Raziskovalni projekti

Projekt GenoTrot (GenoDrone) je skupni raziskovalni projekt slovenskih in poljskih raziskovalcev, katerega cilj je poglobiti razumevanje reproduktivne biologije medonosne čebele (Apis mellifera). Projekt naslavlja ključne vrzeli v znanju o genetski stabilnosti spermijev trotov, variabilnosti gena csd in učinkovitosti nadzora parjenja.

Poseben poudarek je na razvoju naprednih molekularnih pristopov, kot so sekvenciranje naslednje generacije (NGS) in posamezno celično sekvenciranje, ter na njihovi uporabi pri  molekularnih analizah spermijev in določanje strukture patrilinij čebeljih družin. Projekt temelji na predhodnih raziskavah obeh partnerjev in združuje ekspertizo s področij čebelarstva, genetike, bioinformatike in molekularne biologije.

Cilji

Glavni cilj projekta je izboljšati razumevanje posebnosti reproduktivne biologije medonosne čebele.

CILJ 1 – Razvoj metod za ugotavljanje genomske nestabilnosti v spermijih trotov: Cilj je razviti metodologijo za analizo genomske nestabilnosti v spermijih trotov in oceniti mutacije v csd regiji.

CILJ 2 – Razvoj nove metodologije za oceno uspešnosti parjenja pri medonosni čebeli: Cilj je razviti novo metodologijo za oceno uspešnosti parjenja na osnovi gena csd in naprednih pristopov sekvenciranja, vključno z NGS in scWGS.

Projektne aktivnosti

WP1 – Analiza genske raznolikosti gena csd

Cilj WP1 je analizirati variabilnost gena csd in oceniti njegovo uporabnost za natančno določanje patrilinij v čebeljih družinah. Aktivnosti vključujejo vzorčenje čebeljih družin, izolacijo DNA, genotipizacijo (T-RFLP, Sanger, GBS) ter primerjalno analizo različnih metod. Na podlagi rezultatov se pripravijo tudi izboljšave simulacij v programu SIMplyBee.

WP2 – Sekvenciranje trotovskega semena z metodami naslednje generacije (NGS)

Cilj WP2 je razviti metodologijo za genotipizacijo alelov csd iz mešanih vzorcev trotovskega semena z uporabo različnih tehnologij NGS (Illumina, Nanopore, IonTorrent). Aktivnosti vključujejo zbiranje semena trotov, instrumentalno inseminacijo matic, pripravo vzorcev ter razvoj in primerjavo sekvencijskih pristopov.

WP3 – Začetni poskusi enoceličnega sekvenciranja DNA

Cilj WP3 je razviti metodologijo za sortiranje posameznih spermijev in posamezno celično sekvenciranje (scDNA-seq). Aktivnosti vključujejo razvoj metod za sortiranje in izolacijo DNA posameznih spermijev trotov, optimizacijo pogojev za njihovo obdelavo ter testiranje različnih pristopov sekvenciranja.

WP4 – Orodje za ocenjevanje uspešnosti nadzora parjenja

Cilj WP4 je na podlagi rezultatov in razvitih protokolov v okviru WP1, WP2 in WP3 razviti praktično orodje za hitro in zanesljivo ocenjevanje uspešnosti nadzora parjenja na podlagi analize vsebine spermateke matice. Aktivnosti vključujejo razvoj metod izolacije DNA in posamezno celičnega sekvenciranja, simulacije z uporabo SIMplyBee ter validacijo metod v realnih razmerah.

Rezultati

Do 31. 12. 2025 smo uspešno izvedli ključne začetne faze projekta (WP1 ter delno WP2 in WP3).

V WP1 smo pridobili obsežen nabor genotipskih podatkov in potrdili visoko variabilnost gena csd ter njegov potencial za določanje patrilinij. Primerjava z GBS je pokazala, da GBS zagotavlja višjo natančnost, medtem ko csd kot marker omogoča hitro in stroškovno učinkovito alternativo.

V WP2 smo vzpostavili eksperimentalni sistem instrumentalne inseminacije in zbrali ključne biološke vzorce (seme, tkiva, zalega), ki omogočajo nadaljnje analize NGS.

V WP3 smo vzpostavili osnovni metodološki okvir za enocelične analize in izvedli preliminarne teste sortiranja spermijev, pri čemer smo identificirali tehnične izzive za nadaljnjo optimizacijo.

Projekt poteka skladno s časovnico, ključna hipoteza o uporabnosti csd za določanje strukture patrilinij v čebeljih družinah pa je že delno potrjena. Sodelovanje s poljskim partnerjem ključno prispeva k razvoju molekularnih metod, sekvencijskih pristopov in posamezno celičnih analiz.

Projektna skupina in sodelujoče organizacije

1. Kmetijski inštitut Slovenije

Vodja projektne skupine: dr. Ajda Moškrič (Ajda.Moskric@kis.si)

• Jernej Bubnič (jernej.bubnic@kis.si)
• Katarina Mole (katarina.mole@kis.si)
• dr. Jana Obšteter (jana.obsteter@kis.si)
• Anja Pavlin (anja.pavlin@kis.si)
• dr. Janez Prešern (janez.presern@kis.si)
• dr. Maja Ivana Smodiš Škerl (Maja.Smodis.Skerl@kis.si)

2. Ludwik Hirszfeld Institute of Immunology and Experimental Therapy, Poljska

Laboratory of Molecular and Cellular Immunology, Ludwik Hirszfeld Institute of Immunology and Experimental Therapy, Polish Academy of Sciences, Weigla 12, 531-114 Wroclaw, Poland

• Malgorzata Cebrat (malgorzata.cebrat@hirszfeld.pl)
• Joanna Niedbalska-Tarnowska (joanna.tarnowska@hirszfeld.pl)
• Kinga Adamczyk-Węglarzy (kinga.adamczyk@hirszfeld.pl)
• Natalia Romek (natalia.romek@hirszfeld.pl)