Selwyn Wilkins

Managed honey bee colony losses in Canada, China, Europe, Israel and Turkey, for the winters of 2008–9 and 2009–10

Summary In 2008 the COLOSS network was formed by honey bee experts from Europe and the USA. The primary objectives set by this scientific network were to explain and to prevent large scale losses of honey bee (Apis mellifera) colonies. In June 2008 COLOSS obtained four years support from the European Union from COST and was designated as COST Action FA0803—COLOSS (Prevention of honey bee Colony Losses). To enable the comparison of loss data between participating countries, a standardized COLOSS questionnaire was developed. Using this questionnaire information on honey bee losses has been collected over two years. Survey data presented in this study were gathered in 2009 from 12 countries and in 2010 from 24 countries. Mean honey bee losses in Europe varied widely, between 7–22% over the 2008–9 winter and between 7–30% over the 2009–10 winter. An important finding is that for all countries which participated in 2008–9, winter losses in 2009–10 were found to be substantially higher. In 2009–10, winter losses in South East Europe were at such a low level that the factors causing the losses in other parts of Europe were absent, or at a level which did not affect colony survival. The five provinces of China, which were included in 2009–10, showed very low mean (4%) A. mellifera winter losses. In six Canadian provinces, mean winter losses in 2010 varied between 16–25%, losses in Nova Scotia (40%) being exceptionally high. In most countries and in both monitoring years, hobbyist beekeepers (1–50 colonies) experienced higher losses than practitioners with intermediate beekeeping operations (51–500 colonies). This relationship between scale of beekeeping and extent of losses effect was also observed in 2009–10, but was less pronounced. In Belgium, Italy, the Netherlands and Poland, 2008–9 mean winter losses for beekeepers who reported ‘disappeared’ colonies were significantly higher compared to mean winter losses of beekeepers who did not report ‘disappeared’ colonies. Mean 2008–9 winter losses for those beekeepers in the Netherlands who reported symptoms similar to “Colony Collapse Disorder” (CCD), namely: 1. no dead bees in or surrounding the hive while; 2. capped brood was present, were significantly higher than mean winter losses for those beekeepers who reported ‘disappeared’ colonies without the presence of capped brood in the empty hives. In the winter of 2009–10 in the majority of participating countries, beekeepers who reported ‘disappeared’ colonies experienced higher winter losses compared with beekeepers, who experienced winter losses but did not report ‘disappeared’ colonies.

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 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.

Thiamethoxam: Assessing flight activity of honeybees foraging on treated oilseed rape using radio frequency identification technology

The present study was designed to assess homing behavior of bees foraging on winter oilseed rape grown from seed treated with thiamethoxam (as Cruiser OSR), with 1 field drilled with thiamethoxam-treated seed and 2 control fields drilled with fungicide-only-treated seed. Twelve honeybee colonies were used per treatment group, 4 each located at the field edge (on-field site), at approximately 500 m and 1000 m from the field. A total of nearly 300 newly emerged bees per colony were fitted (tagged) with Mic3 radio frequency identification (RFID) transponders and introduced into each of the 36 study hives. The RFID readers fitted to the entrances of the test colonies were used to monitor the activity of the tagged bees for the duration of the 5-wk flowering period of the crop. These activity data were analyzed to assess any impact on flight activity of bees foraging on the treated compared with untreated crops. Honeybees were seen to be actively foraging within all 3 treatment groups during the exposure period. The data for the more than 3000 RFID-tagged bees and more than 90 000 foraging flights monitored throughout the exposure phase for the study follow the same trends across the treatment and controls and at each of the 3 apiary distances, indicating that there were no effects from foraging on the treated crop. Under the experimental conditions, there was no effect of foraging on thiamethoxam-treated oilseed rape on honeybee flight activity or on their ability to return to the hive.

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.

Neonicotinoids and bumblebees (Bombus terrestris): effects on nectar consumption in individual workers

BACKGROUND The objective of this study was to quantify whether the presence of three different neonicotinoid insecticides (imidacloprid, thiamethoxam or clothianidin) in sucrose solution results in antifeedant effects in individual worker bumblebees (Bombus terrestris), and, if so, whether this effect is reversible if bees are subsequently offered untreated feed. RESULTS Bees exposed to imidacloprid displayed a significant dose-dependent reduction in consumption at 10 and 100 µg L(-1), which was reversed when untreated feed was offered. No consistent avoidance/antifeedant response to nectar substitute with thiamethoxam was detected at the more field-realistic dose rates of 1 and 10 µg L(-1), and exposure to the very high 100 µg L(-1) dose rate was followed by 100% mortality of experimental insects. No reduction in food intake was recorded at 1 µg clothianidin L(-1), reduced consumption was noted at 10 µg clothianidin L(-1) and 100% mortality occurred when bees were exposed to rates of 100 µg clothianidin L(-1). CONCLUSION This study provides evidence of a direct antifeedant effect of imidacloprid and clothianidin in individual bumblebees but highlights that this may be a compound-specific effect.

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

Bee colonies were treated with 1.2g lincomycin hydrochloride per hive (single treatment in sucrose solution) and samples of honey were then collected at intervals over a 41-week period. The samples were analysed for lincomycin using Liquid Chromatography-Mass Spectrometry/Mass Spectrometry (LC-MS/MS). The highest mean concentration of lincomycin (pooled analytical results for brood and super honey) was 24 microugg(-1) 3 days after treatment, a mean of 3.5 microgg(-1) after 129 days. The shook swarm procedure was investigated and resulted in a lincomycin concentration of 34 microgg(-1) in honey (pooled results for brood and super honey) 3 days after treatment, declining to 0.38 microgg(-1) 129 days after treatment. Lincomycin was persistent in the hive and detected in all over winter (290 days after dosing) samples of honey collected from both non-shook swarmed and shook swarmed colonies. The results overall indicate that lincomycin parent is a suitable marker compound to detect lincomycin misuse in apiculture.

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.

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.