Mezidruhová Variabilita Imunity Slunéček a Jejich Odpověď Na Stresové Podmínky
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA Mezidruhová variabilita imunity slunéček a jejich odpověď na stresové podmínky Diplomová práce Bc. VOJTĚCH FLORIÁN Vedoucí práce: Mgr. Pavel Dobeš, Ph.D. Ústav experimentální biologie obor Speciální biologie Brno 2020 Bibliografický záznam Autor: Bc. VOJTECH FLORIAN Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita Ústav experimentální biologie Název práce: Mezidruhová variabilita imunity slunéček a jejich odpověď na stresové podmínky Studijní program: Experimentální biologie Studijní obor: Speciální biologie Vedoucí práce: Mgr. Pavel Dobeš, Ph.D. Rok: 2020 Počet stran: 80 + 7 (příloha) Klíčová slova: slunéčko; slunéčkovití; Coccinellidae; imunita; vrozená imunita; slunéčko východní; Harmonia axyridis; invazivní druh; antimikrobiální aktivita; hemocyty; prezimovaní Bibliographic record Author: Be. VOJTECH FLORIAN Faculty of Science Masaryk University Department of Experimental Biology Title of Thesis: The interspecific variability of ladybird immunity and its response to stress conditions Degree Programme: Experimental Biology Field of Study: Special Biology Supervisor: Mgr. Pavel Dobeš, Ph.D. Year: 2020 Number of Pages: 80 + 7 (appendix) Keywords: ladybird; ladybug; Coccinellidae; innate immunity; Harmonia axyridis; invasive species; antimicrobial activity; haemocytes; overwintering Abstrakt V rámci této práce byly srovnávány fyziologické a imunitní para metry více než dvaceti druhů slunéček vyskytujících se převážně na ev ropských lokalitách. Fyziologie a imunita většiny zahrnutých druhů ne byla dosud zkoumána, a proto bylo cílem práce jejich porovnání s cha rakteristikami probádanějších druhů, jako je Coccinella septempunctata nebo na evropském kontinentu invazní druh Harmonia axyrídis. Bylo zjištěno, že antimikrobiální aktivita je vysoká u druhů ze tří sesterských rodů Harmonia, Hippodamia a Ceratomegilla. Druhy z těchto rodů měly také menší koncentraci proteinů vhemolymfě, proto zřejmě jako pri mární ochranu proti patogenům využívají především látky nebílkovinné povahy. Vyšší antimikrobiální aktivita proti gramnegativním bakteriím ve srovnání s některými dalšími druhy byla zjištěna také u druhu Exocho- mus quadripustulatus, který patří do tribu Chilocorini, jenž je blízce pří buzný s tribem Coccinellini sdružujícím většinu testovaných slunéček. Jiné rozdíly v zastoupení hlavních živin nebo síle imunitního systému ne byly mezi jednotlivými fylogenetickými skupinami zjištěny, stejně jako nebyl prokázán vliv rozdílného typu příjmu potravy. V rámci práce byl dále studován vliv prezimovaní na modelový druh slunéčka Harmonia axyrídis. Prezimovaní je v této práci bráno jako soubor stresových faktorů, které působí na slunéčka v zimním období, a proto mohou mít vliv na jejich hospodaření s živinami a imunitní re akce. Bylo zjištěno, že podmínky prezimovaní, jako je teplota, mají vliv na hladinu základních živin v hemolymfě slunéček, při čemž byl také pro kázán rozdíl mezi prezimovaním v laboratorních a přirozených podmín kách. Na rozdíl od slunéček přezimujících v laboratorně simulované zimě, u kterých během prezimovaní poklesla koncentrace proteinů v he molymfě, byl u jedinců přezimujících v přírodě pozorován nárůst kon centrace proteinů a lipidů v hemolymfě po zimě. Antimikrobiální aktivita slunéček se v průběhu prezimovaní většinou neměnila. Byl pozorován pouze mírný pokles v antimikrobiální aktivitě proti Escherichia coli u slunéček, která byla vystavena laboratorně simulované teplé zimě. Na opak u slunéček přezimujících v přírodě byl zjištěn mírný nárůst v anti mikrobiální aktivitě proti E. coli. Bylo zjištěno, že slunéčka H. axyrídis mají před prezimovaním lepší předpoklady buněčné imunity než po pre zimovaní a v průběhu zimy dochází ke snížení celkové koncentrace he- mocytů v hemolymfě. Abstract The physiological and immune parameters of more than twenty species of ladybugs occurring mainly in European localities were com• pared in this work. The physiology and immunity of most of the tested species have not yet been studied, and therefore the aim of the study was to compare them with the characteristics of more studied species, such as Coccinella septempunctata or Harmonia axyhdis, which is an invasive species on the European continent. It was found that tested species from the three related genera Harmonia, Hippodamia and Ceratomegilla have strong antimicrobial activity. The haemolymph of species from these genera contains lower concentration of proteins, so it can be assumed, that they use non-protein molecules as a primary protection against pathogens. It was found that higher antimicrobial activity against Esche• richia coli is also characteristic for pine ladybird, Exochomus quadri- pustulatus, belonging to the tribe Chilocorini, which is closely related to tribe Coccinellini containing most of the tested species. Other differ• ences in the proportion of major nutrients or the strength of the immune system were not found among the studied phylogenetic groups, nor was proved the effect of different types of food intake. The work also studied the effect of overwintering on the model species of ladybird Harmonia axyhdis. In this work, overwintering is con• sidered as a set of stress factors that affect ladybirds in the winter and can therefore affect their nutrient management and immune responses. Overwintering conditions, such as temperature, have been found to af• fect the level of essential nutrients in ladybird haemolymph. Differences between overwintering in laboratory and in natural conditions has also been demonstrated. In contrast to ladybird overwintering in laboratory- simulated winter, in which the protein concentration in the haemolymph decreased during overwintering an increase of protein and lipid concen• tration in the haemolymph was observed after winter in individuals overwintering under natural conditions. The antimicrobial activity of la• dybirds did not change during the winter. Only a slight decrease in anti• microbial activity against E. coli was observed in ladybirds exposed to warm winter simulated in laboratory conditions. In contrast, a slight increase in antimicrobial activity against E. coli was found in ladybirds overwintering under natural conditions. It has been found that harlequin ladybird, H. axyhdis, have better preconditions for cellular immunity before overwintering than after overwintering and the total haemocyte concentration in the haemolymph decreases during the winter. MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Akademický rok: 2018/2019 Ústav: Ústav experimentální biologie Student: Be. Vojtěch Florián Program: Experimentální biologie Obor: Speciální biologie Směr: Experimentální biologie živočichů a imunologie Ředitel Ústavu experimentální biologie PřF MU Vám ve smyslu Studijního a zkušebního řádu MU určuje diplomovou práci s názvem: Název práce: Mezidruhová variabilita imunity slunéček a jejich odpověď na stresové podmínky Název práce anglicky: The interspecific variability of ladybird immunity and its response to stress conditions Oficiální zadání: Cílem experimentální diplomové práce Bc. Vojtěcha Floriána je porovnat imunitní reakce zástupců slunéčkovitých (Co- leoptera: Coccinellidae). V rámci práce bude srovnávána imunita několika druhů slunéček, zejména invazního slunéčka východního, Harmonia axyridis, s přirozených evropských druhů. Optimalizace metodiky proběhre v p-vním roce magis terského studia, kdy bude úkolem studenta vytvořit souhrn metod vhodných k popisu imunitního (např. antimikrobi- ální aktivita) a fyziologického (stanovení základních živin) stavu testovaných jedinců. Vybrané metody student následně použije k porovnání invazních a nativních druhů a určení vlivu stresu, který vzniká především v době prezimovaní, na organismus slunéček. Součástí diplomové práce bude rešeršní úvod do problematiky, který se bude zakládat na recentní odborné literatuře, a vhodné grafické zpracování výsledků. Literatura: Knapp M, Dobeš P, Řeřicha M, Hyrsl P: Puncture vs. reflex bleeding: Haemoíymph composition reveals sig nificant differences among ladybird species (Coleoptera: Coccinellidae), but not between sampling methods. Eur Journal of Entomol, 115, 2018. Řeřicha M, Dobes P, Hyrsl P, Knapp M: Ontogeny of protein concentration, haemocyte concentration and antimicro bial activity against Escherichia coli in haemoiymph of the invasive harlequin ladybird Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae). Phys Entomol, 43 (1), 2018. Vogelweith F, Foitzik S, Meunier J: Age, sex, mating status, but not social isolation interact to shape basal immunity in a group-living insect. J Insect Physiol, 103, 2017. Průběžný přehled vědeckých prací udržovat prostřednictvím elektronických databází dostupných pro PřF MU. Jazyk závěrečné práce: čeština Strana 1 z 2 Vedoucí jHáep M^r. Pavel Dobei, Ph D. KiHiíultanL dor. RNDr Parcl Hyril, PhD, M^r. Martin Kunc Diium cidifli prace: 20. ifl, 2018 V Brne drn- 20. 1€. 2C11B ScuhUtini se zadáním (podpis. <fatum|: BL. Va\lĚtí\ Flúnán Wfir. flauel DobeS, PhJ3. pro' RNDr. Jan Šmardo. CSc itudíPt vedoucí pfAcí i-diltl Usluvu «pirimniUln biologie Sírjlrid 2 i 2 Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem svoji diplomovou práci vypracoval samostatně pod vedením vedoucího práce s využitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány. V Brně 30. července 2020 Bc. VOJTĚCH FLORIÁN Poděkování Na tomto místě bych chtěl poděkovat svému vedoucímu Mgr. Pavlu Do bešovi, Ph.D. a konzultantům doc. RNDr. Pavlu Hyršlovi, Ph.D. a Mgr. Mar tinu Kuncovi, Ph.D. za odborné vedení diplomové práce