Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com.Versiunea de browser pe care o utilizați are suport limitat pentru CSS.Pentru rezultate optime, vă recomandăm să utilizați o versiune mai nouă a browserului (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer).Între timp, pentru a asigura suport continuu, afișăm site-ul fără stil sau JavaScript.
Fungicidele sunt adesea folosite în timpul înfloririi fructelor pomilor și pot amenința polenizatorii insectelor.Cu toate acestea, se știe puțin despre modul în care polenizatorii non-apicole (de exemplu, albinele solitare, Osmia cornifrons) răspund la fungicidele de contact și sistemice utilizate în mod obișnuit pe mere în timpul înfloririi.Acest decalaj de cunoștințe limitează deciziile de reglementare care determină concentrațiile sigure și momentul pulverizării fungicidelor.Am evaluat efectele a două fungicide de contact (captan și mancozeb) și a patru fungicide interstrat/fitosistem (ciprociclină, myclobutanil, pirostrobin și trifloxistrobin).Efecte asupra creșterii în greutate a larvelor, supraviețuirii, raportului de sex și diversității bacteriene.Evaluarea a fost efectuată utilizând un biotest oral cronic în care polenul a fost tratat în trei doze pe baza dozei recomandate în prezent pentru utilizare pe teren (1X), jumătate de doză (0,5X) și doza mică (0,1X).Toate dozele de mancozeb și pirizolină au redus semnificativ greutatea corporală și supraviețuirea larvelor.Am secvențiat apoi gena 16S pentru a caracteriza bacteriomul larvar al mancozebului, fungicidul responsabil pentru cea mai mare mortalitate.Am descoperit că diversitatea și abundența bacteriilor au fost reduse semnificativ la larvele hrănite cu polen tratat cu mancozeb.Rezultatele noastre de laborator indică faptul că pulverizarea unora dintre aceste fungicide în timpul înfloririi este deosebit de dăunătoare pentru sănătatea O. cornifrons.Aceste informații sunt relevante pentru viitoarele decizii de management privind utilizarea durabilă a produselor de protecție a pomilor fructiferi și servesc drept bază pentru procesele de reglementare care vizează protejarea polenizatorilor.
Albina mason solitară Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) a fost introdusă în Statele Unite din Japonia la sfârșitul anilor 1970 și începutul anilor 1980, iar de atunci specia a jucat un rol important de polenizator în ecosistemele gestionate.Populațiile naturalizate ale acestei albine fac parte din aproximativ 50 de specii de albine sălbatice care completează albinele care polenizează livezile de migdale și meri din Statele Unite2,3.Albinele mason se confruntă cu multe provocări, inclusiv fragmentarea habitatului, agenții patogeni și pesticidele3,4.Dintre insecticide, fungicidele reduc câștigul de energie, hrana5 și condiționarea corpului6,7.Deși cercetări recente sugerează că sănătatea albinelor mason este direct influențată de microorganismele comensale și ectobactice, 8,9 deoarece bacteriile și ciupercile pot influența nutriția și răspunsurile imune, efectele expunerii la fungicide asupra diversității microbiene a albinelor mason abia încep să fie studiat.
Fungicide cu efecte diferite (de contact și sistemice) sunt pulverizate în livezi înainte și în timpul înfloririi pentru a trata boli precum crusta mărului, putregaiul amar, putregaiul brun și făinarea10,11.Fungicidele sunt considerate inofensive pentru polenizatori, de aceea sunt recomandate grădinarilor în perioada de înflorire;Expunerea și ingestia acestor fungicide de către albine este relativ bine cunoscută, deoarece face parte din procesul de înregistrare a pesticidelor de către Agenția pentru Protecția Mediului din SUA și multe alte agenții naționale de reglementare12,13,14.Cu toate acestea, efectele fungicidelor asupra non-albinelor sunt mai puțin cunoscute, deoarece nu sunt cerute de acordurile de autorizare de introducere pe piață din Statele Unite15.În plus, în general, nu există protocoale standardizate pentru testarea albinelor individuale16,17, iar menținerea coloniilor care furnizează albine pentru testare este o provocare18.În Europa și SUA se desfășoară din ce în ce mai mult teste cu diferite albine gestionate pentru a studia efectele pesticidelor asupra albinelor sălbatice, iar protocoalele standardizate au fost dezvoltate recent pentru O. cornifrons19.
Albinele cu coarne sunt monocite și sunt utilizate comercial în culturile de crap ca supliment sau înlocuitor pentru albinele melifere.Aceste albine apar între martie și aprilie, masculii precoci ies cu trei până la patru zile înaintea femelelor.După împerechere, femela colectează în mod activ polen și nectar pentru a furniza o serie de celule de puiet în cavitatea tubulară a cuibului (naturale sau artificiale)1,20.Ouăle sunt depuse pe polen în interiorul celulelor;femela construiește apoi un zid de lut înainte de a pregăti următoarea celulă.Larvele din primul stadiu sunt închise în corion și se hrănesc cu fluide embrionare.De la al doilea până la al cincilea stadiu (prepupa), larvele se hrănesc cu polen22.Odată ce cantitatea de polen este complet epuizată, larvele formează coconi, se pupăză și ies ca adulți în aceeași cameră de puiet, de obicei la sfârșitul verii20,23.Adulții apar în primăvara următoare.Supraviețuirea adulților este asociată cu câștigul net de energie (creșterea în greutate) bazat pe aportul alimentar.Astfel, calitatea nutrițională a polenului, precum și alți factori precum vremea sau expunerea la pesticide, sunt determinanți ai supraviețuirii și sănătății24.
Insecticidele și fungicidele aplicate înainte de înflorire se pot deplasa în interiorul vascularizației plantei în grade diferite, de la translaminare (de exemplu, capabile să se deplaseze de la suprafața superioară a frunzelor la suprafața inferioară, ca unele fungicide) 25 până la efecte cu adevărat sistemice., care pot pătrunde în coroană de la rădăcini, pot pătrunde în nectarul florilor de măr26, unde pot ucide O. cornifrons27 adult.Unele pesticide se scurg și în polen, afectând dezvoltarea larvelor de porumb și provocând moartea acestora19.Alte studii au arătat că unele fungicide pot modifica semnificativ comportamentul de cuibărit al speciei înrudite O. lignaria28.În plus, studiile de laborator și de teren care simulează scenarii de expunere la pesticide (inclusiv fungicide) au arătat că pesticidele afectează negativ fiziologia 22 morfologia 29 și supraviețuirea albinelor melifere și a unor albine solitare.Diverse spray-uri fungicide aplicate direct florilor deschise în timpul înfloririi pot contamina polenul colectat de adulți pentru dezvoltarea larvelor, ale cărui efecte rămân de studiat30.
Este din ce în ce mai recunoscut că dezvoltarea larvelor este influențată de polen și comunitățile microbiene ale sistemului digestiv.Microbiomul albinelor influențează parametri precum masa corporală31, modificările metabolice22 și susceptibilitatea la agenți patogeni32.Studiile anterioare au examinat influența stadiului de dezvoltare, a nutrienților și a mediului asupra microbiomului albinelor solitare.Aceste studii au relevat asemănări în structura și abundența microbiomilor larvare și polenului33, precum și cele mai comune genuri bacteriene Pseudomonas și Delftia, printre speciile de albine solitare.Cu toate acestea, deși fungicidele au fost asociate cu strategii de protejare a sănătății albinelor, efectele fungicidelor asupra microbiotei larvelor prin expunerea orală directă rămân neexplorate.
Acest studiu a testat efectele dozelor reale de șase fungicide utilizate în mod obișnuit, înregistrate pentru utilizare pe fructele pomilor în Statele Unite, inclusiv fungicidele de contact și sistemice administrate pe cale orală larvelor de molii ale viermilor de porumb din alimente contaminate.Am descoperit că fungicidele de contact și sistemice au redus creșterea în greutate corporală a albinelor și au crescut mortalitatea, cu cele mai severe efecte asociate cu mancozeb și piritiopide.Am comparat apoi diversitatea microbiană a larvelor hrănite cu dieta de polen tratată cu mancozeb cu cele hrănite cu dieta martor.Discutăm mecanismele potențiale care stau la baza mortalității și implicațiile pentru programele de management integrat al dăunătorilor și polenizatorilor (IPPM)36.
O. cornifrons adulți care iernează în coconi au fost obținuți de la Fruit Research Center, Biglerville, PA și depozitați la -3 până la 2 ° C (± 0,3 ° C).Înainte de experiment (600 de coconi în total).În mai 2022, 100 de coconi de O. cornifrons au fost transferați zilnic în pahare de plastic (50 de coconi pe ceașcă, DI 5 cm × 15 cm lungime) și au fost plasate șervețele în interiorul cupelor pentru a promova deschiderea și a oferi un substrat masticabil, reducând stresul asupra pietroasei. albine37 .Puneți două pahare de plastic care conțin coconi într-o cușcă pentru insecte (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) cu hrănitori de 10 ml care conțin soluție de zaharoză 50% și păstrați timp de patru zile pentru a asigura închiderea și împerecherea.23°C, umiditate relativa 60%, fotoperioada 10 l (intensitate redusa): 14 zile.100 de femele și masculi împerecheați au fost eliberați în fiecare dimineață timp de șase zile (100 pe zi) în două cuiburi artificiale în timpul înfloririi de vârf a mărului (cuib capcană: lățime 33,66 × înălțime 30,48 × lungime 46,99 cm; Figura suplimentară 1).Amplasat la Pennsylvania State Arboretum, lângă cireș (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), piersici (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pere (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia „Shinko”, Pyrus perifolia „Shinseiki”, măr coronarian (Malus coronaria) și numeroase soiuri de meri (Malus coronaria, Malus), măr domestic „Co-op 30′ Enterprise™, măr Malus „Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia „Freedom”, Begonia „Golden Delicious”, Begonia „Nova Spy”).Fiecare căsuță pentru păsări din plastic albastru se potrivește deasupra a două cutii de lemn.Fiecare cutie de cuib conținea 800 de tuburi de hârtie kraft goale (spirală deschisă, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) introduse în tuburi opace de celofan (0,7 OD vezi dopuri din plastic (dopuri T-1X) oferă locuri de cuibărit .
Ambele cutii de cuib sunt orientate spre est și au fost acoperite cu gard de grădină din plastic verde (model Everbilt #889250EB12, dimensiunea deschiderii 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) pentru a preveni accesul rozătoarelor și păsărilor și așezate pe suprafața solului lângă solul cuibului. cutii.Cutie cuib (Figura suplimentară 1a).Ouăle de borer de porumb au fost colectate zilnic prin colectarea a 30 de tuburi din cuiburi și transportarea lor la laborator.Cu ajutorul foarfecelor, faceți o tăietură la capătul tubului, apoi dezasamblați tubul spiralat pentru a expune celulele de puieți.Ouăle individuale și polenul lor au fost îndepărtate folosind o spatulă curbată (kit de instrumente Microslide, BioQuip Products Inc., California).Ouăle au fost incubate pe hârtie de filtru umedă și plasate într-un vas Petri timp de 2 ore înainte de a fi utilizate în experimentele noastre (Figura suplimentară 1b-d).
În laborator, am evaluat toxicitatea orală a șase fungicide aplicate înainte și în timpul înfloririi mărului la trei concentrații (0,1X, 0,5X și 1X, unde 1X este marca aplicată la 100 de galoane de apă/acru. Doză mare de câmp = concentrație în câmp)., Tabelul 1).Fiecare concentrație a fost repetată de 16 ori (n = 16).Două fungicide de contact (Tabelul S1: mancozeb 2696,14 ppm și captan 2875,88 ppm) și patru fungicide sistemice (Tabelul S1: piritiostrobină 250,14 ppm; trifloxistrobină 110,06 ppm; toxicitate miclobutanil azole 74,85 ppm); la fructe, legume și culturi ornamentale .Am omogenizat polenul folosind o râșniță, am transferat 0,20 g într-un godeu (Placă Falcon cu 24 de godeuri) și am adăugat și amestecat 1 μL de soluție de fungicid pentru a forma polen piramidal cu godeuri adânci de 1 mm în care au fost plasate ouăle.Așezați folosind o mini spatulă (Figura suplimentară 1c, d).Plăcile Falcon au fost păstrate la temperatura camerei (25°C) și 70% umiditate relativă.Le-am comparat cu larvele martor hrănite cu o dietă omogenă cu polen tratată cu apă pură.Am înregistrat mortalitatea și am măsurat greutatea larvelor o dată la două zile până când larvele au atins vârsta prepupală folosind o balanță analitică (Fisher Scientific, precizie = 0,0001 g).În cele din urmă, raportul de sex a fost evaluat prin deschiderea coconului după 2,5 luni.
ADN-ul a fost extras din larve întregi de O. cornifrons (n = 3 per stare de tratament, polen tratat cu mancozeb și netratat) și am efectuat analize de diversitate microbiană pe aceste probe, mai ales că la mancozeb s-a observat cea mai mare mortalitate la larve.primind MnZn.ADN-ul a fost amplificat, purificat folosind kitul DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) și secvențiat (600 de cicluri) pe un Illumina® MiSeq™ folosind kitul v3.Secvențierea țintită a genelor de ARN ribozomal 16S bacterian a fost efectuată utilizând kitul de pregătire pentru bibliotecă Quick-16S™ NGS (Zymo Research, Irvine, CA) folosind primeri care vizează regiunea V3-V4 a genei ARNr 16S.În plus, secvențierea 18S a fost efectuată folosind incluziunea PhiX 10% și amplificarea a fost efectuată folosind perechea de primeri 18S001 și NS4.
Importați și procesați citirile asociate39 utilizând conducta QIIME2 (v2022.11.1).Aceste citiri au fost tăiate și îmbinate, iar secvențele himerice au fost eliminate folosind plugin-ul DADA2 în QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40.Atribuțiile claselor 16S și 18S au fost efectuate utilizând pluginul de clasificare de obiecte Classify-sklearn și artefactul pre-antrenat silva-138-99-nb-classifier.
Toate datele experimentale au fost verificate pentru normalitate (Shapiro-Wilks) și omogenitatea varianțelor (testul Levene).Deoarece setul de date nu a îndeplinit ipotezele analizei parametrice și transformarea nu a reușit să standardizeze reziduurile, am efectuat un ANOVA neparametric în două sensuri (Kruskal-Wallis) cu doi factori [timp (în trei faze 2, 5 și 8 zile). momente) și fungicid] pentru a evalua efectul tratamentului asupra greutății proaspete larvelor, apoi au fost efectuate comparații post-hoc neparametrice pe perechi folosind testul Wilcoxon.Am folosit un model liniar generalizat (GLM) cu o distribuție Poisson pentru a compara efectele fungicidelor asupra supraviețuirii în trei concentrații de fungicide41,42.Pentru analiza abundenței diferențiale, numărul de variante de secvență de amplicon (ASV) a fost prăbușit la nivel de gen.Comparațiile dintre abundența diferențială între grupuri folosind 16S (nivel de gen) și abundența relativă 18S au fost efectuate folosind un model aditiv generalizat pentru poziție, scară și formă (GAMLSS) cu distribuții ale familiei beta zero-umflate (BEZI), care au fost modelate pe o macro .în Microbiome R43 (v1.1).1).Îndepărtați speciile mitocondriale și cloroplastice înainte de analiza diferențială.Din cauza nivelurilor taxonomice diferite ale 18S, doar nivelul cel mai scăzut al fiecărui taxon a fost utilizat pentru analize diferențiale.Toate analizele statistice au fost efectuate folosind R (v. 3.4.3., proiect CRAN) (Team 2013).
Expunerea la mancozeb, piritiostrobin și trifloxistrobin a redus semnificativ creșterea în greutate corporală la O. cornifrons (Fig. 1).Aceste efecte au fost observate în mod constant pentru toate cele trei doze evaluate (Fig. 1a-c).Cyclostrobin și myclobutanil nu au redus semnificativ greutatea larvelor.
Greutatea medie proaspătă a larvelor de tulpină măsurată în trei momente în cadrul a patru tratamente alimentare (hrană omogenă cu polen + fungicid: martor, doze de 0,1X, 0,5X și 1X).(a) Doză mică (0,1X): primul punct de timp (ziua 1): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, al doilea punct de timp (ziua 5): 22,83, DF = 0,0009;a treia oară;punctul (ziua 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) jumătate de doză (0,5X): primul punct de timp (ziua 1): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, al doilea punct de timp (ziua întâi).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;al treilea punct de timp (ziua 8) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Locul sau doza completă (1X): primul punct de timp (ziua 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, al doilea punct de timp (ziua 5): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;al treilea punct de timp (ziua 8): χ2: 28,39, DF = 6;analiza neparametrică a varianței.Barele reprezintă media ± SE a comparațiilor pe perechi (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
La cea mai mică doză (0,1X), greutatea corporală a larvelor a fost redusă cu 60% cu trifloxistrobin, 49% cu mancozeb, 48% cu myclobutanil și 46% cu piritistrobin (Fig. 1a).Când au fost expuse la jumătate din doza de câmp (0,5X), greutatea corporală a larvelor de mancozeb a fost redusă cu 86%, piritiostrobină cu 52% și trifloxistrobină cu 50% (Fig. 1b).O doză de câmp complet (1X) de mancozeb a redus greutatea larvelor cu 82%, piritiostrobină cu 70% și trifloxistrobină, myclobutanil și sangard cu aproximativ 30% (Fig. 1c).
Mortalitatea a fost cea mai mare în rândul larvelor hrănite cu polen tratat cu mancozeb, urmate de piritiostrobină și trifloxistrobină.Mortalitatea a crescut odată cu creșterea dozelor de mancozeb și pirizolină (Fig. 2; Tabelul 2).Cu toate acestea, mortalitatea forătorului de porumb a crescut doar ușor pe măsură ce concentrațiile de trifloxistrobină au crescut;ciprodinilul și captanul nu au crescut semnificativ mortalitatea în comparație cu tratamentele martor.
Mortalitatea larvelor muștei borer a fost comparată după ingerarea polenului tratat individual cu șase fungicide diferite.Mancozebul și pentopiramida au fost mai sensibile la expunerea orală la larve de porumb (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linie, panta = 0,29, P < 0,001; panta = 0,24, P <0,00)).
În medie, în toate tratamentele, 39,05% dintre pacienți erau femei și 60,95% bărbați.Dintre tratamentele de control, proporția femeilor a fost de 40% atât în studiile cu doză mică (0,1X) cât și în doză jumătate (0,5X) și de 30% în studiile cu doză de teren (1X).La doza de 0,1X, dintre larvele hrănite cu polen tratate cu mancozeb și myclobutanil, 33,33% dintre adulți erau femele, 22% dintre adulți erau femele, 44% dintre larvele adulte erau femele, 44% dintre larvele adulte erau femele.femele, 41% dintre larvele adulte au fost femele, iar martorii au fost 31% (Fig. 3a).La o doză de 0,5 ori mai mare decât doza, 33% dintre viermii adulți din grupul cu mancozeb și piritiostrobină au fost femele, 36% în grupul cu trifloxistrobin, 41% în grupul cu myclobutanil și 46% în grupul cu ciprostrobin.Această cifră a fost de 53% în grup.în grupul cu captan și 38% în grupul martor (Fig. 3b).La doza 1X, 30% din grupul cu mancozeb erau femei, 36% din grupul cu piritiostrobină, 44% din grupul cu trifloxistrobin, 38% din grupul cu myclobutanil, 50% din grupul martor erau femei – 38,5% (Fig. 3c) .
Procentul de forători femele și masculi după expunerea la fungicid în stadiul larvar.(a) Doză mică (0,1X).(b) Jumătate de doză (0,5X).(c) Doză de câmp sau doză completă (1X).
Analiza secvenței 16S a arătat că grupul bacterian diferă între larvele hrănite cu polen tratat cu mancozeb și larvele hrănite cu polen netratat (Fig. 4a).Indicele microbian al larvelor netratate hrănite cu polen a fost mai mare decât cel al larvelor hrănite cu polen tratat cu mancozeb (Fig. 4b).Deși diferența observată de bogăție între grupuri nu a fost semnificativă statistic, ea a fost semnificativ mai mică decât cea observată pentru larvele care se hrănesc cu polen netratat (Fig. 4c).Abundența relativă a arătat că microbiota larvelor hrănite cu polen de control a fost mai diversă decât cea a larvelor hrănite cu larve tratate cu mancozeb (Fig. 5a).Analiza descriptivă a relevat prezența a 28 de genuri în probele martor și tratate cu mancozeb (Fig. 5b).c Analiza folosind secvențierea 18S nu a evidențiat diferențe semnificative (Figura 2 suplimentară).
Profilurile SAV bazate pe secvențe 16S au fost comparate cu bogăția Shannon și bogăția observată la nivel de filum.(a) Analiza coordonatelor principale (PCoA) bazată pe structura generală a comunității microbiene la larvele hrănite cu polen sau martor netratate (albastru) și larvele hrănite cu mancozeb (portocaliu).Fiecare punct de date reprezintă un eșantion separat.PCoA a fost calculat folosind distanța Bray-Curtis a distribuției t multivariate.Ovalele reprezintă nivelul de încredere de 80%.(b) Boxplot, date brute despre avere Shannon (puncte) și c.Bogăție observabilă.Boxploturile arată casete pentru linia mediană, intervalul intercuartil (IQR) și 1,5 × IQR (n = 3).
Compoziția comunităților microbiene de larve hrănite cu polen tratat și netratat cu mancozeb.(a) Abundența relativă a genurilor microbiene se citește în larve.(b) Harta termică a comunităților microbiene identificate.Delftia (odds ratio (OR) = 0,67, P = 0,0030) și Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Rândurile hărții termice sunt grupate folosind distanța de corelare și conectivitatea medie.
Rezultatele noastre arată că expunerea orală la fungicide de contact (mancozeb) și sistemice (pirostrobin și trifloxistrobin), aplicate pe scară largă în timpul înfloririi, a redus semnificativ creșterea în greutate și a crescut mortalitatea larvelor de porumb.În plus, mancozebul a redus semnificativ diversitatea și bogăția microbiomului în timpul stadiului prepupal.Miclobutanilul, un alt fungicid sistemic, a redus semnificativ creșterea în greutate a larvelor la toate cele trei doze.Acest efect a fost evident la al doilea (ziua 5) și al treilea (ziua 8) momentelor.În schimb, ciprodinilul și captanul nu au redus semnificativ creșterea în greutate sau supraviețuirea în comparație cu grupul de control.Din cunoștințele noastre, această lucrare este prima care a determinat efectele ratelor de câmp ale diferitelor fungicide utilizate pentru protejarea culturilor de porumb prin expunerea directă la polen.
Toate tratamentele cu fungicide au redus semnificativ creșterea în greutate corporală în comparație cu tratamentele martor.Mancozebul a avut cel mai mare efect asupra creșterii în greutate a larvelor, cu o reducere medie de 51%, urmată de piritiostrobină.Cu toate acestea, alte studii nu au raportat efecte adverse ale dozelor de fungicide pe teren asupra stadiilor larvare44.Deși s-a demonstrat că biocidele cu ditiocarbamat au o toxicitate acută scăzută45, bisditiocarbamații de etilenă (EBDCS) precum mancozebul se pot degrada în sulfură de etilenă uree.Având în vedere efectele sale mutagene la alte animale, acest produs de degradare poate fi responsabil pentru efectele observate46,47.Studiile anterioare au arătat că formarea de etilen tiouree este influențată de factori precum temperatura ridicată48, nivelurile de umiditate49 și durata de depozitare a produsului50.Condițiile adecvate de depozitare a biocidelor pot atenua aceste efecte secundare.În plus, Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară și-a exprimat îngrijorarea cu privire la toxicitatea piritiopidei, care s-a dovedit a fi cancerigen pentru sistemele digestive ale altor animale51.
Administrarea orală de mancozeb, piritiostrobină și trifloxistrobină crește mortalitatea larvelor de foră porumb.În schimb, miclobutanilul, ciprociclina și captanul nu au avut niciun efect asupra mortalității.Aceste rezultate diferă de cele ale lui Ladurner și colab.52, care au arătat că captanul a redus semnificativ supraviețuirea adulților O. lignaria și Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).În plus, s-a descoperit că fungicide precum captanul și boscalidul provoacă mortalitatea larvelor52,53,54 sau modifică comportamentul de hrănire55.Aceste modificări, la rândul lor, pot afecta calitatea nutrițională a polenului și în cele din urmă câștigul de energie al stadiului larvar.Mortalitatea observată în grupul de control a fost în concordanță cu alte studii 56,57.
Raportul de sex masculin-favorabil observat în munca noastră poate fi explicat de factori precum împerecherea insuficientă și condițiile meteorologice proaste în timpul înfloririi, așa cum a sugerat anterior pentru O. cornuta de către Vicens și Bosch.Deși femelele și masculii din studiul nostru au avut patru zile pentru a se împerechea (o perioadă considerată în general suficientă pentru împerecherea cu succes), am redus în mod deliberat intensitatea luminii pentru a minimiza stresul.Cu toate acestea, această modificare poate interfera neintenționat cu procesul de împerechere61.În plus, albinele se confruntă cu câteva zile de vreme nefavorabilă, inclusiv ploi și temperaturi scăzute (<5°C), care pot avea, de asemenea, un impact negativ asupra succesului împerecherii4,23.
Deși studiul nostru s-a concentrat pe întregul microbiom al larvelor, rezultatele noastre oferă o perspectivă asupra potențialelor relații dintre comunitățile bacteriene care pot fi esențiale pentru nutriția albinelor și expunerea la fungicide.De exemplu, larvele hrănite cu polen tratat cu mancozeb au redus semnificativ structura și abundența comunității microbiene în comparație cu larvele hrănite cu polen netratat.La larvele care consumă polen netratat, grupurile bacteriene Proteobacteria și Actinobacteria au fost dominante și au fost predominant aerobe sau facultativ aerobe.Se știe că bacteriile Delft, de obicei asociate cu specii de albine solitare, au activitate antibiotică, indicând un potențial rol protector împotriva agenților patogeni.O altă specie bacteriană, Pseudomonas, a fost abundentă în larvele hrănite cu polen netratat, dar a fost redusă semnificativ la larvele tratate cu mancozeb.Rezultatele noastre susțin studiile anterioare care identifică Pseudomonas ca unul dintre cele mai abundente genuri în O. bicornis35 și alte viespi solitare34.Deși nu au fost studiate dovezi experimentale pentru rolul Pseudomonas în sănătatea O. cornifrons, s-a dovedit că această bacterie promovează sinteza toxinelor protectoare la gândacul Paederus fuscipes și promovează metabolismul argininei in vitro 35, 65. Aceste observații sugerează un rol potențial în apărarea virală și bacteriană în timpul dezvoltării larvelor de O. cornifrons.Microbacterium este un alt gen identificat în studiul nostru despre care se raportează că este prezent în număr mare la larvele de muscă soldată neagră în condiții de foame66.La larvele de O. cornifrons, microbacteriile pot contribui la echilibrul și rezistența microbiomului intestinal în condiții de stres.În plus, Rhodococcus se găsește în larvele de O. cornifrons și este cunoscut pentru abilitățile sale de detoxifiere67.Acest gen se găsește și în intestinul A. florea, dar în abundență foarte mică68.Rezultatele noastre demonstrează prezența variațiilor genetice multiple în numeroase taxoni microbieni care pot modifica procesele metabolice la larve.Cu toate acestea, este necesară o mai bună înțelegere a diversității funcționale a O. cornifrons.
În rezumat, rezultatele indică faptul că mancozebul, piritiostrobinul și trifloxistrobinul au redus creșterea în greutate corporală și au crescut mortalitatea larvelor de porumb.Deși există o preocupare tot mai mare cu privire la efectele fungicidelor asupra polenizatorilor, este nevoie de a înțelege mai bine efectele metaboliților reziduali ai acestor compuși.Aceste rezultate pot fi încorporate în recomandări pentru programele de management integrat al polenizatorilor care îi ajută pe fermieri să evite utilizarea anumitor fungicide înainte și în timpul înfloririi pomilor fructiferi, selectând fungicide și variind momentul aplicării, sau prin încurajarea utilizării unor alternative mai puțin dăunătoare 36. Aceste informații este important pentru elaborarea recomandărilor.privind utilizarea pesticidelor, cum ar fi ajustarea programelor de pulverizare existente și schimbarea timpului de pulverizare atunci când se selectează fungicide sau promovarea utilizării unor alternative mai puțin periculoase.Sunt necesare cercetări suplimentare cu privire la efectele adverse ale fungicidelor asupra raportului dintre sexe, comportamentului de hrănire, microbiomului intestinal și mecanismelor moleculare care stau la baza pierderii în greutate și a mortalității forecelui porumbului.
Datele sursă 1, 2 și 3 din figurile 1 și 2 au fost depuse în depozitul de date figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 și https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Secvențele analizate în studiul curent (Fig. 4, 5) sunt disponibile în depozitul NCBI SRA sub numărul de acces PRJNA1023565.
Bosch, J. și Kemp, WP Dezvoltarea și stabilirea speciilor de albine melifere ca polenizatori ai culturilor agricole: exemplul genului Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) și pomi fructiferi.Taur.Ntomore.resursă.92, 3–16 (2002).
Parker, MG și colab.Practici de polenizare și percepții ale polenizatorilor alternativi în rândul cultivatorilor de mere din New York și Pennsylvania.Actualizați.Agricultură.sistemele alimentare.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL și Ricketts TH Ecologia și economia polenizării migdalelor folosind albine native.J. Economie.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. și Park, Y.-L.Efectele schimbărilor climatice asupra fenologiei tragopanului: implicații pentru managementul populației.A urca.Modificarea 150, 305–317 (2018).
Artz, DR și Pitts-Singer, TL Efectul spray-urilor fungicide și adjuvante asupra comportamentului de cuibărit a două albine solitare gestionate (Osmia lignaria și Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. şi colab.Un fungicid de cultură cu toxicitate scăzută (fenbuconazol) interferează cu semnalele de calitate reproductivă masculină, ceea ce duce la un succes redus de împerechere la albinele sălbatice solitare.J. Aplicații.ecologie.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Insecticidele neonicotinoide și biosinteza ergosterolului suprimă mortalitatea fungicidelor sinergice la trei specii de albine.Controlul dăunătorilor.știința.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.și Danforth BN Larvele solitare de viespi modifică diversitatea bacteriană furnizată de polen albinelor care cuibăresc tulpini Osmia cornifrons (Megachilidae).față.microorganism.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN și Steffan SA Microorganismele ectosimbiotice din polenul fermentat sunt la fel de importante pentru dezvoltarea albinelor solitare ca și polenul însuși.ecologie.evoluţie.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F și Thalheimer M. Plantarea între rânduri în livezi de meri pentru a controla bolile de reînsămânțare: un studiu practic de eficacitate bazat pe indicatori microbieni.Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG și Peter KA Putregaiul amar al merelor în mijlocul Atlanticului Statelor Unite: evaluarea speciilor cauzatoare și influența condițiilor meteorologice regionale și susceptibilitatea cultivarului.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.și Stanley DA Fungicide, erbicide și albine: o revizuire sistematică a cercetărilor și metodelor existente.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED și Jepson, PC Efectele sinergice ale fungicidelor EBI și insecticidelor piretroide asupra albinelor (Apis mellifera).dăunează știința.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE și Peng, CY Efectul fungicidelor selectate asupra creșterii și dezvoltării larvelor de albine Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).Miercuri.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. și McArt, S. Decision Guide for Pesticide Use to Protect Pollinators in Tree Orchards (Universitatea Cornell, 2018).
Iwasaki, JM și Hogendoorn, K. Expunerea albinelor la non-pesticide: o revizuire a metodelor și a rezultatelor raportate.Agricultură.ecosistem.Miercuri.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.și Pitts-Singer TL Efectul tipului de aprovizionare și al expunerii la pesticide asupra dezvoltării larvelor de Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).Miercuri.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM și Pitts-Singer TL Căi de expunere la pesticide la albinele solitare cu cuib gol.Miercuri.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT şi colab.Un nou protocol de biotestare prin ingestie pentru evaluarea toxicității pesticidelor la albinele adulte de grădină japoneze (Osmia cornifrons).știința.Rapoarte 10, 9517 (2020).
Ora postării: 14-mai-2024