 |
Influence of feeding silkmoth (Bombyx mori L.) hybrid larvae with leaves of old local Hungarian and Slovenian mulberry (Morus alba L.) genotypes on the development and health status of larvae
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
116993 |
| Type |
SNN |
| Principal investigator |
Bercic, Rebeka Lucijana |
| Title in Hungarian |
Régi, magyarországi és szlovéniai helyi fehér eperfa (Morus alba L.) genotípusok levelei etetésének hatása selyemlepke (Bombyx mori L.) hibridek lárváinak fejlődésére és egészségi állapotára |
| Title in English |
Influence of feeding silkmoth (Bombyx mori L.) hybrid larvae with leaves of old local Hungarian and Slovenian mulberry (Morus alba L.) genotypes on the development and health status of larvae |
| Keywords in Hungarian |
selyemhernyó, Morus alba, baktérium, mycoplasma, neuraminidáz, növényi metabolitok, növényi molekuláris szisztematika, génmegőrzés |
| Keywords in English |
silkworm, mulberry, bacteria, mycoplasma, neuraminidase, plant metabolits, plant molecular systematics, gene conservation |
| Discipline |
| Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences) | 40 % | | Ortelius classification: Bacterial pathogens of animals | | Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences) | 30 % | | Community ecology, systems ecology, ecosystem services (Council of Complex Environmental Sciences) | 30 % | | Ortelius classification: Crop physiology |
|
| Panel |
Plant and animal breeding |
| Department or equivalent |
Department of Microbiology and Infectious Diseases (University of Veterinary Medicine Budapest) |
| Participants |
Bakonyi, Tamás
Marosi, András
|
| Starting date |
2015-09-01 |
| Closing date |
2021-08-31 |
| Funding (in million HUF) |
24.430 |
| FTE (full time equivalent) |
2.62 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A közös kutatás alapvető célja új ismeretek szerzése a selyemlepke (Bombyx mori L.) hernyója (selyemhernyó) baktériumos betegségeiről, valamint környezeti tényezők selyemhernyó fejlődésére, immunrendszerre és antibakteriális védekezésére kifejtett hatásáról. Egészséges és beteg selyemhernyók baktérium fertőzöttségének minőségi és mennyiségi meghatározására kerül sor, különös tekintettel mycoplasma fertőzöttségre. A kórokozó baktériumok neuraminidáz aktivitásának meghatározásával igazolhatjuk szerepüket az elváltozások kialakulásában. Selyemhernyóra és baktériumaira alapuló modell rendszer segítségével kívánjuk vizsgálni a táplálék hatását a baktériumok elleni védekezésre. Mivel a táplálék a fő forrása a selyemhernyó bakteriális fertőzéseinek, valamint a táplálék minősége jelentősen befolyásolhatja a selyemhernyó vitalitását és ellenálló-képességét, különös figyelmet fordítunk az eperfára (Morus alba L.) a kutatás során. Magyarországon és Szlovéniában fellelhető, régi, helyi fajtákból kialakított gyűjtemény segítségével kívánjuk vizsgálni a fajták rokonsági viszonyait és filogenetikai jellemzőit, valamint a levelek elsődleges és másodlagos metabolit tartalmának meghatározásával feltárni beltartalmi paramétereiket. A különböző fajták leveleinek etetésével kívánjuk összehasonlítani azok emészthetőségét, hatását a selyemhernyók fejlődésére, túlélésére, baktériumok elleni védekezésére, immun-reaktivitásukra, selyemszál-szövési intenzitásukra, gubótermelésre és szálminőségre.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Baktériumos betegségek jelentősen befolyásolják a selyemhernyó-nevelés hatékonyságát és a selyemtermelést, ám számos részlet a selyemhernyó baktériumos fertőzéseivel (pl. fajösszetétel) és betegségeivel (pl. a bakteriális neuraminidázok szerepe) nem kellően tisztázott. A tápláléknak általánosságban jelentős szerepe van a selyemhernyók vitalitásában és ellenálló-képességében, ugyanakkor kevéssé ismert a táplálék minőségének hatása a baktériumokkal szembeni védekezés hatékonyságára. Hipotézisünk szerint egyes régi, magyarországi és szlovéniai, helyi eperfa fajták leveleinek etetése kedvező hatással van a modern selyemhernyó hibridek fejlődésére, egészségi állapotára, ellenálló-képességére és selyemtermelésére. A régi, helyi eperfa fajták jelentős genetikai értéket képviselnek, megfelelően alkalmazkodtak az éghajlati viszonyokhoz és kedvező beltartalmi értékekkel rendelkeznek; ám a jelenleg rendelkezésünkre álló adatok a még fennmaradt fajták változatosságáról, taxonómiai helyzetükről és rokonsági viszonyaikról hiányosak vagy kevéssé megbízhatók. A kutatás segítségével válaszokat kaphatunk arra, hogy vajon a régi, helyi eperfa fajták eltérnek-e elsődleges és másodlagos metabolit összetételükben, valamint hogy vannak-e mérhető, jelentős különbségek az emészthetőségben és táplálásuk hatására a selyemhernyók fejlődésében, selyemszál termelésében, és különösen a baktériumos betegségekkel szembeni védekező képességben. A vizsgálatok arra is választ adhatnak, hogy a baktériumok neuraminidáz aktivitása szerepet játszik-e a „renyhekór” (flacherie) kórfejlődésében, a tünetek kialakulásában és a szöveti elváltozásokban.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A fejlettebb gerincesek (emlősök madarak) baktériumos betegségei kórfejlődésének kutatása az állatorvosi és orvosi mikrobiológia homlokterében áll. Ugyanakkor korlátozottak ismereteink a rovarok baktériumos fertőzéseivel és betegségivel, a rovar-gazdafajok védekező reakcióival, illetve a környezeti tényezőknek a rovarok vitalitására és baktériumok elleni ellenálló-képességére kifejtett hatásával kapcsolatban. A legjelentősebb tudományos hozadéka a javasolt kutatásnak az lehetne, hogy új adatokkal szolgáltathatna a rovarok egyes baktériumos betegségeinek kórfejlődésével (pl. a neuraminidáz aktivitás szerepével) kapcsolatban selyemhernyó-modellben, valamint feltárhatná a táplálék egyes összetevőinek hatását a selyemhernyó fejlődésére, immunitására és antibakteriális védekezésére. Az eredményeket összehasonlítva a gerincesek fertőzéseinél megfigyelt folyamatokkal, általános következtetéseket lehetne levonni, amelyek új távlatokat nyithatnának a gazda-kórokozó-környezet ökológiai rendszerek kutatásában.
Néhány ázsiai országban (pl. Kína, India) a selyemtermelés fontos gazdasági elem. Napjainkban intenzív, ipari módszereket alkalmaznak, amely jelentős környezeti terheléssel, vegyszerek (antibiotikumok, rovarirtók) vagy genetikailag módosított selyemhernyók alkalmazásával járnak. A súlyosbodó, technológiához köthető nehézségek, valamint a társadalmi szerkezet változásai (urbanizáció) miatt a selyemtermelés stagnál vagy csökken Kína számos területén, míg a selyem iránti igény a nemzetközi piacokon erősödik. Közép-Európában a selyemtermelésnek évszázados hagyományai vannak, ám a tevékenység a XX: sz. második felében kihalt. A kutatás eredményei hozzájárulhatnának a fenntartható, ökológiai alapú selyemtermelés újraélesztéséhez a régióban. A régi eperfa fajták fenntartása és jellemzése segítené azok génmegőrzését Magyarországon és Szlovéniában. A selyemtermelés kiegészítő jövedelmet biztosíthatna egyes családoknak és elősegíthetné az országok mezőgazdasági termelésének diverzifikálását.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A valódi selymet a selyemlepke lárvája, a selyemhernyó termeli. Selyemhernyók millióit nevelik a világ selyemigényének kielégítésére. Fertőző betegségek károsítják a selyemhernyókat és veszélyeztetik a selyemtermelést. Baktériumok fontos okozói a selyemhernyó egyes betegségeinek; ám a selyemhernyók baktériumos fertőzéseivel és betegségeivel kapcsolatos számos részlet még nem tisztázott. A selyemhernyók tápláléka a fehér eperfa levele. Az eperfák nagyon változatosak és jelentősek az eltérések az egyes fák leveleinek tápanyag-tartalmában. A levelek minősége befolyásolja a selyemhernyók fejlődését, immunválasz-képességét és baktériumokkal szembeni védekezésük hatékonyságát. A javasolt kutatás egyik célja feltárni bizonyos selyemhernyó betegségek kialakításában szerepet játszó baktériumok sokaságát, valamint a betegség kifejlődésének hátterében álló egyes folyamatokat. A selyemhernyó tenyésztés évszázados hagyományokra tekint vissza Magyarországon és Szlovéniában, viszont néhány évtizeddel ezelőtt felhagytak ezzel a tevékenységgel. Ugyanakkor, számos, hajdanán a selyemhernyók táplálására használt eperfa még fellelhető az országokban. A kutatás másik célja ezeknek a fáknak a továbbszaporítása, fenntartása és leveleik tápanyag tartalmának vizsgálata. Baktériumokkal mesterségesen fertőzött selyemhernyók különböző eperfák leveleivel történő etetésének hatását vizsgálnánk a lárvák fejlődésére és baktériumok elleni védekező képességére. A kutatás eredményei új adatokkal szolgálhatnak a selyemhernyó baktériumos betegségeivel kapcsolatban; valamint a helyi eperfa fajták tápláló értékének jellemzése hasznos adatul szolgálhat, ha a selyemhernyó tenyésztés újraindulna közép-Európában.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The principle aim of the cooperative research is to discover details of bacterial diseases of the silkmoth (Bombyx mori L.) larvae (silkworm), and the effects of environmental factors on bacterial propagation, disease development and immune status. Qualitative and quantitative analysis of bacterial infections in clinically healthy and diseased silkworms with special emphasize on possible infection with mycoplasma will be done first. Neuraminidase activity of pathogen bacteria on various silkworm tissues would confirm its role in pathogenicity. Development of model systems using B. mori and their specific bacteria would help to investigate the effects of feed on bacterial multiplication and on the expression of certain innate immunity related genes. Because feed is one of the most important sources of bacterial infections and considerably influences the vitality of silkworm, mulberry (Morus alba L.) would be in the focus of the studies. Investigating the effects of rearing silkworms on leaves of old local Slovenian and Hungarian mulberry trees could reveal their impact on development and health status of B. mori. Besides establishment of collection of old local mulberry varieties, and description of their phylogeny, biochemical contents of important primary (sugars, proteins and amino acids) and secondary (phenolics, ascorbate, glutathione) metabolites in leaves will be analysed. Silkworms will be fed with leaves of mulberry varieties to test their relevance on nutrient digestion, growth, survival rate of young larvae, resistance against bacterial pathogens, innate immune responses, silk synthesis activity, cocoon yield and filament quality.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Bacterial diseases significantly influence the efficacy of silkworm rearing and silk production, but several aspects of bacterial infections (i.e. species compositions) and bacterial diseases of silkworm (i.e. impact of bacterial neuraminidase activity) are not fully characterised yet. Nutrition plays a significant role in the vitality and immune-reactivity of silkworm in general; however, little is known about the effects of feed quality on the resistance to bacterial diseases. Our hypothesis is that feeding silkmoth hybrid larvae with nutritively richer leaves of selected, old local Hungarian and Slovenian mulberry genotypes has a positive effect on development, general health status of larvae, immune reactivity and silk production. The old varieties of mulberry are valuable genetic resources best adapted to specific climate conditions with significant qualitative and quantitative composition of important metabolites, but information on the number of remaining old mulberry varieties in Hungary and Slovenia, and the taxonomic classification at the species and subspecies level is unreliable and incomplete. The cooperative research could answer the questions whether the old, local mulberry varieties differ in their primary and secondary metabolite content, and whether these differences has detectable, significant effect on larval development, silk rope production, and resistance of B. mori to bacterial diseases. The studies could also provide answers, whether neuraminidase activity of bacteria involved in the Flacherie disease of silkworm has impact on the development of clinical signs and pathological lesions.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The pathogenesis of bacterial diseases of higher vertebrates (mammalians and birds) is in the focus of veterinary and medical microbiology research. However, much less is known about bacterial infections and diseases of insects, the host’s defence mechanisms, and the effects of environmental factors on the vitality of insects and their resistance to bacterial infections. The most significant scientific outcome of the proposed research could be that it may provide new data on certain aspects of the pathogenesis of bacterial infections (i.e. the role of neuraminidase activity) in Bombyx mori model, and could reveal details of the effects of nutrition, particularly primary and secondary metabolite content, on the development, immunity and antibacterial resistance of the silkworm. The results could be compared with the findings in vertebrates, and general conclusions could be drawn, which may open further perspectives in the research of host-pathogen-environment interfaces.
Silk production is a significant part of the economy in some Far-Eastern countries (China and India). Nowadays intensive, industrial methods are used with severe environmental abuse and application of chemical treatments (antibiotics, pesticides) or genetically modified silkworms. Due to the increasing problems connected to intensive rearing technologies, and the changes in the social structure (urbanisation), the silk production is stagnating or decreasing in several regions of China, while the demand on silk at international markets is increasing. In Central Europe silk production has a history of hundreds of years, but it became extinct in the second half of the XXth century. The results of the proposed research may provide scientific basis on the revival of sustainable, ecological silk production in Central Europe. Establishment and characterisation of old, local mulberry trees in Hungary and Slovenia would also contribute to the conservation of genetic diversity of this species in the cooperating countries. Re-introduction of silkworm rearing and raw silk production could provide additional income to several families, and diversify the agricultural productivity of the countries.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
The natural silk is produced by the larva of the silkmoth, the silkworm. Millions of silkworms are reared to supply the demands on silkrope world-wide. Infectious diseases damage silkworms and threaten silk production. Bacteria are important infectious agents causing certain diseases of silkworms; however scientific data on several details of bacterial infections and diseases of this insect host is not available yet. Silkworms are eating the leaves of the white mulberry. Mulberry trees are very diverse and they also differ in the nutritive contents of leaves. The quality of the leaves influences the development, immunological reactions and anti-bacterial defence mechanisms of silkworms. The proposed research project aims to discover the diversity of bacteria involved in certain diseases of silkworms, and would like to describe details of the development of disease signs and lesions. In Hungary and in Slovenia silkworms had been were reared for hundreds of years, but the activity was stopped several decades ago. However, many of the old, local mulberry trees are still available in the countries. Another aim of the research is to find and maintain these trees and investigate the nutritive contents of their leaves. Silkworms would be experimentally infected with bacteria and fed with leaves of different mulberries to see the effect on the development of larvae and resistance against bacteria. The results of the studies may provide new data on the development of bacterial diseases of the silkworm, and characterisation of the nutritive values and effects of the leaves of local mulberry varieties could be useful if silkworm rearing would be re-introduced in Central Europe.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
