Mike A. Brown

Declines of managed honey bees and beekeepers in Europe

Summary Growing evidence indicates that European managed honey bees are in decline, but information for Europe remains patchy and localized. Here we compile data from 18 European countries to assess trends in the number of honey bee colonies and beekeepers between 1965 and 2005. We found consistent declines in colony numbers in central European countries and some increases in Mediterranean countries. Beekeeper numbers have declined in all of the European countries examined. Our data support the view that honey bees are in decline at least in some regions, which is probably closely linked to the decreasing number of beekeepers. Our data on colony numbers and beekeepers must, however, be interpreted with caution due to different approaches and socioeconomic factors in the various countries, thereby limiting their comparability. We therefore make specific recommendations for standardized methodologies to be adopted at the national and global level to assist in the future monitoring of honey bees.

Evidence for pollinator cost and farming benefits of neonicotinoid seed coatings on oilseed rape.

Chronic exposure to neonicotinoid insecticides has been linked to reduced survival of pollinating insects at both the individual and colony level, but so far only experimentally. Analyses of large-scale datasets to investigate the real-world links between the use of neonicotinoids and pollinator mortality are lacking. Moreover, the impacts of neonicotinoid seed coatings in reducing subsequent applications of foliar insecticide sprays and increasing crop yield are not known, despite the supposed benefits of this practice driving widespread use. Here, we combine large-scale pesticide usage and yield observations from oilseed rape with those detailing honey bee colony losses over an 11 year period, and reveal a correlation between honey bee colony losses and national-scale imidacloprid (a neonicotinoid) usage patterns across England and Wales. We also provide the first evidence that farmers who use neonicotinoid seed coatings reduce the number of subsequent applications of foliar insecticide sprays and may derive an economic return. Our results inform the societal discussion on the pollinator costs and farming benefits of prophylactic neonicotinoid usage on a mass flowering crop.

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.

The occurrence of Melissococcus plutonius in healthy colonies of Apis mellifera and the efficacy of European foulbrood control measures

European foulbrood (EFB) persists in England and Wales despite current treatment methods, all of which include feeding honey bee colonies with the antibiotic oxytetracycline (OTC). A large-scale field experiment was conducted to monitor a husbandry-based method, using comb replacement (known as Shook swarm), as a drug free EFB control option. The understanding of EFB epidemiology is limited, with little information on the presence of Melissococcus plutonius in disease free colonies. Additional samples were collected from diseased and disease free apiaries to identify symptomless infection. EFB reoccurrence was not significantly different between OTC and husbandry methods and real-time PCR data demonstrated that fewer Shook swarm treated colonies contained M. plutonius carryover to the Spring following treatment. Asymptomatic colonies from diseased apiaries showed an increased risk of testing positive for M. plutonius compared to asymptomatic colonies from disease free apiaries. The probability of a sample being symptomatic increased when a greater quantity of M. plutonius was detected in adult bees and larvae. The possibility of treating EFB as an apiary disease rather than a colony disease and the implications of a control strategy without antibiotics are discussed.

First molecular detection of a viral pathogen in Ugandan honey bees

Ugandan honey bees (Apis mellifera L.) produce honey, and are key pollinators within commercial crops and natural ecosystems. Real-time RT-PCR was used to screen immature and adult bees collected from 63 beekeeping sites across Uganda for seven viral pathogens. No samples tested positive for Chronic bee paralysis virus, Sacbrood virus, Deformed wing virus, Acute bee paralysis virus, Apis iridescent virus or Israeli acute paralysis virus. However, Black queen cell virus (BQCV) was found in 35.6% of samples. It occurred in adults and larvae, and was most prevalent in the Western highlands, accounting for over 40% of positive results nationally.

Development and validation of a novel field test kit for European foulbrood

European foulbrood (EFB) is a serious and widespread disease of honey bee larvae. It is a notifiable disease in the United Kingdom under existing legislation, so colonies must be officially screened for signs of disease. The current study developed a rapid and sensitive test to diagnose EFB in the field. A monoclonal antibody, highly specific for its causative agent, Melissococcus plutonius, was produced, optimised and incorporated into a Lateral Flow Device (LFD). Laboratory trials of LFDs found them to be very effective, detecting M. plutonius in 96–100% (n = 137) of EFB-infected samples with no crossreactivity with other bee brood pathogens. Field validation data was equally robust: correct diagnoses were obtained on 96% (n = 184) of samples subjected to LFD-testing on site; false positives were rare (∼1%). EFB LFDs are now issued to all Appointed Bee Inspectors in England and Wales as the sole diagnostic tool for routine confirmation of M. plutonius infection in the field, allowing much more efficient disease detection and control.ZusammenfassungDie Europäische Faulbrut (EFB) ist eine gefährliche Krankheit der Bienenbrut (Apis mellifera L.), die vom gram-positiven stäbchenförmigen Bakterium Melissococcus plutonius verursacht wird. Sie kommt auf allen Kontinenten, auf denen Bienenhaltung betrieben wird, vor und ist die am weitesten verbreitete Brutkrankheit in Großbritannien. EFB ist in England anzeigepflichtig und damit Bestandteil der offiziellen Krankheitskontrollen von Bienenvölkern und der eventuell angeordneten Bekämpfung bzw. Abtötung erkrankter Völker. Eine EFB-Erkrankung muss aufgrund der gesetzlichen Vorschriften durch geeignete Diagnosemethoden abgesichert werden; hierfür sind die im Feld angewandten optischen Beurteilungen von Symptomen nicht zuverlässig genug. Daher versuchten wir eine rasche und zuverlässige Methode zu entwickeln, mit der unter Feldbedingungen eine EFB-Erkrankung bestätigt werden kann. Dies hätte den großen Vorteil, dass die amtlich bestellten Bieneninspektoren (ABIs) in Großbritannien ihre Diagnose während einer Inspektion sofort überprüfen könnten und damit die Einsendung von Proben zu einem Diagnoselabor entfallen. Dies würde wiederum eine effektivere Krankheitskontrolle bei einer größeren Anzahl an Bienenvölkern während des Jahres möglich machen.Lateral Flow Devices (Querfließschnelltests, LFDs,) sind kleine Testkits im Taschenformat, die biologische Antigene in infizierten Geweben erkennen. Sie haben spezifische Antikörper an eine gefärbte Latexmembran gebunden, die in Verbindung mit dem gesuchten Antigen eine sichtbare blaue Linie erzeugen. Solche LFDs wurden bereits erfolgreich bei der Diagnose von verschiedenen Viren, Bakterien und Pilzen eingesetzt und liefern innerhalb von 5 Minuten mit dem bloßen Auge sichtbare Ergebnisse.In der vorliegenden Untersuchung wurde ein für M. plutonius hochspezifischer monoklonaler Antikörper produziert, optimiert und in ein LFD für den Nachweis von EFB eingearbeitet. In Labortests war dieser LFD-Prototyp sehr effektiv und wies bei EFB-positiven Proben in 96–100 % der Fälle M. plutonius nach; eine Kreuzreaktivität gegenüber anderen Bienenbrut-Pathogenen wurde nicht festgestellt. Freilanduntersuchungen bestätigen diese Ergebnisse: in 96 % der Fälle wurden korrekte Diagnosen geliefert; falsch positive Analysen waren selten (∼ 1 %). Aufgrund dieser Ergebnisse wurden LFDs für EFB an alle Bieneninspektoren in Großbritannien ausgegeben. Sie sind das alleinige Diagnosewerkzeug für die routinemäßige Bestätigung von M. plutonius- Infektionen im Freiland und erlauben einen effektiveren Nachweis und eine bessere Kontrolle der Krankheit: Von 555 Fällen, die 2006 in Großbritannien entdeckt wurden, konnten 87,8 % durch LFDs bestätigt werden; dieser Prozentsatz stieg im Jahr 2007 auf 90,4 % von 623 Fällen an. Durch die LFD-Analyse wird nicht nur die Krankheit unmittelbar festgestellt, sondern es können auch ohne Zeitverzögerung die notwendigen Bekämpfungsmaßnahmen eingeleitet werden. Dies wiederum reduziert die Anzahl der Kontrollbesuche, die ein Bieneninspektor auf einem infizierten Bienenstand durchführen muss.

Pathogens as Predictors of Honey Bee Colony Strength in England and Wales.

Inspectors with the UK National Bee Unit were asked for 2007-2008 to target problem apiaries in England and Wales for pathogen screening and colony strength measures. Healthy colonies were included in the sampling to provide a continuum of health conditions. A total of 406 adult bee samples was screened and yielded 7 viral, 1 bacterial, and 2 microsporidial pathogens and 1 ectoparasite (Acarapis woodi). In addition, 108 samples of brood were screened and yielded 4 honey bee viruses. Virus prevalence varied from common (deformed wing virus, black queen cell virus) to complete absence (Israeli acute paralysis virus). When colonies were forced into one of two classes, strong or weak, the weak colonies contained more pathogens in adult bees. Among observed pathogens, only deformed wing virus was able to predict colony strength. The effect was negative such that colonies testing positive for deformed wing virus were likely to have fewer combs of bees or brood. This study constitutes the first record for Nosema ceranae in Great Britain. These results contribute to the growing body of evidence linking pathogens to poor honey bee health.

A DNA method for screening hive debris for the presence of small hive beetle (Aethina tumida)

The small hive beetle (SHB) is a parasite and scavenger of honey bee colonies. It has recently become an invasive species creating the need for an efficient and reliable detection method. We present a method to screen hive debris for the presence of SHB using real-time PCR in conjunction with an automated DNA extraction protocol. The method was able to detect DNA from SHB eggs, larvae and adult specimens collected from Africa, Australia and North America. The method was used to successfully detect SHB DNA extracted from spiked and naturally infested debris. An Apis mellifera 18S rRNA real-time PCR assay was used as an internal positive control (IPC). The IPC showed that the method was reliable for detection as extraction efficiency was consistent between hive debris samples. If the SHB were to establish at new locations, the availability of such a method would be a valuable support tool to enable species identification and rapid screening of hive debris for delimiting surveys.ZusammenfassungZiel der gegenwärtigen Studie war die Entwicklung und Validierung eines schnellen Extraktionsprotokolls, das in Verbindung mit einem quantitativen PCR-Ansatz die artspezifische Erkennung des Kleinen Beutenkäfers (KBK) und seine Detektion im Stockmüll erlauben sollte. Wir gingen davon aus, dass angesichts der raschen Verbreitung des KBK ein schnelles und zuverlässiges Detektionsverfahren ein wertvolles Werkzeug in der KBK-Kontrolle darstellen könnte.Das quantitative PCR-Verfahren wurde auf die Detektion des Cytochrom c-Oxidase I Gens von A. tumida angelegt. Zur Validierung wurden KBK-Eier, Larven und Imagines aus Afrika, Australien und Nordamerika eingesetzt. Das Verfahren wurde auch auf Kreuzreaktionen gegen die Milben Varroa destructor and Tropilaelaps clareae, sowie gegen eine Reihe an gängig in Stockmüll vorkommenden Insektenarten getestet. Es erwies sich als spezifisch für KBK und erlaubte die Detektion aller Stadien des Lebenszyklus und auch von KBK-Proben verschiedener geographischer Herkunft.Anschliessend wurde das Verfahren auf die Erkennung von KBK in Stockmüllproben optimiert. Dazu wurde Stockmüll mit unterschiedlichen Mengen an Käfern und Larven versetzt und in Lysepuffer zermahlen. DNA wurde aus diesen Proben mittels eines automatisierten Verfahrens extrahiert, bevor die KBK-DNA-Menge dieser Proben im zuvor etablierten quantitativen PCR-Protokoll bestimmt wurde. Weitere Methodentests wurden mit natürlichen Stockmüllproben durchgeführt und mit Proben, denen KBK zugesetzt worden war. Die Ergebnisse zeigten, dass es möglich war, eine KBK-Menge von 17 mg in einer Gesamtmenge von 30 g Stockmüll zu detektieren. Die Zuverlässigkeit der Extraktionsmethode wurde ebenfalls mittels quantitativer PCR getestet, und zwar für das 18S rRNA Gen der Honigbiene, das ebenfalls aus Stockmüllproben amplifiziert werden konnte. Die CT-Werte jedes Experiments lagen im Schwankungsbereich von je einem Zyklus, was darauf hinweist, dass die Effizienz des Extraktionsverfahrens für alle Proben ähnlich war. Die Amplifizierung des 18S rRNA-Gens stellt somit eine geeignete interne positive Kontrolle für die Stockmüllextraktion dar. Eine Verringerung der Sensitivität der PCR-Methode wurde in DNA-Proben registiert, denen Stockmüll zugesetzt worden war, was auf die Anwesenheit von PCR-Inhibitoren in den DNA-Extrakten hinweist.Wir stellen in dieser Arbeit ein Hochdurchsatzverfahren zur Detektion von KBK vor, das besonders dann von Nutzen sein kann, wenn ein KBK-Ausbruch an neuen Standorten zu verzeichnen ist. Das Verfahren kann noch weiter verfeinert werden, so dass noch grössere Probenvolumina gleichzeitig getestet werden können. Dies setzt allerdings eine weiter Validierung voraus. Die gegenwärtige Methode ist jedoch direkt einsetzbar und transferierbar für Forschungs- und Inspektions- und Überwachungsprogramme und stellt ein Mittel dar, KBK-verdächtige Stockproben zu testen.

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.