Hvala što ste posjetili Nature.com.Verzija preglednika koji koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje rezultate preporučujemo da koristite noviju verziju svog preglednika (ili onemogućite način rada kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali stalnu podršku, prikazujemo stranicu bez stiliziranja ili JavaScripta.
Fungicidi se često koriste tijekom cvatnje voćaka i mogu ugroziti oprašivače kukaca.Međutim, malo se zna o tome kako oprašivači koji nisu pčele (npr. solitarne pčele, Osmia cornifrons) reagiraju na kontaktne i sistemične fungicide koji se obično koriste na jabukama tijekom cvatnje.Ova praznina u znanju ograničava regulatorne odluke koje određuju sigurne koncentracije i vrijeme prskanja fungicidom.Procijenili smo djelovanje dva kontaktna fungicida (kaptan i mankozeb) i četiri međuslojna/fitosustavna fungicida (ciprociklin, miklobutanil, pirostrobin i trifloksistrobin).Učinci na debljanje ličinki, preživljavanje, omjer spolova i bakterijsku raznolikost.Evaluacija je provedena pomoću kroničnog oralnog biološkog testa u kojem je pelud tretirana u tri doze na temelju trenutno preporučene doze za terensku upotrebu (1X), pola doze (0,5X) i niske doze (0,1X).Sve doze mankozeba i piritisolina značajno su smanjile tjelesnu težinu i preživljavanje ličinki.Zatim smo sekvencionirali gen 16S kako bismo okarakterizirali larvalni bakteriom mankozeba, fungicida odgovornog za najveću smrtnost.Otkrili smo da su bakterijska raznolikost i obilje značajno smanjeni u ličinkama hranjenim peludom tretiranim mankozebom.Naši laboratorijski rezultati pokazuju da je prskanje nekim od ovih fungicida tijekom cvatnje posebno štetno za zdravlje O. cornifrons.Ove informacije su relevantne za buduće upravljačke odluke o održivom korištenju sredstava za zaštitu voćaka i služe kao osnova za regulatorne procese usmjerene na zaštitu oprašivača.
Solitarna pčela mason Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) unesena je u Sjedinjene Države iz Japana kasnih 1970-ih i ranih 1980-ih, a vrsta od tada igra važnu ulogu oprašivača u upravljanim ekosustavima.Naturalizirane populacije ove pčele dio su približno 50 vrsta divljih pčela koje nadopunjuju pčele koje oprašuju voćnjake badema i jabuka u Sjedinjenim Državama2,3.Mason pčele suočavaju se s mnogim izazovima, uključujući fragmentaciju staništa, patogene i pesticide3,4.Među insekticidima, fungicidi smanjuju dobivanje energije, traženje hrane5 i kondicioniranje tijela6,7.Iako nedavna istraživanja sugeriraju da na zdravlje Mason pčela izravno utječu komenzalni i ektobaktični mikroorganizmi, 8,9 jer bakterije i gljivice mogu utjecati na prehranu i imunološki odgovor, učinci izloženosti fungicidima na mikrobnu raznolikost Mason pčela tek se počinju otkrivati. studirao.
Fungicidi različitog djelovanja (kontaktni i sistemični) prskaju se u voćnjacima prije i tijekom cvatnje za liječenje bolesti jabučne krastavosti, ljute truleži, smeđe truleži i pepelnice10,11.Fungicidi se smatraju bezopasnim za oprašivače, pa se preporučuju vrtlarima tijekom razdoblja cvatnje;Izloženost i gutanje ovih fungicida od strane pčela je relativno dobro poznato, jer je to dio procesa registracije pesticida od strane Agencije za zaštitu okoliša SAD-a i mnogih drugih nacionalnih regulatornih agencija12,13,14.Međutim, učinci fungicida na ne-pčele manje su poznati jer nisu obavezni prema ugovorima o odobrenju za stavljanje u promet u Sjedinjenim Državama15.Osim toga, općenito ne postoje standardizirani protokoli za testiranje pojedinačnih pčela16,17, a održavanje zajednica koje daju pčele za testiranje je izazovno18.U Europi i SAD-u sve se više provode ispitivanja različitih pčela kojima se upravlja kako bi se proučavali učinci pesticida na divlje pčele, a nedavno su razvijeni standardizirani protokoli za O. cornifrons19.
Rogate pčele su monociti i komercijalno se koriste u usjevima šarana kao dodatak ili zamjena za medonosne pčele.Ove pčele izlaze između ožujka i travnja, a rano zreli mužjaci izlaze tri do četiri dana prije ženki.Nakon parenja, ženka aktivno skuplja pelud i nektar kako bi osigurala niz stanica za leglo unutar šupljine cjevastog gnijezda (prirodnog ili umjetnog)1,20.Jaja su položena na pelud unutar stanica;ženka zatim gradi glineni zid prije pripreme sljedeće ćelije.Ličinke prvog stadija zatvorene su u korionu i hrane se embrionalnim tekućinama.Od drugog do petog stadija (pretkukuljice) ličinke se hrane polenom22.Nakon što se zaliha peludi potpuno iscrpi, ličinke formiraju čahure, lutke i izlaze kao odrasle jedinke u istoj komori za leglo, obično u kasno ljeto20,23.Odrasle jedinke pojavljuju se sljedećeg proljeća.Preživljavanje odrasle osobe povezano je s neto povećanjem energije (dobitak težine) na temelju unosa hrane.Stoga su nutritivna kvaliteta peludi, kao i drugi čimbenici poput vremena ili izloženosti pesticidima, odrednice preživljavanja i zdravlja24.
Insekticidi i fungicidi primijenjeni prije cvatnje mogu se kretati unutar vaskulature biljke u različitim stupnjevima, od translaminarnih (npr. mogu se kretati s gornje površine lišća na donju površinu, kao neki fungicidi) 25 do stvarno sistemskih učinaka., koji mogu prodrijeti u krošnju iz korijena, mogu ući u nektar cvjetova jabuke26, gdje mogu ubiti odrasle O. cornifrons27.Neki pesticidi također prodiru u pelud, utječući na razvoj ličinki kukuruza i uzrokujući njihovu smrt19.Druga su istraživanja pokazala da neki fungicidi mogu značajno promijeniti ponašanje srodne vrste O. lignaria pri gniježđenju28.Osim toga, laboratorijske i terenske studije koje simuliraju scenarije izloženosti pesticidima (uključujući fungicide) pokazale su da pesticidi negativno utječu na fiziologiju 22 morfologiju 29 i preživljavanje medonosnih pčela i nekih solitarnih pčela.Različiti fungicidni sprejevi primijenjeni izravno na otvorene cvjetove tijekom cvatnje mogu kontaminirati pelud koju odrasle jedinke skupljaju za razvoj ličinki, čije učinke tek treba proučiti30.
Sve se više uviđa da na razvoj ličinki utječu pelud i mikrobne zajednice probavnog sustava.Mikrobiom medonosne pčele utječe na parametre kao što su tjelesna masa31, metaboličke promjene22 i osjetljivost na patogene32.Prethodne studije ispitivale su utjecaj razvojnog stadija, hranjivih tvari i okoliša na mikrobiom solitarnih pčela.Ta su istraživanja otkrila sličnosti u strukturi i obilju mikrobioma ličinki i peludi33, kao i najčešćih bakterijskih rodova Pseudomonas i Delftia, među vrstama solitarnih pčela.Međutim, iako su fungicidi povezani sa strategijama zaštite zdravlja pčela, učinci fungicida na mikrobiotu ličinki kroz izravnu oralnu izloženost ostaju neistraženi.
Ova studija testirala je učinke stvarnih doza šest često korištenih fungicida registriranih za upotrebu na drveću u Sjedinjenim Državama, uključujući kontaktne i sistemske fungicide oralno davane ličinkama kukuruznog moljca iz kontaminirane hrane.Utvrdili smo da kontaktni i sistemski fungicidi smanjuju prirast tjelesne težine pčela i povećavaju smrtnost, s najtežim učincima povezanim s mankozebom i piritiopidom.Zatim smo usporedili mikrobnu raznolikost ličinki hranjenih peludom tretiranom mankozebom s onima hranjenim kontrolnom prehranom.Raspravljamo o potencijalnim mehanizmima koji leže u osnovi smrtnosti i implikacijama za programe integriranog upravljanja štetočinama i oprašivačima (IPPM)36.
Odrasli O. cornifrons koji su prezimili u čahurama dobiveni su iz Centra za istraživanje voća, Biglerville, PA, i pohranjeni na -3 do 2°C (±0,3°C).Prije pokusa (ukupno 600 čahura).U svibnju 2022. 100 čahura O. cornifrons dnevno je prebačeno u plastične čaše (50 čahura po čašici, DI 5 cm × 15 cm duljine) i maramice su stavljene unutar čašica kako bi se pospješilo otvaranje i osigurala podloga za žvakanje, smanjujući stres na kamenu pčele37 .Stavite dvije plastične čaše koje sadrže čahure u kavez za kukce (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tajvan) s hranilicama od 10 ml koje sadrže 50 % otopine saharoze i pohranite četiri dana kako biste osigurali zatvaranje i parenje.23°C, relativna vlažnost zraka 60%, fotoperiod 10 l (niski intenzitet): 14 dana.100 parenih ženki i mužjaka puštano je svakog jutra tijekom šest dana (100 dnevno) u dva umjetna gnijezda tijekom vrhunca cvatnje jabuke (gnijezdo zamke: širina 33,66 × visina 30,48 × duljina 46,99 cm; Dodatna slika 1).Smješten u Arboretumu države Pennsylvania, u blizini trešnje (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), breskve (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), kruške (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), stablo jabuke Coronaria (Malus coronaria) i brojne sorte stabala jabuka (Malus coronaria, Malus), stablo domaće jabuke 'Co-op 30′ Enterprise™, stablo jabuke Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonija 'Freedom', begonija 'Golden Delicious', begonija 'Nova Spy').Svaka plava plastična kućica za ptice stane na vrh dvije drvene kutije.Svaka kutija za gnijezdo sadržavala je 800 praznih cijevi od kraft papira (spiralno otvorenih, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) umetnutih u neprozirne celofanske cijevi (0,7 OD vidi Plastični čepovi (T-1X čepovi) pružaju mjesta za gniježđenje .
Oba gnijezda su bila okrenuta prema istoku i bila su prekrivena zelenom plastičnom vrtnom ogradom (Everbilt model #889250EB12, veličina otvora 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) kako bi se spriječio pristup glodavcima i pticama i postavljena na površinu tla pored tla gnijezda kutije.Gnijezdo (dodatna slika 1a).Jaja kukuruznog moljca sakupljana su svakodnevno prikupljanjem 30 epruveta iz gnijezda i transportom u laboratorij.Škarama zarežite kraj cijevi, a zatim rastavite spiralnu cijev da otkrijete matične stanice.Pojedinačna jaja i njihov pelud uklonjeni su pomoću zakrivljene lopatice (komplet alata Microslide, BioQuip Products Inc., Kalifornija).Jaja su inkubirana na vlažnom filter papiru i stavljena u Petrijevu zdjelicu 2 sata prije nego što su korištena u našim eksperimentima (dodatna slika 1b-d).
U laboratoriju smo procijenili oralnu toksičnost šest fungicida primijenjenih prije i tijekom cvatnje jabuke u tri koncentracije (0,1X, 0,5X i 1X, gdje je 1X oznaka primijenjena na 100 galona vode/jutru. Visoka poljska doza = koncentracija u području)., Stol 1).Svaka koncentracija ponovljena je 16 puta (n = 16).Dva kontaktna fungicida (Tablica S1: mankozeb 2696,14 ppm i kaptan 2875,88 ppm) i četiri sistemska fungicida (Tablica S1: piritiostrobin 250,14 ppm; trifloksistrobin 110,06 ppm; miklobutanil azol 75 ,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) toksičnost za voće, povrće i ukrasne kulture .Pelud smo homogenizirali pomoću mlina, 0,20 g prenijeli u jažicu (Falcon Plate s 24 jažice) te dodali i pomiješali 1 μL otopine fungicida da bi se formirao piramidalni pelud s jažicama dubine 1 mm u koje su stavljena jaja.Stavite pomoću mini lopatice (dodatna slika 1c,d).Falcon ploče su pohranjene na sobnoj temperaturi (25°C) i 70% relativne vlažnosti.Usporedili smo ih s kontrolnim ličinkama hranjenim homogenom peludnom hranom tretiranom čistom vodom.Bilježili smo smrtnost i mjerili težinu ličinki svaki drugi dan sve dok ličinke nisu dosegle prepupalnu dob koristeći analitičku vagu (Fisher Scientific, točnost = 0,0001 g).Na kraju, omjer spolova procijenjen je otvaranjem čahure nakon 2,5 mjeseca.
DNA je ekstrahirana iz cijelih ličinki O. cornifrons (n = 3 po uvjetima tretmana, pelud tretirana i netretirana mankozebom) te smo na tim uzorcima proveli analizu mikrobne raznolikosti, posebice zato što je kod mankozeba uočena najveća smrtnost u ličinkama.primanje MnZn.DNK je umnožena, pročišćena pomoću DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA kompleta (Zymo Research, Irvine, CA) i sekvencionirana (600 ciklusa) na Illumina® MiSeq™ pomoću v3 kompleta.Ciljano sekvenciranje bakterijskih 16S ribosomalnih RNA gena provedeno je korištenjem Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) korištenjem početnica koje ciljaju V3-V4 regiju 16S rRNA gena.Dodatno, 18S sekvenciranje je provedeno korištenjem 10% PhiX inkluzije, a amplifikacija je izvedena korištenjem para primera 18S001 i NS4.
Uvezite i obradite uparena čitanja39 pomoću QIIME2 cjevovoda (v2022.11.1).Ta očitanja su skraćena i spojena, a kimerne sekvence su uklonjene pomoću dodatka DADA2 u QIIME2 (qiime dada2 uparivanje šuma)40.Dodjela klasa 16S i 18S izvršena je pomoću dodatka za klasifikator objekata Classify-sklearn i prethodno obučenog artefakta silva-138-99-nb-classifier.
Svi eksperimentalni podaci provjereni su na normalnost (Shapiro-Wilks) i homogenost varijanci (Leveneov test).Budući da skup podataka nije zadovoljio pretpostavke parametarske analize, a transformacija nije uspjela standardizirati reziduale, proveli smo neparametrijsku dvosmjernu ANOVA (Kruskal-Wallis) s dva faktora [vrijeme (trofazni 2, 5 i 8 dana) vremenske točke) i fungicid] kako bi se procijenio učinak tretmana na svježu težinu ličinki, zatim su obavljene post hoc neparametrijske parne usporedbe pomoću Wilcoxonova testa.Koristili smo generalizirani linearni model (GLM) s Poissonovom distribucijom za usporedbu učinaka fungicida na preživljavanje kroz tri koncentracije fungicida41,42.Za diferencijalnu analizu obilja, broj varijanti sekvence amplikona (ASV) je smanjen na razini roda.Usporedbe diferencijalne abundancije između grupa koje koriste 16S (razina roda) i 18S relativnu abundanciju provedene su korištenjem generaliziranog aditivnog modela za položaj, razmjer i oblik (GAMLSS) s beta nulto napuhanim (BEZI) distribucijama obitelji, koje su modelirane na makro .u Microbiome R43 (v1.1).1).Uklonite vrste mitohondrija i kloroplasta prije diferencijalne analize.Zbog različitih taksonomskih razina 18S, samo je najniža razina svakog taksona korištena za diferencijalnu analizu.Sve statističke analize provedene su korištenjem R-a (v. 3.4.3., CRAN projekt) (Tim 2013).
Izloženost mankozebu, piritiostrobinu i trifloksistrobinu značajno je smanjila prirast tjelesne težine kod O. cornifrons (slika 1).Ti su učinci dosljedno uočeni za sve tri procijenjene doze (Slika 1a–c).Ciklostrobin i miklobutanil nisu značajno smanjili težinu ličinki.
Prosječna svježa težina ličinki svrdlaša izmjerena u tri vremenske točke pod četiri dijetetska tretmana (homogena hrana s peludom + fungicid: kontrola, 0,1X, 0,5X i 1X doze).(a) Niska doza (0,1X): prva vremenska točka (1. dan): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, druga vremenska točka (dan 5): 22,83, DF = 0,0009;treći put;točka (dan 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) pola doze (0,5X): prva vremenska točka (1. dan): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, druga vremenska točka (prvi dan).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;treća vremenska točka (dan 8) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Mjesto ili puna doza (1X): prva vremenska točka (1. dan) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, druga vremenska točka (dan 5): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;treća vremenska točka (dan 8): χ2: 28,39, DF = 6;neparametarska analiza varijance.Stupci predstavljaju srednju vrijednost ± SE parnih usporedbi (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Pri najnižoj dozi (0,1X), tjelesna težina ličinki smanjena je za 60% s trifloksistrobinom, 49% s mankozebom, 48% s miklobutanilom i 46% s piritistrobinom (slika 1a).Kada su bile izložene polovici terenske doze (0,5X), tjelesna težina ličinki mankozeba smanjena je za 86%, piritiostrobina za 52% i trifloksistrobina za 50% (slika 1b).Puna terenska doza (1X) mankozeba smanjila je težinu ličinki za 82%, piritiostrobin za 70%, a trifloksistrobin, miklobutanil i sangard za približno 30% (Slika 1c).
Smrtnost je bila najveća među ličinkama hranjenim peludom tretiranim mankozebom, a zatim piritiostrobinom i trifloksistrobinom.Smrtnost se povećavala s povećanjem doza mankozeba i piritisolina (Slika 2; Tablica 2).Međutim, smrtnost kukuruznog moljca samo se neznatno povećala kako su se povećale koncentracije trifloksistrobina;ciprodinil i kaptan nisu značajno povećali smrtnost u usporedbi s kontrolnim tretmanima.
Uspoređena je smrtnost ličinki muhe svrdlaša nakon ingestije peludi pojedinačno tretirane sa šest različitih fungicida.Mankozeb i pentopiramid bili su osjetljiviji na oralnu izloženost kukuruznim crvima (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linija, nagib = 0,29, P < 0,001; nagib = 0,24, P <0,00)).
U prosjeku, u svim tretmanima, 39,05% pacijenata bile su žene, a 60,95% muškarci.Među kontrolnim tretmanima, udio žena bio je 40% u studijama niske doze (0,1X) i poludoze (0,5X), te 30% u studijama terenske doze (1X).Pri dozi od 0,1X, među ličinkama hranjenim peludom tretiranim mankozebom i miklobutanilom, 33,33% odraslih bile su ženke, 22% odraslih bile su ženke, 44% odraslih ličinki bile su ženke, 44% odraslih ličinki bile su ženke.ženke, 41% odraslih ličinki bile su ženke, a kontrole su bile 31% (slika 3a).Pri 0,5 puta većoj dozi, 33% odraslih crva u skupini s mankozebom i piritiostrobinom bile su ženke, 36% u skupini s trifloksistrobinom, 41% u skupini s miklobutanilom i 46% u skupini s ciprostrobinom.Ta je brojka bila 53% u skupini.u skupini koja je primala kaptan i 38% u kontrolnoj skupini (slika 3b).U 1X dozi, 30% u skupini koja je primala mankozeb bile su žene, 36% u skupini koja je primala piritiostrobin, 44% u skupini koja je primala trifloksistrobin, 38% u skupini koja je primala miklobutanil, 50% u kontrolnoj skupini bile su žene – 38,5% (Slika 3c) .
Postotak ženki i mužjaka svrdlaša nakon izlaganja fungicidu u stadiju ličinke.(a) Niska doza (0,1X).(b) Pola doze (0,5X).(c) Terenska doza ili puna doza (1X).
Analiza sekvence 16S pokazala je da se bakterijska skupina razlikuje između ličinki hranjenih peludom tretiranim mankozebom i ličinki hranjenih netretiranom peludom (Slika 4a).Mikrobni indeks netretiranih ličinki hranjenih peludom bio je viši nego kod ličinki hranjenih peludom tretiranim mankozebom (slika 4b).Iako uočena razlika u bogatstvu između skupina nije bila statistički značajna, bila je značajno niža od one uočene za ličinke koje se hrane netretiranim peludom (Slika 4c).Relativna brojnost pokazala je da je mikrobiota ličinki hranjenih kontrolnim peludom bila raznolikija od mikrobiote ličinki hranjenih ličinkama tretiranim mankozebom (Slika 5a).Deskriptivna analiza otkrila je prisutnost 28 rodova u kontrolnim uzorcima i uzorcima tretiranim mankozebom (slika 5b).c Analiza korištenjem 18S sekvenciranja nije otkrila značajne razlike (dodatna slika 2).
SAV profili temeljeni na 16S sekvencama uspoređeni su sa Shannonovim bogatstvom i promatranim bogatstvom na razini vrste.(a) Analiza glavnih koordinata (PCoA) temeljena na ukupnoj strukturi mikrobne zajednice u netretiranim ličinkama hranjenim peludom ili kontrolnim (plavo) i ličinkama hranjenim mankozebom (narančasto).Svaka podatkovna točka predstavlja zaseban uzorak.PCoA je izračunat pomoću Bray-Curtisove udaljenosti multivarijatne t distribucije.Ovali predstavljaju razinu pouzdanosti od 80%.(b) Boxplot, neobrađeni Shannonovi podaci o bogatstvu (bodovi) i c.Vidljivo bogatstvo.Okvirni dijagrami prikazuju okvire za srednju liniju, interkvartilni raspon (IQR) i 1,5 × IQR (n = 3).
Sastav mikrobnih zajednica ličinki hranjenih peludom tretiranim i netretiranim mankozebom.(a) Relativna brojnost mikrobnih rodova očitava se u ličinkama.(b) Toplinska karta identificiranih mikrobnih zajednica.Delftia (omjer vjerojatnosti (OR) = 0,67, P = 0,0030) i Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Redovi toplinske karte grupirani su pomoću korelacijske udaljenosti i prosječne povezanosti.
Naši rezultati pokazuju da je oralna izloženost kontaktnim (mankozeb) i sistemičnim (pirostrobin i trifloksistrobin) fungicidima, široko primjenjivanim tijekom cvatnje, značajno smanjila prirast tjelesne težine i povećala smrtnost ličinki kukuruza.Osim toga, mankozeb je značajno smanjio raznolikost i bogatstvo mikrobioma tijekom pretpupalne faze.Miklobutanil, drugi sistemski fungicid, značajno je smanjio prirast tjelesne težine ličinki u sve tri doze.Ovaj je učinak bio očit u drugoj (5. dan) i trećoj (8. dan) vremenskoj točki.Nasuprot tome, ciprodinil i kaptan nisu značajno smanjili dobitak težine ili preživljenje u usporedbi s kontrolnom skupinom.Koliko znamo, ovo je prvo djelo koje utvrđuje učinke poljskih količina različitih fungicida koji se koriste za zaštitu usjeva kukuruza putem izravne izloženosti peludi.
Svi tretmani fungicidima značajno su smanjili prirast tjelesne težine u usporedbi s kontrolnim tretmanima.Mankozeb je imao najveći učinak na povećanje tjelesne težine ličinki s prosječnim smanjenjem od 51%, a slijedi ga piritiostrobin.Međutim, druge studije nisu izvijestile o štetnim učincima poljskih doza fungicida na stadije ličinki44.Iako se pokazalo da ditiokarbamatni biocidi imaju nisku akutnu toksičnost45, etilen bisditiokarbamati (EBDCS) kao što je mankozeb mogu se razgraditi do urea etilen sulfida.S obzirom na njegove mutagene učinke na druge životinje, ovaj produkt razgradnje mogao bi biti odgovoran za opažene učinke46,47.Prethodne studije pokazale su da na stvaranje etilentiouree utječu čimbenici kao što su povišena temperatura48, razina vlažnosti49 i duljina skladištenja proizvoda50.Odgovarajući uvjeti skladištenja biocida mogu ublažiti te nuspojave.Osim toga, Europska agencija za sigurnost hrane izrazila je zabrinutost zbog toksičnosti piritiopida, za kojeg se pokazalo da je kancerogen za probavni sustav drugih životinja51.
Oralna primjena mankozeba, piritiostrobina i trifloksistrobina povećava smrtnost ličinki kukuruznog moljca.Nasuprot tome, miklobutanil, ciprociklin i kaptan nisu utjecali na mortalitet.Ovi se rezultati razlikuju od onih Ladurnera i sur.52, koji su pokazali da kaptan značajno smanjuje preživljavanje odraslih O. lignaria i Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Osim toga, otkriveno je da fungicidi poput kaptana i boskalida uzrokuju smrtnost ličinki52,53,54 ili mijenjaju ponašanje pri hranjenju55.Te promjene, zauzvrat, mogu utjecati na nutritivnu kvalitetu peludi i konačno na energetski dobitak stadija ličinke.Smrtnost opažena u kontrolnoj skupini bila je u skladu s drugim studijama 56,57.
Omjer spolova u korist muškaraca opažen u našem radu može se objasniti čimbenicima kao što su nedovoljno parenja i loši vremenski uvjeti tijekom cvatnje, kao što su Vicens i Bosch prethodno predložili za O. cornuta.Iako su ženke i mužjaci u našoj studiji imali četiri dana za parenje (razdoblje koje se općenito smatra dovoljnim za uspješno parenje), namjerno smo smanjili intenzitet svjetla kako bismo smanjili stres.Međutim, ova modifikacija može nenamjerno ometati proces parenja61.Osim toga, pčele doživljavaju nekoliko dana nepovoljnog vremena, uključujući kišu i niske temperature (<5°C), što također može negativno utjecati na uspjeh parenja4,23.
Iako se naša studija usredotočila na cijeli mikrobiom ličinki, naši rezultati pružaju uvid u potencijalne odnose među bakterijskim zajednicama koji mogu biti kritični za ishranu pčela i izloženost fungicidima.Na primjer, ličinke hranjene peludom tretiranim mankozebom imale su značajno smanjenu strukturu i brojnost mikrobne zajednice u usporedbi s ličinkama hranjenim netretiranom peludom.Kod ličinki koje su konzumirale netretiranu pelud dominantne su bakterijske skupine Proteobacteria i Actinobacteria koje su bile pretežno aerobne ili fakultativno aerobne.Poznato je da Delft bakterije, koje se obično povezuju s vrstama solitarnih pčela, imaju antibiotsku aktivnost, što ukazuje na potencijalnu zaštitnu ulogu protiv patogena.Druga bakterijska vrsta, Pseudomonas, bila je zastupljena u izobilju u ličinkama hranjenim netretiranim peludom, ali je značajno smanjena u ličinkama tretiranim mankozebom.Naši rezultati podupiru prethodna istraživanja koja identificiraju Pseudomonas kao jedan od najobilnijih rodova kod O. bicornis35 i drugih osamljenih osa34.Iako eksperimentalni dokazi o ulozi Pseudomonasa u zdravlju O. cornifrons nisu proučavani, pokazalo se da ova bakterija potiče sintezu zaštitnih toksina kod kornjaša Paederus fuscipes i potiče metabolizam arginina in vitro 35, 65. Ova opažanja sugeriraju potencijalnu ulogu u obrani od virusa i bakterija tijekom vremena razvoja ličinki O. cornifrons.Microbacterium je još jedan rod identificiran u našoj studiji za koji se navodi da je prisutan u velikom broju u ličinkama crne vojničke muhe u uvjetima gladovanja66.U ličinkama O. cornifrons, mikrobakterije mogu doprinijeti ravnoteži i otpornosti crijevnog mikrobioma u uvjetima stresa.Osim toga, Rhodococcus se nalazi u ličinkama O. cornifrons i poznat je po svojim sposobnostima detoksikacije67.Ovaj se rod također nalazi u crijevima A. florea, ali u vrlo malom obilju68.Naši rezultati pokazuju prisutnost višestrukih genetskih varijacija u brojnim svojtama mikroba koje mogu promijeniti metaboličke procese u ličinkama.Međutim, potrebno je bolje razumijevanje funkcionalne raznolikosti O. cornifrons.
Ukratko, rezultati pokazuju da su mankozeb, piritiostrobin i trifloksistrobin smanjili prirast tjelesne težine i povećali smrtnost ličinki kukuruznog moljca.Iako postoji sve veća zabrinutost oko učinaka fungicida na oprašivače, postoji potreba za boljim razumijevanjem učinaka rezidualnih metabolita ovih spojeva.Ovi se rezultati mogu uključiti u preporuke za integrirane programe upravljanja oprašivačima koji pomažu poljoprivrednicima da izbjegnu upotrebu određenih fungicida prije i tijekom cvatnje voćaka odabirom fungicida i mijenjanjem vremena primjene ili poticanjem upotrebe manje štetnih alternativa 36. Ove informacije važno je za razvoj preporuka.o upotrebi pesticida, kao što je prilagodba postojećih programa prskanja i promjena vremena prskanja pri odabiru fungicida ili promicanje upotrebe manje opasnih alternativa.Potrebna su daljnja istraživanja štetnih učinaka fungicida na omjer spolova, ponašanje pri hranjenju, crijevni mikrobiom i molekularne mehanizme koji leže u pozadini gubitka težine i smrtnosti kukuruznog moljca.
Izvorni podaci 1, 2 i 3 na slikama 1 i 2 pohranjeni su u figshare repozitorij podataka DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 i https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Sekvence analizirane u trenutnoj studiji (slike 4, 5) dostupne su u NCBI SRA repozitoriju pod pristupnim brojem PRJNA1023565.
Bosch, J. i Kemp, WP Razvoj i uspostavljanje vrsta medonosnih pčela kao oprašivača poljoprivrednih usjeva: primjer roda Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) i voćke.bik.Ntomore.resurs.92, 3–16 (2002).
Parker, MG i sur.Praksa oprašivanja i percepcija alternativnih oprašivača među uzgajivačima jabuka u New Yorku i Pennsylvaniji.Ažuriraj.Poljoprivreda.prehrambeni sustavi.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL i Ricketts TH Ekologija i ekonomija oprašivanja badema korištenjem domaćih pčela.J. Ekonomija.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., i Park, Y.-L.Učinci klimatskih promjena na fenologiju tragopana: implikacije za upravljanje populacijom.popeti se.Promjena 150, 305–317 (2018).
Artz, DR i Pitts-Singer, TL. Učinak prskanja s fungicidima i pomoćnim sredstvima na gniježđenje dviju pčela samica (Osmia lignaria i Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. i sur.Niskotoksični fungicid za usjeve (fenbukonazol) ometa signale muške reprodukcijske kvalitete što dovodi do smanjenog uspjeha parenja kod divljih solitarnih pčela.J. Apps.ekologija.59, 1596-1607 (2022).
Sgolastra F. i sur.Neonikotinoidni insekticidi i biosinteza ergosterola suzbijaju sinergistički fungicidni mortalitet u tri vrste pčela.Kontrola štetočina.znanost.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.i Danforth BN. Ličinke osamljenih osa mijenjaju bakterijsku raznolikost koju pelud opskrbljuje pčelama koje se gnijezde na stabljici Osmia cornifrons (Megachilidae).ispred.mikroorganizam.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN i Steffan SA Ektosimbiotski mikroorganizmi u fermentiranoj peludi jednako su važni za razvoj solitarnih pčela kao i sama pelud.ekologija.evolucija.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F i Thalheimer M. Međuredna sadnja u voćnjacima jabuka za kontrolu bolesti ponovnog sjetve: studija praktične učinkovitosti temeljena na mikrobnim indikatorima.Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG i Peter KA Gorka trulež jabuka u srednjem Atlantiku u Sjedinjenim Državama: procjena vrsta uzročnika i utjecaj regionalnih vremenskih uvjeta i osjetljivosti sorti.Fitopatologija 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.i Stanley DA Fungicidi, herbicidi i pčele: sustavni pregled postojećih istraživanja i metoda.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED i Jepson, PC Sinergistički učinci EBI fungicida i piretroidnih insekticida na medonosne pčele (Apis mellifera).šteti znanosti.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE i Peng, CY Učinak odabranih fungicida na rast i razvoj ličinki medonosne pčele Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).Srijeda.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. i McArt, S. Vodič za odlučivanje o upotrebi pesticida za zaštitu oprašivača u voćnjacima (Sveučilište Cornell, 2018.).
Iwasaki, JM i Hogendoorn, K. Izloženost pčela nepesticidima: pregled metoda i prijavljenih rezultata.Poljoprivreda.ekosustav.Srijeda.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.i Pitts-Singer TL Učinak vrste opskrbe i izloženosti pesticidima na razvoj ličinki Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).Srijeda.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM i Pitts-Singer TL Putevi izloženosti pesticidima samotnim pčelama s praznim gnijezdima.Srijeda.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT i sur.Novi protokol biotestiranja gutanjem za procjenu toksičnosti pesticida kod odraslih japanskih vrtnih pčela (Osmia cornifrons).znanost.Izvješća 10, 9517 (2020).
Vrijeme objave: 14. svibnja 2024