Linee di ricerca. a) Studio delle interazioni genotipo ambiente e loro impatto sulla vitalità delle colonie

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1 Biosistema e benessere delle colonie: valutazione degli effetti delle componenti micro e macro ambientali sul benessere delle colonie e loro influenza sullo sviluppo di patogeni. Responsabile: Marco Lodesani Collaboratori: Antonio Nanetti, Cecilia Costa, Giacomo Vaccari, Eleonora Bergomi, Simone Franceschetti, Leonardo Ricci, Sergio Massi (CRA-API), Kaspar Bienefeld (Länderinstitut für Bienenkunde Hohen Neuendorf, Germania), Antonio Felicioli, Matteo Giusti (UNIPI), Carlo Amodeo, Eugenia Oliveri (UNIPA), Angelo Barberis (Apicoltura Barberis), Maurizio Ferriani (Associazione Apicoltori Felsinei)

2 Linee di ricerca a) Studio delle interazioni genotipo ambiente e loro impatto sulla vitalità delle colonie b) Effetti di stress nutrizionali sulla suscettibilità delle colonie ad alcuni patogeni c) Indagine sulle interazioni fra alcuni patogeni d) Tollerabilità di alcuni trattamenti acaricidi e) Impatto di alcune tecniche apistiche sulla vitalità delle colonie nella fase invernale f) Influenza dei campi elettro-magnetici

3 Linea di ricerca: Studio delle interazioni tra genotipo e ambiente Marco Lodesani, Cecilia Costa, Giacomo Vaccari, Eleonora Bergomi, Simone Franceschetti (CRA-API), Kaspar Bienefeld (Bienen Institut Hohen Neuendorf, Germania), Carlo Amodeo, Eugenia Oliveri (UNIPA), Angelo Barberis (Apicoltura Barberis)

4 Interazioni genotipo ambiente: ceppi Ligustica Esistono popolazioni di Ligustica con adattamenti all ambiente locale?

5 INTERAZIONI GENOTIPO-AMBIENTE N=126 Kg a Basilicata Produzione di miele nel Piemonte (media +/- ES) Lazio b b Piemonte Kg a Basilicata Produzione di miele nel Lazio (media +/- ES) b Lazio origine 1delle api a Piemonte 10 origine 1delle api 45 Produzione di miele in Basilicata (media +/- ES) a ab b Kg 25 Basilicata 20 Lazio 15 Piemonte 10 origine 1delle api

6 Adattamento alle pratiche apistiche. Nutrizione artificiale Protezione dal freddo Trattamenti anti-varroa etc La sfida per il futuro è la selezione di api maggiormente resistenti agli stress ambientali! Apis mellifera sicula

7 Gruppo di lavoro Diversità e vitalità Le sottospecie europee rappresentano una risorsa importante per la selezione di api resistenti e vitali. Segnalazioni di minori perdite di colonie tra le razze autoctone Obiettivi: Sviluppare e validare parametri di vitalità Stabilire metodi standard di valutazione di questi parametri Indagare le interazioni tra l origine genetica delle api, l ambiente, e la vitalità 17 origini genetiche ~ 700 colonie 21 siti di valutazione

8 Parametri considerati Sviluppo colonia (controlli regolari per quantità di api, covata, scorte di miele e polline) Comportamentali (tendenza alla sciamatura, docilità) Di vitalità (comportamento igienico, sviluppo popolazione varroa, livelli d infezione da Nosema e virus) Misurazione variazioni T e UR interne all alveare Misurazione continue variazioni di peso

9 SUD NORD giu 23-lug 11-set 9-ott sicula ligustica giu 18-giu 14-lug 27-ago 28-set 5-nov sicula ligustica finlandese N api N celle di covata giu 23-lug 11-set 9-ott sicula ligustica 24-giu 23-lug 11-set 9-ott giu 18-giu 14-lug 27-ago 28-set 5-nov sicula ligustica finlandese 3-giu 18-giu 14-lug 27-ago 28-set 5-nov g di miele sicula ligustica sicula ligustica finlandese

10 % di api adulte infestate da varroa NORD 5 novembre 2009 Varroa 8% 7% 6% 8% 7% % di api adulte infestate da varroa SUD 10 ottobre 2009 * % api infestate 5% 4% 3% 2% 1% 0% sicula ligustica 6% % api infestate 5% 4% 3% 2% 120 varroe cadute per alveare dopo il trattamento invernale NORD * 1% 0% sicula ligustica N varroe cadute sicula ligustica

11 Spore di nosema per ape NORD 5 novembre 2009 Milioni 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 * 0,0 sicula ligustica Perdite invernali Nord al 15/2/ colonie (7 Sicula, 1 Ligustica)

12 Linea di ricerca: Effetti di stress nutrizionali sulla suscettibilità delle colonie ad alcuni patogeni Marco Lodesani, Cecilia Costa, Giacomo Vaccari, Eleonora Bergomi, Simone Franceschetti (CRA-API),

13 Disegno sperimentale Svolgimento: sett-ott 2009 Colonie sperimentali dotate di regine sorelle fecondate nello stesso luogo (Lab. CRA-API Coviolo) nel mese di Luglio Apiario suddiviso in 3 gruppi. Polline raccolto in loco e somministrato g g Polline normali Polline carenti Polline abbondanti

14 Sviluppo delle colonie a a a Api a ab b ott 27-ott polline abbondanti polline normali polline carenti Polline abbondanti a a a Covata a ab b 8000 Polline normali Polline carenti 0 03-set 15-set 06-ott 27-ott polline abbondanti polline normali polline carenti

15 Patogeni e parassiti 12 Media spore Nosema per ape 10 b milioni di spore a ab 25% 20% 15% Infestazione da Varroa su api adulte a a a 0 POL + POL norm POL - 10% 5% Livelli d infestazione a fine ottobre 0% POL + POL norm POL -

16 Interazione tra Nosema ceranae e il DWV (Deformed Wing Virus) Scheda: Biosistema e benessere delle colonie

17 Infezione multipla con patogeni Si conoscono già delle interazioni sinergiche tra patogeni: Varroa destructor e virus (DWV, KBV): vectoring & activation (Yue & Genersch, 2005; Shen et al., 2005) Nosema apis e virus (BQCV, Bee Virus Y, filamentous virus) (Bailey 1983; Berenyi et al., 2006 field observation) Qual è il ruolo di N. ceranae, nei fenomeni di mortalità tramite interazioni sinergiche con altri virus? (Antùnez et al., 2009) : L infezione con N.ceranae è in grado di sopprimer significativamente la risposta immunitaria dell ape e perdite di interi apiari sono stati documentati in Spagna a causa di N. ceranae (Higes et al., 2008) ma rimane sconosciuta l interazione con i virus.

18 Virus e Nosema sp. Nosema sp. = fungo endoparassita che infesta il mesointestino dell ape Viruses. Nosema sp. Possibile evoluzione: 1. Varroa attiva i virus 2. Nosema perfora il mesointestino e facilita l intrusione dei virus attivati 3. Le colonie collassano indipendentemente dal controllo della Varroa Replicazione del/i Virus e movimentazione in altri organi?

19 Ipotesi di lavoro N. ceranae facilita intrusione di particelle virali latenti via perforazione del mesointestino, e sopprimendo le risposte immunitarie favorisce la replicazione dei virus presenti allo stato latente, es. DWV, BQCV, CBPV, KBV. Nelle api infette da nosema il titolo virale è più alto?

20 Presupposti 1) Escludere V. destructor in quanto responsabile dell immunosoppressione (Gregory at al., 2005; Yang and Cox-Foster, 2005) 2) Infezione artificiale con N. ceranae 3) Simultanea stima del grado di infezione da nosema e tasso virale

21 1) Apiario isolato e colonie sane (pacchi d ape tratttati ripetutamente con A.o., poi Amitraz fino ad 1 mese dalla prova) Campioni analizzati per DWV, ABPV, BQCV, SBV Rilevati: solo virus DWV a bassissimi livelli (20/ape)

22 2) Api nascenti sono state infettate (o no) con N. ceranae + N. ceranae spores in 0.2 ml sciroppo zuccherino ( per ml) no N. ceranae spore nello sciroppo Totale=22 gabbiette api/gabbia api/gabbia

23 3) Stima delle spore di N. ceranae e titolo di DWV in api singole (14 gg dopo l inoculo) Spore Nosema nel mesointestino Real time PCR (Tentcheva et al., 2004) Stima Virus in Capo e torace

24 1,0 0,9 0,8 Significativo effetto sulla sopravvivenza api infette e non infette da N.ceranae Test Log-Rank (interaz 10_08) WW = -21,97 Somma=459,88 Var = 115,09 Statistica test= -2,04775 p =,04058 LIFE TABLE Completi Censurati Cumulative surviving proportion 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0-0, Time (days) N- N+ Test F di Cox (interaz 10_08) T1 = 318,7196 T2 = 270,2804 F( 556, 620) = 1, p = 0,00045

25 Correlazione tra Nosema ceranae e virus delle ali deformi 1,4E6 Scatterplot ( 23v*28c) Include condition: apiario='buvolo' DWV HT = 1,5942E ,9847*x Copie virali in testa e torace DWV HT 1,2E6 1E6 8E5 6E5 4E5 2E5 n spore (x10 6 ):DWV HT: y = 1,5942E ,9847*x; r = 0,7023; p = 0, n spore (x10 6 ) Spore di Nosema nel mesointestino

26 Contesto internazionale CoLoss (Prevention of honeybee COlony LOSSes): analisi dei fenomeni di mortalità a livello globale I risultati preliminari dei test di aboratorio mostrano che l infezione da N. ceranae facilita la replicazione virale

27 BLOCCHI DI COVATA TARDIVI Scheda: Biosistema e benessere delle colonie

28 STRESS DA PATOGENI Pro e contro di un blocco di covata tardivo Maggiore il beneficio (eliminazione patogeni) o il danno (calo della popolazione in periodo cruciale)? Mantenimento o eliminazione della covata tolta? Quantificazione dei patogeni asportati e della capacità di ripresa delle colonie

29 PROTOCOLLO 1/3 Gruppi di colonie parificate per forza numerica e infestazione; Lazio: 30 Colonie, Emilia-Romagna: 33 colonie ( 21+12) Colonie di partenza normalmente trattate in Agosto (Timolo); Inizio prova metà Settembre; Regine sorelle ( Bologna )

30 PROTOCOLLO 2/3 Gruppo I (testimone): tratt. estivo + oss. finale Gruppo II: metà Settembre: divisione permanente degli alveari dopo asportazione della covata; Gruppo III: metà Settembre: divisione temporanea (colonie e suo nucleo riuniti ad Ottobre). Ai gruppi II e III: ossalico spruzzato sui favi (3%) delle colonie di partenza; trattamento ossalico ai nuclei alla nascita della covata.

31 PROTOCOLLO 3/3 Controlli funzionali Infestazione varroa finale Test in gabbietta su api invernali Ripresa primaverile Valutazione dell infezione virale e nosema

32 Osservazioni preliminari Sorprendente ripresa sia delle colonie private della covata sia di quelle alle quali sono state restituite le api trattate

33 Dati di ottobre Varroe cadute ai trattamenti n. acari varroe su api (settembre) varroe in covata (ottobre)

34 Bologna TRATTAMENTO dicembre TRATTAMENTO settembre API (alv.) COVATA (nuclei) API (alv.) COVATA (nuclei) CONT TEMP DEF INIZIO metà sett

35 Roma N= N= N= TRATTAMENTO gennaio TRATTAMENTO sett-ott API (alv.) COVATA (nuclei) API (alv.) COVATA (nuclei) CONT N=10 TEMP N=10 DEF N=10 INIZIO 16 sett

36 Varroe cadute dopo il trattamento invernale Trattamento invernale Dicembre Bologna Trattamento invernale Gennaio Roma N varroe cadute a ab b b N varroe cadute a ab b ab CONT TEMP alv. DEF nuc. DEF CONT TEMP alv. DEF nuc. DEF

37 Situazione delle colonie all invernamento Bologna a a b N api e celle c a a a b 0 N API CELLE COVATA CONT TEMP alv. DEF nuc. DEF

38 Situazione delle colonie all invernamento Roma a ab b ab a N api e celle b c bc 0 N API CELLE COVATA CONT TEMP alv. DEF nuc. DEF

39 Effetti sulle api di trattamenti acaricidi

40 Scopo dello studio Effetti sulle colonie e sulle api singole di trattamenti acaricidi con: - acido formico (metodo Amrine) - Api Life Var

41 Struttura della prova L esperimento viene eseguito in due apiari di 48 colonie. Ogni apiario viene suddiviso in 4 gruppi omogenei

42 Trattamento con ac. formico Trattamento AMR CTRL - Posizionare un foglio di carta assorbente sui favi, posteriormente, e impregnarlo con 15 ml di Honey Bee Healthy. - Posizionare il cartone per impregnazione sui favi, anteriormente e leggermente distanziato dai favi, e impregnarlo con 70 ml di acido formico 50%. Controllo non trattato

43 Alveare trattato

44 Trattamento Trattamento con ALVAR VAR4 - Una tavoletta (4/4) - 4 somministrazioni (una ogni 7 gg) - Biella x 4 VAR6 - Una tavoletta e mezza (6/4) - 4 somministrazioni (una ogni 7 gg) -Biella x 4 VAR8 - DUE tavolette (8/4) - 2 somministrazioni (una ogni 7 gg) - Pisa 2 x 2 VAR12 - TRE tavolette (12/4) - 2 somministrazioni (una ogni 7 gg) - Pisa 2 x 2

45 Rilevazioni e analisi Temperatura e UR negli alveari Colonie (valutazioni di campo) - Dinamica di popolazione (adulte e covata) con il Metodo dei Sesti - orfanità Analisi di laboratorio - varroa nella covata - longevità delle api in arnietta - fattori di stress

46 Effetto acuto

47 Mortalità acuta di api e covata

48 Mortalità nel tempo (Biella) MORTALITA' MEDIA GIORNALIERA GABBIE UNDER BASKET api morte VAR 4 VAR 6 CONTR AMR ago 13-ago 18-ago 23-ago 28-ago 2-set 7-set

49 Diminuzione della covata Acido formico (Biella) covata tot (n celle) Box & Whisker Plot: covata tot (n celle) Una settimana - 61% data Mean Mean±SE Mean±1,96*SE

50 Diminuzione della covata Acido formico (Pisa) Box & Whisker Plot: covata tot (n celle) % covata tot (n celle) Una settimana data Mean Mean±SE Mean±1,96*SE

51 Frequenza orfanità a 7gg % AMR 20 CTRL Biella Pisa

52 Un mese dopo trattamento (Biella) gruppo; LS Means Wilks lambda=,40401, F(6, 66)=6,3059, p=,00003 Effective hypothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals A B C D Var4 Var6 gruppoamr CTR Recuperato effetto negativo sulla covata covata api

53 Un mese dopo trattamento (Pisa) gruppo; LS Means Wilks lambda=,70568, F(6, 76)=2,4118, p=,03461 Effective hypothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals Recuperato effetto negativo sulla covata VARROA? 4000 A B C D Var8 Var12gruppo AMR CTR covata api

54 Invernamento a Biella gruppo; LS Means Wilks lambda=,89053, F(6, 66)=,65648, p=,68479 Effective hypothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals API Popolazione invernata simile nei vari gruppi A B C D Var4 Var6gruppo AMR CTR covata api

55 Invernamento a Pisa gruppo; LS Means Current effect: F(3, 28)=,55823, p=,64698 Effective hypothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals api API Popolazione invernata simile nei vari gruppi A B C D Var8 Var12 gruppo AMR CTR

56 Mortalità varroe in covata (a 7gg) % Biella Pisa AMR CTRL

57 Stress da trattamento Proteomica del capo dell ape Trattato con acido ossalico Controllo