Charakterisierung der intrinsische Resistenz von Apis mellifera gegen die europäische Faulbrut in der Schweiz. Anwendung den Kriterien in Zuchtverfahren

• Forschungsstelle: BLV
• Projektnummer: 1.12.15
• Projekttitel Englisch: Characterization of intrinsic resistance of Apis mellifera colonies against the European Foulbrood in Switzerland. Application for breeding protocols

Schlüsselwörter (Deutsch)

Europäische Faulbrut, Melissococcus plutonius, Larventest, Sauerbrut, Virulenz, Zucht, Selektion

 

Schlüsselwörter (Englisch)

European foulbrood, Melissococcus plutonius, larval test, virulence, breeding, selection

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die europäische Faulbrut (EFB) ist eine hochansteckende Krankheit von Bienenvölkern (Apis mellifera), welche durch das Bakterium Melissococcus plutonius verursacht wird. Trotz beträchtlichen prophylaktischen und kurativen Massnahmen zur Krankheitsbekämpfung durch Veterinärbehörden nimmt die Inzidenz der EFB seit fast 12 Jahren in der Schweiz massiv zu. Diese Situation verursacht sowohl für die Imker, als auch für die Veterinärbehörden sehr hohe Kosten. Interessanterweise beschränkt sich die Verbreitung der EFB Fälle in Schweizer Bienenständen auf bestimmte Regionen, was auf eine mögliche Beteiligung spezifischer Faktoren hindeutet. Aktuelle Forschungsprojekte in unserem Institut haben sich besonders mit der Charakterisierung der Virulenz des Bakteriums auseinandergesetzt und wichtige Informationen zur Genomorganisation von M. plutonius geliefert. Diese Studien haben die Entwicklung molekularer Werkzeuge zur Identifizierung und Quantifizierung des Bakteriums in Bienenproben ermöglicht, was den Bieneninspektoren als Entscheidungshilfe dienen und bei der Evaluierung der Effizienz von neuen Kontrollmassnahmen behilflich sein kann.

Zusätzlich wurden mit in-vitro Larventests Stämme von M. plutonius mit unterschiedlicher Virulenz charakterisiert. Diese Versuche haben auch den Nachweis von einem EFB Toleranzniveau bestimmter Larven ermöglicht und lassen vermuten, dass bestimmte Bienen-Abstammungslinien möglicherweise intrinsische individuelle Verteidigungsmechanismen aufweisen. 

Mit Hilfe dieser Werkzeuge ist unser jetziges Ziel, die Toleranzmechanismen von verschiedenen Zuchtlinien sowohl auf der individuellen als auch der molekularen Ebene zu identifizieren und zu beschreiben. Für diesen Zweck werden wir parallel zwei Bienenpopulationen mit deutlich unterschiedlichen Toleranzniveaus auswählen und die entsprechenden Bienenvölker für die Charakterisierung von Toleranzmechanismen auf individueller sowie Volksebene nutzen. Langfristig möchten wir die EFB Toleranz in Schweizer Bienenvölkern fördern und den Bienenzüchtern die dafür notwendigen Werkzeuge zur Verfügung stellen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The European foulbrood (EFB) is a highly contagious disease of Apis mellifera colonies caused by the bacterium Melissococcus plutonius. Since almost 12 years EFB incidence has dramatically increased in Switzerland despites considerable prophylactic and curative measures engaged by health authorities to control this disease (Fig 1). This situation causes very high costs for the beekeepers and for the veterinary authorities. Interestingly the distribution of EFB cases among Swiss apiaries appears rather restricted to certain areas (Fig 2) suggesting that local factors might be involved. Current researches in our institute have focused on the characterization of the virulence of the bacterium and have provided information on the genome organization of M. plutonius. These studies permitted designing molecular tools for the identification and the quantification of the bacterium from bee samples in order to assist bee inspector decisions (Grangier, 2011). These methods are also a research tool to evaluate the efficacy of new control measures. Additionally, virulence levels of various field strains of M. plutonius have been characterized using in vitro larval tests (Fig 3). These tests have also permitted the identification of a degree of EFB tolerance of certain larvae, suggesting intrinsic individual defense mechanisms in certain bee lineages. Our aim with this project is to identify and characterize such tolerance mechanisms, on the individual, molecular and colony levels. To address this question we will select in parallel two bee population presenting very distinct tolerance levels and use these bee colonies for characterizing tolerance mechanisms using the tools already developed in our laboratory. Eventually, we wish to promote EFB tolerance by honeybees across Switzerland by providing selection criteria for bee breeders.

Projektziele (Englisch)

Here we propose to identify and characterize honeybee intrinsic EFB tolerance mechanisms by comparing different honeybee lineages present in Switzerland. These tolerance mechanisms will be studied both at the individual and at the social levels using tools already available in our laboratory. Knowledge of these mechanisms will undoubtedly help promoting bee selection among the Swiss community of beekeepers for a sustainable solution against EFB.

Zielerreichung (Deutsch)

Time	Aims	Feed back BVET
Spring-Summer 2012	Visit of apiaries with bee inspectors; bee sample collection; hygienic tests practice on colonies; queen collection and introduction into minicolonies; queen rearing; artificial inseminations for closed breeding program; royal jelly production and first in vitro larval rearing tests;
Autumn-Winter 2012/2013	Molecular analyses training; maintenance of bee colonies	First report
Spring-Summer 2013	Bee sample collection; hygienic tests practice on colonies; queen rearing; artificial inseminations for closed breeding program; single drone inseminations; royal jelly production and in vitro larval rearing tests;
Autumn-Winter 2013/2014	Molecular analyses; publications and Thesis writing	Final report

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

Marvin Djukic; Silvio Erler; Andreas Leimbach; Daniela Grossar; Jean-Daniel Charrière; Laurent Gauthier; Denise Hartken; Heiko Nacke; Rolf Daniel; Anja Poehlein (2017), Comparative genomics and identification of putative virulence factors in variable virulent Melissococcus plutonius strains, the causative agent of European foulbrood disease in honeybees. PlosOne (refused), BMC Genomics (submitted)

Grossar, D.; Kilchenmann, V.; Forsgren, E.; Charrière, J.-D.; Gauthier, L.; Chapuisat, M.; Dietemann, V. (2017) Virulence factors of Melissococcus plutonius the bacteria causing European Foulbrood, an emerging disease in honey bees. Environmental Microbiology (refused), Microbial Ecology (In preparation).

Grossar, D.; Gauthier, L.; Haynes, E.; Charrière, J.-D.; Chapuisat, M.; Dietemann, V. (2018) Population structure of the honey bee pathogen Melissococcus plutonius in Switzerland. The ISME journal (In preparation)

Grossar, D.; Gauthier, L.; Chapuisat, M.; Charrière,J.-D.; Dietemann, V. (2016) Immune reaction in honey bee larvae following infection with Melissococcus plutonius. Poster, 7th EurBee Congress, 7–9 Sept. 2016 in Cluj.

Grossar, D. (2015) Biogeography of Melissococcus plutonius, the causative agent of European foulbrood, in Switzerland. Presentation, 62. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft der Institute für Bienenforschung e.V., 24 -26 March 2015 in Münster.

Grossar, D. (2016) Biogéographie et pathogénicité de la loque européenne en Suisse. Presentation, 4e journées de la recherche apicole, 2 – 3 February 2016 in Paris.

Grossar, D. et al. (2020) Putative determinants of virulence in Melissococcus?plutonius, the bacterial agent causing European foulbrood in honey
bees, Virulence, 11:1, 554-567, DOI: 10.1080/21505594.2020.1768338

Zugehörige Dokumente

• 1.12.15_Charrière_DB_MJB [PDF] 126 kB
• Dainat 2018 [PDF] 139 kB
• Djukic 2018 [PDF] 3'714 kB
• Grossar 2020 [PDF] 2'534 kB

URL-Adressen (Deutsch)

1.12.15 Charrière VETZ (Virulenz der Europäische Faulbrut & Toleranzzucht Ziele) (063-505/2/28)