INFLUENCE OF CLIMATE ON VARROA DESTRUCTOR REPRODUCTION

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1 INFLUENCE OF CLIMATE ON VARROA DESTRUCTOR REPRODUCTION Marcelo del Hoyo, Lionel S. Goncalves*, Alejandra Palacio** y E. Bedascarrasbure*** Abstract Universidad Nacional del Centro (PROAPI), Pinto 399, 7000 Tandil Argentina Tel-FAX / , mdelhoyo@vet.unicen.edu.ar * FFCLRP- Dep. Biología, Universidade de Sao Paulo Ribeirao Preto Brasil ** FCA - Universidad Nacional Mar del Plata Argentina ***EEA INTA Famailla PROAPI Argentina Reproductive differences of varroa destructor on different honeybee races and in different climates are well known but not much infomation exists about mite reproductive differences in subtropical and temperate climates on the same honeybee genotype. the objective of this work was to evaluate climate effect (subtropical and temperate) on Varroa destructor reproduction. Sister queens produced from only a mother queen were introduced in ten honeybee packages in tucuman (argentina-subtropical climate) and in ten honeybee packages in Balcarce (Argentina-temperate climate). In tucuman, a total of 156 brood cells (6,21 %) were infested and 196 (9,29 %) in balcarce. Significant differences were not detected between both climates for the mean of mites producing no offspring (Tucumán=15,38%, Balcarce=12,12%) and for parasited cels percentages. However, significant difeerences were found in the mean number of eggs laid per mite (Balcarce=4.60; Tucuman=3.81), percentage of mothers producing viable offspring (Balcarce=74% ; Tucuman=54%), the number of mother mites dying in the cells (Balcarce=27% ; Tucuman=33%) and the mean number of mother mites entering brood cells and leaving offspring (Tucuman 82%, Balcarce=86%). Besides, only an average of 0,62 viable adult female offspring were produced per mite in Tucuman, compared to 1,07 in Balcarce. Climate is a very important factor for Varroa reproduction. In subtropical climates, mites had fewer offspring than in temperate climates and this reduced oviposition was the responsable of reproductive differences. Introducción Actualmente el ectoparásito Varroa destructor es considerado como el mayor problema sanitario de la apicultura en casi todo el mundo. Por este motivo para mantener las colmenas en buen estado una gran cantidad de productos químicos son utilizados para su control (15), muchos de ellos contaminan la miel y los subproductos de la colmena y otros son poco eficientes debido a los mecanismos de resistencia del ácaro (31). Proceedings of the 37 th International Apicultural Congress, 28 October 1 November 2001, Durban, South Africa APIMONDIA 2001 To be referenced as: Proc. 37 th Int. Apic. Congr., 28 Oct 1 Nov 2001, Durban, South Africa ISBN: Produced by: Document Transformation Technologies Organised by: Conference Planners

2 Varios autores han registrado diferencias en la dinámica poblacional del ácaro en diferentes regiones del mundo (12, 13, 28, 29). Son varios los factores a los que se atribuyen estas diferencias: la raza y ecotipos de abejas (13, 30, 38), las condiciones climáticas (33), el período de operculado, (40), la capacidad de las abejas de detectar el ácaro dentro de la celda (19); la capacidad de remover los ácaros del interior de la celda (3, 4); el comportamiento de grooming de las abejas ( 17, 19, 34); la capacidad de dañar los ácaros (41, 42) y probablemente diferencias genotípicas de los ácaros (9). En climas templados como los países de Europa, Argentina o Chile, el ácaro encuentra mejores condiciones para desarrollarse (14, 27, 39) que en las regiones de clima tropical y subtropical (10, 12, 16, 36, 39) donde las abejas han desarrollado mecanismos de tolerancia al ácaro. Existe amplia literatura sobre los distintos aspectos del comportamiento de abejas europeas en climas Templados y Subtropicales con respecto al ácaro V. destructor (2, 6, 7, 29, 40). En el mismo sentido, Camazine (6) y Rosenkranz y Engels, (40) han demostrado que los ácaros sobre abejas europeas presentan mayores tasas de reproducción que ácaros en abejas africanizadas cuando ambas se desarrollan en climas tropicales. Medina y Martin (29) describen las diferencias en la reproducción que exhiben los ácaros en abejas europeas y africanizadas en sus respectivos climas, pero poca información existe sobre las diferencias en la reproducción que el ácaro manifiesta sobre un mismo genotipo de abejas en climas templados y subtropicales. El siguiente trabajo fue realizado a fin evaluar el efecto del clima Subtropical (Tucumán) y Templado (Balcarce) sobre la reproducción del ácaro. Materiales Y Métodos Veinte celdas reales de Apis mellifera de la misma madre fueron introducidas en colmenas babys en el parque de Fecundación del Programa de Mejoramiento Genético del Proapi, en la localidad de Balcarce. Luego de fecundadas fueron divididas en dos grupos de 10 reinas cada uno. Con el grupo 1 se encabezaron 10 paquetes de un kilo de abejas aproximadamente en la EEAA INTA Famaillá (26 de latitud al sur del ecuador terrestre y a de longitud al oeste del Meridiano de Greenwich, clima Subtropical) de Tucumán, y con el grupo 2 se encabezaron 10 paquetes en el Apiario de la Unidad Integrada INTA-FCA Balcarce (37 19 de latitud al sur del ecuador terrestre y a de longitud al oeste del Meridiano de Greenwich, clima templado) Ambos grupos fueron instalados durante la primer quincena de enero de Semanalmente los paquetes fueron alimentados con jarabe de azúcar (2:1) hasta el desarrollo total de la cámara de cría. Los paquetes infestados naturalmente por V. destructor no fueron tratados químicamente para lograr un mayor desarrollo de la población de los ácaros.

3 Tres meses después de instalados se extrajo 1 panal completo de cría sellada del centro de la cámara de cría, de cada una de los colmenas, en ambas localidades. Los cuadros fueron inmediatamente congelados a -5 C con el objetivo de matar los ácaros y preservar los panales. Todas las celdas de los panales fueron desoperculadas y el estado de desarrollo de abejas y ácaros fue determinado, usando la descripción del desarrollo ontogenético de Martin (28). Con todos los integrantes de la celda fue reconstruida la familia sobre un porta objetos de acuerdo a los criterios descriptos por Ifantidis (25). Para el motivo de este estudio solamente fueron analizadas las celdas que contenían en su interior pupas con mas de 250 horas de operculado. De esta forma, en el momento de la observación la postura de V. destructor ya concluyo y no se encuentran mas descendientes en la etapa de huevolarva (28). Para verificar la mortalidad de los descendientes de Varroa, se observó cuales estaceos no estaban presentes, usando como guía el desenvolvimiento ontogenético de Martin (28). Cuando esto ocurrió, fue verificada la presencia de daños estructurales o abolladuras en los descendientes que pueden haber provocado la muerte prematura. La tasa de reproducción fue calculada de acuerdo a Infantidis (24). Para comparar la media de huevos puestos por las hembras de Varroa en los dos lugares de muestreo se utilizo un Test t de comparación de Medias, utilizando el Proc GLM del SAS (43). Para comparar las proporciones de celdas parasitadas en los dos tratamientos, la proporción de hembras que no produjeron descendientes, la cantidad de descendientes, las proporciones de mortalidad entre las dos localidades y las proporciones de tipos de descendencia se utilizó un test de comparación de n proporciones (χ 2 -chi cuadrado) (43). Resultados Fueron inspeccionadas 2510 celdas de obreras en Tucumán de las cuales 156 (6,21%) estaban infestadas con un total de 178 ácaros. En Balcarce, 2110 celdas de obreras fueron inspeccionadas, de las cuales 196 (9,29 %) estaban infestadas con un total de 221 ácaros. Se encontraron diferencias altamente significativas (t=-7.33, gl=217, p>0.001) entre la media del número de huevos puestos por hembras de Varroa en Tucumán (media=3.81, std=0.89, n=110) y Balcarce (media=4.60, std=0.60, n=150). Asimismo se encontraron diferencias entre el número de descendientes en celdas invadidas por una y dos varroas adultas, en ambas localidades (Tabla 1). En cuanto a la cantidad de descendientes, registradas en ambas localidades, se encontraron diferencias altamente significativas (χ 2 =61.82, gl = 6, p > ) entre las dos localidades estudiadas (figura 1).

4 Tabla 1.- Promedio de descendientes del ácaro Varroa destructor en celdas de cría de Apis mellifera infestadas por una y dos hembras madres, en las dos localidades de estudio. Tucumán Balcarce 1 varroa 3, 81 (n=110) a 4.60 (n=150) c 2 varroas 3,18 (n=22) b 3,68 (n=19) b Letras diferentes indican diferencias significativas con un nivel de significancia mayor de No se encontraron diferencias estadísticamente significativas en el número de hembras de V. destructor que no produjeron descendientes (χ 2 = 0.73, p= 0.39), entre Tucumán (15,38%, n= 178) y Balcarce (12,12 %, n= 221). En el mismo sentido fueron halladas diferencias significativas (χ 2 =16,73, gl=2, p=0.0002) entre las dos localidades en el porcentaje de madres produciendo descendencia viable. (Tabla 2). En las abejas desarrolladas en clima subtropical solo el 54% de las hembras dejan alguna descendencia viable y el 74% en clima templado. Estas diferencias son principalmente debidas a una menor proporción de deutoninfas juveniles que alcanzan la madurez sexual en Tucumán. Porcentaje de celdas Tucuman Número de descendientes por hembra fundadora Balcarce Figura 1. Porcentaje de celdas de cría de obreras de Apis mellifera, parasitadas por una hembra fundadora de Varroa destructor y número de descendientes, en dos localidades de Argentina.

5 Tabla 2.- Número de celdas de cría de obreras de Apis mellifera y porcentaje en los que se registraron distintos tipos de reproducción del ácaro Varroa destructor en las dos localidades. SR hembras que no se reprodujeron; DNV: Hembras que no dejaron descendencia viable; DV: Hembras que dejaron al menos una Varroa adulta madura. TUCUMÁN BALCARCE N % N % SR 24 15, ,24 DNV 49 31, ,28 DV 83 53, ,48 Total En celdas infestadas por una varroa, verificamos que un 82% de las varroas madres que ingresaban dejaban descendencia en Tucumán, mientras que un 86% lo hacía en Balcarce. De estos descendientes un 33,33% se hallaban muertos en Tucumán, mientras que solo el 27% fueron hallados muertos en Balcarce, siendo estas diferencias significativas (χ 2 =4.04; p= 0.044). (Tabla, ). En cuanto a la tasa reproductiva del ácaro solamente un promedio de 0,62 (110/178) adultas viables fueron producidas por ácaro madre en Tucumán, comparado con 1,07 (237/221) en Balcarce. Tabla 3.- Mortalidad y media de descendientes producidos por una hembra Varroa destructor adultas. Loc: Localidad; Ci: Celdas infestadas; Sd: Celdas infestadas por una Varroa sin descendencia; Cd: Celdas infestadas por una Varroa con descendencia; DP/VA; Descendientes producidos por varroa Loc Ci Sd Cd Descendientes de Varroa Media Muerto Vivo Total DP/VA Tucumán n % Balcarce n % DISCUSIÓN Este estudio comparativo provee la primera información sobre el comportamiento reproductivo de V. destructor sobre hospedadores muy emparentados genéticamente en diferentes climas (Templado y Subtropical). Existen algunas evidencias poco claras que sostienen que la fertilidad del ácaro no está muy influenciada por las condiciones de temperatura (26) o por el medio ambiente (40), sin

6 embargo, otros autores sostienen que existe un efecto del clima tropical sobre la fertilidad de los ácaros (10, 12). Existen varios estudios comparados entre abejas europeas y africanizadas en climas tropicales y templados (8, 20, 29, 40). Estos autores no encontraron diferencias en el número de huevos o ácaros inmaduros producidos en los dos ecotipos de abejas, y parecería que solo el aumento de la mortalidad de los descendientes en abejas africanizadas serían los responsables del menor crecimiento poblacional de V. destructor (29). En nuestro estudio varios factores difieren en la reproducción de V. destructor en ambas localidades y es probable que alguno de estos pueda tener influencia en el crecimiento poblacional del ácaro. La mayor parte de las celdas analizadas en este trabajo estaban infestadas por un solo ácaro original, en ambas localidades, (86% en Tucumán, 89% en Balcarce), el resto de las celdas estaban casi exclusivamente parasitadas solo por dos varroas. Valores similares fueron encontrados en trabajos sobre abejas africanizadas en Brasil y México (8). Los valores similares registrados para esta variable en ambas localidades de este estudio podrían deberse particularmente a un desarrollo similar de las poblaciones de abejas, y la presencia de pequeñas poblaciones de ácaros. Los resultados indican que la reproducción de V. destructor estuvo fuertemente influenciada por la intensidad parasitaria, al igual que otros trabajos (13, 18). La presencia de dos ácaros en las celdas provocó un descenso significativo en la cantidad de descendientes producidos, debido básicamente a un aumento marcado en la cantidad de hembras que no se reprodujeron en estas celdas. Por lo tanto y como la respuesta de cada parásito individual a condiciones de apiñamiento puede ser muy diferente (14), es probable que el menor grado de reproducción a mayores intensidades parasitarias pueda deberse a una combinación de ambos factores. En los datos recolectados en nuestro estudio, encontramos diferencias en las tasas reproductivas de V. destructor de las dos poblaciones estudiadas. Las tasa de reproducción fue siempre mayor en clima templado. Estas diferencias estuvieron dadas por: a) la cantidad de descendientes producidos por cada hembra parental, b) el porcentaje de hembras produciendo descendencia viable (al menos una hembra adulta fecundadas por cada hembra parental) c) cantidad de descendientes muertos, d) proporciones de hembras que no dejaron descendencia viable, e) cantidad de descendientes viables que podían alcanzar la madurez sexual f) relación macho-hembra. El número de descendientes producidos por cada hembra parental fue inferiro a los encontrados por Medina y Martin (29) y por Correa Marques (8). A diferencia de los resultados de Medina y Martin (29) quienes no hallaron diferencias en la cantidad de descendientes producidos en celdas infestadas por uno, dos y tres varroas. Nuestros datos coinciden con Correa-Marques (8) ya que el aumento de un ácaro hizo disminuir la cantidad de descendientes producidos por hembra parental. En nuestro estudio, es evidente que las condiciones ambientales subtropicales en Tucumán produjeron un

7 disminución en el número de descendientes, probablemente producido por un retraso en el comienzo de la oviposición. Si bien el motivo de este descenso en la oviposición no es claro, existe en muchos parásitos un factor regulatorio de la oviposición de las hembras, dado por la calidad y cantidad de la alimentación (35). En el caso de la varroasis podría suponerse que siempre que se localice sobre un hospedador tendrá una cantidad de alimento suficiente para cumplir sus funciones vitales. Milani y Chiesa (32) han mostrado que el alimento de la larva tiene un importante rol en la reproducción del ácaro. En este sentido, también es conocido que la composición hemolinfática de las abejas puede presentar cambios (22, 44). Variaciones en la dieta del hospedador podrían ser la causa de estos cambios en la composición hemolinfática que podría afectar en distinto grado la fecundidad y reproducción del parásito. Es posible que el atraso en la oviposición sea la principal causa de las diferencias en la cantidad de descendientes viables entre las dos poblaciones. En el mismo sentido, los datos de este trabajo, se contraponen a los obtenidos por Harbo y Harris (23) que encontraron que reinas seleccionadas para la supresión de reproducción de los ácaros son los responsables de los cambios en la reproducción del ácaro. Es probable que las diferencias encontradas por nosotros y por Medina y Martin (29) se deban a factores ambientales (33) o a diferencias genotípicas de los ácaros (1). Por otro lado, las Varroas que dejaron descendencia viable en clima templado (Balcarce) presentaron mayor cantidad de descendientes maduros que fueron capaces de lograr la madurez sexual antes de la eclosión de las abejas que las colonias desarrolladas en clima Subtropical (Tucumán). Al realizar las mediciones durante los últimos estadios de desarrollo de las abejas podría considerarse que las diferencias podrían deberse a un menor período de operculado en las abejas de Tucumán. Calis et al. (5) sostienen que el suceso reproductivo de los ácaros en colmenas con corto ciclo de desarrollo, es menor comparados con colmenas con ciclo de desarrollo normal, además estos autores sostienen que en colmenas de ciclo corto, el número de ácaros que emergen de las celdas de cría es menor al número de ácaros que ingresaron a las celdas. Sin embargo parece poco probable ya que dicho período debería ser menor a 230 horas para prevenir que la segunda hembra madure (28). En nuestro estudio, es mas probable que exista un retraso en la oviposición debido a factores climáticos o nutricionales de las abejas (35). En cuanto a los niveles de hembras que no se reprodujeron los valores encontrados en este estudio son similares a los encontrados en las mayoría de los estudios en el mundo (28, 37, 39, 40, 45), en ambos climas, pero difieren mucho de los altos valores encontrados en Brasil (6). Los resultados encontrados en este estudio, evidencian claramente la existencia de una influencia genotipo- ambiente en la reproducción del ácaro, esta interacción seguramente juega un rol importante en el menor índice de infestación en cría encontrada en clima Subtropical y en las

8 menores tasas reproductivas que se asemejan más a las tasas reproductivas encontradas en abejas africanizadas en Brasil (8) y evidencian que es necesario casi dos ciclos reproductivos para alcanzar un crecimiento positivo de la población. Bibliografía 1. Anderson, D.; Trueman J.W.H. (2000). Exp. Appl. Acarology. 24, Aumeier, P.; Rosenkranz, P.; Gonçalves, L.S. (1996). Apidologie 27, Boecking, O. (1992). Apidologie. 23, Boecking, O. (1994). Ph. D. Thesis, Rheinische-Friedrich-Wilhelms- Universitat, Bonn, 127pp. 5. Calis, J.N.M.; Boot, W.J.; Beetsma, J.; Eijnde, J.H.P.M. van den; Ruijter, A. de; Steen, J.J.M. van der (1999). Journal of Apicultural Research. 38, Camazine, S. (1986).. An. Ent. Soc. American 79, Correa-Marques, M.H. (1996). Tesis de Maestria. Univ. De Sao Paulo. 137p. 8. Correa-Marques, M.H. (2000). Tesis de Doctorado. Univ. De Sao Paulo. 113p. 9. De Guzman, L.I.; Rinderer, T.E.; Stelzer, A. (1999). Apidologie 30, De Jong, D.; Gonçalves, L.S. (1999).. In: Proc. of the XIII International Congress of IUSSI, Adelaide, Australia. 11.De Jong, D.; Morse, R.; Eickwort, G. (1982). Ann. Rev. Entomol. 27, De Jong, D.; Goncalves, L.S.; Morse, R.(1984). Bee World 65, Eguaras, M.J. (1993). Tesis doctoral Univ. Nac. Mar del Plata. Arg. 117pp. 14.Eguaras, M.; Marcangeli, J.; Oppedisano, M.; Fernandez, N. (1994 In: Anales del IV Congreso Iberolatinoamericano de Apicultura. 15.Eguaras, M.; Del Hoyo, M.; Ruffinengo, S. (1999). Ed. PROAPI, Publ. Nro Engels, W.; Goncalves, L.S.; Steiner, J.; Buriolla, A.; ISSA, M. (1986). Apidologie. 27, Fries, I.; Huazhen, W.; Wei, S.; Jin, C.S. (1996). Apidologie. 27, Fuchs, S.; Langenbach, K. (1989. Apidologie, 20, Guerra Júnior, J.C.V. (2000). Tesis Doctoral. Univ. De Sao Paulo. FMRP 20.Guzman-Novoa, E; Sanches, A.; Page, Jr. R.E.; Garcia, T. (1996). Apidologie, 27, Higes, P. M.; Llorente Martinez, J. (1997) Vida Apícola, 81, Hanel, H.; Koeniger, N. (1986). Journal Insect Physiol. 32, Harbo, J.R., Harris, J.W. (1999). Apidologie. 30, Ifantidis, M. (1984).. Journal of Apicultural Research 23, Ifantidis, M. (1990). In, Proc. Internat. Symposium on Recent Research on Bee Pathology, Gent, Belgium. Edited by W. Ritter. pp Le Conte, Y.; Arnold, G. (1989).. Proc. Meeting of EC-Experimentalerts Group. Udine. Cavalloro, R. Ed. pp Marcangeli, J.; Eguaras, M.; Fernandez, N. (1992). Apidologie 23, Martin, S.J. (1994). Experimental Applied Acarology. 18, Medina, L.M.; Martin, S.J. (1999) Experimental App. Acarology., 23, Message, D.; Gonçalves L.S. (1995). Apidologie, 28, Milani, N. (1999). Apidologie Milani, N.; Chiesa, F. (1990). In, Proc. Internat. Symposium on Recent Research on Bee Pathology, Gent, Belgium. Edited by W. Ritter. pp

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