En honungsbiforskare som tog sin doktorsexamen vid Montana State University i juli fick sin avhandling publicerad i en vetenskaplig tidskrift samma månad.

Laura Brutscher, som tog sin doktorsexamen vid institutionen för mikrobiologi och immunologi vid MSU's College of Agriculture och College of Letters and Science, publicerade sin studie om mekanismerna honungsbin använder för att bekämpa virus i Vetenskapliga rapporter .

"Det här projektet har tagit mycket tålamod, tid och uthållighet, så det är personligt validerande att veta att mitt arbete har accepterats av det vetenskapliga samfundet, " sa Brutscher.

Brutscher var medförfattare till hennes tidning, "Virus- och dsRNA-utlösta transkriptionssvar avslöjar nyckelkomponenter i honungsbiets antivirala försvar, " med sin doktorandrådgivare Michelle Flenniken, biträdande professor vid MSU:s institution för växtvetenskap och växtpatologi, och Katie Daughenbaugh, en forskarassistent vid Flenniken-labbet.

Tidningen beskriver hur Brutscher testade honungsbin för att fastställa generna som är involverade i att försvara honungsbin mot virus.

I labbet, Brutscher infekterade mer än 500 honungsbin med ett modellvirus för att avgöra vilka gener som aktiveras som svar på virusinfektion och för att undersöka rollen av dubbelsträngat RNA för att stimulera honungsbiets antivirala försvar. Dubbelsträngat RNA, eller dsRNA, är en molekyl som virus genererar under infektion.

Experimentet visade att bin som behandlats med dsRNA var bättre rustade att bekämpa viruset än de som inte var det, sa Brutscher. Det indikerade också att dsRNA antivirala svar hos honungsbin inkluderar både ett svar som är beroende av den specifika sekvensen av dsRNA:t och en mer allmän, icke-sekvensspecifikt svar.

"Vi förväntade oss att virussekvensspecifikt dsRNA skulle minska virusinfektion via en vanlig antiviral insektsmekanism som kallas RNA-interferens, sade Flenniken. Dessutom, vi utökade tidigare arbete som avslöjade att honungsbiets antivirala försvar också medieras av icke-sekvensspecifikt dsRNA. Denna mer "allmänna" antivirala försvarsmekanism är mindre välkaraktär och mycket intressant med tanke på att honungsbin lever i kolonier, som inkluderar över 40, 000 individer som bor i närheten – en idealisk miljö för virusöverföring."

Genom att använda nästa generations RNA-sekvensering, Brutscher bestämde vilka gener som slogs på under olika förhållanden. Hundratals gener aktiverades, men Brutscher fokuserade på rollen av två gener som kan vara nyckeln till honungsbins antivirala försvar.

"Om dessa gener visar sig vara viktiga för honungsbin för att avvärja alla virus, då kunde vi selektivt föda upp kolonier som har större uttryck av dessa gener, sa Flenniken.

Men mycket mer forskning kommer att krävas innan uttrycket av dessa gener införlivas som ett av många kriterier som är viktiga för selektiva honungsbiförädlingsprogram, till exempel honungsproduktion, mildhet och motstånd mot varroakvalster.

Brutscher, som växte upp på en mjölkgård i Little Falls, Minnesota, var alltid fascinerad av de skötta honungsbin och vilda bin som pollinerade hennes familjs solrosfält. Efter att ha tagit en kandidatexamen i biologi 2012 från Concordia College i Moorhead, Minnesota, hon kom till MSU genom dess Molecular BioSciences Program för att doktorera i mikrobiologi och immunologi. Intresserad av värd-patogen-interaktioner, Brutscher blev fascinerad av Flennikens forskning efter att ha sett henne hålla en presentation om den.

Brutscher började på Flennikens labb 2013 och fick samma år ett Project Apis m.-Costco Fellowship, som gav henne $50, 000 årligen i tre år för att forska om honungsbin och de patogener som infekterar dem. Förutom att publicera sin forskning i Scientific Reports, Brutscher har också skrivit tre förstaförfattarrecensioner och varit medförfattare till tre artiklar.

Flenniken, som är meddirektör för Pollinator Health Center vid MSU, som etablerades förra året, nämnda forskare har bestämt vilka patogener som mest korrelerar med dålig kolonihälsa och koloniförluster i särskilda studier, men ingen har identifierat en särskild patogen som är ansvarig för kolonidöd. Det beror på att det sannolikt finns flera faktorer som bidrar till problemet inklusive patogener, exponering för bekämpningsmedel, och brist på kvalitetsfoder och livsmiljöer.

Hon nämner flera anledningar till varför honungsbikoloniernas hälsa är viktig.

Förluster av bikolonier har varit ett stort problem i USA sedan 2006 med förluster på i genomsnitt 33 procent årligen - nästan tre gånger den tidigare historiska förlustfrekvensen. På andra plats nationellt i honungsproduktion, Montana är ungefär 150, 000 honungsbikolonier gav 15 miljoner pund honung till ett värde av mer än 31 miljoner dollar 2013.

Att undersöka faktorer som påverkar honungsbins hälsa gäller även för människors och miljöns hälsa, sa Flenniken. Bin pollinerar mer än 180 jordbruksgrödor inklusive några av våra hälsosammaste matkällor som frukt, nötter och grönsaker.

När det gäller Brutscher, hon är blygsam i sitt arbete.

"Våra metoder för att injicera bin med virus har använts i många andra organismer, " sa hon. "Det finns många biforskare som arbetar med alla möjliga faktorer relaterade till koloniförlust utöver virusinfektioner – till exempel, exponering för bekämpningsmedel, drottningbiets reproduktiva hälsa, och näring – det är ett mångfacetterat problem."

I sista hand, Brutscher sa, hon hoppas att hennes upptäckter kan vara användbara för framtida studier.

"Vi gör grundläggande arbete som kan leda till mer tillämpad forskning som kan användas i biavel, " sa hon. "Vi hoppas att vårt arbete så småningom kommer att bidra till att minska koloniförlusterna."

Forskar just nu i Flennikens labb, Brutscher kommer att påbörja en postdoktorandtjänst i januari vid University of California Davis, där hon också kommer att bedriva forskning om honungsbi.