Effects of Bt corn pollen on honey bees: emphasis on protocol development

Abstract

Laboratory feeding studies showed no effects on the weight and survival of honey bees feeding on Cry1 Ab-expressing sweet corn pollen for 35 days. In field studies, colonies foraging in sweet corn plots and fed Bt pollen cakes for 28 days showed no adverse effects on bee weight, foraging activity, and colony performance. Brood development was not affected by exposure to Bt pollen but significantly reduced by the positive insecticide control. The number of foragers returning with pollen loads, pollen load weight, and forager weight were the most consistent endpoints as indicators of foraging activity. Using variances of measured endpoints, experimental designs required to detect a range of effect sizes at 80% statistical power were determined. Discussed are methods to ensure exposure to pollen, duration of exposure, positive controls, and appropriate endpoints to consider in planning laboratory and field studies to evaluate the non-target effects of transgenic pollen.

Zusammenfassung

Der Kontakt mit Pollen von CryIAb-exprimierenden Maispflanzen, die Gene des Bodenbakteriums Bacillus thuringiensis (Bt) enthalten, kann direkte oder indirekte Auswirkungen auf Honigbienen haben. Wir führten Labor- und Feldstudien durch, um mögliche Effekte von Pollen von Bt-Süssmais auf verschiedene Indikatoren der Fitness und Volksleistung von Honigbienen zu erfassen. Die Laborstudien Hessen keine Effekte auf das Lebendgewicht und die Überlebensraten von Bienen erkennen, die Bt-Pollen aufgenommen hatten (Abb. 1, 2). Der Zusatz von Honig erhöhte die Aufnahme von Pollen unter Laborbedingungen. Auch in den Feldstudien war weder nach Aufnahme von Pollen in Bt-Süssmaisparzellen noch nach Verzehr von Bt-Pollenkuchen über 28 Tage hinweg eine negative Auswirkung auf das Gewicht der Bienen, ihr Sammelverhalten oder auf die Kolonieleistung zu erkennen. Die beständigsten Endpunktindikatoren für das Sammelverhalten waren der Prozentsatz der mit Pollenhöschen zurückkehrenden Sammlerinnnen, das Gewicht der Pollenhöschen und das Gewicht der Sammlerinnen. Eine Reduktion in diesen Endpunkten um 40 % im Vergleich zu den Kontrollen hätte bei den in dieser Feldstudien zugrundegelegten Wiederholungen mit einer Wahrscheinlichkeit von 80 % erkennbar sein müssen (Abb. 3). Die Völksgrösse und die Messungen der Pollen- und Honigvorräte waren hingegen mit ziemlichen Schwankungen verbunden und lieferten weniger verlässliche Indikatoren für die Völksleistung. Unter den dieser Studie zugrundegelegten Wiederholungen wären nur Unterschiede von über 75 % in den entsprechenden Pollen- und Honigvorräten mit einer Wahrscheinlichkeit von 80 % zu erkennen gewesen. Der Kontakt mit Bt-Pollen zeigte keine Effekte auf die Brutentwicklung. Diese war jedoch in den positiven Kontrollen mit Insektizidkontakt (Imidacloprid) signifikant reduziert (Abb. 4). Angesichts der Unterschiede in der Brutnestgrösse sollten Experimente, die die Beurteilung von Auswirkungen auf die Brut zum Ziel haben, mit mindestens vier Völkern in jeder der sechs Replikaparzellen durchgeführt werden, wenn ein Unterschied von 50 % im Vergleich zu Kontrollen erkennbar sein soll (Abb. 5). Wir diskutieren Methoden, die dazu beitragen sollen den Kontakt mit Pollen, die Kontaktdauer, die positiven Kontrollen, sowie die angemessenen Endpunkte abzusichern. Diese sollten für die Planung von Labor- und Feldstudien zu Auswirkungen von transgenem Pollen auf Nicht-Zielorganismen von Nutzen sein.