Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена CSS поддршка. За најдобри резултати, препорачуваме да користите понова верзија на вашиот прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ја прикажуваме страницата без стилизирање или JavaScript.
Фунгицидите често се користат за време на цветањето на плодовите на дрвјата и можат да ги загрозат инсектите-опрашувачи. Сепак, малку се знае за тоа како опрашувачите кои не се пчели (на пр., осамени пчели, Osmia cornifrons) реагираат на контактните и системските фунгициди кои најчесто се користат кај јаболката за време на цветањето. Овој јаз во знаењето ги ограничува регулаторните одлуки за одредување на безбедните концентрации и времето на прскање со фунгициди. Ги проценивме ефектите на два контактни фунгициди (каптан и манкозеб) и четири меѓуслојни/фитосистемски фунгициди (ципроциклин, миклобутанил, пиростробин и трифлоксистробин). Ефекти врз зголемувањето на телесната тежина на ларвите, преживувањето, односот на половите и бактериската разновидност. Евалуацијата беше спроведена со помош на хроничен орален биолошки тест во кој поленот беше третиран во три дози врз основа на моментално препорачаната доза за употреба на терен (1X), половина доза (0,5X) и ниска доза (0,1X). Сите дози на манкозеб и пиритизолин значително ја намалија телесната тежина и преживувањето на ларвите. Потоа го секвенциониравме генот 16S за да го карактеризираме ларвалниот бактериом на манкозеб, фунгицидот одговорен за највисоката смртност. Откривме дека бактериската разновидност и изобилство беа значително намалени кај ларвите хранети со полен третиран со манкозеб. Нашите лабораториски резултати покажуваат дека прскањето на некои од овие фунгициди за време на цветањето е особено штетно за здравјето на O. cornifrons. Оваа информација е релевантна за идните одлуки за управување во врска со одржливото користење на производите за заштита на овошни дрвја и служи како основа за регулаторни процеси насочени кон заштита на опрашувачите.
Осамената пчела ѕидар Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) беше донесена во Соединетите Држави од Јапонија кон крајот на 1970-тите и почетокот на 1980-тите, а видот оттогаш игра важна улога како опрашувач во управуваните екосистеми. Натурализираните популации на оваа пчела се дел од приближно 50 видови диви пчели кои ги надополнуваат пчелите кои ги опрашуваат овоштарниците со бадеми и јаболка во Соединетите Држави2,3. Пчелите ѕидар се соочуваат со многу предизвици, вклучувајќи фрагментација на живеалиштата, патогени и пестициди3,4. Меѓу инсектицидите, фунгицидите го намалуваат енергетскиот добиток, барањето храна5 и кондиционирањето на телото6,7. Иако неодамнешните истражувања сугерираат дека здравјето на пчелите ѕидар е директно под влијание на комензалните и ектобактичките микроорганизми,8,9 бидејќи бактериите и габите можат да влијаат на исхраната и имунолошките одговори, ефектите од изложеноста на фунгициди врз микробната разновидност на пчелите ѕидар штотуку почнуваат да се изучуваат.
Фунгициди со различни ефекти (контактни и системски) се прскаат во овоштарниците пред и за време на цветањето за лекување на болести како што се краста од јаболка, горчлив гниење, кафеав гниење и прашкаста мувла10,11. Фунгицидите се сметаат за безопасни за опрашувачите, па затоа им се препорачуваат на градинарите за време на цветањето; Изложеноста и внесувањето на овие фунгициди од страна на пчелите е релативно добро познато, бидејќи е дел од процесот на регистрација на пестициди од страна на Агенцијата за заштита на животната средина на САД и многу други национални регулаторни агенции12,13,14. Сепак, ефектите на фунгицидите врз непчелите се помалку познати бидејќи тие не се потребни според договорите за овластување за маркетинг во Соединетите Американски Држави15. Покрај тоа, генерално нема стандардизирани протоколи за тестирање на поединечни пчели16,17, а одржувањето на колонии кои обезбедуваат пчели за тестирање е предизвикувачко18. Испитувања на различни управувани пчели се спроведуваат сè повеќе во Европа и САД за да се проучат ефектите на пестицидите врз дивите пчели, а неодамна се развиени стандардизирани протоколи за O. cornifrons19.
Рогатите пчели се моноцити и комерцијално се користат во културите на крап како додаток или замена за медоносните пчели. Овие пчели се појавуваат помеѓу март и април, а предвремено созреаните мажјаци се појавуваат три до четири дена пред женките. По парењето, женката активно собира полен и нектар за да обезбеди серија клетки за легло во цевчестата празнина на гнездото (природни или вештачки)1,20. Јајцата се положуваат на поленот во клетките; потоа женката гради глинен ѕид пред да ја подготви следната клетка. Првите ларви во почетна фаза се затворени во хорионот и се хранат со ембрионални течности. Од втората до петтата почетна фаза (препупа), ларвите се хранат со полен22. Откако снабдувањето со полен ќе биде целосно исцрпено, ларвите формираат кожурци, се кукли и се појавуваат како возрасни во истата комора за легло, обично кон крајот на летото20,23. Возрасните единки се појавуваат следната пролет. Преживувањето на возрасните единки е поврзано со нето зголемување на енергијата (зголемување на телесната тежина) врз основа на внесот на храна. Така, нутритивниот квалитет на поленот, како и други фактори како што се времето или изложеноста на пестициди, се детерминанти на преживувањето и здравјето24.
Инсектицидите и фунгицидите што се применуваат пред цветањето се способни да се движат во васкулатурата на растението во различен степен, од трансламинар (на пр., способни да се движат од горната површина на листовите кон долната површина, како некои фунгициди) 25 до вистински системски ефекти. , кои можат да навлезат во круната од корените, можат да влезат во нектарот на цветовите од јаболка 26, каде што можат да ги убијат возрасните O. cornifrons 27. Некои пестициди, исто така, се исцедуваат во поленот, влијаејќи на развојот на ларвите од пченка и предизвикувајќи нивна смрт 19. Други студии покажаа дека некои фунгициди можат значително да го променат однесувањето на гнездење на сродните видови O. lignaria 28. Покрај тоа, лабораториските и теренските студии што симулираат сценарија за изложеност на пестициди (вклучувајќи фунгициди) покажаа дека пестицидите негативно влијаат врз физиологијата 22, морфологијата 29 и преживувањето на медоносните пчели и некои осамени пчели. Различни фунгицидни спрејови што се применуваат директно на отворените цветови за време на цветањето може да го контаминираат поленот собран од возрасните пчели за развој на ларви, чии ефекти сè уште треба да се проучат 30.
Сè повеќе се признава дека развојот на ларвите е под влијание на поленот и микробните заедници на дигестивниот систем. Микробиомот на медоносната пчела влијае на параметри како што се телесната маса31, метаболните промени22 и подложноста на патогени32. Претходни студии го испитуваа влијанието на фазата на развој, хранливите материи и околината врз микробиомот на осамени пчели. Овие студии открија сличности во структурата и изобилството на ларвалните и поленовите микробиоми33, како и најчестите бактериски родови Pseudomonas и Delftia, меѓу видовите осамени пчели. Сепак, иако фунгицидите се поврзани со стратегии за заштита на здравјето на пчелите, ефектите на фунгицидите врз ларвалната микробиота преку директна орална изложеност остануваат неистражени.
Оваа студија ги тестираше ефектите од реалните дози на шест најчесто користени фунгициди регистрирани за употреба врз плодовите на дрвјата во Соединетите Американски Држави, вклучувајќи контактни и системски фунгициди администрирани орално на ларви од молци од пченкарен црв од контаминирана храна. Откривме дека контактните и системските фунгициди го намалуваат зголемувањето на телесната тежина кај пчелите и го зголемуваат морталитетот, при што најтешките ефекти се поврзани со манкозеб и пиритиопид. Потоа ја споредивме микробната разновидност на ларвите хранети со диета со полен третирана со манкозеб со оние хранети со контролна диета. Разгледуваме потенцијални механизми што лежат во основата на морталитетот и импликации за програмите за интегрирано управување со штетници и опрашувачи (IPPM)36.
Возрасни O. cornifrons кои презимуваат во кожурци беа добиени од Центарот за истражување на овошје, Биглервил, Пенсилванија, и складирани на -3 до 2°C (±0,3°C). Пред експериментот (вкупно 600 кожурци). Во мај 2022 година, 100 кожурци O. cornifrons беа префрлани дневно во пластични чаши (50 кожурци по чаша, DI 5 cm × 15 cm долги) и во чашите беа поставени марамчиња за да се поттикне отворањето и да се обезбеди подлога за џвакање, намалувајќи го стресот врз каменестите пчели37. Ставете две пластични чаши што содржат кожурци во кафез за инсекти (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Тајван) со хранилки од 10 ml што содржат 50% раствор на сахароза и чувајте ги четири дена за да се обезбеди затворање и парење. 23°C, релативна влажност 60%, фотопериод 10 l (низок интензитет): 14 дена. 100 спарени женки и мажјаци беа пуштени секое утро во текот на шест дена (100 дневно) во две вештачки гнезда за време на врвот на цветањето на јаболката (гнездо-стапица: ширина 33,66 × висина 30,48 × должина 46,99 см; Дополнителна слика 1). Сместени во арборетумот на државата Пенсилванија, во близина на цреша (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), праска (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), круша (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), јаболкница коронарија (Malus coronaria) и бројни сорти јаболкници (Malus coronaria, Malus), домашна јаболкница 'Co-op 30′ Enterprise™, јаболкница Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, бегонија 'Freedom', бегонија 'Golden Delicious', бегонија 'Nova Spy'). Секоја сина пластична куќичка за птици се вклопува врз две дрвени кутии. Секоја кутија за гнездење содржела 800 празни цевки од крафт хартија (отворени во спирала, со дијаметар од 0,8 см идентификација × должина од 15 см) (Jonesville Paper Tube Co., Мичиген) вметнати во непроѕирни целофански цевки (0,7 OD, видете ги пластичните чепови (T-1X чепови) кои обезбедуваат места за гнездење.
И двете кутии за гнездење беа свртени кон исток и беа покриени со зелена пластична градинарска ограда (модел Everbilt #889250EB12, големина на отвор 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) за да се спречи пристап на глодари и птици и беа поставени на површината на почвата веднаш до кутиите со почва на кутијата за гнездење. Кутија за гнездење (Дополнителна слика 1а). Јајцата од пченкарен црв се собираа дневно со собирање 30 цевки од гнездата и нивно транспортирање во лабораторијата. Користејќи ножици, направете засек на крајот од цевката, а потоа расклопете ја спиралната цевка за да ги откриете клетките на леглото. Поединечните јајца и нивниот полен беа отстранети со закривена шпатула (комплет алатки Microslide, BioQuip Products Inc., Калифорнија). Јајцата беа инкубирани на влажна филтер-хартија и ставени во Петриева шоља 2 часа пред да се користат во нашите експерименти (Дополнителна слика 1б-г).
Во лабораторијата, ја проценивме оралната токсичност на шест фунгициди применети пред и за време на цветањето на јаболката во три концентрации (0,1X, 0,5X и 1X, каде што 1X е ознаката применета на 100 литри вода/акр. Висока полева доза = концентрација на полето). , Табела 1). Секоја концентрација беше повторена 16 пати (n = 16). Два контактни фунгициди (Табела S1: манкозеб 2696,14 ppm и каптан 2875,88 ppm) и четири системски фунгициди (Табела S1: пиритиостробин 250,14 ppm; трифлоксистробин 110,06 ppm; миклобутанил азол 75 0,12 ppm; ципродинил 280,845 ppm) покажаа токсичност за овошје, зеленчук и украсни култури. Го хомогенизиравме поленот со помош на мелница, префрливме 0,20 g во бунар (Falcon плоча со 24 бунари) и додадовме и измешавме 1 μL раствор од фунгицид за да формираме пирамидален полен со бунари длабоки 1 mm во кои беа поставени јајцата. Поставете ги со помош на мини шпатула (Дополнителна слика 1c, d). Плочите Falcon беа складирани на собна температура (25°C) и 70% релативна влажност. Ги споредивме со контролни ларви хранети со хомогена диета со полен третирана со чиста вода. Ја евидентиравме смртноста и ја меревме тежината на ларвите секој втор ден додека ларвите не достигнаа предпупална возраст користејќи аналитичка вага (Fisher Scientific, точност = 0,0001 g). Конечно, односот на половите беше оценет со отворање на кожурецот по 2,5 месеци.
ДНК беше екстрахирана од цели ларви на O. cornifrons (n = 3 по услов на третман, полен третиран со манкозеб и нетретиран) и извршивме анализи на микробна разновидност на овие примероци, особено затоа што кај манкозеб беше забележана највисока смртност кај ларвите кои примаа MnZn. ДНК беше амплифицирана, прочистена со помош на комплетот за ДНК DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead (Zymo Research, Ирвин, Калифорнија) и секвенционирана (600 циклуси) на Illumina® MiSeq™ со помош на комплетот v3. Целното секвенционирање на бактериските 16S рибозомални РНК гени беше извршено со помош на комплетот за подготовка на библиотеката Quick-16S™ NGS (Zymo Research, Ирвин, Калифорнија) со користење на прајмери насочени кон регионот V3-V4 на генот 16S rRNA. Дополнително, секвенционирањето на 18S беше извршено со користење на 10% PhiX инклузија, а амплификацијата беше извршена со користење на парот прајмери 18S001 и NS4.
Увезете и обработете спарени читања39 користејќи го цевководот QIIME2 (v2022.11.1). Овие читања беа скратени и споени, а химерните секвенци беа отстранети користејќи го приклучокот DADA2 во QIIME2 (qiime dada2 шум спарување)40. Доделувањето на класи 16S и 18S беше извршено со користење на приклучокот за класификатор на објекти Classify-sklearn и претходно обучениот артефакт silva-138-99-nb-classifier.
Сите експериментални податоци беа проверени за нормалност (Шапиро-Вилкс) и хомогеност на варијансите (Левенов тест). Бидејќи збирот на податоци не ги исполнуваше претпоставките на параметарската анализа и трансформацијата не успеа да ги стандардизира остатоците, извршивме непараметриска двонасочна ANOVA (Крускал-Волис) со два фактора [време (трифазни 2, 5 и 8 дневни временски точки) и фунгицид] за да го процениме ефектот од третманот врз ларвалната свежа тежина, а потоа беа извршени post hoc непараметриски парни споредби со помош на Вилкоксон тестот. Користевме генерализиран линеарен модел (GLM) со Пуасонова распределба за да ги споредиме ефектите на фунгицидите врз преживувањето низ три концентрации на фунгицид41,42. За анализа на диференцијална изобилство, бројот на варијанти на ампликонска секвенца (ASV) беше собран на ниво на род. Споредбите на диференцијалната изобилство помеѓу групите користејќи 16S (ниво на род) и релативната изобилство на 18S беа извршени со користење на генерализиран адитивен модел за позиција, размер и облик (GAMLSS) со дистрибуции на семејства со бета-нула инфлација (BEZI), кои беа моделирани на макро . во Microbiome R43 (v1.1). 1). Отстранете ги митохондријалните и хлоропластните видови пред диференцијалната анализа. Поради различните таксономски нивоа на 18S, само најниското ниво на секој таксон беше користено за диференцијални анализи. Сите статистички анализи беа извршени со користење на R (v. 3.4.3., CRAN проект) (Тим 2013).
Изложеноста на манкозеб, пиритиостробин и трифлоксистробин значително го намали зголемувањето на телесната тежина кај O. cornifrons (сл. 1). Овие ефекти беа постојано забележани за сите три оценети дози (сл. 1a–c). Циклостробинот и миклобутанилот не ја намалија значително тежината на ларвите.
Просечна свежа тежина на ларвите од стебловидниот црв мерена во три временски точки под четири диететски третмани (хомогена поленска храна + фунгицид: контрола, 0,1X, 0,5X и 1X дози). (a) Ниска доза (0,1X): прва временска точка (ден 1): χ2: 30,99, DF = 6; P < 0,0001, втора временска точка (ден 5): 22,83, DF = 0,0009; трет пат; временска точка (ден 8): χ2: 28,39, DF = 6; (b) половина доза (0,5X): прва временска точка (ден 1): χ2: 35,67, DF = 6; P < 0,0001, втора временска точка (ден еден). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; трета временска точка (ден 8) χ2: 16,47, DF = 6; (в) Место на инјектирање или целосна доза (1X): прва временска точка (ден 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, втора временска точка (ден 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; трета временска точка (ден 8): χ2: 28,39, DF = 6; непараметриска анализа на варијансата. Столбовите претставуваат средна вредност ± SE на парни споредби (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
При најниската доза (0,1X), телесната тежина на ларвите била намалена за 60% со трифлоксистробин, 49% со манкозеб, 48% со миклобутанил и 46% со пиритистробин (Сл. 1а). Кога биле изложени на половина од полската доза (0,5X), телесната тежина на ларвите од манкозеб била намалена за 86%, пиритиостробин за 52% и трифлоксистробин за 50% (Сл. 1б). Целосна полска доза (1X) од манкозеб ја намалила ларвалната тежина за 82%, пиритиостробин за 70%, а трифлоксистробин, миклобутанил и сангард за приближно 30% (Сл. 1в).
Морталитетот беше највисок кај ларвите хранети со полен третиран со манкозеб, проследено со пиритиостробин и трифлоксистробин. Морталитетот се зголеми со зголемување на дозите на манкозеб и пиритизолин (сл. 2; Табела 2). Сепак, смртноста кај пченкарните ѕверови се зголеми само малку со зголемување на концентрациите на трифлоксистробин; ципродинил и каптан не ја зголемија значително смртноста во споредба со контролните третмани.
Смртноста на ларвите од пченкарната мува беше споредена по ингестија на полен индивидуално третиран со шест различни фунгициди. Манкозеб и пентопирамид беа почувствителни на орална изложеност на ларви од пченка (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (линија, наклон = 0,29, P < 0,001; наклон = 0,24, P <0,00)).
Во просек, кај сите третмани, 39,05% од пациентите биле жени, а 60,95% биле мажи. Кај контролните третмани, процентот на жени бил 40% и во студиите со ниска доза (0,1X) и во студиите со половина доза (0,5X), и 30% во студиите со поленска доза (1X). При доза од 0,1X, кај ларвите хранети со полен третирани со манкозеб и миклобутанил, 33,33% од возрасните биле жени, 22% од возрасните биле жени, 44% од возрасните ларви биле жени, 44% од возрасните ларви биле жени, 41% од возрасните ларви биле женки, а контролните биле 31% (Сл. 3а). При 0,5 пати поголема доза, 33% од возрасните црви во групата со манкозеб и пиритиостробин биле женски, 36% во групата со трифлоксистробин, 41% во групата со миклобутанил и 46% во групата со ципростробин. Оваа бројка била 53% во групата со каптан и 38% во контролната група (Сл. 3б). При доза 1X, 30% од групата со манкозеб биле жени, 36% од групата со пиритиостробин, 44% од групата со трифлоксистробин, 38% од групата со миклобутанил, 50% од контролната група биле жени - 38,5% (Сл. 3в).
Процент на женски и машки дувлачи по изложеност на фунгицид во ларвена фаза. (а) Мала доза (0,1X). (б) Половина доза (0,5X). (в) Доза на терен или целосна доза (1X).
16S секвенционалната анализа покажа дека бактериската група се разликува помеѓу ларвите хранети со полен третиран со манкозеб и ларвите хранети со нетретиран полен (Сл. 4а). Микробниот индекс на нетретирани ларви хранети со полен беше повисок од оној на ларвите хранети со полен третиран со манкозеб (Сл. 4б). Иако забележаната разлика во богатството помеѓу групите не беше статистички значајна, таа беше значително пониска од онаа забележана кај ларвите хранети со нетретиран полен (Сл. 4в). Релативната изобилство покажа дека микробиотата на ларвите хранети со контролен полен беше поразновидна од онаа на ларвите хранети со ларви третирани со манкозеб (Сл. 5а). Дескриптивната анализа откри присуство на 28 родови во контролни и третирани со манкозеб примероци (Сл. 5б). в Анализата со користење на 18S секвенционирање не откри значајни разлики (Дополнителна слика 2).
SAV профилите базирани на 16S секвенци беа споредени со богатството на Шенон и набљудуваното богатство на ниво на филум. (a) Анализа на главни координати (PCoA) врз основа на целокупната структура на микробната заедница кај ларви хранети со нетретиран полен или контролни (сина) и ларви хранети со манкозеб (портокалова). Секоја точка на податоци претставува посебен примерок. PCoA беше пресметан со користење на растојанието Бреј-Кертис од мултиваријантната t дистрибуција. Овалите го претставуваат нивото на доверба од 80%. (b) Кутија-графикон, сурови податоци за богатството на Шенон (точки) и c. Забележливо богатство. Кутија-графиконите покажуваат кутии за средна линија, интерквартилен опсег (IQR) и 1,5 × IQR (n = 3).
Состав на микробни заедници на ларви хранети со полен третиран со манкозеб и нетретиран. (а) Релативна изобилство на микробни родови кај ларвите. (б) Топлинска мапа на идентификувани микробни заедници. Delftia (коефициент на веројатност (OR) = 0,67, P = 0,0030) и Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060); Редовите на топлинската мапа се групирани со користење на корелациско растојание и просечна поврзаност.
Нашите резултати покажуваат дека оралната изложеност на контактни (манкозеб) и системски (пиростробин и трифлоксистробин) фунгициди, широко применети за време на цветањето, значително го намалиле зголемувањето на телесната тежина и ја зголемиле смртноста на ларвите од пченка. Покрај тоа, манкозеб значително ја намалил разновидноста и богатството на микробиомот за време на препупалната фаза. Миклобутанил, друг системски фунгицид, значително го намалил зголемувањето на телесната тежина на ларвите при сите три дози. Овој ефект бил евидентен во втората (5-ти ден) и третата (8-ми ден) временска точка. Спротивно на тоа, ципродинилот и каптанот не го намалиле значително зголемувањето на телесната тежина или преживувањето во споредба со контролната група. Според нашите сознанија, оваа работа е прва што ги утврдува ефектите од полските стапки на различни фунгициди што се користат за заштита на пченкарните култури преку директна изложеност на полен.
Сите третмани со фунгициди значително го намалија зголемувањето на телесната тежина во споредба со контролните третмани. Манкозеб имаше најголем ефект врз зголемувањето на телесната тежина кај ларвите со просечно намалување од 51%, проследено со пиритиостробин. Сепак, други студии не објавија несакани ефекти од полските дози на фунгициди врз ларвалните фази44. Иако е покажано дека дитиокарбаматните биоциди имаат ниска акутна токсичност45, етилен бисдитиокарбаматите (EBDCS) како што е манкозеб можат да се разградат до уреа етилен сулфид. Со оглед на неговите мутагени ефекти кај други животни, овој производ на разградување може да биде одговорен за забележаните ефекти46,47. Претходни студии покажаа дека формирањето на етилен тиоуреа е под влијание на фактори како што се покачена температура48, нивоа на влажност49 и должина на складирање на производот50. Соодветните услови за складирање на биоцидите можат да ги ублажат овие несакани ефекти. Покрај тоа, Европскиот орган за безбедност на храната изрази загриженост за токсичноста на пиритиопидот, за кој е покажано дека е канцероген за дигестивниот систем на други животни51.
Оралната администрација на манкозеб, пиритиостробин и трифлоксистробин ја зголемува смртноста на ларвите од пченкарен црв. Спротивно на тоа, миклобутанилот, ципроциклинот и каптанот немале ефект врз смртноста. Овие резултати се разликуваат од оние на Ладурнер и сор.52, кои покажаа дека каптанот значително го намалува преживувањето на возрасните O. lignaria и Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Покрај тоа, фунгицидите како што се каптанот и боскалидот се покажаа како причина за смртност на ларвите52,53,54 или промена на однесувањето при хранење55. Овие промени, пак, можат да влијаат на нутритивниот квалитет на поленот и на крајот на енергетскиот добиток на ларвалната фаза. Морталитетот забележан во контролната група беше во согласност со други студии56,57.
Половиот сооднос што е во корист на мажјаците, забележан во нашата работа, може да се објасни со фактори како што се недоволно парење и лоши временски услови за време на цветањето, како што претходно беше предложено за O. cornuta од страна на Виценс и Бош. Иако женките и мажјаците во нашата студија имаа четири дена за парење (период што генерално се смета за доволен за успешно парење), ние намерно го намаливме интензитетот на светлината за да го минимизираме стресот. Сепак, оваа модификација може ненамерно да се меша во процесот на парење61. Покрај тоа, пчелите доживуваат неколку дена неповолно време, вклучувајќи дожд и ниски температури (<5°C), што исто така може негативно да влијае на успехот на парењето4,23.
Иако нашата студија се фокусираше на целиот ларвален микробиом, нашите резултати даваат увид во потенцијалните врски меѓу бактериските заедници што можат да бидат критични за исхраната на пчелите и изложеноста на фунгициди. На пример, ларвите хранети со полен третиран со манкозеб имале значително намалена структура и изобилство на микробната заедница во споредба со ларвите хранети со нетретиран полен. Кај ларвите што консумираат нетретиран полен, бактериските групи Proteobacteria и Actinobacteria биле доминантни и биле претежно аеробни или факултативно аеробни. Познато е дека бактериите Delft, обично поврзани со осамени видови пчели, имаат антибиотска активност, што укажува на потенцијална заштитна улога против патогени. Друг бактериски вид, Pseudomonas, бил изобилен кај ларвите хранети со нетретиран полен, но бил значително намален кај ларвите третирани со манкозеб. Нашите резултати ги поддржуваат претходните студии што го идентификуваат Pseudomonas како еден од најзастапените родови кај O. bicornis35 и други осамени оси34. Иако експерименталните докази за улогата на Pseudomonas во здравјето на O. cornifrons не се проучени, покажано е дека оваа бактерија ја промовира синтезата на заштитни токсини кај бубачката Paederus fuscipes и го промовира метаболизмот на аргинин in vitro 35, 65. Овие набљудувања укажуваат на потенцијална улога во вирусната и бактериската одбрана за време на развојот на ларвите на O. cornifrons. Microbacterium е друг род идентификуван во нашата студија за кој е објавено дека е присутен во голем број кај ларвите на црната војничка мушичка во услови на гладување66. Кај ларвите на O. cornifrons, микробактериите можат да придонесат за рамнотежата и отпорноста на цревниот микробиом во услови на стрес. Дополнително, Rhodococcus се наоѓа кај ларвите на O. cornifrons и е познат по своите способности за детоксикација67. Овој род се наоѓа и во цревата на A. florea, но во многу мала количина68. Нашите резултати покажуваат присуство на повеќекратни генетски варијации низ бројни микробни таксони кои можат да ги променат метаболичките процеси кај ларвите. Сепак, потребно е подобро разбирање на функционалната разновидност на O. cornifrons.
Накратко, резултатите покажуваат дека манкозеб, пиритиостробин и трифлоксистробин го намалиле зголемувањето на телесната тежина и ја зголемиле смртноста на ларвите од пченкарниот црв. Иако постои растечка загриженост за ефектите на фунгицидите врз опрашувачите, постои потреба подобро да се разберат ефектите на преостанатите метаболити на овие соединенија. Овие резултати можат да се вклучат во препораките за интегрирани програми за управување со опрашувачите кои им помагаат на земјоделците да ја избегнат употребата на одредени фунгициди пред и за време на цветањето на овошните дрвја со избирање фунгициди и менување на времето на примена, или со поттикнување на употреба на помалку штетни алтернативи 36. Оваа информација е важна за развивање препораки. за употреба на пестициди, како што се прилагодување на постојните програми за прскање и менување на времето на прскање при избор на фунгициди или промовирање на употреба на помалку опасни алтернативи. Потребни се понатамошни истражувања за негативните ефекти на фунгицидите врз односот на половите, однесувањето при хранење, цревниот микробиом и молекуларните механизми што лежат во основата на губењето на тежината и смртноста кај пченкарниот црв.
Изворните податоци 1, 2 и 3 на сликите 1 и 2 се депонирани во складиштето за податоци figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 и https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. Секвенците анализирани во тековната студија (сл. 4, 5) се достапни во складиштето NCBI SRA под пристапен број PRJNA1023565.
Бош, Ј. и Кемп, ВП Развој и воспоставување на видови медоносни пчели како опрашувачи на земјоделски култури: примерот на родот Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) и овошни дрвја. bull. Ntomore. resource. 92, 3–16 (2002).
Паркер, МГ и др. Практики за опрашување и перцепции за алтернативни опрашувачи кај одгледувачите на јаболка во Њујорк и Пенсилванија. ажурирање. Земјоделство. прехранбени системи. 35, 1–14 (2020).
Кох И., Лонсдорф ЕВ, Арц ДР, Питс-Сингер ТЛ и Рикетс ТХ Екологија и економија на опрашување на бадеми со употреба на автохтони пчели. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Ли, Е., Хе, Ј. и Парк, Ј.-Л. Ефекти од климатските промени врз фенологијата на трагопанот: импликации за управување со популацијата. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Арц, ДР и Питс-Сингер, ТЛ Ефект на фунгицидни и адјувантни прскања врз однесувањето при гнездење кај две управувани осамени пчели (Osmia lignaria и Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Нискотоксичен фунгицид за култури (фенбуконазол) се меша со сигналите за квалитет на машката репродуктивна репродукција, што резултира со намален успех на парење кај дивите осамени пчели. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Неоникотиноидните инсектициди и биосинтезата на ергостерол ја потиснуваат синергистичката смртност на фунгицидите кај три вида пчели. Контрола на штетници. науката. 73, 1236–1243 (2017).
Кунман ЈГ, Гилунг Ј, Ван Дајк МТ, Фордајс РФ. и Данфорт БН Осамените ларви на оси ја менуваат бактериската разновидност што ја снабдуваат поленот со пчели што гнездат на стеблото Osmia cornifrons (Megachilidae). front. микроорганизам. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN и Steffan SA Ектосимбиотските микроорганизми во ферментираниот полен се подеднакво важни за развојот на осамените пчели како и самиот полен. екологија. еволуција. 12. e8788 (2022).
Келдерер М, Маничи ЛМ, Капуто Ф и Талхајмер М. Садење меѓу редови во јаболкови насади за контрола на болестите при повторно сеење: студија за практична ефикасност базирана на микробиолошки индикатори. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Мартин П.Л., Кравчик Т., Ходадади Ф., Ачимович С.Г. и Питер К.А. Горчлива гниење на јаболка во средноатлантскиот дел на САД: проценка на видовите што ја предизвикуваат болеста и влијанието на регионалните временски услови и подложноста на сортата. Фитопатологија 111, 966–981 (2021).
Кален МГ, Томпсон ЛЈ, Каролан ЈК, Стаут ЈК. и Стенли ДА Фунгициди, хербициди и пчели: систематски преглед на постојните истражувања и методи. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Пилинг, ЕД и Џепсон, П.К. Синергистички ефекти на EBI фунгициди и пиретроидни инсектициди врз медоносните пчели (Apis mellifera). штетници науката. 39, 293–297 (1993).
Мусен, ЕЦ, Лопез, ЏЕ и Пенг, ЦИ Ефект на одбрани фунгициди врз растот и развојот на ларвите на медоносните пчели Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Среда. Нтоморе. 33, 1151-1154 (2004).
Ван Дајк, М., Мулен, Е., Викстед, Д. и Мекарт, С. Водич за донесување одлуки за употреба на пестициди за заштита на опрашувачите во овоштарниците со дрвја (Универзитет Корнел, 2018).
Ивасаки, ЈМ и Хогендорн, К. Изложеност на пчелите на средства кои не се пестициди: преглед на методите и објавените резултати. Земјоделство. екосистем. Среда. 314, 107423 (2021).
Копит АМ, Клингер Е, Кокс-Фостер ДЛ, Рамирез РА. и Питс-Сингер ТЛ. Ефект на видот на снабдување и изложеноста на пестициди врз развојот на ларвите кај Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Среда. Нтоморе. 51, 240–251 (2022).
Копит АМ и Питс-Сингер ТЛ Патишта на изложеност на пестициди кај осамени пчели со празно гнездо. Среда. Нтоморе. 47, 499–510 (2018).
Пан, НТ и др. Нов протокол за биолошки тест со ингестија за проценка на токсичноста на пестицидите кај возрасни јапонски градинарски пчели (Osmia cornifrons). науката. Извештаи 10, 9517 (2020).
Време на објавување: 14 мај 2024 година