Nicel araştırma makalesi incelemesi

DOI: 10.46810/tdfd.1257690

Erzurum İlindeki Bal Arılarında Karışık Virüs Enfeksiyonlarının RT-PCR ve Filogenetik Analizlerle Belirlenmesi

Türkiye, zengin florası ve coğrafi konumu nedeniyle arı gen merkezlerinden biri olup küresel düzeyde önemli bir arıcılık potansiyeline sahiptir. Ancak kolonilerde aniden ortaya çıkan toplu ölümler ve salgın hastalıklar arıcılık faaliyetlerini ve ekonomik verimliliği ciddi şekilde tehdit etmektedir.

Yazar
Zeynep Selvitopi & Gözde Büşra Eroğlu
Yayın
Türk doğa ve fen dergisi :/Türk doğa ve fen dergisi
Tarih
2023-09-27
01

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Bal arıları (Apis mellifera), küresel ölçekte tarımsal ekosistemlerin sürdürülebilirliği açısından kritik öneme sahip temel tozlaştırıcılardır ve ürettikleri bal, polen, propolis ve arı sütü gibi ürünlerle yüksek ekonomik değer yaratmaktadır. Türkiye, sahip olduğu zengin flora çeşitliliği ve dünya üzerindeki arı gen merkezlerinden biri olması nedeniyle arıcılık sektöründe stratejik bir konumda yer almaktadır. Buna karşın, koloni çöküş bozuklukları, toplu arı ölümleri ve bulaşıcı salgın hastalıklar arıcılık faaliyetlerinin verimliliğini ağır şekilde kısıtlamaktadır. Salgın hastalıklara ve ani koloni kayıplarına yol açan etkenlerin büyük bir bölümünü Dicistroviridae ve Iflaviridae familyalarına mensup RNA virüsleri oluşturmaktadır. Erzurum ili, Doğu Anadolu Bölgesi'nin geniş arıcılık alanlarına ve bal ormanlarına sahip olmasına karşın, bölgedeki bal arısı popülasyonlarında ölümlere sebep olan viral patojenlerin moleküler varlığı ve yaygınlığı daha önce araştırılmamıştır. Bu durum, bölgeye özgü moleküler epidemiyolojik verilerin eksikliğine ve viral hastalıklarla mücadelede yetersiz kalınmasına yol açmaktadır.

Bu çalışmanın temel amacı, Erzurum il merkezi ve bağlı ilçelerindeki arılıklardan toplanan bal arısı örneklerinde ölümcül viral patojenlerin varlığını moleküler düzeyde belirlemek ve tespit edilen izolatların filogenetik analizlerini gerçekleştirmektir. Çalışma kapsamında Erzurum'un 18 farklı lokalitesinde bulunan 48 arılıktan toplam 37 kraliçe arı ve 279 işçi arı örneği (toplam 316 birey) toplanmıştır. Laboratuvar ortamına getirilen örneklerden doku parçalama cihazı ve patojen izolasyon kiti kullanılarak RNA izole edilmiş, izole edilen RNA'ların kalitesi ve yoğunluğu spektrofotometrik yöntemlerle ölçülmüştür. Viral taramalar; CBPV, SBV, IAPV, BQCV, KBV, DWV ve ABPV patojenlerine özgü spesifik primer çiftleri kullanılarak tek aşamalı ters transkripsiyon polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) yöntemiyle yürütülmüştür. Elde edilen PCR ürünleri agarose jel elektroforezinde yürütülüp görüntülendikten sonra dizileme analizine tabi tutulmuş ve sekans verileri NCBI veritabanındaki kayıtlarla karşılaştırılarak MEGA 11 programında Neighbor-joining yöntemiyle filogenetik ağaçlar oluşturulmuştur.

Moleküler tarama sonuçlarına göre, incelenen altı farklı viral patojenden (CBPV, SBV, IAPV, KBV, ABPV) hiçbirine rastlanmazken, Erzurum arılıklarında deforme kanat virüsü (DWV) ve siyah kraliçe hücre virüsü (BQCV) varlığı tespit edilmiştir. Toplam 316 örnekten 10 tanesinde (%3) DWV, 5 tanesinde ise (%1.6) BQCV enfeksiyonu saptanmıştır. Söz konusu viral etkenler Çat, Pasinler, Pazaryolu ve Uzundere olmak üzere 4 ilçedeki 7 arılıkta belirlenmiştir. Özellikle Çat lokasyonundan alınan arı örneklerinde hem DWV hem de BQCV'nin aynı bireylerde bir arada bulunduğu karışık (mikst) enfeksiyon vakalarına rastlanmıştır. Sekans analizleri sonuçunda Erzurum izolatlarının veritabanı örnekleriyle sırasıyla DWV için %99 ve BQCV için %98 oranında yüksek nükleotid benzerliği gösterdiği doğrulanmıştır. Filogenetik değerlendirmeler ise Erzurum DWV izolatlarının Hakkari ve Litvanya izolatlarıyla yakın kümelendiğini, BQCV izolatlarının ise Türkiye'den daha önce bildirilen tüm BQCV izolatlarından oldukça uzak ve farklı bir kol üzerinde ayrıştığını göstermiştir.

Elde edilen bulgular, Türkiye'nin farklı bölgelerinde yürütülen ve DWV ile BQCV'nin en yaygın bal arısı virüsleri olduğunu gösteren önceki literatür verileriyle uyumluluk sergilemektedir. BQCV izolatlarının Türkiye'deki diğer illerden genetik olarak belirgin şekilde uzak kümelenmesi, Erzurum bölgesinde özgün veya farklı kökenli viral hatların varlığına işaret etmekte ve gezginci arıcılık ya da bölgesel genetik sürüklenmenin etkilerini tartışmaya açmaktadır. Çat bölgesinde tespit edilen mikst enfeksiyonlar, birden fazla viral etkenin etkileşime girerek koloni çöküşlerini ve ölümleri hızlandırabileceğini ortaya koymaktadır. Çalışma, Erzurum ve çevresindeki arı sağlığının korunması, viral epidemilerin önlenmesi, kovan hijyeni standartlarının geliştirilmesi ve gelecekteki aşı çalışmaları için ilk temel moleküler haritayı sunması bakımından literatüre kritik bir katkı sağlamaktadır.

Araştırmanın amacı

Bu çalışma, Erzurum ili ve ilçelerindeki arılıklardan toplanan işçi ve kraliçe bal arısı örneklerinde ölüm ve salgınlara yol açan viral patojenleri belirlemeyi, yaygın virüs türlerini moleküler yöntemlerle saptamayı ve elde edilen izolatların filogenetik ilişkilerini ortaya koymayı amaçlamaktadır(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Çalışmada nicel nicel-ampirik moleküler epidemiyolojik ve filogenetik bir araştırma yaklaşımı benimsenmiş olup, saha örneklemesi, doku homojenizasyonu, RNA izolasyonu, tek aşamalı RT-PCR, jel elektroforezi, sekans analizi ve filogenetik ağaç oluşturma adımları sırayla uygulanmıştır(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, viral viroloji ve moleküler epidemiyoloji kuramsal çerçevesine dayanmaktadır. Bal arısı kolonilerindeki toplu çöküşler ve ani ölümler çoğunlukla Dicistroviridae ve Iflaviridae familyalarına ait pozitif kutuplu tek zincirli RNA virüslerinin oluşturduğu enfeksiyonlarla ilişkilendirilir. BQCV ve DWV patojenlerinin varroa akarları ve ticari arı nakilleri vasıtasıyla koloniler arasında yatay ve dikey bulaşma mekanizmaları üzerinden yayıldığı kabul edilmektedir.

Makalenin ele aldığı literatür

Literatürde Türkiye genelinde Ordu, Hatay, Karadeniz bölgesi, Hakkari, Van, Muğla, Burdur, Adana ve Bingöl gibi farklı illerde yürütülen moleküler sürveyans çalışmalarıyla DWV, BQCV, CBPV, SBV ve ABPV virüslerinin varlığı ve yaygınlığı belgelenmiştir. Ancak Doğu Anadolu'nun önemli arıcılık merkezlerinden Erzurum bölgesinde bal arısı virüslerinin moleküler varlığı ve filogenetik çeşitliliği üzerine daha önce kapsamlı bir epidemiyolojik çalışma gerçekleştirilmemiştir.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı
Erzurum ili merkez ve ilçelerinde yer alan kovanlardaki sağlıklı ve kovan önünde ölü veya hasta durumda bulunan bal arıları (Apis mellifera).
Örneklem veya araştırma materyali
Erzurum genelindeki 48 arılıktan toplanan 37 kraliçe arı ve 279 işçi arı olmak üzere toplam 316 adet bal arısı örneği incelenmiştir.
Veri toplama süreci
Örnekler arılıklardan buz üzerinde laboratuvara getirilip -80 °C'de saklanmış, PBS ve çelik bilyelerle doku parçalayıcıda homojenize edildikten sonra Indispin/Cador pathogen kit ile RNA izolasyonu tamamlanmıştır.
Veri analiz yöntemi
İzole edilen RNA'lar tek aşamalı RT-PCR kiti ile cDNA'ya dönüştürülüp çoğaltılmış, agaroz jelde görüntülenen PCR bantları dizilenmiş ve MEGA 11 yazılımında Neighbor-joining yöntemiyle filogenetik analizleri yapılmıştır.
Siyah kraliçe hücre virüsü (BQCV)Deforme kanat virüsü (DWV)Karışık virüs enfeksiyonuRT-PCR taramasıFilogenetik kümelenme

Araştırmanın Bulguları

01

Erzurum ve ilçelerinden toplanan 316 bal arısı örneğinde taranan 7 viral patojenden Deforme Kanat Virüsü (DWV) %3 oranında (10 örnek) ve Siyah Kraliçe Hücre Virüsü (BQCV) %1,6 oranında (5 örnek) tespit edilmiştir(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

02

Çat yolu lokalitesinden alınan arı örneklerinde hem Deforme Kanat Virüsü (DWV) hem de Siyah Kraliçe Hücre Virüsü (BQCV) patojenlerinin aynı bireyde birlikte bulunduğu ikili karışık enfeksiyon durumu belirlenmiştir(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

03

Bölgede taranan diğer viral patojenler olan CBPV, SBV, KBV, ABPV ve IAPV etkenlerinin varlığına Erzurum bal arısı örneklerinde rastlanmamıştır(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

04

Filogenetik analizler sonuçunda Erzurum DWV izolatlarının Hakkari ve Litvanya izolatlarıyla yakın kümelendiği, BQCV izolatlarının ise Türkiye'den daha önce bildirilen tüm BQCV izolatlarından oldukça uzak bir grupta yer aldığı gösterilmiştir(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

02

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Erzurum arılıklarından toplanan bal arılarında yapılan moleküler taramalar, bölgede salgınlara yol açan başlıca viral etkenlerin Deforme Kanat Virüsü (DWV) ve Siyah Kraliçe Hücre Virüsü (BQCV) olduğunu göstermektedir. Taranan yedi viral etken arasından yalnızca bu iki virüsün saptanmış olması, Erzurum yöresindeki arı ölümlerinin spesifik enfeksiyon dinamiklerine sahip olduğuna işaret etmektedir.

Çat lokasyonunda hem DWV hem de BQCV patojenlerinin aynı arı bireylerinde eş zamanlı saptanması, birden fazla virüsün kovanlarda oluşturduğu sinerjik tahribatı ve virüs yayılım hızını artırıcı etkiyi açıklamaktadır. Yazarlar bu durumu kovanların hijyen yetersizlikleri ve gezginci arıcılık hareketleriyle bulaş riskinin yükselmesiyle gerekçelendirmektedir.

Filogenetik analizlerde Erzurum DWV dizilimlerinin Hakkari ve Litvanya izolatlarıyla yakın akrabalık göstermesi ticari arı hareketliliğinin rolünü vurgularken; BQCV izolatlarının Türkiye'deki bilinen tüm izolatlardan genetik olarak uzak kümelenmesi bölgede farklı bir genetik varyantın varlığını ortaya koymaktadır.

Tartışma ve sonuç bölümünde elde edilen bu epidemiyolojik bulgular, Türkiye'deki bölgesel viral dağılım haritalarıyla karşılaştırılarak bölgesel koruma stratejilerinin önemine çekilmiştir. Yazarlar kovan sanitasyonu, kontrollü konaklamalı arıcılık ve yerel suşlara yönelik aşı geliştirme araştırmalarının aciliyetini vurgulamaktadır.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

Erzurum bölgesinden elde edilen DWV izolatlarının genetik akrabalığı değerlendirilirken, bu dizilimlerin Rüstemoğlu ve Sipahioğlu (2019) tarafından Hakkari ilinden bildirilen izolatlar ile Litvanya izolatlarına filogenetik açıdan yakın kümelendiği gösterilmiştir(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

Türkiye'nin farklı illerindeki BQCV verileriyle yapılan karşılaştırmada, Erzurum BQCV izolatlarının Avcı ve arkadaşları (2022) tarafından İç Anadolu ve Ege bölgelerinden izole edilen suşlardan oldukça uzak ve özgün bir grupta ayrıştığı saptanmıştır(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

Çat lokasyonunda tespit edilen DWV ve BQCV ikili enfeksiyonu, Chen ve arkadaşları (2004) tarafından tanımlanan çoklu virüs enfeksiyonlarının arılarda daha hızlı ölüm ve koloni çöküşüne yol açtığı yönündeki literatür bulgularıyla ilişkilendirilmiştir(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Yazarlar, Erzurum ilindeki bal arılarında Siyah Kraliçe Hücre Virüsü (BQCV) ve Deforme Kanat Virüsü (DWV) patojenlerinin yaygın salgınlara yol açtığını ve Çat bölgesinde ikili karışık enfeksiyonlar oluşturduğunu belirterek, arı sağlığını korumak için kovan temizliği, gezginci arıcılık denetimi ve aşı geliştirme çalışmalarına ihtiyaç duyulduğunu sonuçlandırmaktadır(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

Bu makale, Doğu Anadolu Bölgesi'nin, özellikle de yüksek arıcılık potansiyeline ve zengin floraya sahip Erzurum ilinin viral arı hastalıkları haritasındaki önemli bir açığı kapatmaktadır. Dünya genelinde ve Türkiye'nin farklı bölgelerinde yürütülen benzer epidemiyolojik çalışmalara Erzurum yerel verilerini ekleyerek, bölgedeki bal arısı ölümlerinin arkasındaki viral etkenleri moleküler düzeyde tanımlamaktadır. Araştırma, sadece tekli viral enfeksiyonların varlığını değil, kovan çöküşlerine yol açabilen karışık enfeksiyon dinamiklerini de ortaya koyarak arı patolojisi literatürüne Doğu Anadolu bağlamında katkı sunmaktadır.

Çalışma, Türkiye'de son on beş yıldır yürütülen bal arısı viral tarama araştırmalarının yöntemsel ve kuramsal devamı niteliğindedir. Önceki çalışmaların Türkiye'nin diğer illerinde saptadığı yüksek Deforme Kanat Virüsü (DWV) ve Siyah Kraliçe Hücre Virüsü (BQCV) prevalans verileriyle uyumlu bulgular sunmakla birlikte, Erzurum BQCV izolatlarının ülkemizdeki diğer tescilli izolatlardan genetik olarak uzak ve farklı bir grupta kümelendiğini göstererek literatürdeki filogenetik çeşitlilik bilgisini genişletmektedir.

Bu çalışma, Türkiye'deki bal arısı patojenlerinin coğrafi dağılımını sentezleyen sistematik derlemeler ve epidemiyolojik analizler için kıymetli bir veri kaynağı sunmaktadır. Erzurum ilinde yürütülen ilk viral tarama çalışması olması yönüyle, bölgesel varyasyonların ve virüslerin yayılım rotalarının izlenmesinde referans teşkil etmektedir. Özellikle Çat yolu bölgesinde tespit edilen ikili karışık enfeksiyon olguları, arı sağlığı koruma stratejilerinde çoklu patojen etkileşimlerinin ve kovan sanitasyon önlemlerinin literatürde daha derinlemesine tartışılmasına zemin hazırlayarak genel değerlendirme yazılarına bütüncül bir katkı sağlamaktadır.

Kaynakça

  1. Rüstemoğlu, M., & Sipahioğlu, H. M. (2019). Occurrence and prevalence of six honey bee viruses in Hakkari (Turkey) and their genomic divergence. Munis Entomology & Zoology, 14(2), 574-583.
  2. Avcı, O., Öz, M. E., & Doğan, M. (2022). Silent threat in honey bee colonies: infection dynamics and molecular epidemiological assessment of black queen cell virus in Turkey. Archives of Virology, 167(7), 1499-1508.
  3. Chen, Y., Zhao, Y., Hammond, J., Hsu, H. T., Evans, J., & Feldlaufer, M. (2004). Multiple virus infections in the honey bee and genome divergence of honey bee viruses. Journal of Invertebrate Pathology, 87(2-3), 84-93.
03

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

01

Tez veya makalede kullanım · literatüre-review

Türkiye'nin Doğu Anadolu bölgesindeki bal arısı kolonilerinde Deforme Kanat Virüsü (DWV) ve Siyah Kraliçe Hücre Virüsü (BQCV) aktif olarak yayılım göstermektedir.

Bu iddia, Erzurum genelinde yapılan PCR taramalarında saptanan %3 DWV ve %1.6 BQCV prevalans oranları ve saptanan pozitif bant analizleri ile doğrudan desteklenebilir(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

Gezginci Arıcılık Rotalarında Çoklu Viral Enfeksiyonların Yayılım Dinamiklerinin Belirlenmesi

Araştırma sorusu
Türkiye'deki gezginci arıcıların konaklama rotaları ile kovanlarda saptanan DWV ve BQCV karışık enfeksiyon oranları arasında anlamlı bir ilişki var mıdır?
Yöntem taslağı
Farklı bölgelerden Erzurum bal ormanlarına gelen gezginci kovanlardan ve yerleşik kovanlardan mevsimsel aralıklarla (ilkbahar-sonbahar) sistematik örnekleme yapılır. Örneklem büyüklüğü güç analiziyle belirlenir. RT-PCR yöntemiyle DWV ve BQCV taranır ve karışık enfeksiyon oranları ki-kare testiyle karşılaştırılır.

Makaleyle bağlantısı: Makalede Çat yolu lokalitesinde saptanan DWV ve BQCV karışık enfeksiyonlarının varlığı ve gezginci arıcılığın bulaş riskini artırdığı yönündeki yazar tartışması bu araştırmanın temel gerekçesini oluşturur(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

02

Tez veya makalede kullanım · Tartışma

Farklı bölgelerden gelen arı kolonilerinin kontrolsüz hareketliliği ve ticareti, arı virüslerinin coğrafi sınırları aşarak yayılmasına neden olmaktadır.

Filogenetik analizlerde Erzurum DWV izolatlarının coğrafi olarak uzak Litvanya izolatlarıyla yakın kümelenmesi, ticari arıcılık hareketlerinin bulaştaki rolünü tartışırken kanıt olarak sunulabilir(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

Erzurum Bölgesi Siyah Kraliçe Hücre Virüsü (BQCV) Varyantlarının Tam Genom Sekans Analizi ve Filogenetiği

Araştırma sorusu
Erzurum bölgesinde Türkiye'deki diğer izolatlardan uzak kümelenen BQCV suşlarının tam genom dizilimleri hangi spesifik mutasyonları barındırmaktadır?
Yöntem taslağı
Erzurum'un farklı ilçelerindeki arılıklardan elde edilen BQCV pozitif örneklerden yeni nesil dizileme (NGS) yöntemi kullanılarak tam genom sekansı elde edilir. Filogenetik analizler MEGA yazılımında Neighbor-joining ve Maximum Likelihood yöntemleriyle gerçekleştirilerek genetik uzaklıklar haritalandırılır.

Makaleyle bağlantısı: Makalenin bulgularında Erzurum BQCV izolatlarının Türkiye'den daha önce bildirilen tüm izolatlardan oldukça uzak bir grupta kümelenmiş olması, bu suşların derinlemesine genomik analizini zorunlu kılmaktadır(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

03

Tez veya makalede kullanım · literatüre-review

Kovanlarda aynı anda birden fazla virüsün bulunmasıyla karakterize olan karışık enfeksiyonlar, tekli enfeksiyonlara kıyasla daha hızlı koloni çöküşlerine yol açabilir.

Erzurum'un Çat yolu lokalitesinde hem DWV hem de BQCV'nin aynı konakçı bireyde tespit edildiği ikili miks enfeksiyon bulgusu, kovanlardaki sinerjik tahribatı temellendirmek için kullanılır(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).

Vespula germanica ve Apis mellifera Popülasyonları Arasındaki Viral Patojen Geçişlerinin Moleküler Analizi

Araştırma sorusu
Erzurum yöresindeki yaban arıları (Vespula germanica) ile bal arıları (Apis mellifera) arasında BQCV ve DWV patojenlerinin yatay geçiş düzeyi nedir?
Yöntem taslağı
Aynı coğrafi lokasyonda yer alan arılıkların çevresinden toplanan bal arıları ve yaban arısı örnekleri (veri doygunluğuna ulaşacak sayıda) RT-PCR yöntemiyle taranır. Pozitif çıkan örneklerin sekans analizleri yapılarak nükleotid benzerlikleri karşılaştırılır ve türler arası yatay geçiş kanıtları aranır.

Makaleyle bağlantısı: Yazarların tartışma kısmında belirttiği yaban arılarında (Vespula germanica) BQCV ve KBV tespiti bulgusu, arılık ekosistemindeki yabani ve evcil polinatörler arası viral etkileşimin incelenmesini gerekli kılar(Selvitopi & Eroğlu, 2023, s. 66).