Nosema ceranae has infected Apis mellifera in Europe since at least 1998 and may be more virulent than Nosema apis

Abstract

Nosema ceranae, a microsporidian formerly regarded as confined to its Asiatic host Apis cerana, has recently been shown to parasitise Apis mellifera and to have spread throughout most of the world in the past few years. Using a temporal sequence of N = 28 Nosema isolates from Finland from 1986–2006, we now find (i) that N. ceranae has been present in Europe since at least 1998 and (ii) that it has increased in frequency across this time period relative to Nosema apis, possibly leading to higher mean spore loads per bee. We then present results of a single laboratory infection experiment in which we directly compare the virulence of N. apis with N. ceranae. Though lacking replication, our results suggest (iii) that both parasites build up to equal numbers per bee by day 14 post infection but that (iv) N. ceranae induces significantly higher mortality relative to N. apis.

Zusammenfassung

Nosema ceranae, ein Microsporidien-Parasit der früher auf seinen asiatischen Wirt Apis cerana beschränkt war, ist kürzlich in Völkern von Apis mellifera nachgewiesen worden und hat sich in den vergangenen Jahren nahezu weltweit verbreitet. Wir untersuchten Nosema-Proben aus Finnland (N = 28), die in den Jahren 1986–2006 aus Bienen isoliert wurden (Abb. 1). Wir ermittelten die durchschnittliche Anzahl an Sporen pro Biene und bestimmten über PCR und Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) des 16S rRNA-Gens auf der Parasiten-DNA die Nosema-Art. Wir konnten nachweisen, dass N. ceranae bereits seit mindestens 1998 in Finnland vorkommt, und dass seitdem der Anteil von N. ceranae im Vergleich zu N. apis zugenommen hat (Abb. 2). Dies hat möglicherweise zu einer insgesamt höheren Sporenbelastung pro Biene geführt (Abb. 3). Neuere Infektionen (2006) bestehen ausschließlich aus N. ceranae oder einer Mischinfektion von N. apis und N. ceranae.

Wir führten daraufhin ein einziges Laborexperiment durch, in dem wir die Virulenz von N. apis direkt mit der von N. ceranae verglichen. Dazu wurden Käfige mit jeweils 50 Bienen, die mit 10⁵ Sporen von N. apis bzw. von N. ceranae gefüttert wurden, gefüllt. Die negative Kontrolle erhielt Zuckerwasser. Während der nächsten 15 Tage wurden die Anzahl der Sporen im Mitteldarm sowie die Mortalität der Bienen erfasst. Obwohl unsere Ergebnisse wegen der fehlenden Wiederholung nur vorläufigen Charakter haben, scheint bei beiden Parasiten die Anzahl der Sporen pro Biene während der ersten 14 Tage in ähnlichem Umfang zuzunehmen (Durchschnitt 27±2× 10⁶ Sporen, Abb. 4). Allerdings verursachte N. ceranae eine signifikant höhere Bienenmortalität im Vergleich zu N. apis (Abb. 5). Wir diskutieren unsere Ergebnisse in Zusammenhang mit der beobachteten Zunahme an Völkerzusammenbrüchen in Südeuropa und wir beschreiben Experimente, die notwendig sind um den kausalen Zusammenhang zwischen N. ceranae-Infektionen und Völkerzusammenbrüchen nachzuweisen.