project - EIP-AGRI Operational Group

BeeOShield_An innovative biomolecular defence against bee parasites
BeeOShield_Un'innovativa difesa biomolecolare contro i parassiti delle api

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Completed | 2019 - 2023 Italy
Completed | 2019 - 2023 Italy
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Objectives

The BeeOShield project aims to demonstrate for the first time in Europe, the effectiveness of dsRNAs in contrasting the major bee parasites. Thanks to this project, we aim to achieve a natural balance of the colonies and to safeguard bees with a method compatible with times, standards and production techniques of beekeeping companies. The expected benefits for the farms are three: i) improvement of the health status of bees with attention to increased productivity of honey and related products ii) greater productivity of crops that need bees for pollination iii) safeguarding of biodiversity.

Objectives

Il progetto BeeOShield ha la finalità di dimostrare per la prima volta in Europa l’efficacia in campo dei dsRNA nel contrastare i maggiori parassiti delle api. Grazie a questo progetto ci poniamo come obiettivo di contribuire al naturale equilibrio delle colonie e alla salvaguardia delle api con un metodo  compatibile con tempi, standard e tecniche di produzione delle aziende apistiche. I benefici attesi per le aziende agricole sono tre: i) miglioramento dello stato sanitario delle api con conseguente maggiore produttività di miele e prodotti correlati ii) maggiore produttività delle colture che necessitano delle api per l’impollinazione iii) salvaguardia della biodiversità.

Activities

The project activities are divided into four main categories: 1) Management and coordination of the operating group (GO) BeeOShield; 2) Experimental activities, field tests and laboratory analysis; 3) Dissemination activities; 4) Training activities. The core of the project are the experimental activities of the pilot project aimed at testing the effectiveness in the field of particular biomolecules (dsRNA) in countering the main bee parasites.

Activities

Le attività del progetto si suddividono in quattro categorie principali: 1) Gestione e coordinamento del gruppo operativo (GO) BeeOShield; 2) Attività sperimentali, test in campo ed analisi di laboratorio; 3) Attività di divulgazione; 4) Attività di formazione. Il cuore del progetto sono le attività sperimentali del progetto pilota volte a testare l'efficacia in campo di particolari biomolecole (dsRNA) nel contrastare i principali parassiti delle api.

Context

The bees, together with the other pollinators, through the pollination of flowers, carry out fundamental and free ecosystem and agricultural services, without which there would be no agriculture, and in particular the cultivation of entomophilous plants (whose pollination takes place by insects ). In recent years, in some Member States, the number of colonies has even decreased by more than 50% (C.E. data). Autumn and winter losses contribute to the weakening of the colonies and the decline in honey production, which can even reach 50% in some Member States, and even 100% in certain regions. The increase in bee mortality forces beekeepers to buy new colonies more regularly, which leads to increased production costs. Since 2002 the cost of a colony is at least quadrupled and the replacement of a colony of bees often causes a drop in production in the short and medium term, since the new colonies are less productive in the initial phase. The increase in mortality of honey bees and wild pollinators currently observed in Europe is worrying, taking into account its negative repercussions on agriculture, biodiversity and ecosystems. This increase in mortality is caused by multiple stress factors, which vary according to the geographical area, local characteristics and climatic conditions. These factors include the severe impact of invasive species such as the Varroa destructor mite, as well as pathogens such as Nosema spp. and of viruses (including the deformed wing virus, DWV) that still cause numerous cases of health problems and losses during the active season until winter.

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014IT06RDRP014 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Veneto
Location
Main geographical location
Treviso

€ 348091.34

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

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3 Practice Abstracts

While no satisfactory results were obtained in the field regarding the administration of dsRNA against DWV, mainly due to the already low levels of infestation of the colonies in these three years of experimentation, it was different for Varroa and Nosema, where positive results were obtained. In these last two cases, dsRNA proved effective in reducing or slowing down the infestation levels of bee colonies. What is evident from these three years of experimentation is that, for field effectiveness, it is not only the biological activity of dsRNA that matters but also when and how they are administered to bees. It is, therefore, essential to continue research to improve the administration protocol, which has already been implemented during the BeeOShield project. The results also show that the positive effects on bee colonies are more long-term than one might expect, due to the nature of the action of dsRNA and the internal dynamics of the hive. Many of the results obtained, in fact, were observed sixteen days after the end of the treatment administrations, and several beekeepers involved in the experimentation reported stronger treated colonies in the following season. The experience gained by the GO in this project will undoubtedly be used to carry out further research activities in this area.

Mentre non sono stati ottenuti risultati soddisfacenti in campo per quanto riguarda la somministrazione dei dsRNA contro il virus DWV soprattutto a causa dei già bassi livelli di infestazione delle colonie in questi tre anni di sperimentazione, diverso è stato per Varroa e Nosema dove sono stati ottenuti dei risultati positivi. In questi due ultimi casi i dsRNA si sono dimostrati efficaci nel ridurre o rallentare i livelli di infestazione delle colonie di api. Ciò che è evidente da questi tre anni di sperimentazione è che ai fini dell’efficacia in campo non conta solo l’attività biologica dei dsRNA in sé, ma soprattutto il quando e il come questi vengono somministrati alle api. E’ importante quindi continuare la ricerca per migliorare il protocollo di somministrazione, cosa comunque già implementata durante il progetto BeeOShield. I risultati evidenziano inoltre che gli effetti positivi sulle colonie di api sono più a lungo termine di quanto ci si potrebbe aspettare, questo a causa della natura dell’azione dei dsRNA e delle dinamiche interne all’alveare. Molti dei risultati ottenuti infatti sono stati osservati a sedici giorni di distanza dalla fine delle somministrazioni dei trattamenti e diversi apicoltori coinvolti nella sperimentazione hanno riportato una maggiore forza delle colonie trattate nella stagione successiva. L’esperienza maturata dal GO in questo progetto sarà sicuramente usata per portare avanti ulteriori attività di ricerca in quest’ambito.

One of the main issues in modern beekeeping is controlling parasites that can cause significant damage to bee colonies, ranging from reduced production of bee products to complete colony collapse, resulting in significant economic losses not only for beekeepers but also for all agricultural activities that depend, in one way or another, on the important ecological service that bees provide as pollinators. The BeeOShield project has tested, for the first time in Europe, the effectiveness of dsRNA in the field in combating major bee parasites. dsRNA are small molecules naturally present in every living organism for controlling gene expression that, when properly administered to bee colonies, can turn off specifically selected target genes of the parasites. In particular, the experiment focused on the effectiveness of dsRNA against three main bee parasites: Nosema sp. (a fungus), Varroa destructor (a mite), and deformed wing virus (DWV). Thanks to this project, the goal was to contribute to the natural balance of the colonies and the protection of bees with a method compatible with the times, standards, and production techniques of beekeeping companies. Although the results were not always evident in all the conditions tested, they provided encouraging signs for continued investment in this innovative and completely sustainable technology in the future.

Una delle maggiori problematiche dell’apicoltura odierna è il controllo dei parassiti che possono causare ingenti danni alle colonie di api, dalla minore produzione di prodotti apistici fino al completo collasso delle colonie con ingenti danni economici non solo per gli apicoltori ma anche per tutte quelle attività agricole che dipendono in un modo o nell’altro dall’importante servizio ecologico che le api svolgono come impollinatori.

Il progetto BeeOShield ha testato per la prima volta in Europa l’efficacia in campo dei dsRNA nel contrastare i maggiori parassiti delle api. I dsRNA sono piccole molecole naturalmente presenti in ogni organismo vivente per il controllo dell’espressione genica che, opportunamente somministrate alle colonie di api, sono in grado di spegnere geni target opportunamente selezionati, dei relativi parassiti. In particolare la sperimentazione si è focalizzata sull’efficiacia dei dsRNA contro tre principali parassiti delle api: Nosema sp. (un fungo), Varroa destructor (un acaro) e il virus delle ali deformi (DWV). Grazie a questo progetto ci siamo posti come obiettivo di contribuire al naturale equilibrio delle colonie e alla salvaguardia delle api con un metodo compatibile con tempi, standard e tecniche di produzione delle aziende apistiche. I risultati seppur non sempre evidenti in tutte le condizioni testate hanno dato dei segnali incoraggianti per continuare a investire in futuro su questa tecnologia innovativa e completamente sostenibile.

The BeeOShield project aims to i) demonstrate for the first time in Europe the effectiveness and applicability of dsRNAs in the fight against the major bee parasites; ii) disseminate knowledge and awareness to citizens and professionals about the application in agriculture of this new therapeutic approach, totally organic and environmentally sustainable. The dsRNAs are small biological molecules that, by exploiting a molecular mechanism naturally present in all living cells, are able to "down-regulate" the target genes in a completely specific way and without making permanent changes to the genetic material. In this way, as recently demonstrated in laboratory tests, by administering specific dsRNAs to the bees, it is possible to i) block the replication of viruses, ii) block the replication of parasitic fungi such as Nosema spp., Iii) reduce the proliferation of ectoparasites such as Varroa destructor. With the BeeOShield project we want to demonstrate for the first time in Europe the effectiveness in the field of dsRNAs as a means of combating the main pests of the aforementioned bees and thus transfer the knowledge acquired from research directly to the field for the benefit of farms and more indirectly of all citizens.

Il progetto BeeOShield si pone come obiettivi i) dimostrare per la prima volta in Europa l’efficacia e l’applicabilità in campo dei dsRNA nel contrastare i maggiori parassiti delle api; ii) diffondere conoscenza e consapevolezza ai cittadini e addetti ai lavori riguardo l’applicazione in campo agricolo di questo nuovo approccio terapeutico, totalmente biologico ed ecosostenibile. I dsRNA sono piccole molecole biologiche che, sfruttando un meccanismo molecolare naturalmente presente in tutte le cellule viventi, sono in grado di “spegnere” dei geni target in modo del tutto specifico e senza apportare modifiche permanenti al materiale genetico. In questo modo, come recentemente dimostrato in test di laboratorio, somministrando dei specifici dsRNA alle api è possibile i) bloccare la replicazione dei virus, ii) bloccare la replicazione di funghi parassiti come Nosema spp., iii) ridurre la proliferazione di ectoparassiti come Varroa destructor. Con il progetto BeeOShield si vuole dimostrare per la prima volta in Europa l’efficacia in campo dei dsRNA come mezzi di lotta contro i principali parassiti delle api sopra citati e trasferire quindi la conoscenza acquisita dalla ricerca direttamente sul campo a beneficio delle aziende agricole e più indirettamente di tutti i cittadini.

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Contacts

Project coordinator

Project partners

  • APAT- Apicoltori in Veneto

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  • Apicoltura Marcon

    Project partner

  • Apicoltura Vallazza

    Project partner

  • Dipartimento di Biologia - Università degli studi di Padova

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  • Impresa Verde Treviso-Belluno srl

    Project partner