بررسی توان پروبیوتیکی باکتری‌های اسید لاکتیک جدا شده از دستگاه گوارش زنبور عسل و تأثیر آنها بر برخی فراسنجه‌های عملکردی کلنی‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

3 پژوهشگر، مؤسسه تحقیقات علوم دامی ایران، سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، کرج

چکیده

هدف از این مطالعه جداسازی باکتری‌های اسید لاکتیک از دستگاه گوارش زنبور عسل و توان پروبیوتیکی جدایه‌ها و تأثیر آنها بر برخی فراسنجه‌های عملکردی کلنی‌ها بود. بدین منظور از زنبورستان با یکصد کلنی زنبور عسل، تعداد 10 کلنی به‌صورت تصادفی انتخاب و جهت نمونه‌گیری استفاده شدند. تعداد 20 زنبور کارگر از هر کندو گرفته و پس از انتقال به آزمایشگاه تحت شرایط کامل آسایش و هوارسانی، با آرامش تحت محیط حاوی دی اکسید کربن، دستگاه گوارش آنها به‌صورت کامل جداسازی شد و پس از کشت در محیط MRS کلنی­های میکروبی متفاوت انتخاب و کشت‌های تناوبی مایع-جامد تا 8 مرحله برای رسیدن به کشت‌های خالص تکرار شد. درنهایت نمونه‌های گرم مثبت و کاتالاز و همولایز منفی جدا شده و مورد آزمون تشخیص فیلوژنی قرار گرفتند. نتایج شناسایی باکتری‌های جداسازی‌شده بر اساس توالی‌های 16s rRNA نشان داد جدایه G1 (سویه MA4) با 99 درصد شباهت با پدایوکوکوس اسیدی لاکتیسای قرابت داشت، جدایه G2 به دلیل مشکلات فنی در ارسال نمونه‌ها به خارج از کشور توالی یابی نشد و جدایه G3 (سویه MA5) نیز با 99 درصد شباهت به پدایوکوکوس اسیدی لاکتیسی سویه 8185 شباهت داشت و درنهایت سویه MA14 جدا شده از دستگاه گوارش زنبورعسل در فصل تابستان در شرایط بی‌هوازی با 97 درصد نزدیکی به پدایوکوکوس پنتوسوس سویهHM75-1 شباهت داشت که G4 نامگذاری شد. این باکتری‌ها در بانک اطلاعات ژنی (NCBI) به ترتیب با شماره‌های MW376601، MW376904، MW376896 و MW405566 ثبت گردیدند. در مطالعات بالینی و مزرعه‌ای نیز اثر مثبت تیمار با جدایه‌ها به دو روش اسپری بر روی قاب­ها و کشت در شربت بر تخم‌ریزی و تولید و رفتار بهداشتی زنبور عسل مشاهده گردید و مقایسه تیمارها با آزمون چند دامنه دانکن (p≤%5) نشان داد همه تیمارهای آزمایشی در فاکتورهای کمی جمعیت و تخم‌ریزی و صفات کیفی مانند رفتار نظافت‌گری تفاوت معنی‌داری نسبت به تیمار شاهد داشتند، تیمار شاهد نسبت به تیمارهای آزمایشی، تفاوت معنی‌داری در ذخایر عسل کاهش داشت (p≤%5) که می­ تواند به دلیل تخم‌ریزی کمتر و مصرف شهد کمتر باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of probiotic potential of lactic acid bacteria isolated from bee gastrointestinal tract and their effect on some productive parameters of colonies

نویسندگان [English]

  • Alireza Moradi 1
  • Daryoush Alipour 2
  • Naser Tajabadi 3
1 Ph.D. Candidate, Department of Animal Sciences, Faculty of Agriculture, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Associate Professor, Department of Animal Sciences, Faculty of Agriculture, Bu Ali Sina University, Hamedan, Iran
3 Researcher, Department of Honey Bee, Animal Science Research Institute of Iran, Agricultural Research Education and Extension Organization, Karaj, Iran
چکیده [English]

This study aimed to isolate lactic acid bacteria from gastrointestinal tract of honey bees (Apis mellifera) and assess the probiotic potential of isolates, and their effect on some performance parameters of colonies. Thus, 10 colonies out of an apiary with one hundred bee colonies were randomly selected and used for sampling. Twenty worker bees were sampled from each hive and after being transferred to the laboratory under complete comfort and ventilation conditions, their gastrointestinal tract was completely isolated under carbon dioxide flushing, and after culture in MRS medium different microbial colonies were selected. Liquid-solid periodic cultures were repeated up to 8 steps to achieve pure cultures. Finally, gram-positive, catalase and hemolysis negative samples were isolated and identified based on phylogenetic analysis. The results of identification of the isolated bacteria using 16s rRNA sequences showed that G1 isolate (MA4 strain) was 99% similar to Pediococcus acidilactica, the G2 isolate could not be sequenced due to technical problems in sending samples abroad and isolate G3 (strain MA5) was 99% similar to lactic acid pediococcus strain 8185. Finally, the strain MA14 isolated from the bee's gastrointestinal tract during the summer under anaerobic conditions was 97% similar to the HM75-1 strain Pediacocus pentosus, which was named G4. These bacteria were registered in the Gene bank (NCBI) with accession number of MW376601, MW376904, MW376896 and MW405566, respectively. In vivo studies showed the positive effects of treatment with isolates by spraying on frames and bacterial culture mixed in syrup (sugar-water) on spawning, production and hygienic behavior of bees. Comparison of treatments with Duncan's multiple range test (p≤ 5%) showed that all experimental treatments in quantitative population factors and spawning and quality were significantly different from the control treatment. However, the control treatment had a significant difference in honey reserves due to low spawning compared to experimental treatments and less nectar consumption.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Grooming behaviore
  • Honeybees
  • Pediococcus
  • Probiotics

مراجع

  1. Alberoni, D., Gaggìa, F., Baffoni, L., & Di Gioia, D. (2016). Beneficial microorganisms for honey bees: problems and progresses. Applied Microbiology and Biotechnology, 100(22), 9469-9482.
  2. Anderson, K. E., Sheehan, T. H., Mott, B. M., Maes, P., Snyder, L., Schwan, M. R., … Corby-Harris, V. (2013). Microbial ecology of the hive and pollination landscape: Bacterial associates from floral nectar, the alimentary tract and stored food of honey bees (Apis mellifera). PLoS ONE, 8(12). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0083125
  3. Audisio, M. C., Sabaté, D. C., & Benítez-Ahrendts, M. R. (2015). Effect of Lactobacillus johnsonii
  4. CRL1647 on different parameters of honeybee colonies and bacterial populations of the bee gut. Beneficial Microbes, 6(5), 687-695.
  5. Carina Audisio, M., Torres, M. J., Sabaté, D. C., Ibarguren, C., & Apella, M. C. (2011). Properties of different lactic acid bacteria isolated from Apis mellifera L. bee-gut. Microbiological Research, 166(1), 1-13.
  6. Engel, P., Martinson, V. G., & Moran, N. A. (2012). Functional diversity within the simple gut microbiota of the honey bee. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109, 11002-11007.
  7. Evans, J. D., & Lopez, D. L. (2004). Bacterial probiotics induce an immune response in the honey bee (Hymenoptera: Apidae). Journal of Economic Entomology, 97, 752-756.
  8. Hassani, A. R. & Alami, M. (2013). Isolation and identification yeasts from digestive system of honey bees. Iranian Journal of Bee Science and Technology, 7th (Spring and Summer 2013), pp. 58-64.
  9. Iorizzo, M., Lombardi, S. J., Ganassi, S., Testa, B., Ianiro, M., Letizia, F., … De Cristofaro, A. (2020). Antagonistic activity against ascosphaera apis and functional properties of lactobacillus kunkeei strains. Antibiotics, 9(5).
  10. Khan, K. A., Al-Ghamdi, A. A., Ghramh, H. A., Ansari, M. J., Ali, H., Alamri, S. A., … Hafeez, M. (2020, January 1). Structural diversity and functional variability of gut microbial communities associated with honey bees. Microbial Pathogenesis, Vol. 138.
  11. Lak, M., Rouhi, K.K. & Abbassali, Q. (2008). Evaluation of the effect of citric and probiotic acids on the gastrointestinal microflora of bees. Scientific-research journal of Isfahan University. Science. 2008 Year 6 Volume thirty-five. No. 27-36.
  12. Liu, C., Xu, C., Du, Y., Liu, J., & Ning, Y. (2021). Role of agglutinin-like sequence protein 3 (Als3) in the structure and antifungal resistance of Candida albicans FEMS Microbiology Letters.
  13. Liu, F., Li, W., Li, Z., Zhang, S., Chen, S., & Su, S. (2011). High-abundance mRNAs in Apis mellifera: Comparison between nurses and foragers. Journal of Insect Physiology, 57(2), 274-279.
  14. Nowak, A., Szczuka, D., Górczyńska, A., Motyl, I., & Kręgiel, D. (2021). Characterization of Apis mellifera Gastrointestinal Microbiota and Lactic Acid Bacteria for Honeybee Protection-A Review. Cells, Vol. 10.
  15. Paris, L., Peghaire, E., Moné, A., Diogon, M., Debroas, D., Delbac, F., & El Alaoui, H. (2020). Honeybee gut microbiota dysbiosis in pesticide/parasite co-exposures is mainly induced by Nosema ceranae. Journal of Invertebrate Pathology, 172.
  16. Pattabhiramaiah, M., Reddy, M. S., & Brueckner, D. (2012). Detection of novel probiotic bacterium Lactobacillus spp. in the workers of Indian honeybee, Apis cerana indica. Agris On-Line Papers in Economics and Informatics, 2, 1135-1143.
  17. Peghaire, E., Moné, A., Delbac, F., Debroas, D., Chaucheyras-Durand, F., & El Alaoui, H. (2020). A Pediococcus strain to rescue honeybees by decreasing Nosema ceranae- and pesticide-induced adverse effects. Pesticide Biochemistry and Physiology, 163, 138-146.
  18. Potts, S. G., Imperatriz-Fonseca, V., Ngo, H. T., Aizen, M. A., Biesmeijer, J. C., Breeze, T. D., … Vanbergen, A. J. (2016). Safeguarding pollinators and their values to human well-being. Nature, 540(7632), 220-229.
  19. Sharifpour, M. F., Mardani, K., & Ownagh, A. (2016). Molecular identification and phylogenetic analysis of Lactobacillus and Bifidobacterium spp. isolated from gut of honeybees (Apis mellifera) from West Azerbaijan, Iran. Veterinary Research Forum : An International Quarterly Journal, 7(4).
  20. Strauss, U., Pirk, C. W. W., Crewe, R. M., Human, H., & Dietemann, V. (2015). Impact of Varroa destructor on honeybee (Apis mellifera scutellata) colony development in South Africa. Experimental and Applied Acarology, 65(1), 89-106.
  21. Tajabadi, N., Mardan, M., Shuhaimi, M., & Abdul Manap, M. Y. (2011). Isolation and identification of enterococcus sp. from honey stomach of honeybee based on biochemical and 16S rrna sequencing analysis. International Journal of Probiotics and Prebiotics, 6(2), 95-100.
  22. Tajabadi, Naser, Mardan, M., Abdul Manap, M. Y., Shuhaimi, M., Meimandipour, A., & Nateghi, L. (2011). Detection and identification of Lactobacillus bacteria found in the honey stomach of the giant honeybee Apis dorsata. Apidologie, 42(5), 642-649.
  23. Tajabadi, Naser, Mardan, M., Manap, M. Y. A., & Mustafa, S. (2013). Molecular identification of Lactobacillus spp. isolated from the honey comb of the honey bee (Apis dorsata) by 16S rRNA gene sequencing. Journal of Apicultural Research, 52(5), 235-241.
  24. Tajabadi, Naser, Mardan, M., Saari, N., Mustafa, S., Bahreini, R., & Manap, M. Y. A. (2013). Identification of Lactobacillus plantarum, Lactobacillus pentosus and Lactobacillus fermentum from honey stomach of honeybee. Brazilian Journal of Microbiology, 44(3).
  25. Tajabadi, Naser, Mardan, M., Saari, N., Mustafa, S., Bahreini, R., Yazid, M., … Berloco, M. (2015). Characterization of Commercial Probiotics : Antibiotic Resistance , Acid and Bile Resistance , and Prebiotic Utilization. Anaerobe, 10(1).
  26. Tamura, K., Dudley, J., Nei, M., & Kumar, S. (2007). MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution, 24(8), 1596–1599. https://doi.org/10.1093/molbev/msm092
  27. Vojvodic, S., Rehan, S. M., & Anderson, K. E. (2013). Microbial Gut Diversity of Africanized and European Honey Bee Larval Instars. PLoS ONE, 8(8).
  28. Zheng, H., Steele, M. I., Leonard, S. P., Motta, E. V. S., & Moran, N. A. (2018, November 1). Honey bees as models for gut microbiota research. Lab Animal, 47, 317-325.
علوم دامی ایران
دوره 53، شماره 2
مرداد 1401
صفحه 97-107

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 مهر 1400
  • تاریخ بازنگری: 18 دی 1400
  • تاریخ پذیرش: 28 دی 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار