Molecular analysis of host-parasite interaction in the bumblebee Bombus Terrestris (Linnaeus, 1758)

Abstract

Wirt-Parasit-Interaktionen sind durch gegenseitiges Wettrüsten charakterisiert. Parasiten können ihre Virulenz erhöhen, um Wirte effektiv auszubeuten. Dem wiederum wirkt die Aktivierung des Wirts-Immunsystems entgegen. Die drei Themengebiete, dieser Arbeit, umfassen die Entwicklung und Anwendung neuer molekularer Werkzeuge, um unser Verständnis von solchen Interaktionen zu verbessern. Im ersten Teil wurde durch hoch polymorphe Mikrosatteliten-Marker der Parasitierungsgrad der Hummel B. terrestris durch die sozialparasitische Kuckuckshummel B. vestalis mit 42% bestimmt. Weiterhin wird der globale Bestäuberrückgang im Kontext von Mikrosporidien-Infektionen diskutiert. In dieser Arbeit wurde eine erste vergleichende qPCR-Studie mit 9 Nosema spp. Primern, hinsichtlich Spezifität und Sensitivität, durchgeführt. Im letzten Thema wurde B. terrestris genutzt, um die zeitliche Dynamik der Genexpression des Immunsystems als Antwort auf Verletzungen und bakterielle Infektionen zu untersuchen. Hierbei konnte festgestellt werden, dass die Expression antimikrobieller Peptide durch beide Behandlungen stark hoch reguliert wurde.

Host-parasite interactions are characterised by intensive arms race on both sites. Parasites might increase their virulence in order to exploit hosts efficiently which might be counteracted by activation of the hosts’ immune system. The topics covered in this thesis are the development and application of new molecular tools, which were used to improve our understanding of host-parasite interactions. The degree of parasitism for the host bumblebee B. terrestris by its social parasitic cuckoo bumblebee B. vestalis was determined with 42%, by using highly polymorphic microsatellite markers. Global pollinator decline has recently been discussed in the context of infections with microsporidian pathogens, as Nosema apis, N. ceranae and N. bombi. Here, we present the first comparative qPCR study of nine Nosema spp. primers within the framework of primer specificity and sensitivity. Further on, we used B. terrestris to study the temporal dynamics of immune system gene expression in response to wounding and bacterial challenge. Antimicrobial peptides were strongly up-regulated by both, bacterial challenge showed a higher impact on the gene expression level.