Varroaresistenz

Es hat sich herausgestellt dass die Honigbienen mehrere Merkmale (je nach Auswahl) entwickeln können, um den Befall mit Varroa zu reduzieren. Dies hat sich bei unbehandelten Kolonien in freier Wildbahn und in speziell ausgewählten Zucht-Programmen (wie Varroa Sensible Hygiene (VSH), Bienen aus dem USDA-Baton Rouge) gezeigt. Die Merkmale können kategorisiert werden in Brut bezogene und Merkmal bezogene zu der Zeit, in der die Varroa auf den Bienen ist.

 

Brut Verwandte Merkmale – VSH

Die Entfernung der infizierten Brut: Varroa Sensible Hygiene (VSH): ist eine sehr effiziente Methode, welche auch von der asiatischen Honigbiene genutzt wird.

In der folgenden Abbildung ist die “normale” Reproduktion der Varroa auf der linken Seite gezeigt: die Honig-Bienen-Königin legt ein Ei. Das Ei entwickelt sich zu einen Larve, die von einer Arbeiterbiene gefüttert wird. Sobald die Larve fast vollendet ist, betritt eine erwachsene Varroa die Zelle. Kurz darauf wird die Zelle von einer Arbeiterinnenbiene geschlossen. Die Varroa kann nun ihre Reproduktion beginnen. Durch das erste gelegte Ei wird ein Männchen produziert, danach folgen mehrere Eier, welche weibliche Varroamilben produzieren. Zum Sammeln von Haemolymphe macht die Muttermilbe ein Loch in die Larve. Ebenso dient das Loch auch als Ort zum Füttern ihres Nachwuchses. Die Neugeborenen weiblichen Varroamilben paaren sich mit der männlichen Varroa und verlassen die Zelle, sobald aus den Puppen Bienen geworden sind.

Honeybee and Varroa 1754 px De

Honigbienen und Varroa Illustration – zum Vergrößern klicken

 

Auf der rechten Seite der Abbildung und in dem Video unten, wird gezeigt, was im Falle passiert, wenn die Bienen das Varroa sensible Hygiene -Merkmal geerbt haben. Eine weibliche Varroamilbe wird immer noch in die Zelle eindringen und sie beginnt mit der Fortpflanzung. Einige der Arbeiterbienen erkennen jedoch, dass eine Varroa in der geschlossenen Zelle ist (vielleicht durch den Geruch von der beschädigten Larve, die reproduzierende Varroa selbst oder deren Nachkommen – das ist nicht eindeutig bekannt). Diese Arbeiterinnenbiene wird die Zelle der unentwickelten Puppe öffnen. Sobald die Zelle geöffnet ist, entfernen andere Arbeiterbienen die Puppe mit der Varroa. Diese Varroa kann sich jetzt nicht vermehren. Ein Teil dieser Varroamilben könnten versuchen, eine neue Zelle zu betreten, jedoch haben sie nur eine begrenzte Lebensdauer.

Es hat sich gezeigt, dass dieses VSH-Merkmal sehr effizient ist. Wenn die infizierte Brut aus einer nicht-VSH-Kolonie in eine VSH-Kolonie kommt, werden die meisten der Varroa-Milben (> 90-95 %) erkannt und entfernt. Falls die Königin mit einer relativ hohen Milben-Zahl aus einer nicht-VSH-Kolonie durch eine VSH-Königin ersetzt wird, beginnen die Milben-Zahlen zu sinken, sobald genügend Töchter der Königin in der Kolonie vorhanden sind. Da diese guten Ergebnisse und diese Möglichkeit bestehen, welche für dieses Merkmal (siehe später) auszuwählen, benutzen wir dieses Merkmal bei der Zucht, Auswahl und Verteilung des Projektes (BrSD).

 

Varroa Sensitive Hygiene: Verhaltens Resistenz gegen Varroamilben durch Bienen in Baton Rouge, USA gezüchtet. Jeffrey Harris von der USDA-Landwirtschaft Research Service.

 

Andere Brut ähnliche Merkmale

Nicht-Entwicklung durch die Milben in der Brut: In einigen Kolonien treten die Brutzellen mit einer relativen hohen Anzahl von Milben auf, welche sich jedoch nicht reproduzieren können. Welche Mechanismen hinter diesem Merkmal stehen ist nicht klar. Aber wir werden die Ergebnisse dieses Merkmals in unserem Projekt erkennen und wir werden sowohl die Anzahl der reproduzierenden als auch die der nicht reproduzierenden Milben (BrSD Projekt) messen.

Recapping: Das Öffnen und Schließen der infizierten Brut: in diesem Fall wird die Brut und die Varroa zwar nicht entfernt, aber sie wird anscheinend bei der Reproduktion gestört. Dadurch werden weniger fruchtbare Varroatöchter  produziert. Dies könnte eine Abwandlung des VSH-Verhalten sein und man kann messen wie die recapped Zellen ein anderes Aussehen erhalten (VIMM, BrSD Projekt) haben.

Relative Attraktivität der Brut gegenüber Bienen: Es hat sich gezeigt, dass in bestimmten Stämmen von Bienen, die Varroa weniger in die Brut gezogen ist, als bei vergleichbaren anderen Stämmen. Die Varroa ist länger auf der erwachsenen Biene vorhanden, ohne jedoch zu reproduzieren und besitzt eine größere Wahrscheinlichkeit gepflegt oder beschädigt zu werden. Es bedarf einer Menge an Messungen um dieses Merkmal zu erkennen, deshalb sieht die Auswahl für dieses Merkmal schwierig aus.

Bienen Populationsdynamik (längere Brut, schwärmen,..): eine Bienenkolonie besitzt viele “Entscheidungspunkte”. Sie kann sich zur Vorbereitung von Schwärmen entscheiden (die eine brutfreie Zeit im Schwarm und in der übrigen Kolonie erschaffen wird– das ist eine Periode in der die Varroa nicht reproduzieren kann), sie können sich entscheiden, zu früh mit der Brut zu aufzuhören (also mit einer langen Winterperiode ohne Brut – das bedeutet weniger Varroen würden den Winter überleben), und so weiter… Die intensive Schwarmmeigung in tropischen Gebieten ist eine Möglichkeit des Umgangs mit dem Varroa-Befall. In Imker kontrollierten Bienenstöcken können wir die Bienenbevölkerungs-Dynamik verwenden, um eine Varroa-unfreundliche Umgebung zu schaffen, in der dann zum Beispiel Behandlungen effektiver sind, oder das Varroa-Wachstum unterdrückt wird in Kombination mit teilweise varroaresistenten Bienen (Bee-Management & integrierte Behandlung (BMaT) Projekt)

Postcap Dauer: kürzer geschlossene-Zellenbrut: die asiatische Honigbiene, die kleiner ist als die westlichen Honigbiene, besitzt eine kürzer geschlossene Zellenbrut. Dies bewirkt, dass weniger Varroatöchter erwachsen sind in dem Moment, in dem die junge Biene die Zelle verlässt. Es wird darüber spekuliert, ob man den kürzeren postcap Zeitraum auswählen kann, hat jedoch in dieser Richtung noch keinen Fortschritt erzielen können (Unter biologischem Gesichtspunkt dürfte es ebenfalls schwierig sein. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Verwendung von kleineren (Natur-) Zellen kleinere Bienen erschafft, und auch eine kürzere Post-cap-Periode so dass es schwierig ist, reife Varroamilben in der Arbeiterinnenbrut zu produzieren.  Die gesamte Wirkung der kleineren Zellen in Bezug auf den Varroa Druck wird im Projekt BMaT untersucht.

Temperaturschwankungen im Brut-Nest. Ebenfalls konnte heraus- gefunden werden, dass die Varroamilben sich schneller reproduzieren können, wenn die Temperatur sehr niedrig ist. Im Gegensatz dazu bedeutet dies, das eine Erhöhung der Temperatur (was wahrscheinlich einfacher in tropischem Klima ist) die Entwicklung der Varroamilben verringert. Es ist noch nicht ganz klar, welche Bedeutung dieses Merkmal für die Varroa Entwicklung hat. Aber auch in diesem Fall wird von den Anhängern der kleinen Zellen argumentiert, dass die kleinzelligen Völker auch ihre Rahmen näher aneinander haben und deshalb ein kompakteres und damit wärmeres Brutnest haben mit einem ungünstigeren Effekt auf die Varroa Entwicklung.

 

Erwachsene Biene ähnliche Merkmale

Wenn die Varroamilbe nicht in der Brut reproduziert, dann lebt sie auf den Bienen selbst, ernährt sich und bereitet sich darauf vor,  wieder in die Brut zu gehen. Dies ist auch eine Gelegenheit, in der die Biene selbst etwas gegen die Varroa unternehmen kann.

Pflege (des inneren und äußeren Bienenkorbes): die Biene entfernt die Milbe von sich selbst oder von einer Schwester-Biene. Dies ist auch ein Merkmal, welches bei der asiatischen Honigbiene beobachtet werden konnte und wahrscheinlich interessant ist, es zu wählen, wenn ein gutes Selektionsverfahren identifiziert werden kann. Das Entfernen der Milbe bringt die Varroa in Gefahr, deshalb hat sie Schwierigkeiten sich an den Rähmchen festzuhalten und den Kontakt zu den Bienen und deren Kolonie zu behalten. Wir untersuchen Zusammenhänge mit kleineren Zellen in dem Varroaresistenz Eigenschaften Projekt (VaRT). Die Pflege ist auch relevant im Zusammenhang mit dem folgenden Merkmal: die Tötung oder Beschädigung der Varroa-Milbe selbst.

Tötung oder Schädigung der Varroa-Milbe durch die Biene: Zum Beispiel ein Bein abbeißen oder Beschädigung des Körpers der Varroa-Milbe. Verschiedene Maße von Schaden durch die Bienen werden in verschiedenen Stämmen der Bienen beobachtet. Die Höhe des Schadens auf die Milbe kann nicht einfach gemessen werden und erfordert deshalb eine besondere Behandlung der Suche (um einen nicht-Bienen-Milbe-Schaden auszuschließen) und erfahrene mikroskopische Untersuchungen der toten Milben. Jedoch sind noch mehr Forschungen notwendig, bevor dieses Merkmal innerhalb eines Zucht & Auswahl-Programms verwendet werden kann.

Virus Resistenz/Toleranz der Biene: die Biene besitzt ein relativ schwach entwickeltes Immunsystem und ist deshalb darauf angewiesen, Viren und Bakterien durch eine Schutzrüstung außerhalb des Körpers zu halten. Im Fall bestimmter Bienenrassen besser bestimmten Viren oder Bakterien Widerstand leisten zu können, könnte man argumentieren, dies wäre ein Auswahlskriterium. Messung und Bestimmung des Virusresistenz ist aber sehr schwierig, und würde immer noch nicht das zugrunde liegende Problem – die Varroamilbe – lösen. Daher werden wir dieses Merkmal nicht untersuchen.

Überprüfen Kolonien in kommerziellen Bienenstand  (Ralph Büchler)

Überprüfen Kolonien in kommerziellen Bienenstand (Ralph Büchler)

Methoden zur Untersuchung und zur Auslese von Merkmalen der Varroaresistenz

Die oben beschriebenen Merkmale stellen die Basis für eine Auslese innerhalb eines Zuchtprogramms dar. Um Bienenvölker hinsichtlich der Ausprägung dieser Merkmale und der damit verbundenen Widerstandsfähigkeit gegenüber der Varroamilbe sicher beurteilen zu können, sind zuverlässige Methoden nötig. Für den Erfolg eines Zuchtprogramms stellt die Verfügbarkeit geeigneter Prüfmethoden daher eine wichtige Vorraussetzung dar.

Insofern ist die Überprüfung und Weiterentwicklung von Methoden ein wichtiger Bestandteil des Arista-Projekts. Im Folgenden werden die gängigsten Methoden zur Beurteilung von Bienenvölkern auf ihre Varroaresistenz kurz vorgestellt.

-Hygieneverhalten (VSH=Varroa Sensitive Hygiene) : Bei dieser Methode wird Brut eines stark mit Milben befallenen Volkes in das zu prüfende Volk gegeben. Von der fremden Brut wird vorher die Milbenzahl in 200 Brutzellen bestimmt. Nach einer Woche werden weitere 200 Zellen der fremden Brut ausgezählt und so eine eventuelle Abnahme der Milbenzahl bestimmt. Diese Methode ist gut dokumentiert und kann von Instituten oder erfahrenen Züchtergruppen angewendet werden. Ihr Vorteil liegt darin, dass sie sehr zuverlässige Daten liefert, die in direkter Beziehung zum VSH-Merkmal stehen. Ein Nachteil ist jedoch die Tatsache, dass man hierzu stark befallene Brut und damit zwangsläufig Völker mit einem hohen Milbenbefall benötigt. Dies ist mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden. Zudem wird es verständlicherweise von dem meisten Imkern nicht akzeptiert, wenn sich stark befallene Bienenvölker in der Nähe zu ihren eigenen Völkern befinden. Die Arista Bee Research Foundation wird diese Methode weiterentwickeln (VIMM Projekt = Varroa Infestation Measuring Methods), um deren Anwendung im großen Maßstab (Auslese einer großen Völkerzahl bzw. Königinnen) zu ermöglichen. Im Idealfall sollte diese Methode auch ohne stark befallene Brut durchführbar sein.

Zählen Varroa in Brut von VSH-und Steuer Koloniens

Zählen Varroa in Brut von VSH-und Steuer Kolonien (ABR)

Bestimmung des Anteils unfruchtbarer Milbenweibchen in der Bienenbrut:Ab einem bestimmten Befallsgrad (z.B. am Saisonende) kann in der Brut des Prüfvolks das Verhältnis zwischen fruchtbaren und unfruchtbaren Milbenweibchen bestimmt werden. Da “hygienische“ Bienen bevorzugt Brutzellen ausräumen, die fruchtbare Milbenweibchen mit Nachwuchs beinhalten, wird ein “hygienisches” Bienenvolk einen vergleichsweise hohen Anteil unfruchtbarer Milben aufweisen. Diese Methode kann angewendet werden, um bereits etablierte, varroaresistente Zuchtlinien zu testen. Für eine Auslese von Bienenvölkern im großen Maßstab ist diese Methode weniger geeignet, das sie einen relativ hohen Milbenbefall der Prüfvölker voraussetzt, um verläßliche Ergebnisse zu erhalten. Somit ist es mit dieser Methode nicht möglich, Zuchtenscheidungen frühzeitig in der Saison zu treffen, da zu diesem Zeitpunkt der Befall der Völker zu gering ist.

– Nadeltest:Im Rahmen des Nadeltests werden die Puppen in den Brutzellen gezielt mit einer feinen Insektennadel angestochen und damit abgetötet (alternativ kann zum Abtöten der Brut auch flüssiger Stickstoff verwendet werden). Die abgestorbene Brut wird dann von den Arbeiterinnen ausgeräumt. Wie schnell und gründlich sie dies tun, ist ein Maß dafür, wie ausgeprägt die Bruthygiene eines Volkes ist. Bienen, die das VSH-Verhalten zeigen, schneiden auch gut beim Nadeltest ab. Im Gegensatz dazu, lässt ein gutes Ergebnis beim Nadeltest nicht automatisch auf das Vorhandensein des VSH-Merkmals bei den Bienen schließen. Dies lässt sich dadurch erklären, dass das VSH-Merkmal aus zwei Komponenten besteht. Die Bienen müssen in der Lage sein, die Milben in den Brutzellen zu erkennen, um dann die Zellen schnell und gründlich auszuräumen.

Entfernen von Tiefkühlbrut  (Renaud Lavend'Homme)

Entfernen von Tiefkühlbrut (Renaud Lavend’Homme)

Populationswachstum der Milbe (MPG=Mite Population Growth): Hauptmerkmal einer varroaresistenten Biene, ist ein vermindertes Populationswachstum der Milbe in den Völkern. Da sich die Varroamilbe sowohl in der Brut, als auch auf den erwachsenen Bienen aufhält, ist es schwer, den Milbenbefall eines Volkes exakt zu messen. Um eine realistische Einschätzung des Milbenbefalls von Bienenvölkern zu erhalte, können Bienenproben untersucht (Puderzucker- oder Auswasch-Methode) oder aber der natürliche Milbentotenfall mit Hilfe einer Bodeneinlage bestimmt werden. Letzteres setzt eine direkte Beziehung zwischen den toten Milben auf der Bodeneinlage und den lebenden Milben im Bienenvolk voraus. Die hier genannten Methoden werfen jedoch Fragen auf, mit denen sich Arista auseinandersetzt (VIMM Projekt).

Untersuchung verletzter Milben: Hierbei werden die toten Milben auf den Bodeneinlagen nach Verletzungen durch die Arbeiterbienen untersucht. Diese Methode erfordert viel Erfahrung des Anwenders, um damit die Prüfvölker verlässlich beurteilen zu können. Das aktive Entfernen und Töten der Milben durch die Bienen könnte das VSH-Verhalten ergänzen. Daher kann diese Methode eine weitere Möglichkeit eröffnen, Honigbienen auf Varroaresistenz auszulesen.

Der Bond-Test (leben und sterben lassen): : Diese Methode beinhaltet, die Prüfvölker gar nicht zu behandeln, bzw. den Einsatz von Behandlungsmitteln zumindest zu reduzieren. Für die weitere Zucht finden dann nur die Völker Verwendung, die ohne Behandlung (bzw. mit weniger Behandlungsmitteln) überleben und einen geringen Milbenbefall aufweisen. Diese Methode setzt voraus, dass die zu prüfende Zuchtlinie bereits einer gewissen Auslese auf Varroaresistenz unterzogen wurde und man daher bei der betreffenden Linie das Vorhandensein einer gewissen Resistenz voraussetzen kann. Der Bond-Test ist der ultimative Test um herauszufinden, wie resistent die Bienenvölker tatsächlich sind. Der Vorteil dieser Methode ist der vergleichsweise hohe Befallsgrad, wodurch die Völker einem hohen Selektionsdruck ausgesetzt sind. Nur so wird deutlich, welche Völker aus eigener Kraft mit der Milbenbelastung zurechtkommen. Dies kann sich jedoch auch nachteilig auswirken, wenn Völker mit ansonsten sehr guten Eigenschaften (z.B. Honigleistung, Sanftmut, Schwarmträgheit) diesen Test nicht bestehen und somit von der weiteren Zucht ausgeschlossen werden.

 

Verfügbares genetisches Material für die Auslese auf Varroaresistenz

In unterschiedlichen Teilen der Welt haben Bienen einen gewissen Grad an Varroaresistenz ausgebildet. In isolierten (oft tropischen) Regionen ohne Imker (und damit auch ohne Varroabehandlung) haben sich Bienenpopulationen aufgrund eines entsprechend großen Selektionsdrucks angepasst und eine mehr oder weniger ausgeprägte, natürliche Resistenz gegen die Varroamilbe entwickelt.

Diese „wilden“ Bienenvölker können wertvolles, genetisches Material für die Resistenzzucht liefern und uns Möglichkeiten zur richtigen Auslese aufzeigen.

Beispiele hierfür sind:

– die Primorski Bienen aus Ostrussland. Das United States Department of Agriculture (USDA) hat eine Linie dieser Bienen weiter gezüchtet.

– Bienen auf tropischen Inseln wie Antigua und Barbados. Bedauerlicherweise gibt es hierzu noch keinerlei Forschungsergebnisse. So ist bislang völlig unklar, wie sich die dortigen Bienen von einem dramatischen, durch Varroa verursachten, Populationsrückgang wieder erholen konnten. Ein Projekt (z.B. von Studenten) um die zu untersuchen, wäre daher sehr interessant.

 

Bienen auf Barbados  (ABR)

Bienen auf Barbados (Ireen Roskam)

– die afrikanisierten Bienen in Südamerika sowie in Teilen des Südens der USA.

Ein Paradebeispiel dafür, dass auch der Mensch durch eine gezielte Auslese einen starken Selektionsdruck hinsichtlich der Varroaresistenz auf Honigbienen ausüben kann, ist die VSH-Linie des USDAs. Diese Linie weist zwar eine gute Varroaresistenz auf, zeigt sich jedoch in anderen Eigenschaften (z.B. Honigleistung) den kommerziell verfügbaren Linien unterlegen. Daher wird die VSH-Linie mit anderen Linien gekreuzt, um das VSH-Merkmal in weitverbreitete Bienenstämme (z.B. Buckfast) einzukreuzen.

Buckfast VSH Kreuzungen  (ABR)

Buckfast VSH Kreuzungen (ABR)

In Europa gibt es weitere Initiativen, die sich mit der Suche nach einer varroaresistenten Biene beschäftigen: Z.B. Carnica AGT Programm, Buckfast-Primorsky, Buckfast-Brandenburg, Elgon Bienen, Lunden Apiaries, Schwarze Bienen Texel, Schwarze Biene Frankreich, Gotland, Tiengemeten, John Kefuss Auslese, Waterworks Dune-Projekt, Las Palmas-Projekt, Stichting de Duurzame Bij und mehr. Viele dieser Projekte sind auf die Mitarbeit motivierter Freiwilliger angewiesen und würden von einer Kooperation, wissenschaftlichem Input oder einer finanziellen Unterstützung sehr profitieren.

Die Arista Bee Research Stiftung ist dabei, Kontakte zu diesen Initiativen herzustellen und enge Kooperationen zu etablieren, um gemeinsames Wissen und Ressourcen optimal nutzen zu können und Methoden sowie genetisches Zuchtmaterial auszutauschen.