Morfologická a molekulární charakterizace kvasinek rodu \kur{Zygosaccharomyces} asociovaných se včelami

Bc. Petra JAVŮRKOVÁ

Diplomová práce

Morphological and molecular characterization of yeasts from the genus \kur{Zygosaccharomyces} associated with honey bees

Anotace:

Včelařství je jedním z nejstarších oborů lidské činnosti. Klíčovou roli v tomto oboru představuje včela medonosná (Apis mellifera), která je i významným opylovatelem zemědělských plodin a planě rostoucích rostlin. Přestože si včely během dlouhého evolučního vývoje vyvinuly obranné mechanismy proti různorodým vnějším vlivům, jejich existence je v současné době ohrožena řadou faktorů. Zajímavým prostředkem pro zvyšování imunity včelstva se zdá být včelí mikrobiota. Právě na ni se zaměřuje tato diplomová práce, s praktickou částí zaměřenou na kvasinky rodu Zygosaccharomyces. Ze střev včelích larev, rousků a pylu bylo na vybraných kultivačních médiích izolováno dvacet vzorků/kmenů kvasinek. Na základě sekvenování úseku D1/D2 velké podjednotky ribozomální DNA byly v těchto dvaceti vzorcích identifikovány tři druhy rodu Zygosaccharomyces: Z. rouxii, Z. favi a Z. mellis. Výstupem této práce jsou rovněž čtyři páry primerů, které byly navrženy v rámci úseku ITS a mohou být alternativou či doplněním molekulární charakterizace izolovaných kmenů kvasinek na základě jiného markerového úseku DNA. Všechny primery byly vyhodnoceny jako specifické pro druh Z. rouxii. Pomocí jednoho primerového páru byl amplifikován úsek v ITS regionu i u druhu Z. mellis a tento pár by tak mohl posloužit k identifikaci i tohoto druhu. Poslední částí této práce je stanovení produkce ergosterolu v biomase kvasinek pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie. Ergosterol je produkován kvasinkami Zygosaccharomyces a podílí se tak mimo jiné i na vývoji včelího plodu. V této práci bylo zjištěno, že hladiny ergosterolu v kvasinkách nejsou jednotné a rovněž nekorelují s produkcí biomasy. Nejvyšší produkce ergosterolu byla zjištěna u druhu Z. mellis, vzorku získaného z pylu. Výstupy této práce umožňují nový pohled na osídlení střevní mikrobioty včel a rovněž nabízejí potenciální význam do budoucnosti, zejména v aplikaci kvasinek jako zdroje ergosterolu pro vyvíjející se larvy.

Abstract:

Beekeeping is one of the oldest fields of human activity. A key role in this field is played by the honey bee (Apis mellifera), which is also an important pollinator of agricultural crops and wild plants. Although bees have evolved defense mechanisms during their long evolution against a variety of external influences, bee´s existence is currently threatened by several factors. An interesting way for increasing the immunity of the bee colony seems to be the honey bee microbiome. Honey bee microbiome is the main focus of this thesis, with a practical part focused on yeasts of the genus Zygosaccharomyces. Twenty samples/strains of the yeasts were isolated from the intestines of bee larvae, pollen baskets, and pollen on selected culture media. Based on sequencing of the D1/D2 region of the large ribosomal DNA subunit, three species of the genus Zygosaccharomyces were identified in these twenty samples: Z. rouxii, Z. favi and Z. mellis. Four pairs of primers were also designed within the ITS region and can be an alternative or complement to the molecular characterization of isolated yeast strains based on another marker region of DNA. All primers were evaluated as specific for Z. rouxii species. Using one pair of primers, the part of ITS region was also amplified in the species Z. mellis. According to this, these primers could also be used to identify this species as well. The last part of this work is the determination of ergosterol production in yeast biomass by HPLC. Ergosterol is produced by the Zygosaccharomyces yeasts and it plays an important role in the development of the bee brood. It was found in this thesis, that ergosterol levels in yeasts are not uniform and also do not correlate with biomass production. The highest production of ergosterol was found in the species Z. mellis, which is a sample obtained from pollen. The outputs of this work provide a new perspective on the colonization of the intestinal microbiota of bees and also offer potential significance for the future, especially in the application of yeast as a source of ergosterol for developing larvae.

Klíčová slova

Včela medonosná, mikrobiota včel, Zygosaccharomyces, PCR, molekulární klonování

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 4. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Vladislav Čurn, Ph.D.

JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

Zemědělská fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Zemědělské inženýrství / Zemědělské biotechnologie