„Baví tě to?“ ptá se jeden včelař druhého. „Baví“. Načež se první včelař začíná potutelně usmívat a jen dodává: „V tom případě to nemůže být práce!“. Věřím, že podobně to máme s chovem včel téměř všichni včetně profesionálních včelařů, jež včelařské řemeslo živí a kteří velmi dobře vědí, jak je to někdy tvrdý chlebíček.
Apidologie, nebo chcete-li včelařská věda, klade řadu úskalí, o nichž jsme v době, kdy jsme na katedře biochemie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého se včelařským výzkumem v roce 2011 začínali, neměli ani tušení. Včelařská výzkumná skupina této katedry stihla za prvních deset let existence vychovat mladé a zapálené výzkumníky, navázala mezioborovou intenzivní spolupráci nejen s katedrou geoinformatiky téže univerzity, ale také s dalšími tuzemskými a zahraničními pracovišti.
V současné době se naše skupina zaměřuje na několik dílčích témat zahrnujících základní výzkum a jeho přesah do včelařské praxe. Výsledky můžete sledovat na stránkách tohoto časopisu, kam pravidelně přispíváme.
Fungování imunitního systému včely medonosné
Studium obranných reakcí včel proti mikrobiálním patogenům je důležité pro pochopení základních principů, jak se včely brání nemocem. Imunitní systém včely je výrazně jednodušší než například lidský, přesto je dost složitý na to, abychom ho dokázali zcela pochopit.
Včely netvoří protilátky, ale hlavní složkou vrozené imunity při obraně před mikroby jsou tzv. antimikrobiální peptidy a další enzymy, které růstu bakterií brání nebo je dokonce usmrcují. O včelích antimikrobiálních peptidech se ví už dávno, přesto však existuje jen omezené množství studií, které by se zabývaly jejich detekcí a kvantifikací přímo ve včelím organismu. Studium v minulosti převážně limitovala nedostupnost citlivých analytických metod, proto jsme se před lety do vývoje takové metodiky pustili. Úspěšný vývoj metodiky trval téměř šest let. Důvodem byla především problematická biochemická analýza těchto molekul (Danihlík et al. 2014, 2016). Úsilí se vyplatilo, protože dnes máme metodu, která umí změřit koncentraci vybraných antimikrobiálních peptidů, a jíž dokonce využívají renomované vědecké týmy v zahraničí (Kwong et al. 2017).
Analýzou složek imunitního systému jsme objasnili, že nedostatečná pylová výživa vede k omezené tvorbě antimikrobiálních peptidů, což může vést k větší náchylnosti včelstev k nemocem (Danihlík et al. 2018).
Metody pro analýzu antimikrobiálních peptidů můžeme využít pro studium imunity včel při „umělém“ navození infekce injekčním vpichem. Ve spolupráci s Masarykovou univerzitou v Brně a Výzkumným ústavem včelařským, s. r. o., v Dole se například věnujeme studiu zimních a letních včel a jejich rozdílné imunitní reakci (Dostálková et al. 2021). Na tento výzkum jsme navázali studiem dynamiky včelího imunitního sytému, tzn. jak včela rychle reaguje na nákazu po jejím proniknutí do organismu.
Oxidační stres a včely
Se včelami je provázáno téma, které je roky hlavním výzkumným směrem katedry biochemie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého, a sice oxidační stres. O oxidačním stresu slyšíme často v tom negativním slova smyslu. Jeho vysoká míra může poškozovat buňky, narušovat jejich funkce na úrovni tkání nebo dokonce celého organismu, zvlášť pokud je stres nadměrný dlouhodobě.
Podobně oxidační stres působí na včely. Zvyšovat jej mohou pesticidy používané v rostlinné výrobě a ve včelařství, výživa, zásahy včelaře (Janků et al. 2019). Na druhou stranu může být oxidační stres také prospěšný, protože podporuje rychlé reakce imunitního systému. V rámci našeho výzkumu se snažíme zjistit právě souvislosti mezi imunitou včel a oxidačním stresem. Také nás zajímá, zda mohou zasahovat do oxidačního systému včel další dlouhodobější faktory, proto studujeme, jakou mírou působí kleštík včelí nebo jaký vliv mají některé doplňky stravy využívané jako pylová náhražka pro včely.
Včelí nemoci
V laboratořích pracujeme s bakteriálními patogeny, které napadají včely. Zajímá nás především diagnostika těchto včelích patogenů a epidemiologie na území České republiky.
Mor včelího plodu se zde vyskytuje dlouhodobě, zvláště komplikuje včelaření na Moravě a ve Slezsku. Bakterie Paenibacillus larvae, která mor způsobuje, se dále dělí na několik genotypů s různou virulencí. Proto jsme ve spolupráci se Státním veterinárním ústavem Olomouc analyzovali genotypy P. larvae vyskytujících se na našem území. Z těchto výsledků jsme společně s geoinformatiky vytvořili unikátní mapy a zjistili, že na rozdíl od okolních států je v České republice mnohem více rozšířený genotyp ERIC II, který je ve srovnání s genotypem ERIC I virulentnější. Přítomnost virulentnějšího ERIC II genotypu může vést k rychlejšímu šíření choroby, ale i ke komplikacím s rozpoznáváním jejich klinických příznaků, neboť larvy hynou ještě před jejich zavíčkováním (Biová et al. 2021a).
Hniloba včelího plodu je z pohledu diagnostiky mnohem komplikovanější nemoc, protože původce bakterie Melissococcus plutonius se v laboratorních podmínkách velmi špatně kultivuje. Pro usnadnění diagnostiky této nemoci jsme opět ve spolupráci se Státním veterinárním ústavem Olomouc vylepšili metodu detekce M. plutonius tak, aby bylo možné k vyšetření využít úlové měli, která se běžně sbírá pro kultivační vyšetření moru včelího plodu. Tato metoda byla následně ověřena i na vzorcích ze Švýcarska, kde mají s hnilobou dlouholeté problémy. Výsledkem je ověřená laboratorní metodika, kterou dnes mohou využívat diagnostické laboratoře (Biová et al. 2021b).
Výživa včel z pohledu biochemického
Pro dobrý rozvoj včelstva, vývoj dělnic, kladení matky a zdraví včel je nutná kvalitní, pestrá výživa bohatá na cukry (med), proteiny a tuky (pyl). Dostupnost těchto zdrojů podmiňuje tvorbu mateří kašičky, produkci vosku a včelího jedu (Dostálková et al. 2019).
Ještě před několika lety jsme si možná mysleli, že problémy se včelí pastvou se reálně netýkají naší včelařské oblasti. Jenže vývoj posledních stále hubenějších sezón ukazuje, že také ve zdejších končinách mohou včely trpět nedostatkem zdrojů. Ideálním a dlouhodobým řešením by byly změny ve způsobu obhospodařování krajiny.
V našem výzkumu se zaměřujeme na testování rychlých záchranných řešení, tzn. možnost doplnit včelám pylové zásoby formou doplňků stravy. Ve spolupráci s dalšími tuzemskými partnery zkoumáme možnosti využití zelené řasy Chlorella. Tato řasa se ukázala jako vhodná pro podněcování včelstev s pozitivním vlivem na fyziologii včel (Jehlík et al. 2019). Přidaná hodnota využití řasy může být v profylaktickém krmení včel při prevenci mikrobiálních nákaz. Ukázalo se totiž, že extrakty připravené z této řasy inhibují růst původce moru včelího plodu (P. larvae), což jsme otestovali v našich laboratořích (Dostálková et al. 2021).
COLOSS: Monitoring úspěšnosti zimování včelstev z akademického pohledu a praxe
COLOSS je mezinárodní asociace sdružující včelaře, veterináře a apidology z celého světa (www.coloss.org). V roce 2013 proběhl na Ukrajině kongres Apimondia, na němž jsme se s kolegy z Pracovní společnosti nástavkových včelařů CZ, z. s., seznámili s jejími aktivitami a s klíčovým projektem monitoringu ztrát včelstev. V roce 2014 pak proběhl první ročník monitoringu i u nás.
Monitorujeme pomocí dotazníků, které dobrovolně vyplňují chovatelé včel z celé České republiky. Do pilotního ročníku se zapojilo 556 respondentů, v posledních dvou letech je jich už téměř 1 800. Na jaře 2022 spustíme v pořadí již devátý ročník dotazníkového průzkumu mezi včelařkami a včelaři z českých zemí. Díky respondentům studie máme informace o ztrátách včelstev, podmínkách snůšky, nepřímo o produkci medu nebo trendech v ošetřování včelstev proti varroóze. Mezinárodní metodika zejména umožňuje porovnávat data i z jiných zemí, například srovnat způsoby včelaření v Česku a Rakousku (Brodschneider et al. 2019) nebo porovnat ekonomickou stránku ztrát včelstev (Popovska Stojanov et al. 2021).
Chápeme, že akademická stránka COLOSS Monitoringu nemusí být pro praktické včelaře dostatečně atraktivní. Proto z dotazníků čerpáme inspiraci pro další aplikovaný výzkum a snažíme se data získaná z dotazníku vizualizovat tak, aby měla přínos pro samotné včelaře. Typicky je to ověřování postupů zvládání varroózy, které získávají u včelařů oblibu, ale nejsou u nás zatím běžné, jako je například aplikace kyseliny šťavelové s glycerinem.
Cílem celého projektu je shromažďovat informace, které oceníme v budoucnu, a přinášet nové poznatky. Není žádnou novinkou, že při výběru včelařského stanoviště je nutné zohlednit snůškové, klimatické a konkurenční podmínky v jeho okolí. Díky spolupráci s katedrou geoinformatiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého již několik let připravujeme výstupy v podobě interaktivních map hustoty zavčelení, snůškových podmínek a ztrát včelstev, které můžete najít na stránkách www.coloss.cz.
Aktuální aplikaci, která vizualizuje získaná data, si můžete volně vyzkoušet zde: https://gis.upol.cz/coloss/ V této aplikaci se zobrazuje většina výsledků shromážděných v dotaznících, každý má tak možnost se jimi probírat a přemýšlet nad souvislostmi. Věříme, že tato prezentace výsledků je mnohem přínosnější, atraktivnější a využitelnější než obyčejné tabulky nebo statické grafy.
Některé přednášky zmiňující poznatky získané díky dotazníkům jsou dostupné na našem webu: https://colosscz.webnode.cz/prezentace/. Příkladem využití poznatků z COLOSS dotazníků budiž vzrůstající zájem o použití kyseliny šťavelové, k níž jsme připravili několik článků dostupných na: https://colosscz.webnode.cz/leceni-vcelstev/.
COLOSS: Olomoucké včelařské semináře
Stalo se již tradicí, že každoročně během listopadu pořádáme vzdělávací seminář pro včelaře. V prvních ročnících jsme společně se včelaři diskutovali otázky v dotazníku a získané výsledky. Postupem času se ze semináře stala vyhledávaná akce se zahraničními a tuzemskými přednášejícími. Zajímavých témat je tolik, že téměř vždy čelíme problému, jak je vměstnat do jednoho dne.
V příštích dvou letech se můžete těšit na obsahově bohaté ročníky, protože se podařilo získat prostředky na úhradu nákladů vzdělávacích akcí realizací projektu BeeClim: úspěšné včelaření v době klimatické změny, který je podpořen z Norských fondů ve výzvě Reine vyhlašovanou Státním fondem pro životní prostředí. Semináře se konají pod záštitou dlouhodobé aktivity COLOSS: Monitoring úspěšnosti zimování včelstev v ČR.
Mimo akce organizované přímo na fakultě se setkáváme se včelaři na místně pořádaných přednáškách, schůzích, školách a konferencích. Přednášíme o chorobách včel, hlavně o moru včelího plodu a prevenci varroózy, ale v tematickém portfoliu máme další témata včelařsko-chovatelská (včelaření v Optimalu) či odborná apidologická (virózy, imunita včel).
Molekulární základy včelaření
Všichni studenti Univerzity Palackého se zájmem o včely, včelaření a včelí produkty si mohou zapsat předmět Molekulární základy včelaření, který garantuje katedra biochemie. Potěšující je, že o předmět studenti jeví velký zájem. Oceňují, že se jim objasňuje život včel, původ včelích produktů včetně jejich využití nebo problémy spojené se včelími chorobami. Kromě toho je snahou předmětu uvádět některé obecně rozšířené informace o včelaření na pravou míru, například jak je to úbytkem včelařů či včelstev, anebo že k úspěšnému včelaření nestačí jen pořídit včely v úle, ale je třeba i studovat. Za dobu čtyř let od první realizace předmětu jej absolvovalo přes 220 studentů.
Exkurze v našich laboratořích a možnosti studia
Do našich laboratoří se můžete virtuálně podívat a prohlédnout si vybavení, které používáme. Odkaz na videa najdete na www.biochemie.upol.cz. Na témže odkazu jsou rovněž informace o studijním oboru biochemie a bioinformatika, které zaštiťuje katedra biochemie. Spolupracující katedra geoinformatiky má svou prezentaci na www.geoinformatics.upol.cz, kde jsou zprávy o dalším výzkumu, aktivitách a možnostech studia oborů geoinformatika a kartografie.
Studenti oboru biochemie nebo příbuzných oborů se v rámci studia mohou podílet na výzkumu přímo v našich laboratořích. Studenti oboru geoinformatika se zaměřují například na zpracování dat z COLOSS dotazníků a další analýzy, jako je vhodnost krajiny pro včelaření nebo její zavčelení. Mnohdy propojujeme výsledky biochemické s geografickými informačními systémy, například při analýze šíření chorob.
Občas jsou součástí našeho týmu středoškolští studenti, kteří buď u nás v laboratořích, nebo u sebe na včelnicích bádají na svých tématech Středoškolské odborné činnosti (program SOČ nebo Badatel zaštiťovaný Přírodovědeckou fakultou Univerzity Palackého). Studenti zapálení pro vědu u nás mají vždy dveře otevřené.
Bez spolupráce by to nešlo
Věda vyžaduje intenzivní spolupráci jak v akademické, tak v aplikační sféře. Spolupracujeme s mnoha českými univerzitami a firmami a také s partnery v zahraničí, například ve Švédsku, Rakousku, Německu, Dánsku, USA, Itálii, Velké Británii, na Ukrajině, Slovensku a v dalších zemích.
V neposlední řadě je pro nás důležitý kontakt s praxí, ať už skrz včelařské spolky a organizace nebo přes samotné včelaře na různých setkáních. Díky zpětné vazbě přímo od včelařů se snažíme směřovat naše výzkumné aktivity tak, aby přinesly nové teoretické poznatky o biologii či patologii včel a zároveň zlepšily a zmodernizovaly chovatelské zásahy s cílem snižovat ztráty včelstev.
Literatura:
1. Biová J., Bzdil J., Dostálková S., Petřivalský M., Brus J., Carra E., Danihlík J. 2021 (a). American Foulbrood in the Czech Republic: ERIC II Genotype of Paenibacillus Larvae Is Prevalent. Frontiers in Veterinary Science 8.
2. Biová J., Charrière J.-D., Dostálková S., Škrabišová M., Petřivalský M., Bzdil J., Danihlík J. 2021 (b). Melissococcus plutonius Can Be Effectively and Economically Detected Using Hive Debris and Conventional PCR. Insects 12, 150.
3. Brodschneider R., Brus J., Danihlik J. 2019. Comparison of apiculture and winter mortality of honey bee colonies (Apis mellifera) in Austria and Czechia. Agriculture Ecosystems & Environment 274, s. 24–32.
4. Danihlík J., Aronstein K., Petřivalský M. 2016. Antimicrobial peptides: a key component of honey bee innate immunity. Journal of Apicultural Research 54, s. 123–136.
5. Danihlik J., Sebela M., Petrivalsky M., Lenobel R. 2014. A sensitive quantification of the peptide apidaecin 1 isoforms in single bee tissues using a weak cation exchange pre-separation and nanocapillary liquid chromatography coupled with mass spectrometry. J Chromatogr A 1374, s. 134–144.
6. Danihlik J., Skrabisova M., Lenobel R., Sebela M., Omar E., Petrivalsky M., Crailsheim K., Brodschneider R. 2018. Does the Pollen Diet Influence the Production and Expression of Antimicrobial Peptides in Individual Honey Bees? Insects 9.
7. Dostalkova S., Dobes P., Kunc M., Hurychova J., Skrabisova M., Petrivalsky M., Titera D., Havlik J., Hyrsl P., Danihlik J. 2021. Winter honeybee (Apis mellifera) populations show greater potential to induce immune responses than summer populations after immune stimuli. J Exp Biol 224, jeb.232595.
8. Dostálková S., Petřivalský M., Danihlík J. 2019. Vliv výživy na zdraví a vitalitu včel (Apis mellifera). Veterinářství 9, s. 602–606.
9. Dostálková S., Urajová P., Činčárová D., Vránová T., Hrouzek P., Petřivalský M., Lukeš M., Čapková Frydrychová R., Danihlík, J. 2021. Fatty acids and their derivatives from Chlorella vulgaris extracts exhibit in vitro antimicrobial activity against the honey bee pathogen Paenibacillus larvae. Journal of Apicultural Research, s. 1–13.
10. Janků M., Danihlík J., Petřivalský M. 2019. Oxidační stres a ochranný antioxidační systém včel. Veterinářství 9, s. 607–611.
11. Jehlík T., Kodrík D., Krištůfek V., Koubová J., Sábová M., Danihlík J., Tomčala A., Čapková-Frydrychová R. 2019. Effects of Chlorella sp. on biological characteristics of the honey bee Apis mellifera. Apidologie 50, s. 564–577.
12. Kunc M., Dobes P., Hurychova J., Vojtek L., Poiani S. B., Danihlik J., Havlik J., Titera D., Hyrsl P. 2019. The Year of the Honey Bee (Apis mellifera L.) with Respect to Its Physiology and Immunity: A Search for Biochemical Markers of Longevity. Insects 10.
13. Kwong W. K., Mancenido A. L., Moran N. A. 2017. Immune system stimulation by the native gut microbiota of honey bees. R Soc Open Sci 4, 170003.
14. Popovska Stojanov D., Dimitrov L., Danihlík J., Uzunov A., Golubovski M., Andonov S., Brodschneider R. 2021. Direct Economic Impact Assessment of Winter Honeybee Colony Losses in Three European Countries. Agriculture 11, 398.
