Surveillance of Batrachochytrium salamandrivorans in Europe and in the Czech Republic

Ing. David Lastra González

Doctoral thesis

Abstract:

Mnoho druhů čelí v současné době nově se vyskytujícím infekčním onemocněním (zkráceně EIDs z anglického, emerging infectious diseases). Široká veřejnost si začíná uvědomovat důsledky ztrát biologické rozmanitosti díky vlivu těchto nemocí. Z tohoto důvodu jsou ochrana druhů a kontrola EIDs základními úkoly, na které by vědci, společně se zákonodárci, měli soustředit svou pozornost. Obojživelníci jsou nejohroženější skupinou obratlovců na světě, mezi ohrožené patří více než 40 % druhů. Mezi nejvýznamnější nemoci obojživelníků patří chytridiomykóza, způsobená dvěma druhy chytridiomycet: Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) a B. salamandrivorans (Bsal). Tato disertační práce se zaměřuje na druhý jmenovaný druh, především pak na mapování jeho výskytu a šíření v Evropě, zejména v České republice a ve Španělsku. Dalším cílem této práce je optimalizace stávajících metod pro detekci těchto patogenů, aby se tyto metody staly efektivnějšími a dostupnějšími pro jejich širší využití. Kapitola 1 se zabývá vůbec prvním monitorováním patogenu Bsal v České republice, a to jak u volně žijících populací, tak u obojživelníků chovaných v zajetí. Celkem bylo odebráno 324 vzorků včetně 18 stěrů z největšího druhu obojživelníka, velemloka čínského (Andrias davidianus), chovaného v pražské zoologické zahradě. Na základě tohoto monitoringu nebyl patogen Bsal v České republice sice zjištěn, nicméně jeho výskyt samozřejmě vyloučený není. Příbuzný druh Bd byl detekován u tří jedinců čolka obecného (Lissotriton vulgaris) z volné přírody a dále u jednoho žebrovníka Waltlova (Pleurodeles waltl) chovaného v zajetí. Kapitola 2 se zaměřuje na monitoring patogenu Bsal u obojživelníků chovaných v zajetí. Poté, co bylo zjištěno, že Bsal je přítomen na španělském trhu s obojživelníky, byl zahájen monitoring tohoto patogenu. Bylo odebráno celkem 287 vzorků odebraných ze sedmi španělských chovů. V žádném z těchto chovů nebyl patogen potvrzen. Kromě toho byly podepsány dvě dohody mezi Českou zemědělskou univerzitou v Praze a BIOPARC Valencia a Fundación Oceanogràfic, v rámci kterých byla testována zvířata chovaná těmito institucemi. Opět s negativními výsledky. Při práci popsané v kapitole 3 jsem měl tu čest vést mezinárodní projekt zaměřený na provádění rozsáhlého monitorování, kdy bylo analyzováno celkem 1135 vzorků patřících k 10 druhům obojživelníků na 47 lokalitách v 6 evropských zemích. Z toho pět čolků hranatých (Lissotriton helveticus) ze severu Španělska bylo pozitivně testováno na Bsal. Jednalo se vůbec o první průkaz patogenu ve volné přírodě v této zemi, a poukázalo se tak na důležitost lepšího porozumění přenosu Bsal na dlouhou vzdálenost. Kromě toho byl prokázán také patogen Bd, a to v 11 vzorcích od 3 druhů mloků (L. helveticus, L. vulgaris a Triturus cristatus) ze Španělska a Černé Hory a 1 čolka Cynops ensicauda chovaného v České republice. Nakonec, v kapitole 4, se zkušenostmi a znalostmi o tom, jak obtížné je někdy získat vzorky pro analýzy pomocí stěrů z pokožky odchycených jedinců, byl proveden výzkum s cílem zefektivnit stávající metodiky detekce obou patogenů. Konkrétně šlo o využití environmentální DNA (eDNA), kdy namísto stěrů z pokožky je detekována DNA patogenů z prostředí, kde žijí, typicky z vody. Jako první jsme byli schopni detekovat pomocí eDNA oba patogeny současně. Současně byla rozšířena dosud známá oblast s výskytem Bsal o nové lokality. Bylo prokázáno, eDNA je efektivní metodou snižující náklady na monitoring ve srovnání s klasickým přístupem na jednu třetinu. Doufáme, že prostřednictvím spolupráce s regionálními úřady a nevládními organizacemi bude možné zvýši

Abstract:

t povědomí o riziku, které přítomnost Bsal v této oblasti přináší. V rámci výzkumu prezentovaného v této disertační práci bylo odebráno celkem více než 2 300 standardních vzorků (stěrů z pokožky) a 47 vzorků vody pro testování eDNA. Monitorování obojživelníků bylo prováděno na obojživelnících ve volné přírodě i obojživelnících chovaných v zajetí (např. zoologické zahrady, soukromí chovatelé a univerzitní sbírky). Bylo testováno více než 60 lokalit v přírodě a přibližně 20 chovů, v rámci kterých bylo dokumentováno celkem 17 pozitivních vzorků na Bsal a 27 pozitivních vzorků na Bd. Znalosti o výskytu patogenů i dostupnost optimalizovaných metod by měly pomoci při ochraně obojživelníků v souvislosti s těmito patogeny.

Abstract:

Nowadays, we are seeing the effects of a novel emerging infectious disease (EID). The general public is starting to become aware as to the consequences of biodiversity loss and how closely this relates also to the rising concern over EIDs. For that reason, species conservation and control of EIDs should be essential tasks upon which researchers as well as policy makers focus their joint efforts. With more than 40% of their species endangered, amphibians have suffered massive declines and become the most threatened group of vertebrates. The EID chytridiomycosis has been demonstrated to be the major cause of this amphibian diversity loss. This fungal disease is caused by two chytrid fungi: Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) and B. salamandrivorans (Bsal). The aims of this dissertation thesis are all focused on Bsal, especially upon mapping its distribution in Europe, and particularly within the Czech Republic and Spain, and improving the diagnostic methods available in order to make them more accessible while reducing their costs. Chapter 1 deals with the first monitoring of Bsal within the Czech Republic in both wild populations and captive collections. In total, 324 swabs were collected, including from 18 individuals of the largest amphibian species, the Chinese giant salamander (Andrias davidianus), reared in Prague’s zoological garden. The result of this pioneer Bsal test in the Czech Republic ended with non-detection of this pathogen. Nonetheless, its sister species Bd was detected in 3 individuals of wild smooth newt (Lissotriton vulgaris) and in 1 reared ribbed newt (Pleurodeles waltl) in a captive collection. Chapter 2 focuses on Spanish captive collections. After it was determined that Bsal was present in the Spanish amphibian trade, extensive research looking for the salamander killer fungus was a logical and urgent step. This work concluded with 287 samples taken from 7 Spanish captive collections, all of which were found to be free of the pathogen. In addition, two agreements were signed among the Czech University of Life Sciences Prague, BIOPARC Valencia, and Fundación Oceanogràfic, which also provided animals for checking. In the work encompassed within Chapter 3, I had the privilege of leading an international project to conduct extensive monitoring, analyzing 1,135 samples belonging to 10 amphibian species at 47 sites in 6 European countries. Samples from 5 Spanish Lissotriton helveticus tested positive for Bsal. These were the first such positive findings in the wild for this country and pointed up the importance of better understanding long-distance Bsal transmission. We also detected Bd in 11 samples from 3 newt species (L. helveticus, L. vulgaris, and Triturus cristatus) from Spain and Montenegro and 1 captive Cynops ensicauda newt from the Czech Republic. Finally, in Chapter 4, with the experience and knowledge of how difficult it is to collect samples from remote areas of these particularly elusive species, research was done to improve the existing methodologies. With this upgrade, it became possible for the first time to detect either Bsal or Bd by examining environmental DNA and the costs were reduced by more than two-thirds relative to similar approaches. The area affected in Spain by Bsal was enlarged and it is hoped that through cooperation with regional authorities and NGOs it will be possible to increase awareness about the risk created by Bsal’s presence. In summary, more than 2,300 samples were collected by skin swabs from amphibians and 47 by water filtration of aquatic habitats. Amphibian monitoring has been carried out on amphibians in the wild as well as in captive collections (e.g., zoos, hobbyists, private breeders, and university collections). Thus, more than 60 localities have been visited in nature and approximately 20 captive collections. These samplings have resulted in detecting 17 Bsal samples and 27 for Bd. Now, local authorities of the affected areas have the knowledge and in

Abstract:

formation to implement mitigation measures and conservation plans to prevent Bsal incidence in their amphibian populations.

Keywords

Bsal, Bd, Obojživelníci, vyskytujícím infekčním onemocněním, Batrachochytrium, chytridiomykóza

Keywords

Bsal, Bd, chytridiomycosis, amphibians, emerging infectious diseases, Batrachochytrium

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 2. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jiří Vojar, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Doctoral programme / field:
Ecology / Ecology