佛罗里达州管理蜂群中西方蜜蜂（Apis mellifera）病原体的时空分布特征

《Journal of Invertebrate Pathology》：Temporal and spatial distributions of pathogens in managed Florida honey bee ( Apis mellifera) colonies

　　

部分蜜蜂病原体的流行率（prevalence）随季节和地理位置的变化而呈现差异；Nosema ceranae的病原载量（pathogen load）亦随季节和地理位置而改变。研究人员在佛罗里达州（Florida, FL）的蜜蜂蜂群中未检出Crithidia mellificae和Nosema apis。

**研究背景与目的**

佛罗里达州（Florida, FL）是美国重要的养蜂与迁徙养蜂区域，注册蜂场主超过5,300名，管理西方蜜蜂（Apis mellifera）蜂群超过880,000群。该州兼具湿润亚热带与热带气候，蜂群全年缺乏明显的无子期（broodless period），加之蜂群频繁进出，病原体传播风险较高。蜜蜂病原体是导致蜂群损失的关键因素之一，但许多病原体感染呈隐蔽性，不易被察觉，且佛罗里达州此前缺乏系统的病原体季节动态调查。为此，研究人员开展了一项为期一年的纵向调查，旨在阐明该州不同气候区域内蜜蜂病原体的时空分布特征，并检验季节性变化是否在较小的地理尺度（如一个州）内普遍存在。

**研究设计与实施**

研究人员于2024年1月至12月间，招募了分布于20个县的23位佛罗里达养蜂人（包括业余及副业养蜂人），每月从每位养蜂人蜂场中的3个选定蜂群采集至少150只成年工蜂，共获得710份样本。依据2023年美国农业部（USDA）植物抗寒区划（Plant Hardiness Zones），采样点被划分为北部（9a）、中部（9b）和南部（10a–11a）三个气候区，共有85个蜂群纳入研究。研究人员利用显微镜计数与聚合酶链式反应（PCR）技术对8种病原体进行检测和定量，并采用广义线性混合模型（GLMM）分析各病原体检出率及载量与日序（day of year, DOY）和抗寒区的关系。

**主要技术方法**

研究人员利用血球计数板对蜂群层面及个体蜜蜂的Nosema spp.孢子载量进行显微镜计数；采用Qiagen DNeasy Blood and Tissue Kit提取DNA，并以PCR扩增检测8种病原体；Crithidia mellificae阳性对照购自美国典型培养物保藏中心（ATCC）。统计上使用glmmTMB构建广义线性混合模型（GLMM），以AIC比较筛选最优模型，通过DHARMa检验残差假设，并用Type II Wald卡方检验评估固定效应。PCR阳性对照采用gBlock Gene Fragments（10×10⁴拷贝/μL）合成片段。样本队列来自佛罗里达州20个县的23位养蜂人，共追踪85个蜂群。

**研究结果**

**3.1 病原体检出情况**

*3.1.1 蜂群层面病原体流行率*：L. passim和N. ceranae在全部采样县均有检出，检出率分别为65.5%和85.5%；Apis mellifera丝状病毒（AmFV）检出率高达97.4%，阴性样本仅见于抗寒区9a和9b的7个蜂群；M. plutonius检出率为25.5%，分布于16个县；A. apis检出率仅4.4%。C. mellificae与N. apis在所有样本中均未检出；M. mellificae仅在抗寒区9a的4份样本（3月至6月）中检出。

*3.1.2 蜂群层面Nosema spp.病原载量*：60.7%的样本蜂群层面载量≥50,000孢子/蜂，总体均值为409,000孢子/蜂。

*3.1.3 个体Nosema spp.病原载量与蜂群内流行率*：在4,609只个体蜜蜂中，3,682只（80%）未检出孢子；感染蜂群内个体平均感染率为12.5%。蜂群层面Nosema spp.载量均值（630,000孢子/蜂）与10只个体载量均值（700,000孢子/蜂）存在显著差异（p=0.02）。

**3.2 病原体季节性**

*3.2.1 Ascosphaera apis*：抗寒区（p=0.44）与DOY（p=0.35）均非显著预测变量，检出率全年处于较低水平且无明显季节性。

*3.2.2 Lotmaria passim*：抗寒区（χ²=10.2, p=0.006）、DOY（χ²=16.5, p≤0.001）及DOY二次项（χ²=19.7, p≤0.001）均显著影响检出率，且DOY与抗寒区交互显著（p=0.02）。北部区域冬季检出率下降、春夏升高；中部区域1至6月维持在约90%，随后逐步下降；南部区域全年检出率大多超过92%，季节性最弱。

*3.2.3 Melissococcus plutonius*：固定效应解释11%变异（R²_marginal=0.11），随机效应额外解释48%（R²_conditional=0.59）。抗寒区（p=0.93）与DOY（p=0.18）不显著，但DOY二次项（p=0.03）及其与抗寒区交互（p=0.02）显著。北部和中部区域春季及初夏检出率最高，南部区域无显著季节性。

*3.2.4 Nosema ceranae*：固定效应解释19%变异（R²_marginal=0.19），随机效应额外解释16%（R²_conditional=0.34）。抗寒区（p=0.01）、DOY（p≤0.001）及DOY二次项（p≤0.001）均显著，检出率在1至7月间上升、随后下降。蜂群层面Nosema spp.载量亦受抗寒区（p=0.004）与DOY（p=0.01）显著影响，且交互显著；南部区域全年各月载量均高于北部和中部区域，分别约为其3倍和2.7倍。蜂群内Nosema spp.感染率不受抗寒区显著影响（p=0.1），但受蜂群层面载量对数（p≤0.001）、DOY（p≤0.001）及DOY二次项（p≤0.001）显著影响。

**3.3 病原体共感染相关性**：A. apis与M. plutonius呈显著负相关（r=?0.08, p=0.04）；L. passim与M. plutonius（r=0.12, p≤0.001）及L. passim与N. ceranae（r=0.13, p≤0.001）呈显著正相关；其余病原体组合的相关性均不显著。

**讨论与结论**

讨论部分指出，M. plutonius与A. apis的检出率可能因采样对象为成年工蜂而被低估，因为其主要侵染幼虫阶段。L. passim的季节性趋势与先前在塞尔维亚和智利的报道相反，在佛罗里达州更倾向于温暖季节和温暖气候区，提示其种群可能受益于温暖环境。N. ceranae在温暖月份载量与检出率最高，南部气候区更有利于其感染；PCR检出率高于显微镜检出率，反映PCR具有更高的分析灵敏度。C. mellificae与N. apis可能完全不存在于佛罗里达州蜂群，N. apis或被N. ceranae取代。M. mellificae的零星检出支持其春季出现的季节性模式。AmFV全年普遍存在，值得进一步研究。共感染相关虽统计显著但强度较弱，L. passim与N. ceranae、M. plutonius的弱正相关可能源于消化道感染对后续病原定殖的促进作用。

研究结论表明，佛罗里达州蜜蜂病原体的时间流行病学在全州范围内并不均匀，其背后的生物学机制具有病原体特异性。蜂群中病原体的总体数量在气候更温暖、季节性差异更小的南部区域最高。该研究不仅为养蜂人根据病原体分布与季节性制定处理和管理决策提供了参考，也强调了在蜜蜂病理学研究中考虑季节性和区域特异性外部因素的重要性，以避免过度简化病原体对蜂群的影响。