Resistance mechanisms towards the ectoparasitic mite Varroa destructor in two naturally-surviving honey bee populations (Apis mellifera) from Scandinavia

Abstract

The invasion of the ectoparasitic mite Varroa destructor has caused massive problems for the apicultural industry in Europe and North America. The varroa mite has also contributed to the extinction of most wild and feral honey bee colonies in Europe. However, there are certain managed and feral A. mellifera populations scattered around the world that can survive infestation by V. destructor without being treated with miticides. Previous studies indicate that colonies from these surviving populations have multiple behavioural and physiological traits that lead to supressed mite reproductive success. Breeding varroa resistant honey bee colonies that do not require chemical treatments could be a potential solution to the varroa epidemic, and the surviving populations may hold the answer to how this can be achieved. In this study, I used honey bee brood cells that were artificially infested with varroa mites to compare mite reproductive success in three honey bee populations; a Norwegian varroa-surviving population, a Norwegian varroa- susceptible population, and a Swedish varroa- surviving population that had been transferred to Norway. I also compared the mite infestation rates, colony size, and colony mortality rates in each population. Although varroa mite reproductive success was significantly lower in the surviving Swedish population compared to the varroa-susceptible population, the mite infestation rates were similar and reached lethal levels in both experimental groups. My results indicated that suppression of varroa mite reproductive success as a resistance mechanism may be insufficient to ensure colony survival if the infestation pressures from surrounding colonies exceed a certain threshold. Despite their ability to supress mite reproductive success, colonies from the Swedish honey bee population, and the Norwegian honey bee population that were examined in this study may not be able to survive varroa infestation in Central Europe, where the density of honey bee colonies is substantially higher than in Scandinavia. I also tested the effect of wax cell size on mite reproductive success in the surviving Norwegian population. My results revealed a non-significant trend, indicating that varroa mite reproductive success was lower in the experimental colonies that were kept on 4.9 mm wax cell foundation compared to the experimental colonies kept on 5.3 mm wax cell foundation. Colony mortality and infestation levels were also significantly lower in the 4.9 colonies. More research is needed to establish whether mite reproductive success is negatively affected by reduced wax cell size.

Den ektoparasittiske midden Varroa destructor har spredt seg over hele verden, og den skaper enorme problemer for birøktindustrien i Europa og Nord-Amerika. Varroamidden er også en av hovedårsakene til at ville og forvillede A. mellifera bifolk i praksis er utryddet i Europa. Enkelte tamme og forvillede A. mellifera populasjoner har imidlertid utviklet resistens mot varroamidden. Bifolk fra disse resistente populasjonene blir også infisert med varroamidd, men de er i stand til å overleve uten at de blir behandlet med kjemiske preparat som dreper midden. Tidligere studier viser at bifolk fra disse overlevende populasjonene har utviklet ulike fysiologiske mekanismer og adferd som hindrer optimal reproduksjon hos varroamidden. For å stanse varroaepidemien ønsker man å avle frem varroaresistente bifolk, men i Europa har dette fungert dårlig så langt. Studier av varroaresistente populasjoner av honningbier kan derfor resultere i kunnskap som gjør det mulig å avle frem resistente bifolk. I denne studien brukte jeg kunstig infisering av yngelceller til å sammenlikne varroamiddens reproduksjonsevne i tre ulike populasjoner av honningbier: en svensk resistent populasjon, en norsk resistent populasjon, og en norsk ikke-resistent kontrollpopulasjon. Jeg sammenliknet også populasjonsstørrelse, infiseringsgrad, og dødelighet i disse tre populasjonene. Selv om middreproduksjonen var lavere i den svenske resistente populasjonen sammenliknet med kontrollpopulasjonen, var det ingen forskjell i infiseringsgrad mellom de to gruppene. Resultatene mine antyder at redusert middreproduksjon som resistensmekanisme ikke er tilstrekkelig for å sikre bifolkets overlevelse dersom smittepresset fra andre bifolk overskrider en viss grense. Det betyr i praksis at bifolk fra de to svenske og norske varroaresistente populasjonene som ble undersøkt her, sannsynligvis ikke vil være i stand til å overleve i Sentral-Europa, eller andre områder der det drives intensiv birøkt og tettheten av bifolk generelt er høyere enn i Skandinavia. I denne studien undersøkte jeg også om redusert størrelse på bienes yngelceller påvirker varroamiddens reproduksjonsevne i den norske resistente populasjonen. Resultatene mine viste en ikke-signifikant trend som indikerte at varroamiddens reproduksjonsevne var lavere hos bifolkene som fikk rammer med små voksceller (4,9 mm), sammenliknet med bifolkene som fikk rammer med store voksceller (5,3 mm). Vinteroverlevelsen var også høyere i 4,9 mm gruppen. Ytterligere studier er nødvendige for å fastslå om redusert cellestørrelse har en reell effekt.