Apidologie

, Volume 39, Issue 6, pp 650–661 | Cite as

A real-time PCR based survey on acute bee paralysis virus in German bee colonies

  • Reinhold Siede
  • Matthias König
  • Ralph Büchler
  • Klaus Failing
  • Heinz-Jürgen Thiel
Original Article

Abstract

The significance of Acute Bee Paralysis Virus (ABPV) for the overwintering capacity of honeybee colonies was studied under field conditions. A case-control study of samples collected in Germany from 2004 to 2006 was performed. Successfully wintering colonies (control) were compared with winter fatalities (cases), using a binary logistic regression model that focused on the pre-winter ABPV burden as the explanatory variable. To quantify the ABPV burden a S YBR Green® based real time PCR protocol was developed. An ABPV-specific primer pair hybridising to the RNA-dependent RNA-polymerase region was used. The assay proved to be ABPV specific and reproducible. ABPV infection was more often observed in colonies that did not survive the winter. In addition, winter fatalities showed higher ABPV burden than surviving colonies. Our findings provide support for a strong and presumably causal relationship between winter mortality, Varroa destructor and ABPV.

Apis mellifera acute bee paralysis virus real time PCR relevance viral load winter mortality Varroa destructor 

Étude, basée sur la PCR en temps réel, de la paralysie aiguë de l’abeille dans les colonies d’abeilles domestiques d’Allemagne

Apis mellifera virus de la paralysie aigue de l’abeille charge virale PCR en temps réel mortalité hivernale Varroa destructor 

Eine Echtzeit-PCR gestützte Studie über das Akute-Bienen-Paralyse-Virus in deutschen Bienenvölkern

Zusammenfassung

Das Akute-Bienen-Paralyse-Virus (ABPV) gehört zur Gruppe der Insekten infizierenden Picornaähnlichen Viren. Es wird vermutet, dass ABPV ein Mitverursacher des Varroosekrankheitsbildes ist. Post-Mortem-Analysen an europäischen Bienenvölkern zeigten einen Zusammenhang zwischen ABPV und der Milbe Varroa destructor, einem der wichtigsten Bienenparasiten. Jedoch ist die biologische Bedeutung von ABPV noch nicht hinreichend geklärt. Mit dem Ziel, Daten zur Relevanz dieses Virus unter Feldbedingungen zu gewinnen, haben wir von 2004 bis 2006 110 Bienenvölker in Hessen (Deutschland) beobachtet. Besonderes Augenmerk wurde auf die Winterfestigkeit der Völker gelegt. Hierbei wurde die vorwinterliche ABPV Last und V. destructor-Parasitierungsrate erfolgreich überwinternder Völker mit der Viruslast bzw. der Vermilbung der während des Winters zusammenbrechenden Völker verglichen. Die Völker wurden regelmäßig vor und nach dem Winter von einem professionellen Bieneninspektor beurteilt und beprobt. Die Bienenproben wurden zur Feststellung der ABPV Last und der Parasitierungsrate benutzt. Zur Bestimmung der ABPV Belastungen wurde ein Echtzeit PCR Protokoll entwickelt.

Während des Winters 2004/2005 traten wenige Volkszusammenbrüche auf (Verlustrate 3,9 %). Ein Jahr später wurde eine Mortalität von 20 % beobachtet. ABPV wurde in beiden Jahren nachgewiesen, jedoch trat das Virus vor dem Winter 2005/2006 häufiger auf als im Herbst 2004. In 2005 unterschied sich die ABPV Infektionsrate der überwinternden Völker signifikant von der Rate der Winterverluste. Gleichermaßen war die ABPV Last der Winterverluste 2005/2006 signifikant höher als diejenige der überlebenden Völker. Erhöhte ABPV Belastungen gingen einher mit erhöhtem Befall mit V. destructor. ABPV Infektionen erwiesen sich als Risikofaktor für den Überwinterungserfolg der Bienenvölker. Völker, die den Winter nicht überstanden, waren bereits im Herbst häufiger und mit mehr ABPV belastet als jene, die erfolgreich überwinterten. Diese Studie zeigt den engen Zusammenhang zwischen V. destructor, ABPV und Volksmortalität.

Apis mellifera Akutes-Bienen-Paralyse-Virus Echtzeit-PCR Bedeutung Viruslast Völkersterben Varroa destructor 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Allen M.F., Ball B.V., White R.F., Antoniw J.F. (1986) The detection of acute paralysis virus in Varroa jacobsoni by the use of a simple indirect ELISA, J. Apic. Res. 25, 100–105.Google Scholar
  2. Amdam G.V., Hartfelder K., Norberg K., Hagen A., Omholt S.W. (2004) Altered physiology in worker honey bees (Hymenoptera: Apidae) infested with the mite Varroa destructor (Acari: Varroidae): A factor in colony loss during overwintering? J. Econ. Entomol. 97, 741–747.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  3. Anderson D.L., Gibbs A.J. (1988) Inapparent virus infection and their interactions in pupae of the honey bee (Apis mellifera Linnaeus) in Australia, J. Gen. Virol. 69, 1617–1625.CrossRefGoogle Scholar
  4. Bailey L. (1976) Viruses attacking the honey bee, Adv. Virus Res. 20, 271–304.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  5. Bailey L., Gibbs A.J. (1964) Acute infection of bees with paralysis virus, J. Insect Pathol. 6, 395–407.Google Scholar
  6. Bailey L., Milne R.G. (1969) The multiplication regions and interaction of acute and chronic bee paralysis viruses in adult honey bees, J. Gen. Virol. 4, 9–14.CrossRefGoogle Scholar
  7. Bailey L., Ball B.V. (1991) Honey bee pathology, Academic Press, London.Google Scholar
  8. Bailey L., Gibbs A.J., Woods R.D. (1963) Two viruses from adult honey bees (Apis mellifera L.), Virology 21, 390–395.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  9. Bailey L., Ball B., Perry J.N. (1981) The prevalence of viruses of honey bees in Britain, Ann. Appl. Biol. 97, 109–118.CrossRefGoogle Scholar
  10. Bakonyi T., Farkas R., Szendroi A., Dobos-Kovacs M., Rusvai M. (2002) Detection of acute bee paralysis virus by RT-PCR in honey bee and Varroa destructor field samples: Rapid screening of representative Hungarian apiaries, Apidologie 33, 63–74.CrossRefGoogle Scholar
  11. Ball B.V. (1985) Acute paralysis virus isolates from honeybee colonies infested with Varroa jacobsoni, J. Apic. Res. 24, 115–119.Google Scholar
  12. Ball B.V., Allen M.F. (1988) The prevalence of pathogens in honey bee (Apis mellifera) colonies infested with the parasitic mite Varroa jacobsoni, Ann. Appl. Biol. 113, 237–244.CrossRefGoogle Scholar
  13. Ben-Shahar Y., Leung H., Pak W.L., Sokolowski M.B., Robinson G.E. (2003) cGMP-dependent changes in phototaxis: a possible role for the foraging gene in honey bee division of labor, J. Exp. Biol. 206, 2507–2515.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  14. Benjeddou M., Leat N., Allsopp M., Davison S. (2001) Detection of acute bee paralysis virus and black queen cell virus from honeybees by reverse transcriptase PCR, Appl. Environ. Microbiol. 67, 2384–2387.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  15. Berenyi O., Bakonyi T., Derakhshifar I., Koglberger H., Nowotny N. (2006) Occurrence of six honeybee viruses in diseased Austrian apiaries, Appl. Environ. Microbiol. 72, 2414–2420.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  16. Chen Y.P., Siede R. (2007) Honey bee viruses, Adv. Virus Res. 70, 33–80.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  17. Chen Y.P., Higgins J.A., Feldlaufer M.F. (2005) Quantitative real-time reverse transcription-PCR analysis of deformed wing virus infection in the honeybee (Apis mellifera L.), Appl. Environ. Microbiol. 71, 436–441.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  18. Chen Y., Evans J., Feldlaufer M. (2006) Horizontal and vertical transmission of viruses in the honey bee, Apis mellifera, J. Invertebr. Pathol. 92, 152–159.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  19. Cox-Foster D.L., Conlan S., Holmes E.C., Palacios G., Evans J.D., Moran N.A., Quan P.L., Briese T., Hornig M., Geiser D.M., Martinson V., Vanengelsdorp D., Kalkstein A.L., Drysdale A., Hui J., Zhai J., Cui L., Hutchison S.K., Simons J.-F., Egolm M., Pettis J.S., Lipkin W.I. (2007) A metagenomic survey of microbes in honey bee colony collapse disorder, Science 318, 283–287.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  20. Culley A.I., Lang A.S., Suttle C.A. (2003) High diversity of unknown picorna-like viruses in the sea, Nature 424, 1054–1057.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  21. Dall D.J. (1985) Inapparent infection of honey bee pupae by Kashmir and sacbrood bee viruses in Australia, Ann. Appl. Biol. 106, 461–468.CrossRefGoogle Scholar
  22. De Jong D. (1997) Mites: Varroa and other parasites of brood, in: Morse R.M., Flottum K. (Eds.), Honey Bee Pests, Predators and diseases, A. I. Root Company, Medina, pp. 279–327.Google Scholar
  23. De Jong D., De Andrea Roma D., Goncalves L.S. (1982) A comparative analysis of shaking solutions for the detection of Varroa jacobsoni on adult honeybees, Apidologie 13, 297–306.CrossRefGoogle Scholar
  24. De Miranda J.R., Drebot M., Tyler S., Shen M., Cameron C.E., Stoltz D.B., Camazine S.M. (2004) Complete nucleotide sequence of Kashmir bee virus and comparison with acute bee paralysis virus, J. Gen. Virol. 85, 2263–2270.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  25. Dixon W.J. (1993) BMDP Statistical Software Manual, Volumes 1 and 2. University of California Press, Berkeley, Los Angeles, London.Google Scholar
  26. Ellis J.D., Munn P. (2005) The worldwide health status of honey bees, Bee World 86, 88–101.Google Scholar
  27. Gauthier L., Tentcheva D., Tournaire M., Dainat B., Cousserans F., Colin M.E., Bergoin M. (2007) Viral load estimation in asymptomatic honey bee colonies using the quantitative RT-PCR technique, Apidologie 38, 426–435.CrossRefGoogle Scholar
  28. Govan V.A., Leat N., Allsopp M., Davison S. (2000) Analysis of the complete genome sequence of acute bee paralysis virus shows that it belongs to the novel group of insect-infecting RNA Viruses, Virology 277, 457–463.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  29. Grabensteiner E., Bakonyi T., Ritter W., Pechhacker H., Nowotny N. (2007) Development of a multiplex RT-PCR for the simultaneous detection of three viruses of the honeybee (Apis mellifera L.): Acute bee paralysis virus, black queen cell virus and sacbrood virus, J. Invertebr. Pathol. 94, 222–225.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  30. Grozinger C.M., Sharabash N.M., Whitfield C.W., Robinson G.E. (2003) Pheromone-mediated gene expression in the honeybee brain, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, Suppl. 2, 14519–14525.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  31. Huggett J., Dheda K., Bustin S., Zumla A. (2005) Real-time RT-PCR normalisation; strategies and considerations, Genes Immun. 6, 279–284.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  32. Livak K.J., Schmittgen T.D. (2001) Analysis of relative gene expression data using real time quantitative PCR and the 2T−ΔΔC Method, Methods 25, 402–408.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  33. Lourenço A.P., Mackert A., dos Santos Christino A., Simões Z.L.P. (2008) Validation of reference genes for gene expression studies in the honey bee, Apis mellifera, by quantitative real-time RT-PCR, Apidologie 39, 372–385.CrossRefGoogle Scholar
  34. Maori E., Tanne E., Sela I. (2007) Reciprocal sequence exchange between non-retro viruses and hosts leading to the appearance of new host phenotypes, Virology 362, 342–349.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  35. Martin S.J. (2001) The role of Varroa and viral pathogens in the collapse of honeybee colonies: a modelling approach, J. Appl. Ecol. 38, 1082–1093.CrossRefGoogle Scholar
  36. Nordström S., Fries I., Aarhus A., Hansen H., Korpela S. (1999) Virus infections in Nordic honey bee colonies with no, low or severe Varroa jacobsoni infestations, Apidologie 30, 475–484.CrossRefGoogle Scholar
  37. Pfaffl M. (2001) A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR, Nucleic Acids Res. 29, e45.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  38. Rozen S., Skaletsky H. (2000) Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers, in: Krawetz S., Misener S. (Eds.), Bioinformatics Methods and Protocols: Methods in Molecular Biology, Humana Press, Totowa, NJ, pp. 365–386.Google Scholar
  39. Siede R., Büchler R. (2004) Erstbefund des Kaschmir-Bienen-Virus in Hessen, Berl. Munch. Tierarztl. Wochenschr. 117, 12–15.PubMedGoogle Scholar
  40. Tentcheva D., Gauthier L., Jouve S., Canabady-Rochelle L., Dainat B., Cousserans F., Colin M.E., Ball B.V., Bergoin M. (2004) Prevalence and seasonal variations of six bee viruses in Apis mellifera L. and Varroa destructor mite populations in France, Appl. Environ. Microbiol. 70, 7185–7191.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  41. Ward L., Waite R.B.N., Fisher T., Pescod K., Thompson H., Chantawannakul P., Brown M. (2007) First detection of Kashmir bee virus in the UK using real-time PCR, Apidologie 38, 181–191.CrossRefGoogle Scholar
  42. Yang X., Cox-Foster D.L. (2005) Impact of an ectoparasite on the immunity and pathology of an invertebrate: Evidence for host immunosuppression and viral amplification, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 7470–7475.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  43. Yang X., Cox-Foster D. (2007) Effects of parasitization by Varroa destructor on survivorship and physiological traits of Apis mellifera in correlation with viral incidence and microbial challenge, Parasitology 134, 405–412.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  44. Yue C., Genersch E. (2005) RT-PCR analysis of deformed wing virus in honey bees (Apis mellifera) and mites (Varroa destructor), J. Gen. Virol. 86, 3419–3424.PubMedCrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer S+B Media B.V. 2008

Authors and Affiliations

  • Reinhold Siede
    • 1
  • Matthias König
    • 1
  • Ralph Büchler
    • 2
  • Klaus Failing
    • 3
  • Heinz-Jürgen Thiel
    • 1
  1. 1.Institut für Virologie, Fachbereich VeterinärmedizinJustus-Liebig-Universität GiessenGiessenGermany
  2. 2.Landesbetrieb Landwirtschaft HessenBieneninstitut KirchhainKirchhainGermany
  3. 3.Arbeitsgruppe Biomathematik und Datenverarbeitung, Fachbereich VeterinärmedizinJustus-Liebig-Universität GiessenGiessenGermany

Personalised recommendations