Abstract Honey bees ( Apis mellifera ) may be exposed to a wide variety of chemicals in the environment, including pesticides, antibiotics, and metals. Zinc, for example, is commonly included in fertilizers, pesticides, and feed additives, and is found in agricultural runoff. Honey bees can be exposed to zinc directly or indirectly by consuming zinc-contaminated nectar and pollen. However, there is a paucity of studies addressing the putative effects of zinc on honey bee’s health. In this study, we tested the effects of zinc on honey bee survivorship and gut microbiota. To evaluate survivorship, we exposed bees to six concentrations of zinc (0, 50, 100, 250, 500, or 1000 mg/L) and assessed survival daily for 10 days. To evaluate effects of zinc on gut microbiota, we exposed bees to 5 or 100 mg/L zinc. Bees were sampled before (day 0) and after zinc exposure (days 3, 6, and 9). Abdominal contents underwent DNA extraction and 16S rRNA sequencing (V3-V4) on an Illumina MiSeq. Sequences were filtered and processed through QIIME2 and DADA2. Zinc treatment had minimal effects on bacterial DNA concentrations and absolute cell counts while emerge date (the date a bee emerged from the brood comb) had a significant effect with decreased bacterial concentrations and cell counts observed at later emerge dates. Survival was only minimally impacted (>89% survival) at zinc concentrations up to 100 mg/L. Zinc had limited effects on overall gut microbial composition, diversity, and taxonomic abundances, with the greatest differences noted in the bee group exposed to the higher concentration of zinc (100 mg/L). In this group, several beneficial taxa ( Lactobacillus , Rhizobiaceae, Gilliamella ) were found at reduced abundances, while Paenibacillus , a potentially pathogenic taxa, was found at increased abundances. This suggests that zinc exposure, even at relatively low levels, may negatively impact honey bee health, even if survivorship is not dramatically impacted. Notably, emerge date effects were also observed in microbial composition. These results demonstrate the need to include assessments of honey bee gut microbiota in addition to other metrics of honey bee health and survivorship when evaluating the potential effects of agrochemicals on honey bees

Abstract Honey bees play a critical role in ecosystem health, biodiversity maintenance, and crop yield. Antimicrobials, such as tetracyclines, are used widely used across agriculture, medicine, and in bee keeping, and bees can be directly or indirectly exposed to tetracycline residues in the environment. In European honey bees, tetracycline exposure has been linked with shifts in the gut microbiota that negatively impact bee health. However, the effects of antimicrobials on Africanized honey bee gut microbiota have not been examined. The aim of this study was to investigate the effects of tetracycline exposure on the gut microbial community of Africanized honey bees ( Apis mellifera scutellata x spp), which are important pollinators in South, Central, and North America. Bees (n=1,000) were collected from hives in Areia-PB, Northeastern Brazil, placed into plastic chambers and kept under controlled temperature and humidity conditions. The control group (CON) was fed daily with syrup (10g) consisting of a 1:1 solution of demerara sugar and water, plus a solid protein diet (10g) composed of 60% soy extract and 40% sugar syrup. The tetracycline group (TET) was fed identically but with the addition of tetracycline hydrochloride (450 µg/g) to the sugar syrup. Bees were sampled from each group before (day 0), and after tetracycline exposure (days 3, 6 and 9). Abdominal contents dissected out of each bee underwent DNA extraction and 16S rRNA sequencing (V3-V4) on an Illumina MiSeq. Sequences were filtered and processed through QIIME2 and DADA2. Microbial community composition and diversity and differentially abundant taxa were evaluated by treatment and time. Bee gut microbial composition (Jaccard) and diversity (Shannon) differed significantly and increasingly over time and between CON and TET groups. Tetracycline exposure was associated with decreased relative abundances of Bombella and Fructobacillus , along with decreases in key core microbiota such as Snodgrassella, Gilliamella , Rhizobiaceae, and Apibacter . These microbes are critical for nutrient metabolism and pathogen defense, and decreased abundances of these microbes could negatively affect bee health. Considering the global ecological and economic importance of honey bees as pollinators, it is critical to understand the effects of agrochemicals including antimicrobials on honey bees.

Abstract Background Enteritis is a common cause of morbidity and mortality in lorikeets that can be challenging to diagnose and treat. In this study, we examine gut microbiota in two lorikeet flocks with enteritis (Columbus Zoo and Aquarium – CZA; Denver Zoo - DZ). Since 2012, the CZA flock has experienced repeated outbreaks of enteritis despite extensive diet, husbandry, and clinical modifications. In 2018, both CZA and DZ observed a spike in enteritis. Recent research has revealed that the gut microbiota can influence susceptibility to enteropathogens. We hypothesized that a dysbiosis, or alteration in the gut microbial community, was making some lorikeets more susceptible to enteritis, and our goal was to characterize this dysbiosis and determine the features that predicted susceptibility. Results We employed 16S rRNA sequencing to characterize the cloacal microbiota in lorikeets (CZA n = 67, DZ n = 24) over time. We compared the microbiota of healthy lorikeets, to lorikeets with enteritis, and lorikeets susceptible to enteritis, with “susceptible” being defined as healthy birds that subsequently developed enteritis. Based on sequencing data, culture, and toxin gene detection in intestinal contents, we identified Clostridium perfringens type A (CZA and DZ) and C. colinum (CZA only) at increased relative abundances in birds with enteritis. Histopathology and immunohistochemistry further identified the presence of gram-positive bacilli and C. perfringens, respectively, in the necrotizing intestinal lesions. Finally, using Random Forests and LASSO models, we identified several features (young age and the presence of Rhodococcus fascians and Pseudomonas umsongensis ) associated with susceptibility to clostridial enteritis. Conclusions We identified C. perfringens type A and C. colinum associated with lorikeet necrohemorrhagic enteritis at CZA and DZ. Susceptibility testing of isolates lead to an updated clinical treatment plan which ultimately resolved the outbreaks at both institutions. This work provides a foundation for understanding gut microbiota features that are permissive to clostridial colonization and host factors (e.g. age, prior infection) that shape responses to infection.