Pathogenicity and thermal biology of mitosporic fungi as potential microbial control agents of Varroa destructor (Acari: Mesostigmata), an ectoparasitic mite of honey bee, Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae)

Abstract

Pathogenicity and thermal biology (tb) were investigated for entomopahogenic fungi isolates (EFI), which were examined as potential biocontrol agents of the ectoparasite Varroa destructor, the major disease of honey bees in Andalusia (Spain). All 16 of the assayed EFI were pathogenic to V. destructor, while two of them were exceptionally pathogenic to the mite: Metarhizium anisopliae 01/121-Su [AST 35.0 h, 100% mortality at 72 h post infection (p.i.)] and Beauveria bassiana 01/103-Su (AST 39.4 h, 96.0% mortality at 72 h p.i.). The tb of the five most virulent isolates against the mite was investigated at seven temperatures (10–40 °C) by using a modified generalized beta function that accounted for 79.8–96.4% of the data variance. Optimum temperatures and maximum temperatures for growth ranged from 24.9 to 31.2 °C and from 30.1 to 35.0 °C respectively. On the basis of their pathogenicity, thermal requirements and safety to honey bees, two isolates showed promise as candidates for V. destructor control.

Zusammenfassung

Ziel der Untersuchung war, die Pathogenität und Thermobiologie von insektenpathogenen Pilzen als potentielle mikrobische Behandlungsmittel gegen den Ektoparasiten Varroa destructor, den schädlichsten Parasiten der Honigbienen (Apis mellifera iberiensis) in Andalusien (Spanien) zu ermitteln. Darüber hinaus selektierten wir Isolate mit begrenzter Wirkung gegen adulte Honigbienen und deren Puppen. Wir untersuchten 16 Pilzisolate aus den vier Arten B. bassiana [7 Isolate, von denen zwei aus am Boden von Versuchsbienenvölkern in Granada und Jerez (Spain) gefundenen V. destructor Milben stammten], M. anisopliae (fünf Isolate), L. lecanii (ein Isolat) und Hirsutella sp. (drei Isolate). Die meisten der 16 Isolate entstammten der Sammlung autochthoner Kulturen des C.R.A.F. Department der Universität von Cordoba.

In dem Pathogenitätstest ließen wir adulte, aus einem befallenen Volk gesammelte weibliche V. destructor Milben jeweils 5 Minuten lang über die 16 Pilzisolate laufen. Diese wurden dann paarweise in Eppendorfröhrchen verbracht, die eine weißäugigen Puppe enthielten. Die Röhrchen wurden bei 27 °C und 70 % RH inkubiert. Alle der untersuchten Pilzarten waren pathogen für die Milben, hierbei waren die Isolate von B. bassiana und M. anisopliae am virulentesten. Von den 16 untersuchten Isolaten hoben sich zwei auf Grund ihrer Pathogenität ab: M. anisopliae EAMa 01/121-Su Isolat (AST 35,0 h, 100 % Mortalität 72 h nach Infektion) und B. bassiana EABb 01/103-Su Isolat (AST 39,4 h, 96,0 % Mortalität 72 h nach Infektion). Generell wiesen Puppen, die während des Tests starben, nach einer 7 Tage dauernden Inkubierung in einer feuchten Kammer keine durch die insektenpathogenen Pilze hervorgerufenen Mykosen auf, keines der vier untersuchten Isolate war für adulte Bienen pathogen.

Die thermische Biologie der fünf Isolate mit höchter Pathogenität für V. destructor wurden bei sieben verschiedenen Temperaturen untersucht (10– 40 °C). Die radiale Wachstumsrate der Kolonien wurde aus der Steigung der linearen Regression über die Zeit abgeschätzt, und die Daten wurden dann an eine modifizierte generalisierte Betafunktion angepasst, durch die 79,8–96,4 % der Datenvarianz erfasst wurde. Die für die Ausbreitungsrate optimalen Temperaturen lagen zwischen 24,9 bis 31,2 °C, während die Maximaltemperaturen für das Pilzwachstum von 3,1 bis 35,0 °C variierten.

Auf Grund ihrer Pathogenität und ihrer Temperaturbedürfnisse, zusammen mit dem Fehlen einer Pathogenität für Honigbienen erwiesen sich zwei der Isolate als viel versprechende Kandidaten für die Bekämpfung von V. destructor in mediterranen Honigbienenvölkern. Auf Basis dieser Ergebnisse planen wir die Untersuchung von experimentellen Formulierungen dieser zwei Isolate in Freilandversuchen zur Bekämpfung der Varroose in Spanien. Wir beabsichtigen weiterhin die thermische Biologie der beiden aus V. destructor gewonnen B. bassiana Isolate, insbesondere Isolat EABb 07/05-Su, zu untersuchen, mit dem Ziel diese in unsere Freilanduntersuchungen einzubeziehen.