Incidence and molecular characterization of viruses found in dying New Zealand honey bee (Apis mellifera) colonies infested with Varroa destructor

Abstract

The virus status of New Zealand honey bee colonies infested with Varroa destructor was studied from 2001 to 2003. The viruses CBPV, BQCV, SBV, CWV, and KBV were all found during the study, with CWV and KBV the most common, as inferred from serological and protein profile analyses. DWV, SPV and ABPV were not detected in these colonies. CWV was present in the colonies throughout the season, while the appearance of KBV generally coincided with autumn colony collapse when V. destructor populations were large. Inconsistencies between serological analyses and viral capsid protein profiles of the extracts containing CWV and KBV were probably a result of strain differences between the viruses found in New Zealand and those used to generate the diagnostic antisera. The genome of the New Zealand KBV strain was partially sequenced. Phylogenetic and serological analyses showed this strain to be unique and most closely related to Canadian KBV isolates.

Zusammenfassung

Beim Saugen an adulten Bienen und an Puppen kann die parasitische Milbe Varrao destructor verschiedene Honigbienenviren über Bienenpopulationen hinweg verbreiten. Diese Viren verursachen Infektionen, die zum Tod oder zu Missbildungen bei der infizierten Brut und adulten Bienen führen können, und damit letztendlich zum Absterben der betroffenen Bienenvölker. Vier Bienenvieren konnten bereits mit Völkerverlusten in Europa und den USA in Zusammenhang gebracht werden: das Kaschmir-Bienenvirus (KBV), das Akute-Bienenparalysevirus (ABPV, das Langsame-Paralysevirus (SBV) und das Verkrüppelte-Flügelvirus (DWV). Wir benutzten eine Reihe von Methoden, um nachzuweisen, welche dieser Viren in Milben und absterbenden Völkern in Neuseeland vorkommen. Von 30 im November 2001 etablierten Völker waren im Mai 2002 alle tot, und weitere 13 im November 2002 etablierte Völker starben im August 2003. Bereits erste serologische Untersuchungen wiesen vermehrt auf einen Befall mit dem Trübe-Flügelvirus (CWV) hin (Abb. 1a und 1b). Aber dieses war nicht in allen Fällen mit dem Zusammenbruch jener Völker assoziiert. Mittels einer SDS-PAGE-Analyse von Bienenextrakten konnten wir ein Muster viraler Capsidproteine nachweisen, die dem bekannter KBV-Stämme ähnlich war (Abb. 2a). Dieses Profil stimmte auch mit dem von Bienen überein, die als Folge einer Injektion mit Kopfextrakten lebender Bienen gestorben waren (Abb. 2b). AGID (Agar-Gel-Immunodiffusion) Tests mit steigenden Konzentrationen von Antiseren gegen verschiedene KBV-Stämme ergab positive Reaktionen, was darauf hinwies, dass das Virus ein neuseeländischer KBV-Stamm (KBV-NZ) sein könnte. Das Virus etablierte sich in der Bienenpopulation im späten Sommer und Herbst, als die Milbenpopulation in diesen Völkern hoch war (Abb. 1b). Eine RT-PCR (reverse-Transkriptions-Kettenpolymerasereaktion) Analyse mit Milben aus zusammenbrechenden Völkern (mithilfe der in Tab. I aufgelisteten Primer) detektierte eindeutig ein KBV-Produkt und wies daraufhin, dass die Milben das Virus verbreiteten. Das Genom dieses KBV-NZ Stamms wurde kloniert und partiell sequenziert (Abb. 3) und eine phylogenetische Analyse zeigte, dass es eng verwandt ist mit KBV-Isolaten aus Kanada und den USA (Abb. 4). Eine Direktsequenzierung der RT-PCR-Produkte der Virusextrakte aus 2002–2003 resultierte in zwei eng verwandten Sequenzvarianten (A und B; Abb. 4) des KBV-NZ Stamms. Unterschiede in der Aminosäurensequenz der Strukturproteine zwischen dem KBV-NZ und dem KBV-Pennsylvanien Stamm (Abb. 5) könnten der Grund sein für das unterschiedliche serologische Verhalten dieser Virusisolate. Die Ergebnisse zeigen, dass KBV-Infektionen eine wichtige Rolle spielen und grosse Schäden in Varroa destructor befallenen neuseeländischen Bienenvölkern verursachen. Der Virulenzgrad dieser Infektion deutet an, dass eine hohe Milbenpopulation erforderlich ist, um eine Infektion in dem entprechenden Volk aufrechtzuerhalten. Eine Kontrolle der Milbenpopulation sollte dementprechend ein aussichtsreiches Verfahren sein, um den Ausbruch epidemischer KBV-Infektionen zu verhindern. Weitere Untersuchungen werden notwendig sein, um diese Hypothese zu testen. Interessanterweise fanden wir selbst mittels sensitiver RT-PCR-Methoden kein Verkrüppelte-Flügelvirus in Bienen- und Milbenproben aus Neuseeland.