[Nosema ceranae (Eukaryota: Fungi: Microsporea)--a new parasite of western honey bee Apis mellifera L]

Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Katedra Nauk Klinicznych, Choroby Owadów Uzytkowych, ul. Ciszewskigo 8, 02-786 Warszawa.
Wiadomości parazytologiczne 02/2007; 53(4):281-4.
Source: PubMed
ABSTRACT
Nosema ceranae was discovered in Apis cerana, Eastern honeybee first. Until recently A. cerana has been considered the only host to this parasite. A few years ago N. ceranae was recorded in honey bee Apis mellifera. It appeared that N. ceranae is more pathogenic for A. mellifera than Nosema apis. This parasite can cause significant losses in bee colonies. Bees die without symptoms observed in nosemosis caused by N. apis such as diarrhea.

Full-text

Available from: Grazyna Topolska, Jun 24, 2014
Wstęp
Nosema apis jest od dawna znanym pasoży−
tem pszczoły miodnej Apis mellifera. W 2005 r.
u pszczoły tej wykryto drugiego przedstawicie−
la rodzaju Nosema: Nosema ceranae, który do−
tychczas stwierdzany był jedynie u występują−
cej w Azji pszczoły wschodniej Apis cerana.
Przypuszcza się, że N. ceranae jest nie tylko pa−
togenna dla A. mellifera, ale nawet łatwiej na−
mnaża się u niej niż N. apis [1].
Cykl rozwojowy N. apis i patogenność dla
A. mellifera
Nosema apis została opisana w 1909 przez
Zandera u pszczoły miodnej Apis mellifera [2].
Do zakażenia pszczoły sporami Nosema apis
dochodzi drogą pokarmową. Po przedostaniu
się spory do jelita środkowego owada wyrzuca−
na jest wić biegunowa, przez którą do wnętrza
komórki nabłonka jelita środkowego wnika for−
ma wegetatywna pasożyta [3]. W wyniku wie−
lokrotnych podziałów i dojrzewania powstają
spory [4], które „wysypują” się do światła jeli−
ta po zniszczeniu komórki nabłonka jelita.
W temperaturze 30°C cykl rozwojowy pasożyta
wynosi 5 dni [5]; wg Kellnera [6] 48–60 go−
dzin. Namnażanie pasożyta i uszkodzenie ko−
mórek prowadzi do upośledzenia trawienia
u pszczół [7]. Zakażone pszczoły wydalają du−
żą ilość wodnistego, słodkiego kału zawierają−
cego spory Nosema. Kałem powalane mogą zo−
stać plastry oraz przednia ściana ula. Na wiosnę
przed ulem obserwuje się pełzające pszczoły
o rozciągniętych odwłokach [8]. Chore pszczo−
ły bardzo osłabione, wrażliwe na zimno
i chętnie gromadzą się w cieplejszych miej−
scach ula [9]. Upośledzona jest produkcja
mleczka gardzielowego [10], służącego do kar−
Wiadomoœci Parazytologiczne 2007, 53(4), 281–284 Copyright© 2007 Polskie Towarzystwo Parazytologiczne
Nosema ceranae (Eukaryota: Fungi: Microsporea) nowy
pasożyt pszczoły miodnej Apis mellifera L.
Nosema ceranae (Eukaryota: Fungi: Microsporea) a new
parasite of western honey bee Apis mellifera L.
Sylwia Kasprzak i Grażyna Topolska
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Katedra Nauk Klinicznych, Choroby
Owadów Użytkowych, ul. Ciszewskigo 8, 02−786 Warszawa
Adres do korespondencji: Grażyna Topolska; E−mail: grazyna_topolska@sggw.pl
ABSTRACT. Nosema ceranae was discovered in Apis cerana, Eastern honeybee first. Until recently A. cerana has be−
en considered the only host to this parasite. A few years ago N. ceranae was recorded in honey bee Apis mellifera. It
appeared that N. ceranae is more pathogenic for A. mellifera than Nosema apis. This parasite can cause significant los−
ses in bee colonies. Bees die without symptoms observed in nosemosis caused by N. apis such as diarrhea.
Key words: Apis cerana, Apis mellifera, Nosema apis, Nosema ceranae.
Page 1
mienia larw. Długość życia pszczół może ulec
skróceniu o połowę [11]. Chore rodziny gorzej
odchowują czerw [12]. Zimą lub wczesną wio−
sną dochodzi do zamierania wielu pszczół i siła
rodziny maleje [5, 13]. Obecność wirusów
współistniejących z infekcją N. apis pogarsza
przebieg zakażenia [5]. Jeśli zakażona jest mat−
ka pszczela może dochodzić do zamarcia rodzi−
ny [4]. Przy słabszym zakażeniu, choroba prze−
jawia się jedynie w zmniejszonej produkcyjno−
ści rodzin [14]. W ciągu sezonu pszczelarskie−
go stopień zarażenia rodziny spada [15]. Paso−
żyt występuje powszechnie na świecie, jednak
zakażenie z reguły przebiega bez wyraźnych
objawów [5].
Różnice w rozmnażaniu się i patogenności
N. apis i N. ceranae
Pasożyt Nosema ceranae został wykryty
w 1994 r. u pszczoły wschodniej, Apis cerana
[16]. W 2004 badacze chińscy po raz pierwszy
wykryli jego obecność u pszczoły miodnej A.
mellifera (w próbkach pochodzących z Tajwa−
nu) [17, 18]. W 2005 r. naukowcy hiszpańscy
w stwierdzili tego pasożyta w Europie: w cen−
tralnej i południowej Hiszpanii [19]. Istnieją
doniesienia o udanych próbach hodowli N. ce−
ranae in vitro [20].
U obu gatunków z rodzaju Nosema, formą
występującą w środowisku zewnętrznym spo−
ry, a forma wegetatywna występuje tylko we−
wnątrz organizmu pszczoły. Już w 1992 r. Jacob−
son prowadził obserwacje dotyczące zakażenia
sporami N. apis zarówno pszczoły A. mellifera
jak i A. cerana i stwierdził możliwość zakażeń
międzygatunkowych [21]. Udane też okazały się
próby zakażania A. mellifera sporami N. ceranae
[22]. U A. mellifera stwierdzono możliwość prze−
chodzenia zarówno spor N. apis jak i N. ceranae
z jednej komórki do drugiej [22, 23]. U A. cerana
nie zaobserwowano takiej możliwości, zakażanie
następuje jedynie od światła jelita [16].
Cykl rozwojowy jednego pokolenia N. cera−
nae u A. mellifera jest krótszy niż N. apis i trwa
3 dni. Pasożyt dobrze namnaża się komórkach
nabłonka palisadowego, ale także w komórkach
krypt regeneracyjnych. Niszcząc je prowadzi
do nieodwracalnych zmian w przewodzie po−
karmowym owada [22].
W przypadku N. apis nie zaobserwowano re−
lacji pomiędzy podawaniem coraz większej
koncentracji spor pszczole miodnej, a skraca−
niem długości życia osobników. Średnia dłu−
gość życia pszczół zakażanych wspomnianymi
sporami, jak i niezakażanych, była podobna
i wynosiła od 18 do 54 dni [24]. Natomiast
wszystkie pszczoły miodne zakażane sporami
N. ceranae zamierają w przeciągu 8 dni [22].
Wyniki eksperymentalnego zakażania pszczół
wskazują, że N. ceranae jest silnie patogennym
pasożytem dla pszczoły Apis mellifera i pozwa−
lają przypuszczać, iż w naturze owady masowo
giną w terenie nie wykazując wcześniej obja−
wów klinicznych, takich jak biegunka obserwo−
wana przy zakażeniu N. apis [22], co we Fran−
cji określane jest jako „sucha nosemoza” [25].
Przypuszcza się, że bardzo liczne upadki rodzin
pszczelich stwierdzane w ostatnich latach
w Europie powiązane z zaadoptowaniem się
N. ceranae do nowego żywiciela, jakim jest A.
mellifera [22]. W przebiegu zakażenia przez N.
ceranae obserwowane jest postępujące słabnię−
cie rodzin pszczelich oraz zwiększona ich
śmiertelność w okresie jesienno−zimowym [1].
Diagnostyka zakażeń N. ceranae u pszczoły
miodnej
Przy obserwacji w mikroskopie świetlnym
różnice w budowie spor N. apis i N. ceranae
niewielkie. Spory N. ceranae mają 3,3–5,5
µm długości i 2,3–3,0 µm szerokości. Spory N.
apis większe (w długości różnica ta wynosi
średnio 1 µm) oraz mają bardziej regularny
kształt niż spory N. ceranae, które bardziej
beczułkowate [1] (Rys. 1). Uważa się, że obser−
wacja spor pod mikroskopem nie może być sa−
ma w sobie metodą diagnostyczną. Przynależ−
ność gatunkową spor należy potwierdzić dodat−
kowo w inny sposób. W ultrastrukturze spor
wić biegunowa N. ceranae jest dużo krótsza
i ma 20–30 zwojów, podczas gdy u A. mellifera
26–32 zwoje [16].
282 S. Kasprzak, G. Topolska
Page 2
Oba pasożyty różnią się pod względem ge−
netycznym, co jest wykorzystywane w diagno−
styce przy użyciu testu PCR. Gdy w Hiszpanii
wykryto po raz pierwszy N. ceranae, badaniu
poddano 12 próbek terenowych, zebranych
z rodzin pszczelich, w których wcześniej obser−
wowane były znaczne ubytki pszczół, oraz za−
wierających spory z rodzaju Nosema. Próbki
badano za pomocą techniki PCR przy użyciu
starterów zaprojektowanych dla małej podjed−
nostki 16S rRNA, na podstawie sekwencji
z Banku Genów (U26533). Otrzymane frag−
menty DNA sekwencjonowano (numer w Ban−
ku Genów DQ286728). 11 na 12 badanych
próbek zawierało kwas nukleinowy identyczny
do sekwencji Nosema ceranae (U26533) [19].
Hiszpańscy badacze sugerują, aby do badań po−
bierać próbki pszczół wracające około południa
do ula, ponieważ one najbardziej zarażone
[26].
Opracowana jest już metoda PCR− RFLP do
różnicowania N. ceranae i N. apis [18].
Rozprzestrzenienie infekcji na świecie
Ostatnie badania wykazały, że infekcja wy−
woływana przez N. ceranae u A. mellifera jest
już na świecie dość powszechna. Prawdopo−
dobnie pasożyt pojawił się w rodzinach pszczo−
ły miodnej A. mellifera w ciągu ostatnich dzie−
sięciu lat [18]. Dane wskazują na to, że N. cera−
nae coraz bardziej wypiera z pasiek N. apis [26,
27].
Wykonane przez zespół dr Higesa z Hiszpa−
nii analizy próbek pszczół z Polski, podejrza−
nych o występowanie pasożyta N. ceranae, po−
twierdziły obecność tego pasożyta w naszym
kraju [28].
Literatura
[1] Fries I., Martin R., Meana A., Gracia−Palencia P., Hi−
ges M. 2006. Natural infections of Nosema ceranae in
European honey bees. Journal of Apicultural Rese−
arch 45: 230–233.
[2] Zander E. 1909. Tierische Parasiten als Krankenheit−
serreger bei der Biene. Muchener Bienenzeitung 31:
196–204.
[3] Kramer J.P. 1960. Observation on the emergence of
the microsproidian sporoplasm. Journal of Insect Pa−
thology 2: 433–439.
[4] Fries I. 1993. Nosema apis: a parasite in the honey
bee colony. Bee World 74: 5–19.
[5] Bailey L., Ball B.V. 1991. Honey Bee Pathology, 2nd
ed., Academic Press, London.
[6] Kellner N. 1980. Studie van de levenscyclus van No−
sema apis Zander in de honingbij (Apis mellifera L.)
Dissertation, Rijksuniversitet Gent, Belgium.
[7] Morse R.A., Nowogrodzki R. (Eds.) 1990. Honey Bee
Pests, Predators, and diseases. 2nd ed. Cornell Uni−
versity Press, Ithaca, New York.
[8] Morse R.A., Flottum K. (Eds.). 1997. Honey Bee Pe−
sts, Predators, and diseases. 3rd ed. A.I. Root Compa−
ny, Medina, Ohio.
[9] Moeller F.E. 1956. The behaviour of nosema−infected
bees affecting their position in the winter cluster. Jou−
rnal of Economic Entomology 49: 743–745.
[10] Wang Der−I, Moeller F.E. 1971. Ultrastructural
changes in the hypopharyngeal glands of worker ho−
ney bees infected by Nosema apis. Journal of Inver−
tebrate Pathology 17: 308–320.
[11] Maurizio A. 1946. Beobachtungen über die Lebens−
dauer und den Futterverbrauch gefangen gehaltenen
Bienen. Beihefte zur Schweizerischen BienenZeitung
2: 1–48.
Nosema ceranae
283
Rys. 1. Obraz mikroskopowy preparatu sporządzonego
z próbki pszczół zakażonych Nosema apis i Nosema
ceranae; Spory, których wygląd sugeruje przynależność
do (A) Nosema apis, (B) Nosema ceranae
Page 3
[12] Moeller F.E. 1962. Nosema disease control in packa−
ge bees. American Bee Journal 102: 390–391.
[13] Jeffree E.P., Allen M.D. 1965. The influence of co−
lony size and of Nosema disease on the rate of popu−
lation loss in honey bee colonies in winter. Journal of
Economic Entomology 49: 831–834.
[14] Fries I., Ekbohm G., Villumstad E. 1984. Nosema
apis, sampling techniques and honey yeld. Journal of
Apicultural Research 23: 102–105.
[15] Bailey L. 1959. The natural mechanism of suppres−
sion of Nosema apis Zander in enzootically infected
colonies of the honey bee, Apis mellifera Linnaeus.
Journal of Insect Pathology 1: 347–350.
[16] Fries I., Da Silva A., Slemenda S.B., Pieniazek N.J.
1996. Nosema ceranae n. sp. (Microspora, Nosemati−
dae), morphological and molecular characterization
of a microsporidian parasite of the Asian honey bee
Apis cerana (Hymenoptera, Apidae). European Jour−
nal of Protistology 32: 356–365.
[17] Huang W.F., Jiang J.H., Chen Y.W., Wang C.H.
2007. A Nosema ceranae isolate from the honeybee
Apis mellifera. Apidologiae 38: 30–37.
[18] Klee J., Besana A.M., Genersch E., Gisder S., Na−
netti A., Tam D.Q,, Chinh T.X., Puerta F., Ruz J.M.,
Kryger P., Message D., Hatjina F., Korpela S., Fries I.,
Paxton R.J. 2007. Widespread dispersal of the micro−
sporidian Nosema ceranae, an emergent pathogen of
the western honey bee, Apis mellifera. Journal of In−
vertebrate Pathology w druku (doi:10.1016
/j.jip.2007.02.014).
[19] Higes M., Martin R., Meana A. 2006. Nosema cera−
nae, a new microsporidian parasite in honeybees in
Europe. Journal of Invertebrate Pathology 92: 93–95.
[20] Delaguila C., Izquierdo F., Palencia P.G., Martin R.,
Higes M., Fenoy S. 2006. First steps towards the in
vitro cultivation of Nosema ceranae. Proceedings of
the Second European Conference of Apidology, Pra−
gue, Chech Republic, 10–14 September 2006: 32.
[21] Yacobson B., Pothichot S., Wongsiri S. 1992. Possi−
ble transfer of Nosema apis from Apis mellifera to
Apis cerana. Abstracts of papers of International Con−
ference of Asian Honey Bees and Bee Mites, Bang−
kok, 9–14 February, 1992: 97. Bee Biology Research
Unit, Dept. Biology, Chulalongkorn Univ., Bangkok,
Thailand.
[22] Higes M., Garcia−Palencia P., Martin−Hernandez R.,
Aranzazu M. 2007. Experimental infection of Apis
mellifera honeybees with Nosema ceranae (Micro−
sporidia). Journal of Invertebrate Pathology 94:
211–223.
[23] Fries I. 1989. Observations of the development and
transmission of Nosema apis Z. in the ventriculus of
the honey bee. Journal of Apicultural Research 28:
107–117.
[24] Malone L.A., Stefanovic D. 1999. Comparison of
the response of two races of honeybees to infection
with Nosema apis Zander. Apidologie 30: 375–382.
[25] Faucon J.P. 2005. La nosémose. La santé de L'Abe−
ille 209: 343–367.
[26] Martin H.R., Higes M., Garido M.E., Meana A.
2006. Influence of sampling in the detection of N. ce−
ranae spores. Proceedings of the Second European
Conference of Apidology 10–14 September 2006: 35.
[27] Chauzat M.P., Higes M., Martin R., Meana A., Fau−
con J.P. 2006. Nosema ceranae and Nosema apis in
France: co−infections in honey bee colonies. Pro−
ceedings of the Second European Conference of
Apidology 10–14 September 2006: 30.
[28] Martin−Hernandez R., Meana A., Prito L., Garrido−
Bailón E., Higes M. 2007. Differential diagnosis of
honeybee microsporidia. Prooceedings of the IBRA
International Conference on Recent Trends in
Apicultural Science, Mikkeli, Finland 10–14 June
2007: 118
Wpłynęło 10 maja 2007
Zaakceptowano 3 lipca 2007
284 S. Kasprzak, G. Topolska
Page 4
  • Source
    • "N. apis infections are correlated with colonies exhibiting diarrhea [9], which could enhance transmission. In contrast, N. ceranae is not associated with diarrhea – and yet it has spread rapidly, even replacing N. apis throughout much of the world [10,11,6]. It may be that N. ceranae has an alternate pathway for transmission. "
    [Show abstract] [Hide abstract] ABSTRACT: Nosema ceranae, a newly introduced parasite of the honey bee, Apis mellifera, is contributing to worldwide colony losses. Other Nosema species, such as N. apis, tend to be associated with increased defecation and spread via a fecal-oral pathway, but because N. ceranae does not induce defecation, it may instead be spread via an oral-oral pathway. Cages that separated older infected bees from young uninfected bees were used to test whether N. ceranae can be spread during food exchange. When cages were separated by one screen, food could be passed between the older bees and the young bees, but when separated by two screens, food could not be passed between the two cages. Young uninfected bees were also kept isolated in cages, as a solitary control. After 4 days of exposure to the older bees, and 10 days to incubate infections, young bees were more likely to be infected in the 1-Screen Test treatment vs. the 2-Screen Test treatment (P=0.0097). Young bees fed by older bees showed a 13-fold increase in mean infection level relative to young bees not fed by older bees (1-Screen Test 40.8%; 2-Screen Test 3.4%; Solo Control 2.8%). Although fecal-oral transmission is still possible in this experimental design, oral-oral infectivity could help explain the rapid spread of N. ceranae worldwide.
    Preview · Article · Aug 2012 · PLoS ONE
  • Source
    • "For example, it can survive when the air temperature is as low as 20.1uC, a temperature lethal for the Western honeybee [10]. It is a natural host for, and can tolerate the mite, Varroa destructor, and the microsporidian, Nosema ceranae, both of which are the serious pests of the Western honeybee [11,12]. Having coevolved with these parasites, the Asiatic honeybee exhibits more careful grooming behavior than the Western honeybee, and appears to have other more effective defenses against these parasites. "
    [Show abstract] [Hide abstract] ABSTRACT: The Asiatic honeybee, Apis cerana Fabricius, is an important honeybee species in Asian countries. It is still found in the wild, but is also one of the few bee species that can be domesticated. It has acquired some genetic advantages and significantly different biological characteristics compared with other Apis species. However, it has been less studied, and over the past two decades, has become a threatened species in China. We designed primers for the sequences of the four antimicrobial peptide cDNA gene families (abaecin, defensin, apidaecin, and hymenoptaecin) of the Western honeybee, Apis mellifera L. and identified all the antimicrobial peptide cDNA genes in the Asiatic honeybee for the first time. All the sequences were amplified by reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR). In all, 29 different defensin cDNA genes coding 7 different defensin peptides, 11 different abaecin cDNA genes coding 2 different abaecin peptides, 13 different apidaecin cDNA genes coding 4 apidaecin peptides and 34 different hymenoptaecin cDNA genes coding 13 different hymenoptaecin peptides were cloned and identified from the Asiatic honeybee adult workers. Detailed comparison of these four antimicrobial peptide gene families with those of the Western honeybee revealed that there are many similarities in the quantity and amino acid components of peptides in the abaecin, defensin and apidaecin families, while many more hymenoptaecin peptides are found in the Asiatic honeybee than those in the Western honeybee (13 versus 1). The results indicated that the Asiatic honeybee adult generated more variable antimicrobial peptides, especially hymenoptaecin peptides than the Western honeybee when stimulated by pathogens or injury. This suggests that, compared to the Western honeybee that has a longer history of domestication, selection on the Asiatic honeybee has favored the generation of more variable antimicrobial peptides as protection against pathogens.
    Full-text · Article · Feb 2009 · PLoS ONE
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract] ABSTRACT: The objective of this study was to compare the effectiveness of the multiplex PCR method and traditional light microscopy in identifying and discriminating the species of Nosema spp. spores in worker bees from winter hive debris in the Province of Warmia and Mazury (NE Poland). A total of 1000 beesdead after from the bottom of the hive from bee colonies were analyzed. Spores were identified with the use of a light microscope (400-600x magnification). Spores were assigned to species by the multiplex PCR method. The microscopic evaluation revealed the presence of Nosema spp. spores in 803 samples (80.3%). Nosema ceranae spores were observed in 353 positive samples (43.96%), Nosema apis spores were found in 300 samples (37.35%), while 150 samples (19.67%) showed signs of a mixed infection. A multiplex PCR analysis revealed that 806 samples were infested with Nosema spp., of which 206 were affected only by Nosema ceranae, 600 showed signs of mixed invasion, while no samples were infected solely by Nosema apis parasites. In two cases, the presence of spores detected under a light microscope was not confirmed by the PCR analysis. The results of the study indicate that Nosema ceranae is the predominant parasitic species found in post-winter worker bees from the bottom of the hive in the region of Warmia and Mazury.
    Full-text · Article · Mar 2011 · Polish journal of veterinary sciences
Show more