Sugar receptors in the honeybee

• Applicant: Professorin Dr. Ricarda Scheiner-Pietsch
• Subject Area: Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology ; Sensory and Behavioural Biology
• Term: from 2017 to 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 368605180

• Final Report Year: 2021

Final Report Abstract

Mit unserem Projekt ist es uns erstmals gelungen, alle Zuckerrezeptoren der Honigbiene parallel im Zellsystem und mittels genetischem Knockout in der Honigbiene zu charakterisieren. Beide Ansätze waren zueinander komplementär und haben unser Wissen zur Geschmackswahrnehmung bei Insekten sehr erweitert. Die Honigbienen, die mit ihren Geschmacksorganen auf Antennen, Vorderbeinen und Mundwerkzeugen eine Vielzahl von Zuckern im Blütennektar schmecken, besitzen nur zwei „echte“ Zuckerrezeptoren und einen Ko-Rezeptor. Während einer der beiden „echten“ Zuckerrezeptoren verschiedene Zucker detektiert, ist der zweite Rezeptor auf die Wahrnehmung von Fruktose spezialisiert. Dieser Rezeptor ist interessanterweise nicht nur in Geschmacksorganen und im Gehirn exprimiert, sondern auch in den Verdauungsorganen, wo er vermutlich eine bislang unbekannte zusätzliche Funktion wahrnimmt. Durch die Etablierung der CRISPR/Cas9 Methode in meinem Labor, die wir für die Charakterisierung der Zuckerrezeptoren in der lebenden Biene erstmals angewendet haben, eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten der Untersuchung von Genfunktionen in der Honigbiene. Die Aufklärung von Zusammenhängen zwischen der Expression von Zuckerrezeptoren der Zuckerwasserempfindlichkeit und der Arbeitsteilung ermöglicht ein völlig neues Verständnis der sozialen Organisation im Bienenstaat. Mit der Etablierung der CRISPR/Cas9 Methode zur Charakterisierung von Genen in der Honigbiene in meiner Arbeitsgruppe ist uns ein wichtiger Schritt gelungen. Endlich kann die Honigbiene, die bislang nur als herausragender Organismus der Verhaltensforschung galt, auch genetisch manipuliert werden. Unsere Ergebnisse zur Charakterisierung der Zuckerrezeptoren sind wegweisend für die weitere Aufklärung der Funktion der sieben verbliebenen putativen gustatorischen Rezeptoren der Honigbiene, die nun in der Biene untersucht werden können. Unsere Ergebnisse wurden daher äußerst positiv in der Öffentlichkeit aufgenommen.

Publications

• Molecular mechanisms of division of labor in honeybees. Mol. Genetics in Zoology. Göttingen
  Değirmenci ,Thamm, Scheiner
  
• 2017. Responses to sugar and sugar receptor gene expression in different social roles of the honeybee (Apis mellifera). Journal of Insect Physiology 106: 65-70
  Değirmenci, Laura; Thamm, Markus & Scheiner, Ricarda
  
• 2020. CRISPR/Cas 9 mediated mutations as a new tool for studying taste in honeybees. Chemical Senses 45(8):655-666
  Değirmenci, Laura; Geiger, Dietmar; Rogé Ferreira, Fábio Luiz; Keller, Alexander; Krischke, Beate; Beye, Martin; Steffan-Dewenter, Ingolf & Scheiner, Ricarda
  
• CRISPR/Cas 9 mediated knockout of the sugar receptor AmGr3 (Apis mellifera) renders honeybees. Bienen AG Tagung. Halle (Saale)
  Değirmenci, Geiger, Rogé Ferreira, Keller, Krischke, Beye, Steffan-Dewenter, Scheiner
  
• Investigation of two honeybee sugar receptors with CRIPSR/Cas9 - Untersuchung von zwei Honigbienen Zuckerrezeptoren mit CRISPR/Cas9. Bienen AG Tagung. Göttingen
  Değirmenci, Rogé Ferreira, Vukosavljevic, Heindl, Keller, Geiger, Scheiner
  
• Unravelling taste perception in honeybees using CRISPR/Cas9. ECRO. Cascais - Portugal
  Değirmenci, Rogé Ferreira, Vukosavljevic, Heindl, Keller, Geiger, Scheiner