Hvala, ker ste obiskali Nature.com.Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS.Za najboljše rezultate priporočamo, da uporabite novejšo različico brskalnika (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju).Medtem, da zagotovimo stalno podporo, spletno mesto prikazujemo brez oblikovanja ali JavaScripta.
Fungicidi se pogosto uporabljajo med cvetenjem drevesnih plodov in lahko ogrožajo opraševalce žuželk.Vendar pa je malo znanega o tem, kako se opraševalci, ki niso čebele (npr. čebele samotarke, Osmia cornifrons), odzivajo na kontaktne in sistemične fungicide, ki se običajno uporabljajo na jablanah med cvetenjem.Ta vrzel v znanju omejuje regulativne odločitve, ki določajo varne koncentracije in čas škropljenja s fungicidi.Ocenjevali smo učinke dveh kontaktnih fungicidov (kaptan in mankozeb) in štirih interplastnih/fitosistemskih fungicidov (ciprociklin, miklobutanil, pirostrobin in trifloksistrobin).Učinki na pridobivanje teže ličink, preživetje, razmerje med spoloma in bakterijsko raznolikost.Vrednotenje je bilo izvedeno s kroničnim oralnim biološkim testom, pri katerem je bil cvetni prah tretiran v treh odmerkih na podlagi trenutno priporočenega odmerka za terensko uporabo (1X), polovičnega odmerka (0,5X) in majhnega odmerka (0,1X).Vsi odmerki mankozeba in piritizolina so pomembno zmanjšali telesno težo in preživetje ličink.Nato smo sekvencirali gen 16S, da bi označili larvalni bakteriom mankozeba, fungicida, odgovornega za največjo smrtnost.Ugotovili smo, da sta se bakterijska raznolikost in številčnost znatno zmanjšali pri ličinkah, hranjenih s cvetnim prahom, obdelanim z mankozebom.Naši laboratorijski rezultati kažejo, da je škropljenje nekaterih od teh fungicidov med cvetenjem še posebej škodljivo za zdravje O. cornifrons.Ti podatki so pomembni za prihodnje odločitve upravljanja glede trajnostne rabe sredstev za zaščito sadnega drevja in služijo kot osnova za regulativne postopke, namenjene zaščiti opraševalcev.
Samotarska čebela Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) je bila v ZDA prinesena z Japonske v poznih sedemdesetih in zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja in od takrat ima vrsta pomembno vlogo opraševalca v upravljanih ekosistemih.Naturalizirane populacije te čebele so del približno 50 vrst divjih čebel, ki dopolnjujejo čebele, ki oprašujejo nasade mandljev in jablan v Združenih državah 2,3.Čebele Mason se soočajo s številnimi izzivi, vključno z razdrobljenostjo habitata, patogeni in pesticidi3,4.Med insekticidi fungicidi zmanjšajo pridobivanje energije, iskanje hrane5 in kondicioniranje telesa6,7.Čeprav nedavne raziskave kažejo, da na zdravje čebel Mason neposredno vplivajo komenzalni in ektobaktični mikroorganizmi, 8,9 ker lahko bakterije in glive vplivajo na prehrano in imunske odzive, se učinki izpostavljenosti fungicidom na mikrobno raznolikost čebel Mason šele začenjajo opazovati. študiral.
S fungicidi različnih učinkov (kontaktnih in sistemičnih) škropimo v sadovnjakih pred in med cvetenjem za zdravljenje bolezni, kot so jablanov škrlup, grenka trohnoba, rjava trohnoba in oidij10,11.Fungicidi veljajo za neškodljive za opraševalce, zato jih vrtnarjem priporočamo v času cvetenja;Izpostavljenost in zaužitje teh fungicidov s strani čebel je razmeroma dobro znano, saj je del postopka registracije pesticidov s strani Agencije za varstvo okolja ZDA in številnih drugih nacionalnih regulativnih agencij12,13,14.Vendar pa so učinki fungicidov na nečebele manj znani, ker jih sporazumi o dovoljenju za promet v Združenih državah ne zahtevajo15.Poleg tega na splošno ni standardiziranih protokolov za testiranje posameznih čebel 16, 17 in vzdrževanje družin, ki zagotavljajo čebele za testiranje, je izziv 18.V Evropi in ZDA se vedno pogosteje izvajajo preskušanja različnih upravljanih čebel za preučevanje učinkov pesticidov na divje čebele, pred kratkim pa so bili razviti standardizirani protokoli za O. cornifrons19.
Rogate čebele so monociti in se komercialno uporabljajo v gojenju krapov kot dodatek ali nadomestek medonosnim čebelam.Te čebele vzniknejo med marcem in aprilom, zgodnji samci pa se pojavijo tri do štiri dni pred samicami.Po parjenju samica aktivno zbira cvetni prah in nektar, da zagotovi niz zaleženih celic v votlini cevastega gnezda (naravnega ali umetnega)1,20.Jajčeca so odložena na cvetni prah znotraj celic;samica nato zgradi glineno steno, preden pripravi naslednjo celico.Ličinke prvega stadija so zaprte v horionu in se hranijo z embrionalnimi tekočinami.Od druge do pete stopnje (predpupa) se ličinke hranijo s cvetnim prahom22.Ko je zaloga cvetnega prahu popolnoma izčrpana, ličinke oblikujejo zapredke, se zabubijo in se pojavijo kot odrasli v isti zaleženi komori, običajno pozno poleti 20,23.Odrasli se pojavijo naslednjo pomlad.Preživetje odraslih je povezano z neto pridobitvijo energije (pridobivanjem teže) na podlagi vnosa hrane.Tako so prehranska kakovost cvetnega prahu, pa tudi drugi dejavniki, kot sta vreme ali izpostavljenost pesticidom, dejavniki preživetja in zdravja24.
Insekticidi in fungicidi, ki se uporabljajo pred cvetenjem, se lahko gibljejo znotraj vaskulature rastline v različnih stopnjah, od translaminarnih (npr. lahko se gibljejo z zgornje površine listov na spodnjo površino, kot nekateri fungicidi) 25 do resnično sistemskih učinkov., ki lahko prodrejo skozi krošnjo iz korenin, lahko vstopijo v nektar cvetov jablane26, kjer lahko uničijo odrasle O. cornifrons27.Nekateri pesticidi prodrejo tudi v cvetni prah, kar vpliva na razvoj koruznih ličink in povzroči njihovo smrt19.Druge študije so pokazale, da lahko nekateri fungicidi bistveno spremenijo gnezdenje sorodne vrste O. lignaria28.Poleg tega so laboratorijske in terenske študije, ki simulirajo scenarije izpostavljenosti pesticidom (vključno s fungicidi), pokazale, da pesticidi negativno vplivajo na fiziologijo 22 morfologijo 29 in preživetje medonosnih čebel in nekaterih čebel samotark.Različna fungicidna razpršila, ki se nanesejo neposredno na odprte cvetove med cvetenjem, lahko onesnažijo cvetni prah, ki ga odrasli zbirajo za razvoj ličink, učinke pa je treba še preučiti30.
Vedno bolj se priznava, da na razvoj ličink vplivajo cvetni prah in mikrobne združbe prebavnega sistema.Mikrobiom medonosne čebele vpliva na parametre, kot so telesna masa31, presnovne spremembe22 in dovzetnost za patogene32.Prejšnje študije so preučevale vpliv razvojne stopnje, hranil in okolja na mikrobiom samotarskih čebel.Te študije so pokazale podobnosti v strukturi in številčnosti mikrobiomov ličink in cvetnega prahu33 ter najpogostejših bakterijskih rodov Pseudomonas in Delftia med vrstami samotarskih čebel.Čeprav so bili fungicidi povezani s strategijami za zaščito zdravja čebel, učinki fungicidov na mikrobioto ličink z neposredno oralno izpostavljenostjo ostajajo neraziskani.
Ta študija je preizkušala učinke dejanskih odmerkov šestih pogosto uporabljenih fungicidov, registriranih za uporabo na drevesnem sadju v Združenih državah, vključno s kontaktnimi in sistemskimi fungicidi, ki so jih peroralno dajali ličinkam koruznega molja iz kontaminirane hrane.Ugotovili smo, da so kontaktni in sistemični fungicidi zmanjšali pridobivanje telesne teže čebel in povečali smrtnost, pri čemer so najhujši učinki povezani z mankozebom in piritiopidom.Nato smo primerjali mikrobno raznolikost ličink, hranjenih z dieto s cvetnim prahom, obdelano z mankozebom, s tistimi, hranjenimi s kontrolno dieto.Razpravljamo o možnih mehanizmih, na katerih temelji smrtnost, in posledicah za integrirane programe zatiranja škodljivcev in opraševalcev (IPPM)36.
Odrasli O. cornifrons, ki prezimujejo v zapredkih, so bili pridobljeni iz Fruit Research Center, Biglerville, PA, in shranjeni pri –3 do 2 °C (±0,3 °C).Pred poskusom (skupaj 600 kokonov).Maja 2022 je bilo 100 zapredkov O. cornifrons vsak dan prenesenih v plastične skodelice (50 zapredkov na skodelico, DI 5 cm × 15 cm dolge) in robčki so bili nameščeni v skodelice, da bi spodbudili odpiranje in zagotovili žvečilni substrat, kar zmanjša stres na kamnite čebele37.Dve plastični skodelici, ki vsebujeta kokone, postavite v kletko za žuželke (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tajvan) z 10 ml hranilniki, ki vsebujejo 50 % raztopino saharoze, in hranite štiri dni, da zagotovite zaprtje in parjenje.23°C, relativna vlažnost 60%, fotoperioda 10 l (nizka intenzivnost): 14 dni.100 parjenih samic in samcev je bilo šest dni vsako jutro izpuščenih (100 na dan) v dve umetni gnezdi med najvišjim cvetenjem jablan (gnezdo pasti: širina 33,66 × višina 30,48 × dolžina 46,99 cm; dopolnilna slika 1).Postavljeno v arboretumu države Pennsylvania, blizu češnje (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), breskve (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), hruške (Purus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), jablana coronaria (Malus coronaria) in številne sorte jablan (Malus coronaria, Malus), domača jablana 'Co-op 30' Enterprise™, jablana 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonija 'Freedom', begonija 'Golden Delicious', begonija 'Nova Spy').Vsaka modra plastična ptičja hišica se prilega na dve leseni škatli.Vsaka gnezdilnica je vsebovala 800 praznih cevi iz kraft papirja (spiralno odprtih, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan), vstavljenih v neprozorne celofanske cevi (0,7 OD glej. Plastični čepi (T-1X čepi) zagotavljajo mesta za gnezdenje .
Obe gnezdilnici sta bili obrnjeni proti vzhodu in prekriti z zeleno plastično vrtno ograjo (model Everbilt št. 889250EB12, velikost odprtine 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m), da se prepreči dostop glodavcem in pticam, ter postavljeni na površino zemlje poleg zemlje v gnezdilnici. škatle.Gnezdilnica (dodatna slika 1a).Jajčeca koruzne vešče smo dnevno zbirali tako, da smo iz gnezd pobrali 30 epruvet in jih prepeljali v laboratorij.S škarjami naredite rez na koncu cevi, nato razstavite spiralno cev, da izpostavite celice zalege.Posamezna jajčeca in njihov cvetni prah smo odstranili z ukrivljeno lopatico (komplet orodij Microslide, BioQuip Products Inc., Kalifornija).Jajca smo inkubirali na vlažnem filtrirnem papirju in dali v petrijevko za 2 uri, preden smo jih uporabili v naših poskusih (dodatna slika 1b-d).
V laboratoriju smo ovrednotili oralno toksičnost šestih fungicidov, uporabljenih pred in med cvetenjem jablan v treh koncentracijah (0,1X, 0,5X in 1X, kjer je 1X oznaka, uporabljena na 100 galon vode/akr. Visok poljski odmerek = koncentracija na področju)., tabela 1).Vsako koncentracijo smo ponovili 16-krat (n = 16).Dva kontaktna fungicida (tabela S1: mankozeb 2696,14 ppm in kaptan 2875,88 ppm) in štirje sistemski fungicidi (tabela S1: piritiostrobin 250,14 ppm; trifloksistrobin 110,06 ppm; miklobutanil azol 75,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) toksičnost za sadje, zelenjavo in okrasne rastline .Cvetni prah smo homogenizirali z mlinčkom, 0,20 g prenesli v vdolbinico (Falcon Plate s 24 vdolbinicami) ter dodali in premešali 1 μL raztopine fungicida, da smo oblikovali piramidasti pelod z 1 mm globokimi vdolbinicami, v katere smo položili jajčeca.Postavite z mini lopatico (dodatna slika 1c,d).Plošče Falcon so bile shranjene pri sobni temperaturi (25 °C) in 70 % relativni vlažnosti.Primerjali smo jih s kontrolnimi ličinkami, hranjenimi s homogeno hrano s cvetnim prahom, obdelano s čisto vodo.Zabeležili smo umrljivost in merili težo ličink vsak drugi dan, dokler ličinke niso dosegle predpupalne starosti z analitično tehtnico (Fisher Scientific, natančnost = 0,0001 g).Na koncu smo razmerje med spoloma ocenili z odpiranjem kokona po 2,5 meseca.
DNK smo ekstrahirali iz celih ličink O. cornifrons (n = 3 na pogoj zdravljenja, z mankozebom obdelan in neobdelan cvetni prah) in na teh vzorcih smo izvedli analize mikrobne raznovrstnosti, zlasti zato, ker so pri mankozebu opazili največjo smrtnost pri ličinkah.prejemanje MnZn.DNK smo pomnožili, očistili z uporabo kompleta DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) in sekvencirali (600 ciklov) na Illumina® MiSeq™ z uporabo kompleta v3.Ciljno sekvenciranje bakterijskih genov ribosomske RNA 16S je bilo izvedeno z uporabo Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) z uporabo primerjev, ki ciljajo na regijo V3-V4 gena 16S rRNA.Poleg tega je bilo sekvenciranje 18S izvedeno z uporabo 10 % vključitve PhiX, pomnoževanje pa je bilo izvedeno z uporabo para primerjev 18S001 in NS4.
Uvozite in obdelajte seznanjena branja39 s cevovodom QIIME2 (v2022.11.1).Ti odčitki so bili obrezani in združeni, himerne sekvence pa so bile odstranjene z uporabo vtičnika DADA2 v QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40.Dodelitve razredov 16S in 18S so bile izvedene z uporabo vtičnika za klasifikator objektov Classify-sklearn in vnaprej usposobljenega artefakta silva-138-99-nb-classifier.
Vsi eksperimentalni podatki so bili preverjeni glede normalnosti (Shapiro-Wilks) in homogenosti varianc (Levenov test).Ker nabor podatkov ni izpolnjeval predpostavk parametrične analize in transformacija ni uspela standardizirati ostankov, smo izvedli neparametrično dvosmerno ANOVA (Kruskal-Wallis) z dvema faktorjema [čas (trifazni 2, 5 in 8 dni). časovne točke) in fungicid] za oceno učinka zdravljenja na svežo težo ličink, nato pa so bile izvedene post hoc neparametrične parne primerjave z uporabo Wilcoxonovega testa.Uporabili smo generalizirani linearni model (GLM) s Poissonovo porazdelitvijo za primerjavo učinkov fungicidov na preživetje v treh koncentracijah fungicidov41,42.Za diferencialno analizo številčnosti je bilo število variant zaporedja amplikonov (ASV) strnjeno na ravni rodu.Primerjave diferencialne številčnosti med skupinami z uporabo 16S (raven rodu) in relativne številčnosti 18S so bile izvedene z uporabo splošnega aditivnega modela za položaj, obseg in obliko (GAMLSS) z družinskimi porazdelitvami beta zero-inflated (BEZI), ki so bile modelirane na makro .v mikrobiomu R43 (v1.1).1).Pred diferencialno analizo odstranite vrste mitohondrijev in kloroplastov.Zaradi različnih taksonomskih ravni 18S je bila za diferencialne analize uporabljena le najnižja raven vsakega taksona.Vse statistične analize so bile izvedene z uporabo R (v. 3.4.3., projekt CRAN) (Team 2013).
Izpostavljenost mankozebu, piritiostrobinu in trifloksistrobinu je pomembno zmanjšala pridobivanje telesne teže pri O. cornifrons (slika 1).Ti učinki so bili dosledno opaženi pri vseh treh ocenjenih odmerkih (slika 1a–c).Ciklostrobin in miklobutanil nista bistveno zmanjšala teže ličink.
Povprečna sveža teža ličink stebelne vrtalke, izmerjena v treh časovnih točkah pri štirih dietah (homogena krma s cvetnim prahom + fungicid: kontrola, odmerki 0,1X, 0,5X in 1X).(a) Majhen odmerek (0,1X): prva časovna točka (1. dan): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, druga časovna točka (5. dan): 22,83, DF = 0,0009;tretjič;točka (8. dan): χ2: 28,39, DF = 6;(b) polovični odmerek (0,5X): prva časovna točka (1. dan): χ2: 35,67, DF = 6;P <0,0001, druga časovna točka (prvi dan).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;tretja časovna točka (8. dan) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Mesto ali polni odmerek (1X): prva časovna točka (1. dan) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, druga časovna točka (5. dan): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;tretja časovna točka (8. dan): χ2: 28,39, DF = 6;neparametrična analiza variance.Vrstice predstavljajo povprečje ± SE parnih primerjav (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Pri najnižjem odmerku (0,1X) se je telesna teža ličink zmanjšala za 60 % s trifloksistrobinom, 49 % z mankozebom, 48 % z miklobutanilom in 46 % s piritistrobinom (slika 1a).Pri izpostavitvi polovičnemu terenskemu odmerku (0,5X) se je telesna teža ličink mankozeba zmanjšala za 86 %, piritiostrobina za 52 % in trifloksistrobina za 50 % (slika 1b).Polni poljski odmerek (1X) mankozeba je zmanjšal težo ličink za 82 %, piritiostrobin za 70 % ter trifloksistrobin, miklobutanil in sangard za približno 30 % (slika 1c).
Smrtnost je bila najvišja med ličinkami, hranjenimi s cvetnim prahom, obdelanim z mankozebom, sledila sta mu piritiostrobin in trifloksistrobin.Umrljivost se je povečala z naraščajočimi odmerki mankozeba in piritizolina (slika 2; tabela 2).Vendar pa se je umrljivost koruzne vešče le rahlo povečala, ko so se povečale koncentracije trifloksistrobina;ciprodinil in kaptan nista znatno povečala umrljivosti v primerjavi s kontrolnimi zdravljenji.
Primerjali smo smrtnost ličink vrtalke po zaužitju cvetnega prahu, posamezno tretiranega s šestimi različnimi fungicidi.Mankozeb in pentopiramid sta bila bolj občutljiva na oralno izpostavljenost koruznim ličinkam (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (črta, naklon = 0,29, P <0,001; naklon = 0,24, P <0,00)).
V povprečju je bilo med vsemi zdravljenji 39,05 % bolnikov žensk in 60,95 % moških.Med kontrolnimi zdravljenji je bil delež žensk 40 % tako v študijah nizkih odmerkov (0,1X) kot polovičnih odmerkov (0,5X) in 30 % v študijah terenskih odmerkov (1X).Pri odmerku 0,1X je bilo med ličinkami, hranjenimi s cvetnim prahom, zdravljenih z mankozebom in miklobutanilom, 33,33 % odraslih samic, 22 % odraslih samic, 44 % odraslih ličink samic, 44 % odraslih ličink samic.samice, 41% odraslih ličink je bilo samic, kontrole pa 31% (slika 3a).Pri 0,5-kratnem odmerku je bilo 33 % odraslih črvov v skupini z mankozebom in piritiostrobinom samic, 36 % v skupini s trifloksistrobinom, 41 % v skupini z miklobutanilom in 46 % v skupini s ciprostrobinom.Ta številka je bila v skupini 53 %.v skupini s kaptanom in 38 % v kontrolni skupini (slika 3b).Pri 1X odmerku je bilo 30 % v skupini z mankozebom žensk, 36 % v skupini s piritiostrobinom, 44 % v skupini s trifloksistrobinom, 38 % v skupini z miklobutanilom, 50 % v kontrolni skupini je bilo žensk – 38,5 % (slika 3c) .
Odstotek samic in samcev vrtačev po izpostavljenosti fungicidu v fazi ličink.(a) Majhen odmerek (0,1X).(b) Polovični odmerek (0,5X).(c) Terenski odmerek ali polni odmerek (1X).
Analiza zaporedja 16S je pokazala, da se bakterijska skupina razlikuje med ličinkami, hranjenimi s cvetnim prahom, obdelanim z mankozebom, in ličinkami, hranjenimi z neobdelanim cvetnim prahom (slika 4a).Mikrobni indeks neobdelanih ličink, hranjenih s cvetnim prahom, je bil višji kot pri ličinkah, hranjenih s cvetnim prahom, obdelanim z mankozebom (slika 4b).Čeprav opažena razlika v bogastvu med skupinami ni bila statistično značilna, je bila znatno nižja od tiste, opažene pri ličinkah, ki se hranijo z neobdelanim cvetnim prahom (slika 4c).Relativna številčnost je pokazala, da je bila mikrobiota ličink, hranjenih s kontrolnim cvetnim prahom, bolj raznolika kot mikrobiota ličink, hranjenih z ličinkami, zdravljenimi z mankozebom (slika 5a).Opisna analiza je pokazala prisotnost 28 rodov v kontrolnih in z mankozebom obdelanih vzorcih (slika 5b).c Analiza z uporabo sekvenciranja 18S ni pokazala bistvenih razlik (dodatna slika 2).
Profile SAV, ki temeljijo na zaporedjih 16S, so primerjali s Shannonovim bogastvom in opaženim bogastvom na ravni filusa.(a) Analiza glavnih koordinat (PCoA), ki temelji na splošni strukturi mikrobne skupnosti v neobdelanih ličinkah, hranjenih s cvetnim prahom, ali kontrolnih (modrih) in ličink, hranjenih z mankozebom (oranžna).Vsaka podatkovna točka predstavlja ločen vzorec.PCoA je bil izračunan z uporabo Bray-Curtisove razdalje multivariatne porazdelitve t.Ovali predstavljajo 80-odstotno stopnjo zaupanja.(b) Boxplot, neobdelani podatki o bogastvu Shannon (točke) in c.Opazno bogastvo.Škatla prikazujejo polja za mediano črto, interkvartilni razpon (IQR) in 1,5 × IQR (n = 3).
Sestava mikrobnih združb ličink, hranjenih s cvetnim prahom, tretiranim z mankozebom, in neobdelanim.(a) Relativna številčnost mikrobnih rodov se odčita v ličinkah.(b) Toplotni zemljevid identificiranih mikrobnih skupnosti.Delftia (razmerje obetov (OR) = 0,67, P = 0,0030) in Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Vrstice toplotnega zemljevida so razvrščene v skupine glede na korelacijsko razdaljo in povprečno povezljivost.
Naši rezultati kažejo, da je oralna izpostavljenost kontaktnim (mankozeb) in sistemskim (pirostrobin in trifloksistrobin) fungicidom, ki se pogosto uporabljajo med cvetenjem, pomembno zmanjšala pridobivanje teže in povečala smrtnost koruznih ličink.Poleg tega je mankozeb znatno zmanjšal raznolikost in bogastvo mikrobioma v predpupalni fazi.Miklobutanil, še en sistemski fungicid, je znatno zmanjšal pridobivanje telesne teže ličink pri vseh treh odmerkih.Ta učinek je bil očiten v drugi (5. dan) in tretji (8. dan) časovni točki.Nasprotno pa ciprodinil in kaptan nista bistveno zmanjšala povečanja telesne mase ali preživetja v primerjavi s kontrolno skupino.Kolikor nam je znano, je to delo prvo, ki določa učinke poljskih količin različnih fungicidov, ki se uporabljajo za zaščito posevkov koruze z neposredno izpostavljenostjo cvetnemu prahu.
Vsa tretiranja s fungicidi so znatno zmanjšala prirastek telesne teže v primerjavi s kontrolnimi zdravljenji.Mankozeb je imel največji učinek na povečanje telesne mase ličink s povprečnim zmanjšanjem za 51 %, sledil mu je piritiostrobin.Vendar druge študije niso poročale o škodljivih učinkih poljskih odmerkov fungicidov na ličinke44.Čeprav se je izkazalo, da imajo ditiokarbamatni biocidi nizko akutno toksičnost45, se lahko etilen bisditiokarbamati (EBDCS), kot je mankozeb, razgradijo v sečninski etilen sulfid.Glede na njegove mutagene učinke pri drugih živalih je lahko ta razgradni produkt odgovoren za opažene učinke46,47.Prejšnje študije so pokazale, da na tvorbo etilen tiosečnine vplivajo dejavniki, kot so povišana temperatura48, raven vlažnosti49 in dolžina skladiščenja izdelka50.Ustrezni pogoji shranjevanja biocidov lahko ublažijo te stranske učinke.Poleg tega je Evropska agencija za varnost hrane izrazila zaskrbljenost zaradi toksičnosti piritiopida, za katerega se je izkazalo, da je rakotvoren za prebavni sistem drugih živali51.
Peroralno dajanje mankozeba, piritiostrobina in trifloksistrobina poveča smrtnost ličink koruzne vešče.Nasprotno pa miklobutanil, ciprociklin in kaptan niso vplivali na umrljivost.Ti rezultati se razlikujejo od rezultatov Ladurnerja et al.52, ki so pokazali, da je kaptan znatno zmanjšal preživetje odraslih O. lignaria in Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Poleg tega je bilo ugotovljeno, da fungicidi, kot sta kaptan in boskalid, povzročajo umrljivost ličink52,53,54 ali spreminjajo prehranjevalno vedenje55.Te spremembe pa lahko vplivajo na prehransko kakovost cvetnega prahu in končno na pridobitev energije v fazi ličinke.Smrtnost, opažena v kontrolni skupini, je bila skladna z drugimi študijami 56,57.
Razmerje spolov, ki daje prednost moškim, opaženo v našem delu, je mogoče razložiti z dejavniki, kot so nezadostno parjenje in slabe vremenske razmere med cvetenjem, kot sta Vicens in Bosch predhodno predlagala za O. cornuta.Čeprav so imele samice in samci v naši raziskavi štiri dni za parjenje (obdobje, ki na splošno velja za zadostno za uspešno parjenje), smo namerno zmanjšali intenzivnost svetlobe, da bi zmanjšali stres.Vendar pa lahko ta sprememba nenamerno moti proces parjenja61.Poleg tega čebele doživljajo večdnevno neugodno vreme, vključno z dežjem in nizkimi temperaturami (<5 °C), kar lahko prav tako negativno vpliva na uspeh parjenja4,23.
Čeprav se je naša študija osredotočila na celoten mikrobiom ličink, naši rezultati zagotavljajo vpogled v možna razmerja med bakterijskimi skupnostmi, ki so lahko ključnega pomena za prehrano čebel in izpostavljenost fungicidom.Na primer, ličinke, hranjene s cvetnim prahom, obdelanim z mankozebom, so imele znatno zmanjšano strukturo in številčnost mikrobne skupnosti v primerjavi z ličinkami, hranjenimi z neobdelanim cvetnim prahom.Pri ličinkah, ki so zaužile neobdelan cvetni prah, sta prevladovali skupini bakterij Proteobacteria in Actinobacteria, ki sta bili pretežno aerobni ali fakultativno aerobni.Znano je, da imajo bakterije Delft, ki so običajno povezane s samotnimi vrstami čebel, antibiotično delovanje, kar kaže na potencialno zaščitno vlogo pred patogeni.Druga bakterijska vrsta, Pseudomonas, je bila v ličinkah, hranjenih z neobdelanim cvetnim prahom, v izobilju, vendar se je znatno zmanjšala v ličinkah, zdravljenih z mankozebom.Naši rezultati podpirajo prejšnje študije, ki so identificirale Pseudomonas kot enega najpogostejših rodov pri O. bicornis35 in drugih osah samotarkah34.Čeprav eksperimentalni dokazi o vlogi Pseudomonas pri zdravju O. cornifrons niso bili raziskani, je bilo dokazano, da ta bakterija spodbuja sintezo zaščitnih toksinov pri hrošču Paederus fuscipes in spodbuja presnovo arginina in vitro 35, 65. Ta opažanja kažejo, potencialno vlogo pri virusni in bakterijski obrambi v času razvoja ličink O. cornifrons.Microbacterium je še en rod, identificiran v naši študiji, za katerega poročajo, da je prisoten v velikem številu v ličinkah črne vojaške muhe v pogojih stradanja66.V ličinkah O. cornifrons lahko mikrobakterije prispevajo k ravnovesju in odpornosti črevesnega mikrobioma v stresnih razmerah.Poleg tega se Rhodococcus nahaja v ličinkah O. cornifrons in je znan po svojih sposobnostih razstrupljanja67.Ta rod najdemo tudi v črevesju A. florea, vendar v zelo nizki številčnosti68.Naši rezultati kažejo prisotnost številnih genetskih variacij v številnih mikrobnih taksonih, ki lahko spremenijo presnovne procese v ličinkah.Vendar pa je potrebno boljše razumevanje funkcionalne raznolikosti O. cornifrons.
Če povzamemo, rezultati kažejo, da so mankozeb, piritiostrobin in trifloksistrobin zmanjšali pridobivanje telesne teže in povečali smrtnost ličink koruzne vešče.Čeprav narašča zaskrbljenost glede učinkov fungicidov na opraševalce, je treba bolje razumeti učinke ostankov metabolitov teh spojin.Te rezultate je mogoče vključiti v priporočila za integrirane programe upravljanja opraševalcev, ki kmetom pomagajo preprečiti uporabo nekaterih fungicidov pred in med cvetenjem sadnega drevja z izbiro fungicidov in spreminjanjem časa uporabe ali s spodbujanjem uporabe manj škodljivih alternativ 36. Te informacije je pomembno za razvoj priporočil.o uporabi pesticidov, kot je prilagajanje obstoječih programov škropljenja in spreminjanje časa škropljenja pri izbiri fungicidov ali spodbujanje uporabe manj nevarnih alternativ.Potrebne so nadaljnje raziskave škodljivih učinkov fungicidov na razmerje med spoloma, prehranjevalno vedenje, črevesni mikrobiom in molekularne mehanizme, na katerih temelji izguba teže in umrljivost koruzne vešče.
Izvorni podatki 1, 2 in 3 na slikah 1 in 2 so bili deponirani v podatkovnem repozitoriju figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 in https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Sekvence, analizirane v trenutni študiji (sliki 4, 5), so na voljo v repozitoriju NCBI SRA pod pristopno številko PRJNA1023565.
Bosch, J. in Kemp, WP Razvoj in uveljavitev vrst medonosnih čebel kot opraševalcev kmetijskih pridelkov: primer rodu Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) in sadno drevje.bik.Ntomore.vir.92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al.Prakse opraševanja in dojemanje alternativnih opraševalcev med pridelovalci jabolk v New Yorku in Pensilvaniji.nadgradnja.Kmetijstvo.prehranski sistemi.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL in Ricketts TH Ekologija in ekonomika opraševanja mandljev z uporabo domačih čebel.J. Ekonomija.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. in Park, Y.-L.Učinki podnebnih sprememb na fenologijo tragopana: posledice za upravljanje populacije.Plezati.Sprememba 150, 305–317 (2018).
Artz, DR in Pitts-Singer, TL Vpliv fungicidov in pomožnih razpršil na gnezdeče obnašanje dveh upravljanih čebel samotark (Osmia lignaria in Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Nizko toksičen rastlinski fungicid (fenbukonazol) moti signale kakovosti moškega razmnoževanja, kar ima za posledico zmanjšan uspeh parjenja pri divjih čebelah samotarkah.J. Aplikacije.ekologija.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Neonikotinoidni insekticidi in biosinteza ergosterola zavirajo sinergistično umrljivost fungicidov pri treh vrstah čebel.Zatiranje škodljivcev.znanost.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.in Danforth BN. Ličinke samotarske ose spremenijo bakterijsko raznolikost, ki jo cvetni prah oskrbuje s čebelami Osmia cornifrons (Megachilidae).spredaj.mikroorganizem.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN in Steffan SA. Ektosimbiotični mikroorganizmi v fermentiranem cvetnem prahu so tako pomembni za razvoj čebel samotark kot cvetni prah sam.ekologija.evolucija.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F in Thalheimer M. Medvrstno sajenje v sadovnjakih jablan za nadzor bolezni ponovne setve: študija praktične učinkovitosti na podlagi mikrobnih indikatorjev.Rastlinska tla 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG in Peter KA Grenka gniloba jabolk v srednjem Atlantiku Združenih držav: ocena vzročnih vrst in vpliv regionalnih vremenskih razmer in občutljivosti sorte.Fitopatologija 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.in Stanley DA Fungicidi, herbicidi in čebele: sistematičen pregled obstoječih raziskav in metod.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED in Jepson, PC Sinergistični učinki EBI fungicidov in piretroidnih insekticidov na medonosne čebele (Apis mellifera).škodljivci znanosti.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE in Peng, CY Vpliv izbranih fungicidov na rast in razvoj ličink medonosne čebele Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).sreda.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. in McArt, S. Priročnik za odločanje o uporabi pesticidov za zaščito opraševalcev v drevesnih sadovnjakih (Univerza Cornell, 2018).
Iwasaki, JM in Hogendoorn, K. Izpostavljenost čebel nepesticidom: pregled metod in poročanih rezultatov.Kmetijstvo.ekosistem.sreda.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.in Pitts-Singer TL Vpliv vrste oskrbe in izpostavljenosti pesticidom na razvoj ličink Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).sreda.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM in Pitts-Singer TL Poti izpostavljenosti pesticidom pri samotnih čebelah s praznim gnezdom.sreda.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.Nov protokol biološkega testa za ocenjevanje toksičnosti pesticidov pri odraslih japonskih vrtnih čebelah (Osmia cornifrons).znanost.Poročila 10, 9517 (2020).
Čas objave: 14. maj 2024