Madžarsko-slovenski bilateralni projekt

Naslov projekta:
Vpliv hranjenja ličink hibridov sviloprejke (Bombyx mori L.) z listi starih lokalnih madžarskih in slovenskih genotipov murv (Morus alba L.) na razvoj in zdravstveni status ličink

Šifra projekta: N1-0041
Trajanje projekta: 1. 1. 2016 – 31. 12. 2018

Vodji projekta:
Madžarski partner: dr. Rebeka Berčič
Slovenski partner: dr. Andreja Urbanek Krajnc

Nosilni raziskovalni organizaciji:
Univerza v Mariboru, Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede
Veterinarska univerza Budimpešta

 

 

Projekt financirata:

Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije

Nemzeti kutatási fejlesztési és innovációs hivatal

 

  

 

Povzetek:

Svila, ki se pridobiva iz zapredka murvine sviloprejke (Bombyx mori L.), je od nekdaj cenjeno naravno vlakno. Ličinke sviloprejke so monofagi, ki se hranijo z listi murve (Morus spp. L., Moraceae). Znanih je več kot 68 vrst murv, med katerimi je bela murva (Morus alba) najprimernejša za hranjenje gosenic murvine sviloprejke. Murva se je skozi tisočletja razširila na široko območje tropskih, subtropskih in zmernih območjih. O nekdanjem svilogojstvu pričajo preostala murvina drevesa v naseljih in pokrajini. Ker se madžarska in slovenska kulturna krajina, posebno v obdobju po drugi svetovni vojni, ni tako korenito spremenila, so se tod ohranile številne večstoletne murve, katerih genotipi so za evropski prostor izjemni, saj odražajo družbeno-ekonomsko in politično zgodovino nekdanje avstro-ogrske monarhije. Hkrati predstavljajo dragocen genetski vir, saj so se skozi stoletja prilagodili tukajšnjim podnebnim razmeram. Vzpostavitev kolekcije in molekulsko vrednotenje teh genotipov bi lahko pomembno prispevalo k trajnostnemu gojenju murv za potrebe naraščajočega povpraševanja po svili, še posebej ekološko pridelani. Podatki o številu starodavnih murv, ki pripadajo rodu M. alba in M. nigra, so na Madžarskem in v Sloveniji nepopolni, saj njihova genetska struktura še ni bila predmet raziskav. Določevanje starih lokalnih murv na podlagi morfološko-fenoloških lastnosti je težavno in nezanesljivo. Na genetsko raznolikost vpliva njihov izvor in med drugim tudi različno izražanje spolov med vrstami in sortami, saj so murve enodomne ali dvodomne rastline. Večina danes gojenih murv v Evropi (Italija, Francija, Bolgarija in Poljska) izvira iz azijskih držav, pretežno iz Indije, Kitajske, Tajske in Japonske. Molekulske analize s pomočjo AFLP markerjev so nekoliko osvetlile njihov izvor. Navedbe o številčnosti starodavnih lokalnih murv v posameznih regijah Madžarske in Slovenije so nepopolne in njihova sistematska pripadnost še nejasna.

Glavne prednostne naloge slovenskega dela predlaganega projekta so vzorčenje, molekulska karakterizacija, ohranjanje in razmnoževanje starih lokalnih genotipov murv iz različnih eko-geografskih regij Madžarske in Slovenije, ki sovpadajo z razvojem svilogojstva v preteklosti. Predhodne molekulske raziskave številnih avtorjev nakazujejo, da bomo s pomočjo molekulski markerjev, AFLP in SSR, potencialno najbolje opredelili genetsko raznolikost murv na Madžarskem in v Sloveniji.

V pet tisoč letih selekcije sviloprejke B. mori za proizvodnjo večjih in kvalitetnejših svilenih zapredkov je le ta postala glede preživetja, hranjenja in razmnoževanja popolnoma odvisna od ljudi. Ob tem so ličinke B. mori postale zelo občutljive na številne dejavnike okolja in dovzetne za mnoge vrste bolezni, zlasti v povezavi s kakovostjo hrane sviloprejk.
Po ustanovitvi zbirke starih lokalnih madžarskih in slovenskih genotipov murv in opisu njihove filogenije bo eden glavnih ciljev predlagane raziskave biokemijska določitev primarnih (sladkorji, beljakovine, aminokisline) in sekundarnih metabolitov (fenoli, askorbat, glutation) v listih starih lokalnih genotipov. Madžarski del projekta je nato osredotočen na preučevanje učinkov hranjenja ličink z murvinim listjem na razvoj in zdravstveno stanje ličink. S kvantitativno metodo bo določena vsebnost različnih bakterij v sviloprejkah brez in s kliničnimi znaki bolezni, pri čemer bo poseben poudarek namenjen morebitni okužbi z mikoplazmo. Razvoj modelnega sistema, ki vključuje B. mori in njene specifične bakterije, bi nam pomagal preučiti učinke osnovnih dejavnikov okolja (temperature, vlažnost, prehrana) na razmnoževanje bakterij in izražanje genov, povezanih s prirojeno odpornostjo insektov. Ob tem bi v zgoraj omenjenem sistemu določili tudi učinek nevraminidaz izbranih bakterij na različna tkiva sviloprejke.

Ob zaključku projekta bodo odbrani in razmnoženi tisti genotipi starih lokalnih sort murv, ki so glede hranilne vrednosti in ugodnega vpliva na zdravstveno stanje sviloprejk najbolj ugodni za trajnostno, ekološko gojenje sviloprejk in proizvodnjo svile. Rezultati predlaganega projekta bodo v veliko korist za ponovno vzpostavitev trajnostnega in ekološko sprejemljivejšega svilogojstva.

Izhodišče problema:

Bakterijske bolezni pomembno vplivajo na učinkovitost gojenja sviloprejk in proizvodnjo svile, vendar več vidikov bakterijskih bolezni sviloprejk (diagnostika, vloga aktivnosti bakterijskih nevraminidaz) ni v celoti raziskanih. Prehrana ima pomembno vlogo pri vitalnost in imunskem odzivu sviloprejke, vendar pa je malo znanega o vplivih kakovosti krme na odpornost proti bakterijskim boleznim. Naša hipoteza je, da je hranjenje hibridnih ličink sviloprejke z listi izbranih starih lokalnih madžarskih in slovenskih genotipov murv z visoko vsebnostjo nekaterih ključnih primarnih in sekundarnih metabolitov pozitivno vpliva na razvoj, splošno zdravstveno stanje, imunsko odzivnost sviloprejke in proizvodnjo svile. Stari genotipi murv so dragoceni genski viri najbolje prilagojeni specifičnim podnebnim razmeram z značilno kvalitativno in kvantitativno sestavo metabolitov. Informacije o številu ohranjenih starih genotipov murv na Madžarskem in v Sloveniji ter njihova taksonomska razvrstitev na ravni vrste in nižjih taksonomskih nivojev je nezanesljiva in nepopolna. Kooperativno sodelovanje obeh partnerjev bo pripomoglo odgovoriti na ključna vprašanja, ali se stari, lokalni genotipi murv razlikujejo v sestavi primarni in sekundarnih metabolitov, in ali te razlike pomembno vplivajo na razvoj ličink, proizvodnjo svilene niti, in odpornost B. mori na bakterijske bolezni. Študije so lahko tudi odgovor, ali ima aktivnost bakterijske nevraminidaze vpliv na razvoj kliničnih znakov in patoloških lezij.

Cilji projekta so:

1. Kvalitativno in kvantitativno analizirati bakterijske okužbe klinično zdravih in obolelih sviloprejk. Poseben poudarek bo na zaznavanju mikoplazem.
2. Zaznavati aktivnost encima nevraminidaze patogenih bakterij, izoliranih iz B. mori.
3. Na primeru vrste sviloprejke B. mori in njenih specifičnih bakterij razviti modelni sistem, na katerem bo možno proučevati učinek prehrane na bakterijsko namnoževanje, razvoj kliničnih znakov okužbe in izražanje genov, povezanih z imunsko odpornostjo.
4. Vzpostavitev digitalne knjižnice in zemljevida z lokacijami murv.
5. Razmnožiti in ohraniti stare lokalne genotipe murv iz različnih eko-geografskih regij Slovenije in Madžarske, ki so bile v preteklosti povezane s svilogojstvom.
6. S pomočjo molekularnih analiz (AFLP, SSR) razlikovati lokalne slovenske in madžarske lokalne sorte murv.
7. Kvalitativno in kvantitativno analizirati pomembnejše primarne (sladkorji, beljakovine, aminokisline) in sekundarne metabolite (fenoli, askorbat, glutation) v listih različnih lokalnih sort murv. Hkrati želimo ugotoviti povezavo med navedenimi metaboliti in aktivnostjo sviloprejk, ki se z njimi hranijo (učinkovitost presnove hranil, rast in preživetje mladih larv, pridelek svile, kvaliteto svilnih niti) ter zdravstvenega statusa larv (odpornost na patogene in okužbe).

Pomen:

Raziskovanje bakterijskih bolezni se običajno osredotoča na bolezni višjih vretenčarjev (sesalcev in ptic), precej manj pa je znanega o bakterijskih okužbah in boleznih žuželk, njihovih obrambnih mehanizmih in učinkih okoljskih dejavnikov na proces okužbe.
Pričakujemo, da nam bodo rezultati raziskave ponudili nove informacije o razvoju bakterijskih okužb (tudi vlogo aktivnosti encima nevraminidaze) pri sviloprejki Bombyx mori. Želimo tudi pridobiti čim več podatkov o prehranski vrednosti listov murv, predvsem o njihovi vsebnosti primarnih in sekundarnih metabolitov na razvoj, imunsko in protibakterijsko odpornost sviloprejk. Rezultate bi lahko primerjali s primerljivimi raziskavami pri vretenčarjih, kar bi nam omogočalo nov pogled na odnose med gostitelji, patogeni in okoljem.
Svilogojstvo je pomembna ekonomska panoga na Kitajskem in v Indiji, vendar je dandanes z uporabo antibiotikov, pesticidov in gensko spremenjenih sviloprejk podvžena intenzivnim pridelovalnim metodam, ki destruktivno vplivajo na okolje. Zaradi vedno večjih problemov z intenzivno rejo in urbanizacijo produkcija svile stagnira ali se zmanjšuje, medtem ko je mednarodno povpraševanje po svili vedno večje. V srednji Evropi ima svilogojstvo večstoletno tradicijo, a je zamrlo v drugi polovici 20. stoletja. Rezultati raziskave bi lahko prinesli znanje, ki ga potrebujemo za vzpostavitev vzdržnega ekološkega svilogojstva na našem območju. Poznavanje genske raznolikosti in ohranitev starih lokalnih genotipov v Sloveniji in na Madžarskem je ključno za ohranjanje naravne in kulturne dediščine. Ponovno uvajanje gojenja sviloprejk bi lahko predstavljalo vir dobička posameznikom in popestrilo nabor kmetijskih panog.

Za javnost:

Naravno svilo proizvajajo ličinke vrste vešč sviloprejk. Za proizodnjo svile se po celem svetu goji na milijone sviloprejk, da zadostujejo potrebam ljudi po tej dragoceni tkanini. Nalezljive bolezni poškodujejo sviloprejke in zmanjšujejo produkcijo svile, pri tem so pomembne bakterijske okužbe, o katerih pa zaenkrat še ni veliko znanega. Sviloprejke se hranijo z listi belih murv. Murve so zelo raznolike, kar se kaže tudi v variabilnih hranilnih vrednostih njihovih listov. Kakovost listov vpliva na razvoj, imunske in protibakterijske odzive sviloprejk. Namen raziskovalnega projekta je prepoznati, katere bakterije sodelujejo pri boleznih sviloprejk in natančno opisati znake bolezni in lezij. Na območju Slovenije in Madžarske je bilo svilogojstvo prisotno več stoletij, a je pred nekaj desetletij panoga zamrla in vse, kar je ostalo od nekoč pestre preteklosti je nekaj starih dreves. Namen našega dela je najti in ohraniti ta drevesa ter tudi raziskati prehrambeno vrednost njihovih listov. Sviloprejke bomo izpostavili bakterijam in jih hranili z listi različnih murv. Tako bomo dobili podatke o učinku prehrane na razvoj ličink in na odpornost proti bakterijskim okužbam. Rezultati študije nam bodo dali nova znanja o razvoju bakterijskih bolezni sviloprejk in hranilnih vrednostih listov lokalnih starih murv, ki pa bi jih lahko uporabili za ponovno vzpostavitev svilogojstva kot kmetijske panoge v srednji Evropi.

Sestava projektne skupine:

Madžarski partner

Vodja projekta: dr. Rebeka Berčič
Department of Microbiology and Infectious Diseases
University of Veterinary Medicine Budapest
Hungária krt. 23-25., 1147 Budapest, Hungary
bercic.rebeka.lucijana@aotk.szie.hu
Področje: Biotehniške vede, živalska produkcija in predelava

dr. Tamás Bakonyi
tamas.bakonyi@vetmeduni.ac.at
Področje: Biotehniške vede, živalska produkcija in predelava

Slovenski partner

Vodja projekta: dr. Andreja Urbanek Kranjc
Katedra za botaniko in fiziologijo rastlin
Fakulteta za kmetijstvo in biosistemske vede
Univerza v Mariboru
Pivola 10, 2311 Hoče, Slovenija
andreja.urbanek@um.si
Področje: Biologija, rastlinska fiziologija

Raziskovalci:

dr. Vesna Bukovac
vesna.bukovac@um.si
Področje: Kemija, analizna kemija

Mateja Felicijan, mag. kmet.
mateja.felicijan@um.si
Področje: Biologija, botanika

dr. Mario Lešnik
mario.lesnik@um.si
Področje: Rastlinska produkcija in predelava, fitomedicina

dr. Andrej Paušič
andrej.pausic@um.si
Področje: Biologija, botanika

dr. Stanislav Tojnko
stanislav.tojnko@um.si
Področje: Rastlinska produkcija in predelava, kmetijske rastline

Tehnični sodelavci:

Anja Ivanuš, dipl. inž. kmet. un
anja.ivanus@um.si
Področje: Biologija, botanika

Johannes Rabensteiner, mag. rer. nat.
jj.rabenstein@gmail.com
Področje: Biologija, botanika

Polona Sušnik, mag. ekol. biod.
polona.susnik@um.si
Področje: Biologija, botanika

Bojana Žiberna, univ. dipl. ing. kem. tehn.
bojana.ziberna21@gmail.com
Področje: Kemijsko inženirstvo, procesno sistemsko inženirstvo