Bioassays to Quantify Hygienic Behavior in Honey Bee (Apis Mellifera L.) Colonies: A Review

Abstract

Individual immunity in honey bees (Apis mellifera L.) is complemented by highly evolved social behaviors. Among them, hygienic behavior has a key role involving the detection and removal of unhealthy or dead brood. Since the 1960s, several bioassays have been developed to quantify the hygienic behavior of honey bee colonies against chalkbrood, American foulbrood, and varroa infested brood. Here, we review the five main bioassays used since the late 1960s. We describe their advantages and disadvantages, including a special focus on their inherent biases. For each assay, we also discuss whether or not their use should be restricted to quantify the hygienic behavior against chalkbrood, or American foulbrood, or varroa infested brood. Overall, the bioassays involving the removal of freeze-killed brood are recommended over the bioassays relying on the removal of pin-killed brood but only for the quantification of hygienic behavior toward chalkbrood and American foulbrood. These bioassays are not recommended to quantify the hygienic behavior toward varroa infested brood, for which an accurate assessment should rely on assays based on the removal of brood artificially infested with varroa mites. Choosing an appropriate bioassay is crucial for an accurate assessment of the hygienic behavior against a defined pathogen, depending on the research question, or the goal of the breeding program.

Bioensayos para cuantificar el comportamiento higiénico en las colonias de abejas melíferas (Apis mellifera L.): una revisión

La inmunidad individual de las abejas melíferas (Apis mellifera L.) se complementa con comportamientos sociales altamente evolucionados. Entre ellos, el comportamiento higiénico tiene un papel clave en la detección y eliminación de crías enfermas o muertas. Desde la década de 1960, se han desarrollado varios bioensayos para cuantificar el comportamiento higiénico de las colonias de abejas melíferas frente a la cría infestada de Ascosfera, loque americana y varroa. Aquí revisamos los cinco principales bioensayos utilizados desde finales de la década de 1960. Describimos sus ventajas y desventajas, incluyendo un enfoque especial en sus sesgos inherentes. Para cada ensayo, también discutimos si su uso debe ser restringido o no para cuantificar el comportamiento higiénico contra la cría de loque americana o la cría infestada de varroa. En general, los bioensayos que involucran la eliminación de la cría muerta por congelación son más recomendables que los bioensayos que dependen de la eliminación de la cría muerta por pin, pero sólo para la cuantificación del comportamiento higiénico hacia la cría infestada de Ascosfera y la loque americana. Estos bioensayos no se recomiendan para cuantificar el comportamiento higiénico de la cría infestada de varroa, para lo cual una evaluación precisa debe basarse en ensayos basados en la extracción de la cría infestada artificialmente con ácaros de la varroa. La elección de un bioensayo apropiado es crucial para una evaluación precisa del comportamiento higiénico frente a un patógeno definido, dependiendo de la pregunta de investigación o del objetivo del programa de cría.

Keywords:

• Apis mellifera
• bioassays
• hygienic behavior
• Varroa destructor
• Paenibacillus larvae
• Ascosphaera apis

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Additional information

Funding

This work was supported by the Walloon Region (Service Public de Wallonie) from Belgium, as part of the Selapis project, under grant D31-1328.