Comparison of possible recombination between deformed wing virus genotype A (DWV-A)) and genotype B (DWV-B) in the honey bee Apis mellifera and the bumble bee Bombus terrestris

Abstract

Bal arıları ekonomi ve beslenme gereksinimlerimiz açısından çok önemlidir. Bal arılarına ek olarak, birçok yaban arısı da (örneğin Bombus spp.) polinasyon için önemlidir ve azalan sayıları dünya genelindeki bir başka endişe nedendir. Sadece Apis mellifera'da değil Bombus terrestrisi'de de ortaya çıkan en önemli bulaşıcı hastalıklardan (EID) biri, ektoparazitik akar Varroa destructor tarafından bulaşan deforme kanat virüsüdür (DWV). DWV şu anda iki yaygın genotip olarak bulunur: DWV genotip A (DWV-A) ve DWV genotip B (DWV-B), ayrıca Varroa destructor virüs-1 olarak da bilinir. Saha çalışmalarından toplanan arılarda DWV-A ve DWV-B arasındaki rekombinantlar da tespit edilmiştir. Apis mellifera çok önemli bir ticari polinatördür, bu nedenle DWV'nin bunun üzerindeki etkileri üzerine birçok çalışma vardır. Nitekim, DWV ve parazitik akar vektörü Varroa destructor, bal arısı kaybı ve koloni yetmezliğinin önemli nedenleri olduğuna inanılmaktadır. Fakat, diğer arı türlerinde (örneğin Bombus spp.), polinasyonda önemli bir rol oynamasına rağmen, virüslerin etkileri -DWV de dahil olmak üzere- üzerine araştırmalar sınırlıdır. Bir virüsün iki genotipi bir konakçıyı birilikte enfekte ettiğinde, rekombinasyon dinamikleri keşfedilmemiş olsa da rekombinasyon olasılığı ortaya çıkar. Burada Apis mellifera ve Bombus terrestris'in laboratuvar destekli pupalarında rekombinasyonun derecesini araştırdım. On pupa Bombus terrestris ve 10 Apis mellifera, DWV-A ve DWV-B (arı başına 105 genom eşdeğeri) ile aynı anda enfekte edildi ve virüslerin çoğalması için üç gün boyunca inkübe edildi. Bu üç günlük pupalardan virüs ekstrakt edildi ve ardından yeni pupaları enfekte etmek için kullanıldı. Bu, dokuz kez tekrarlandı ve saf B. terrestris ve A. mellifera pupa'dan geçen on bağımsız virüs hattı (passage) üretildi. RNA ekstrakte edildi, ondan cDNA sentezi ile üretilen DNA tüm kopyalarda viral replikasyonu ölçmek için qPCR'lerde kullanıldı. Rekombinasyonun meydana gelip gelmediğini belirlemek için, primerler, VP3-helikaz genleri boyunca rekombinant DWV-A / DWV-B'yi büyütmek için kullanıldı ve iki konak türünde karşılaştırılan sonuçlar IVA (Interactive Virus Assembly) programı ile analiz edildi. Ayrıca bu analiz genomda hangi rekombinantların egemen olduğunu görmek için kullanılmıştır. BLAST analizi, bir IVA de novo düzeneği tarafından oluşturulan konsensüs dizileri içerisinde DWV (DWV-A, DWV-B veya DWV-AB-rekombinant olarak) dizileri atamamı sağladı. Bu sonuçlar, rekombinantların DWV genotiplerine göre büyüme avantajı olduğu fikrini desteklemektedir.

Honey bees are very important in terms of the economy and our nutritional requirements. In addition to honey bees, many wild bees (e.g. Bombus spp.) are also important for pollination and their decreasing numbers are another cause of concern where it occurs across the world. One of the most important emerging infectious diseases (EIDs), not only in Apis mellifera but also in Bombus terrestris, is deformed wing virus (DWV), transmitted by the ectoparasitic mite Varroa destructor. DWV is currently found as two prevalent genotypes: DWV genotype A (DWV-A) and DWV genotype B (DWV-B), also known as Varroa destructor virus-1. Recombinants between DWV-A and DWV-B have also been detected in field-collected bees. Apis mellifera is a very important commercial pollinator so there are many studies on the effects of DWV on it. Indeed, DWV and its parasitic mite vector, Varroa destructor, are believed to be important causes for honey bee loss and colony failure. However, although other bee species (e.g. Bombus spp.) play a significant role in pollination, research on the impact of viruses on them, including DWV, is limited. When two genotypes of a virus co-infect a host, the possibility for recombination arises, though the dynamics of recombination are unexplored. Here I investigated the extent of recombination in laboratory reared pupae of Apis mellifera and Bombus terrestris. Ten pupae of B. terrestris and 10 of A. mellifera were co-infected with DWV-A and DWV-B (105 genome equivalents per bee) and incubated for three days for the viruses to replicate. Virus was extracted from these 3-day-old pupae then used to infect new pupae. This was repeated nine times, producing ten independent lines of virus passaged through naïve B. terrestris and A. mellifera pupae. RNA was extracted, DNA generated from it by cDNA synthesis, and the DNA used in qPCRs to quantify viral replication in all replicates. To determine if recombination had occurred, primers were used to amplify recombinant DWV-A/DWV-B across the VP3-helicase genes and results compared across the two host species. The IVA (Interactive Virus Assembly) program was also used to see which recombinants dominated in the genome. BLAST analysis allowed me to assign DWV (as DWV-A, DWV-B or DWV-AB-recombinant) sequences within the consensus sequences created by an IVA de novo assembly. These results support the idea that recombinants have a growth advantage over parental genotypes.