigkeit und ist mit der antimikrobiellen Chemikalie Propolis übergossen.

Trotz der unwirtlichen Natur von Bienenbrot besteht das Mikrobiom in Bienenstöcken aus mehreren Bakterien- und Pilzarten, die für die Zubereitung, Lagerung und Verdauung von Honigbienenfutter wichtig sind.

„Der Großteil der Forschung zu Bienenbrot konzentrierte sich auf Bakterien und man ging davon aus, dass Pilze keine große Rolle spielten, weil die Bakterien es für sie zu unwirtlich machten“, sagte Daniel Bush, ein Doktorand am Berenbaum (IGOH/ GEGC/GNDP-Labor.

„Nachdem ich mit Mykologen gesprochen hatte, vermutete ich, dass das nicht der Fall war, und machte mich daran zu zeigen, dass Pilze in Bienenbrot erfolgreich leben können.“

In der Studie verwendeten die Forscher drei Stämme von A. flavus: einen, der nicht in Bienenstöcken vorkommt, einen Stamm, der aus Bienenstöcken in Zentral-Illinois isoliert wurde, und einen pathogenen Stamm aus einem Honigbienenvolk, das an einer Steinbrutinfektion litt.

Sie testeten zunächst, ob die Stämme Unterschiede in ihren Reaktionen auf pH-Wert und Temperatur zeigten. Letzteres wurde untersucht, da Bienenstöcke das ganze Jahr über höhere Temperaturen im Vergleich zur Außenumgebung aufweisen, was für viele Mikroben eine Herausforderung darstellt.

Obwohl alle Stämme in unterschiedlichen Temperaturbereichen wachsen konnten, wiesen sie unter unterschiedlichen pH-Bedingungen sichtbare Wachstumsunterschiede auf. Der aus den Bienenstöcken isolierte Stamm konnte einem niedrigen pH-Wert standhalten, während die anderen beiden dies nicht konnten.

Die Stämme wurden auch unter verschiedenen Matrixpotentialen getestet, die messen, wie viel Feuchtigkeit verfügbar ist und wie sie auf Propolis reagieren.

„Wir haben gesehen, dass der Stamm aus dem Bienenstock in der Lage ist, extremen Umweltbelastungen aus koloniespezifischen Quellen standzuhalten“, sagte Bush. „Interessant war, dass es mit Propolis umgehen konnte, von dem man annimmt, dass es fungizide Eigenschaften hat.“

Um besser zu verstehen, wie sich die Bienenstock-assoziierten Pilzarten anpassen konnten, sequenzierten die Forscher auch den A. flavus-Stamm und stellten fest, dass er mehrere genetische Mutationen aufwies, die es ihm ermöglichten, die rauen Bedingungen der Bienenbrotumgebung zu tolerieren.

„Wir glauben, dass dies Anzeichen dafür sind, dass es einen Grad an Anpassung des Pilzes gibt, der ihm hilft, mit den Bienen zusammenzuleben“, sagte Bush. „Wir vermuten, dass es für beide Organismen einen gegenseitigen Nutzen gibt, aber wir haben noch keine ausreichenden Beweise gefunden.“

Die Forscher wollen nun untersuchen, wie sich der Pilz während seines Lebenszyklus auf verschiedene Zusammensetzungen von Bienenbrot verhält. Sie hoffen, dass ihre Arbeit Aufschluss darüber geben wird, wie sich Fungizide, die routinemäßig zum Schutz der Bienenstöcke eingesetzt werden, auf diese Mikroben auswirken.