Helen M. Thompson

Behavioural Effects of Pesticides in Bees–Their Potential for Use in Risk Assessment

This paper reviews a wide variety of behavioural effects that have been reported in bees following exposure to pesticides, primarily insecticides. These range from effects on odour discrimination in the individual to the loss of foraging bees due to disruption of their homing behaviour. Some of these effects have the potential to have a significant impact on the development and survival of colonies. However, there is currently little guidance available on the types of behavioural data which should be collected during laboratory, semi-field or field regulatory studies or how they should be included and interpreted in risk assessment. Further work is required to allow risk assessment to include significant behavioural effects and their longer term consequences on colony survival and development. Such an approach will require a larger base set of data to predict the longer-term consequences on colonies of short-term effects on individuals, e.g. through population modelling.

Interactions between pesticides; a review of reported effects and their implications for wildlife risk assessment

Reviews of pesticide usage survey data and vertebrate wildlife and honeybee poisoning incident schemes in the UK show that there is considerable potential for wildlife to be exposed to combinations of agricultural pesticides. According to the published literature the toxicity of many pesticide combinations is at least additive. In some cases pesticide mixtures, particularly those involving insecticides, have been shown to be synergistic, with reported increases in toxicity of up to 100-fold. However, these effects are species, time and dose dependent and are therefore difficult to predict routinely. It is suggested that risk assessments should routinely take additive toxicity into account and those based on synergism should be targeted at those mixtures for which a further defined increase in toxicity would result in a high-risk classification. In order to support this risk assessment approach there is a need to develop and validate a standard in vivo test in order to confirm the interaction in those cases where additive or synergistic toxicity results in a high-risk classification.

Extrapolating from honeybees to bumblebees in pesticide risk assessment

Bumblebees are important pollinators of many crops and wild flowers and there are both conservation and economic reasons for taking action to assess the impact of pesticides on bumblebees. Pesticide risk assessments for honeybees are based on hazard ratios which rely on application rates and toxicity data and are unlikely to be appropriate for bumblebees. Bumblebees are active at different times and on different crop species and are, therefore, likely to have different exposure profiles. Unlike honeybees, deaths of bumblebees due to pesticides are unlikely to be reported, since the bees are not kept domestically and will die in small numbers. This paper highlights the differences in the potential risk posed by pesticides to bumblebees from that of honeybees. This is based on their exposure through use of crops and flowering weeds and on available data on toxicity of pesticides. This information is also intended as a source document for information on the foraging behavior and phenology of bumblebees for use in risk assessment for pesticides.

Effects of European foulbrood treatment regime on oxytetracycline levels in honey extracted from treated honeybee (Apis mellifera) colonies and toxicity to brood

This study aimed to assess oxytetracycline (OTC) residue levels in honey up to 12 weeks after treatment of honeybee colonies with two methods of application (in liquid sucrose and in powdered icing sugar). Significantly greater mortality was seen in the all stages of brood development for the treated colonies when compared with the controls. Samples of honey were extracted up to 12 weeks after treatment and analysed by HPLC following metal chelation with a limit of quantitation of 0.05 mg/kg. These data showed that the current method of application of Terramycin in liquid form results in very high residue levels in honey with residues of 3.7 mg/kg eight weeks after application. Further work is required to determine whether the levels can be further reduced by changes in the method of application whilst ensuring efficacy and minimizing the effects on brood.

First detection of Kashmir bee virus in the UK using real-time PCR

Kashmir bee virus (KBV) often persists in bees as a covert infection with no apparent symptoms. The virus can switch to become an overt lethal infection, especially in the presence of Varroa mites. Although the virus is distributed worldwide, it was thought to be absent from the UK. A real-time PCR assay was developed for specific detection of KBV. No cross-reaction was observed with other bee viruses. KBV was successfully amplified from different life stages of honey bees and from a wasp and bumble bee. Using the real-time PCR assay, a survey of hives was conducted in England and Wales to investigate the presence and geographical distribution of the virus. KBV was detected within three colonies at two locations. The virus titre in the positive samples was quantified and found to contain similar levels to other bees with covert KBV infection. We conclude that KBV is present in the UK and cannot now be considered an exotic disease. The discovery of KBV in the UK has major significance for import policies.ZusammenfassungWie viele andere Bienenviren ist auch das Kaschmir-Bienenvirus (KBV) in vielen Bienen als latente Infektion ohne offensichtliche Symptome präsent. In der Anwesenheit von Varroamilben kann der Virusbefall sich jedoch zu einer lethalen Infektion entwickeln. Das KBV ist zwar weltweit verbreitet, für Grossbritannien wurde jedoch bislang kein Vorkommen gemeldet.Wir entwickelten ein Protokoll zur spezifischen Detektion von KBV mittels Real-Time-quantitativer PCR. Dieses zeigte keine Kreuzreaktionen mit RNA anderer Bienenviren, wie ABPV, BQCV, SBV, CWV, SPV, DWV, CPV und AIV, und ermöglichte die Ampflifikation von PCR-Produkten aus virenbefallenen Bienenproben der verschiedenen Stadien des Lebenszyklus, ebenso wie von KBV-infizierten Bienen aus verschiedenen geographischen Regionen. PCR-Fragmente konnten auch aus RNA-Proben einer Wespe (Vespula germanica) aus Australien und aus einer aus Hummeln aufgereinigten KBV16 Virusprobe amplifiziert werden. Alle PCR-Produkte wurden kloniert und mittels Sequenzierung als KBV-RNA identifiziert.Mittels dieses Protokolls einer Real-Time-quantitativer PCR analysierten wir Proben aus 458 Völkern aus ganz England und Wales, um die eventuelle Anwesenheit und die geographische Verbreitung des KBV-Virus zu erfassen. Diese Übersichtsstudie zeigte die Präsenz des Virus in drei Völkern von zwei Ständen an. Mittels Real-Time-quantitativer PCR konnten wir zeigen, dass der Virentiter in diesen positiven Proben ähnliche KBV-Werte aufwies wie in Bienenproben aus Australien, die einen klaren Befall gezeigt hatten. Wir schliessen daraus, dass das KBV in Grossbritannien vorkommt, und dass es jetzt nicht länger als eine exotische Krankheit betrachtet werden kann. Die Klärung der Auswirkung des KBV-Befalls auf Völker in Grossbritannien erfordert weitere Untersuchungen, aber es scheint nicht die grosse Bedrohung zu sein, für die es bislang gehalten wurde, und es kann durchaus auch sein, dass das KBV keine grössere Bedrohung darstellt als andere, bereits in Grossbritannien vorkommende Viren. Die Entdeckung des KBV in Grossbritannien ist jedoch von Bedeutung in Hinsicht auf Importregelungen und belegt die Notwendigkeit von genauen Übersichtsdaten über das Vorkommen von pathogenen Agentien für die Erstellung formaler Importrisikoanalysen und für Entscheidungsprozesse innerhalb der Vereinbarungen des Internationalen Büros für Epizootien (OIE) und der WTO.

Study of the depletion of tylosin residues in honey extracted from treated honeybee (Apis mellifera) colonies and the effect of the shook swarm procedure

Bee colonies were dosed with tylosin tartrate 1.1 g per hive (single dose in sucrose solution) and samples of honey were then collected at intervals over a 20-week period. The samples were analysed for tylosin A and desmycosin (tylosin B) using LC-MS/MS. The mean concentration of tylosin A in the honey (pooled results) 3 days after dosing was 17 μg/g, declining to 0.9 μg/g after 140 days. The mean concentration of desmycosin was 2.3 μg/g, 3 days after dosing declining to 1.1 μg/g after 140 days. The shook swarm procedure was investigated and resulted in a tylosin A concentration in brood honey of 10 μg/g, 3 days after dosing declining to 0.02 μg/g, 140 days after dosing. A corresponding decrease in the mean concentrations of desmycosin in brood honey, 1.1 fxg/g, 3 days after dosing to 0.03 [μg/g, 140 days after dosing also was observed. Tylosin A depletes to desmycosin in honey and can still be detected 238 days after dosing. Thus a more accurate residue definition is the sum of tylosin A and desmycosin.ZusammenfassungTylosin wurde kürzlich in den USA für die Bekämpfung der Amerikanischen Faulbrut in Bienenvölkern zugelassen und stellt somit ein alternatives Antibiotikum zu Oxytetracyclin dar. Allerdings sind nach EU-Bestimmungen Tylosinrückstände in Honig nicht erlaubt und Honige aus den USA mit Tylosinrückständen wären auf dem EU-Markt nicht verkehrsfähig. Daher wurde hier die Beziehung zwischen Tylosin A und dem Abbauprodukt Desmykosin untersucht. Damit sollte eine Markersubstanz etabliert werden, um den Abbau von Tylosin im Bienenvolk zu erfassen und die Verwendung dieses Wirkstoffes in der Imkerei nachzuweisen.Bienenvölkern wurde eine Dosis von 1,1g Tylosintartrat pro Volk in Form einer einmaligen Zuckerlösung gegeben. Die Proben wurden vor der Futtergabe und danach über 20 Wochen in regelmäßigen Abständen und schließlich nach der Überwinterung gezogen. Die Proben wurden über HPLC-MS auf Tylosin A und Desmycosin analysiert.Die Konzentration an Tylosin A im Honig nahm im Zeitraum der Probennahmen kontinuierlich ab: Von 17 [μg/g 3 Tage nach Applikation über 3,3 μg/kg 56 Tage danach bis auf 0,9 μg/kg 140 Tage danach. Die Konzentration von Desmycosin nahm lediglich von 2,3 μg/kg 3 Tage nach Applikation auf 1,1 μg/kg 140 Tage danach ab (Abb. 1, Tab. III und IV). Es gibt einen raschen Abbau an Tylosin A während der ersten 28 Tage nach Applikation gefolgt von einer geringeren Abbaurate danach. Trotz der Abnahme an Tylosin bleibt die Konzentration an Desmycosin weitgehend konstant, vermutlich wegen einer kontinuierlichen Umwandlung von Tylosin A zu Desmycosin. Die Konzentrationen von Desmycosin und Tylosin A gleichen sich 84 Tage nach der Applikation an (Abb. 2).Die Kunstschwarmbildung auf neues Wabenwerk 7 Tage nach der Applikation reduzierte die Rückstandskonzentrationen von Tylosin A und Desmycosin um den Faktor 30 zum Ende der Probennahme (140 Tage nach Applikation). Tab. V zeigt vergleichend die Abnahme der Rückstandskonzentrationen für behandelte Bienenvölker mit und ohne Kunstschwarmbildung. Nach Applikation von Tylosin können Rückstände auch 238 Tage danach noch nachgewiesen werden selbst wenn zwischenzeitlich die Kunstschwarmmethode angewendet wird. Tylosin A ist eine geeignete Markersubstanz um den Gebrauch bzw. Missbrauch von Tylosin nachzuweisen. Eine exakte Bestimmung von Tylosinrückständen sollte allerdings über die Summe von Tylosin A und Desmycosin erfolgen.

Is contact colony treatment with antibiotics an effective control for European foulbrood

The National Bee Unit (NBU), Central Science Laboratory, York, UK, has co-ordinated the bee health programme on behalf of the Ministry of Agriculture, Fisheries and Food for England since 1994 and the National Assembly for Wales (formerly Welsh Office Agriculture Department) for Wales since 1995. This programme includes inspecting honey bee (Apis mellifera) colonies for signs of foulbrood, laboratory confirmation of diagnosis, destroying confirmed cases of American foulbrood, treatment with oxytetracycline or destroying colonies confirmed to have European foulbrood. In addition, the programme includes a significant element of training for beekeepers in identifying and preventing disease*. The co-ordination of the bee health programme is managed through a database, Beebase, which contains information for over 25 000 beekeepers and holds records from 1994 of all inspections, treatments and destructions. In addition the NBU holds paper records from 1967–1979 and 1985–1993.

Risks to UK beekeeping from the parasitic mite Tropilaelaps clareae and the small hive beetle, Aethina tumida

The Asian honey bee mite, Tropilaelaps clareae, and the South African small hive beetle, Aethina tumida, are serious threats to beekeeping, and their spread around the world is of great concern. Already, the small hive beetle has been introduced to the USA where it causes greater problems than in its country of origin. This article reviews the biology of these pests and assesses the risk of them becoming established in the UK.

Study of the distribution and depletion of chloramphenicol residues in bee products extracted from treated honeybee (Apis mellifera L.) colonies

Bee colonies were dosed with chloramphenicol (CAP) 1.0 g per hive (single dose in sucrose solution). Samples of honey were then collected at intervals over a 48-week period and samples of royal jelly, beeswax, honeybees and brood collected at intervals over a 12 week period. The mean concentration of CAP in the honey at 7 days after dosing was 26 μg/g, declining to 1.0 μg/g at 332 days. Application of the shook swarm procedure resulted in a mean concentration of CAP in honey of 26 μg/g at 7 days, declining to 0.1 μg/g at 332 days. The mean concentration of CAP in non-honey samples was in the range of 0.5 to 6.8 μg/g, and 0.2 to 3.3 μg/g at 7 days and 56 days, respectively. These results indicate that use of CAP can be detected up to 332 days after dosing even if the shook swarm procedure is used in an attempt to clean the hives. There was no evidence of any significant formation of bound CAP-glucose conjugates in honey.ZusammenfassungIn mehreren veröffentlichten Studien ist Chloramphenikol (CAP) in Honig und Gelee Royale nachgewiesen worden. Es wird häufig zur Bekämpfung der Amerikanischen Faulbrut (AFB) in Bienenvölkern eingesetzt. Allerdings sind nach EU-Bestimmungen keinerlei CAP-Rückstände in Nahrungsmittel erlaubt, da CAP aplastische Anämie verursachen kann, eine seltene aber schwerwiegende Blutkrankheit. Das Ziel dieser Untersuchung war es, die Verteilung und den Abbau von CAP innerhalb behandelter Bienenvölker zu erfassen.Bienenvölker wurden mit 1,0 g CAP pro Volk als Einzeldosis in Zuckerlösung behandelt. Honigproben wurden über einen Zeitraum von 48 Wochen und Proben von Gelee Royale, Bienenwachs, Bienen und Brut über einen Zeitraum von 12 Wochen regelmäßig entnommen. Über eine Biosensor-Methode und/oder mit einem LC-MS/MS-Analyseverfahren wurden die Konzentrationen von CAP in den Proben bestimmt.In Honig erreichten die CAP-Konzentrationen 7 Tage nach Applikation einen Maximalwert von 26 μg/g. Zwischen Tag 7 und Tag 28 wurde dann ein rascher Abbau des CAP festgestellt. Zwischen Tag 56 und Tag 332 stellte sich beim Honig schließlich eine Basiskonzentration zwischen 2,5 μg/g 1,0 μg/g ein (Tab. II). Die übrigen Proben zeigten einen ähnlichen Trend (Abb. 2) mit einer Maximalkonzentration von CAP am 7. Tag und einem darauf folgenden raschen Abfall auf eine relativ stabile Basiskonzentration.Als ein mögliches Instrument zur Reduzierung der CAP-Rückstände wurde die Kunstschwarmbildung untersucht. In Proben, die nach der Kunstschwarmbildung entnommen wurden, war die CAP-Konzentration im Honig durchschnittlich 10 Mal geringer als in Völkern ohne Kunstschwarmbildung, allerdings war CAP mit der Biosensor-Methode nach wie vor nachweisbar. Ebenfalls geprüft wurde die Möglichkeit, dass „gebundene Rückstände“ durch Reaktionen von CAP mit Zuckerkomponenten entstehen. Es konnten aber keine signifikanten bindungs abhängigen Rückstände in den untersuchten Proben nachgewiesen werden (Tab. III).Der Nachweis von CAP in allen untersuchten Proben zeigt, dass CAP innerhalb von 7 Tagen nach Anwendung über alle Bereiche des Bienenvolkes verteilt wird. Der Nachweis von CAP 332 Tage nach Applikation bestätigt die Persistenz des Antibiotikums in Bienenvölkern. Selbst nach Anwendung des Kunstschwarmverfahrens kann CAP mit den heutigen Analysemethoden noch nachgewiesen werden.

Hygienic behaviour in honey bees in the UK: a preliminary study

This article reports a study of the presence of hygienic behaviour in honey bee colonies in England and Wales. A freeze-killed brood assay was used, and both sealed and unsealed brood were investigated. Thirty-seven colonies across England and Wales were assessed for hygienic behaviour expression in 2000, and 41in 2001. Eight colonies (10%) were found to show hygienic behaviour, with some other colonies having a high level of removal of sealed dead larvae and pupae. In most colonies, all of the freeze-killed unsealed brood was removed. With a wider study it may be possible to correlate the presence of hygienic behaviour with disease occurrence.