Хвала вам што сте посетили Nature.com. Верзија прегледача коју користите има ограничену CSS подршку. За најбоље резултате, препоручујемо вам да користите новију верзију прегледача (или да онемогућите режим компатибилности у Internet Explorer-у). У међувремену, како бисмо осигурали континуирану подршку, приказујемо сајт без стилизовања или JavaScript-а.
Фунгициди се често користе током цветања воћака и могу угрозити инсекте опрашиваче. Међутим, мало се зна о томе како опрашивачи који нису пчеле (нпр. солитарне пчеле, Osmia cornifrons) реагују на контактне и системске фунгициде који се обично користе на јабукама током цветања. Ова празнина у знању ограничава регулаторне одлуке које одређују безбедне концентрације и време прскања фунгицидима. Проценили смо ефекте два контактна фунгицида (каптан и манкозеб) и четири међуслојна/фитосистемска фунгицида (ципроциклин, миклобутанил, пиростробин и трифлоксистробин). Ефекти на повећање тежине ларви, преживљавање, однос полова и бактеријску разноликост. Евалуација је спроведена коришћењем хроничног оралног биолошког теста у којем је полен третиран у три дозе на основу тренутно препоручене дозе за употребу на пољу (1X), половине дозе (0,5X) и ниске дозе (0,1X). Све дозе манкозеба и пиритизолина значајно су смањиле телесну тежину и преживљавање ларви. Затим смо секвенционирали ген 16S да бисмо окарактерисали бактериом ларви манкозеба, фунгицида одговорног за највећу смртност. Утврдили смо да су бактеријска разноврсност и бројност значајно смањени код ларви храњених поленом третираним манкозебом. Наши лабораторијски резултати указују да је прскање неких од ових фунгицида током цветања посебно штетно за здравље O. cornifrons. Ове информације су релевантне за будуће управљачке одлуке у вези са одрживим коришћењем средстава за заштиту воћака и служе као основа за регулаторне процесе усмерене на заштиту опрашивача.
Усамљена зидарска пчела Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) је уведена у Сједињене Државе из Јапана крајем 1970-их и почетком 1980-их, и од тада врста игра важну улогу опрашивача у управљаним екосистемима. Натурализоване популације ове пчеле су део приближно 50 врста дивљих пчела које допуњују пчеле које опрашују воћњаке бадема и јабука у Сједињеним Државама2,3. Зидарске пчеле се суочавају са многим изазовима, укључујући фрагментацију станишта, патогене и пестициде3,4. Међу инсектицидима, фунгициди смањују добитак енергије, храњење5 и кондицију тела6,7. Иако недавна истраживања сугеришу да на здравље зидарских пчела директно утичу комензални и ектобактични микроорганизми,8,9 јер бактерије и гљивице могу утицати на исхрану и имуни одговор, ефекти излагања фунгицидима на микробну разноликост зидарских пчела тек почињу да се проучавају.
Фунгициди различитог дејства (контактни и системски) прскају се у воћњацима пре и током цветања ради лечења болести као што су краста јабуке, горка трулеж, смеђа трулеж и пепелница10,11. Фунгициди се сматрају безопасним за опрашиваче, па се препоручују баштованима током периода цветања; Изложеност и унос ових фунгицида од стране пчела је релативно добро познат, јер је део процеса регистрације пестицида од стране Агенције за заштиту животне средине САД и многих других националних регулаторних агенција12,13,14. Међутим, ефекти фунгицида на непчеле су мање познати јер нису потребни према споразумима о овлашћењу за стављање у промет у Сједињеним Државама15. Поред тога, генерално не постоје стандардизовани протоколи за тестирање појединачних пчела16,17, а одржавање колонија које обезбеђују пчеле за тестирање је изазовно18. Испитивања различитих управљаних пчела се све више спроводе у Европи и САД како би се проучили ефекти пестицида на дивље пчеле, а недавно су развијени стандардизовани протоколи за O. cornifrons19.
Рогате пчеле су моноцити и комерцијално се користе у узгоју шарана као додатак или замена за медоносне пчеле. Ове пчеле се појављују између марта и априла, при чему се рано сазрели мужјаци појављују три до четири дана пре женки. Након парења, женка активно сакупља полен и нектар како би обезбедила низ ћелија легла унутар цевасте шупљине гнезда (природне или вештачке)1,20. Јаја се полажу на полен унутар ћелија; женка затим гради глинени зид пре него што припреми следећу ћелију. Ларве првог стадијума су затворене у хориону и хране се ембрионалним течностима. Од другог до петог стадијума (препупа), ларве се хране поленом22. Када се залиха полена потпуно потроши, ларве формирају чауре, зачауре се и излазе као одрасле јединке у истој комори за легло, обично крајем лета20,23. Одрасле јединке се појављују следећег пролећа. Преживљавање одраслих јединки повезано је са нето енергетским добитком (добитком на тежини) на основу уноса хране. Дакле, нутритивни квалитет полена, као и други фактори попут времена или изложености пестицидима, одређују преживљавање и здравље24.
Инсектициди и фунгициди примењени пре цветања могу се кретати унутар васкулатуре биљке у различитом степену, од трансламинарних (нпр. могу се кретати са горње површине листова на доњу површину, као неки фунгициди) 25 до истински системских ефеката. , који могу продрети у круну из корена, могу ући у нектар цветова јабуке26, где могу убити одрасле јединке O. cornifrons27. Неки пестициди се такође испирају у полен, утичући на развој ларви кукуруза и узрокујући њихову смрт19. Друге студије су показале да неки фунгициди могу значајно променити понашање гнежђења сродних врста O. lignaria28. Поред тога, лабораторијске и теренске студије које симулирају сценарије изложености пестицидима (укључујући фунгициде) показале су да пестициди негативно утичу на физиологију22 морфологију29 и преживљавање медоносних пчела и неких солитарних пчела. Различити фунгицидни спрејеви примењени директно на отворене цветове током цветања могу контаминирати полен који одрасле јединке сакупљају за развој ларви, чији ефекти тек треба да се проуче30.
Све се више препознаје да на развој ларви утичу полен и микробне заједнице дигестивног система. Микробиом медоносне пчеле утиче на параметре као што су телесна маса31, метаболичке промене22 и осетљивост на патогене32. Претходне студије су испитивале утицај развојног стадијума, хранљивих материја и околине на микробиом солитарних пчела. Ове студије су откриле сличности у структури и бројности ларвалног и поленског микробиома33, као и најчешћих бактеријских родова Pseudomonas и Delftia, међу врстама солитарних пчела. Међутим, иако су фунгициди повезани са стратегијама заштите здравља пчела, ефекти фунгицида на ларвалну микробиоту путем директног оралног излагања остају неистражени.
Ова студија је тестирала ефекте доза из стварног света шест уобичајено коришћених фунгицида регистрованих за употребу на воћним дрвећима у Сједињеним Државама, укључујући контактне и системске фунгициде који се орално примењују на ларве кукурузног мољца из контаминиране хране. Открили смо да контактни и системски фунгициди смањују повећање телесне тежине пчела и повећавају морталитет, са најтежим ефектима повезаним са манкозебом и пиритиопидом. Затим смо упоредили микробну разноликост ларви храњених поленском исхраном третираном манкозебом са онима храњеним контролном исхраном. Разматрамо потенцијалне механизме који леже у основи морталитета и импликације за програме интегрисаног управљања штеточинама и опрашивачима (IPPM)36.
Одрасле јединке O. cornifrons које презимљавају у чаурама су добијене из Центра за истраживање воћа, Биглервил, Пенсилванија, и чуване су на температури од -3 до 2°C (±0,3°C). Пре експеримента (укупно 600 чаура). У мају 2022. године, 100 чаура O. cornifrons је свакодневно пребацивано у пластичне чаше (50 чаура по чаши, DI 5 cm × 15 cm дужине) и марамице су стављане унутар чаша како би се подстакло отварање и обезбедила жвакаћа подлога, смањујући стрес за камените пчеле37. Ставите две пластичне чаше које садрже чауре у кавез за инсекте (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Тајван) са хранилицама од 10 ml које садрже 50% раствор сахарозе и чувајте четири дана како бисте осигурали затварање и парење. 23°C, релативна влажност 60%, фотопериод 10 l (низак интензитет): 14 дана. 100 парених женки и мужјака пуштено је сваког јутра током шест дана (100 дневно) у два вештачка гнезда током врхунца цветања јабуке (гнездо-клопка: ширина 33,66 × висина 30,48 × дужина 46,99 цм; Додатна слика 1). Смештено у Државном арборетуму Пенсилваније, близу трешње (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), брескве (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), крушке (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), јабуке коронарија (Malus coronaria) и бројних сорти јабука (Malus coronaria, Malus), домаће јабуке 'Co-op 30′ Enterprise™, јабуке Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, бегоније 'Freedom', бегоније 'Golden Delicious', бегоније 'Nova Spy'). Свака плава пластична кућица за птице се поставља на две дрвене кутије. Свака кутија за гнездо садржала је 800 празних крафт папирних цеви (спирално отворених, унутрашњег пречника 0,8 цм × дужине 15 цм) (Jonesville Paper Tube Co., Мичиген) уметнутих у непрозирне целофанске цеви (спољног пречника 0,7 цм, види ). Пластични чепови (Т-1X чепови) обезбеђују места за гнежђење.
Обе кутије за гнездо биле су окренуте ка истоку и биле су прекривене зеленом пластичном баштенском оградом (Everbilt модел #889250EB12, величина отвора 5 × 5 цм, 0,95 м × 100 м) како би се спречио приступ глодара и птица и постављене су на површину земље поред кутија са земљом у кутији за гнездо. Кутија за гнездо (Додатна слика 1а). Јаја кукурузног бушача су сакупљана свакодневно сакупљањем 30 епрувета из гнезда и њиховим транспортом у лабораторију. Користећи маказе, направите рез на крају епрувете, а затим раставите спиралну цев да бисте открили ћелије легла. Појединачна јаја и њихов полен су уклоњени помоћу закривљене шпатуле (Microslide tool kit, BioQuip Products Inc., Калифорнија). Јаја су инкубирана на влажном филтер папиру и стављена у Петријеву шољу на 2 сата пре него што су коришћена у нашим експериментима (Додатна слика 1б-д).
У лабораторији смо проценили оралну токсичност шест фунгицида примењених пре и током цветања јабуке у три концентрације (0,1X, 0,5X и 1X, где је 1X ознака примењена на 100 галона воде/акру. Висока пољска доза = концентрација на пољу). , Табела 1). Свака концентрација је поновљена 16 пута (n = 16). Два контактна фунгицида (Табела С1: манкозеб 2696,14 ppm и каптан 2875,88 ppm) и четири системска фунгицида (Табела С1: пиритиостробин 250,14 ppm; трифлоксистробин 110,06 ppm; миклобутанил азол 75,12 ppm; ципродинил 280,845 ppm) показали су токсичност за воће, поврће и украсне усеве. Хомогенизовали смо полен помоћу млина, пренели 0,20 г у бунарчић (Фалкон плоча са 24 бунарчића) и додали и помешали 1 μL раствора фунгицида да бисмо формирали пирамидални полен са бунарчићима дубине 1 мм у које су стављена јаја. Поставили смо их помоћу мини шпатуле (Додатна слика 1ц,д). Фалкон плоче су чуване на собној температури (25°C) и релативној влажности ваздуха од 70%. Упоредили смо их са контролним ларвама храњеним хомогеном поленском исхраном третираном чистом водом. Бележили смо морталитет и мерили тежину ларви сваког другог дана док ларве нису достигле препупалну старост користећи аналитичку вагу (Fisher Scientific, тачност = 0,0001 г). Коначно, однос полова је процењен отварањем чауре након 2,5 месеца.
ДНК је екстрахована из целих ларви O. cornifrons (n = 3 по третману, полен третиран и нетретиран манкоцебом) и извршили смо анализе микробне разноликости на овим узорцима, посебно зато што је код манкоцеба највећа смртност примећена код ларви које су примале MnZn. ДНК је амплификована, пречишћена коришћењем DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead ДНК комплета (Zymo Research, Irvine, CA) и секвенционирана (600 циклуса) на Illumina® MiSeq™ помоћу v3 комплета. Циљано секвенцирање бактеријских 16S рибозомских РНК гена је извршено коришћењем Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) користећи прајмере који циљају V3-V4 регион 16S рРНК гена. Поред тога, 18S секвенцирање је извршено коришћењем 10% PhiX инклузије, а амплификација је извршена коришћењем пара прајмера 18S001 и NS4.
Увезите и обрадите упарене очитавања39 користећи QIIME2 цевовод (v2022.11.1). Ова очитавања су скраћена и спојена, а химерне секвенце су уклоњене коришћењем DADA2 додатка у QIIME2 (qiime dada2 упаривање шума)40. Доделе класа 16S и 18S су извршене коришћењем додатка за класификатор објеката Classify-sklearn и претходно обученог артефакта silva-138-99-nb-classifier.
Сви експериментални подаци су проверени на нормалност (Шапиро-Вилксов тест) и хомогеност варијанси (Левенов тест). Пошто скуп података није испунио претпоставке параметарске анализе и трансформација није успела да стандардизује резидуале, извршили смо непараметарску двосмерну ANOVA (Крускал-Волис) са два фактора [време (трофазне временске тачке од 2, 5 и 8 дана) и фунгицид] да бисмо проценили ефекат третмана на свежу тежину ларви, а затим су извршена пост хок непараметарска парна поређења коришћењем Вилкоксоновог теста. Користили смо генерализовани линеарни модел (GLM) са Поасоновом расподелом да бисмо упоредили ефекте фунгицида на преживљавање при три концентрације фунгицида41,42. За анализу диференцијалне абулудне количине, број варијанти секвенци ампликона (ASV) је смањен на нивоу рода. Поређења диференцијалне абулудне количине између група користећи 16S (ниво рода) и релативну абулудне количине 18S извршена су коришћењем генерализованог адитивног модела за положај, размеру и облик (GAMLSS) са бета нулто-надуваним (BEZI) фамилијским дистрибуцијама, које су моделиране на макроу. у микробиому R43 (v1.1). 1). Уклоните митохондријалне и хлоропластне врсте пре диференцијалне анализе. Због различитих таксономских нивоа 18S, само најнижи ниво сваког таксона је коришћен за диференцијалне анализе. Све статистичке анализе су извршене коришћењем R (v. 3.4.3., CRAN пројекат) (Тим 2013).
Излагање манкозебу, пиритиостробину и трифлоксистробину значајно је смањило повећање телесне тежине код O. cornifrons (Сл. 1). Ови ефекти су доследно примећени за све три процењене дозе (Сл. 1a–c). Циклостробин и миклобутанил нису значајно смањили тежину ларви.
Просечна свежа тежина ларви стабљика мерена у три временске тачке под четири дијететска третмана (хомогена исхрана поленом + фунгицид: контрола, дозе 0,1X, 0,5X и 1X). (а) Ниска доза (0,1X): прва временска тачка (дан 1): χ2: 30,99, DF = 6; P < 0,0001, друга временска тачка (дан 5): 22,83, DF = 0,0009; трећа временска тачка; тачка (дан 8): χ2: 28,39, DF = 6; (б) пола доза (0,5X): прва временска тачка (дан 1): χ2: 35,67, DF = 6; P < 0,0001, друга временска тачка (дан први): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; трећа временска тачка (дан 8) χ2: 16,47, DF = 6; (ц) Место или пуна доза (1X): прва временска тачка (дан 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, друга временска тачка (дан 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; трећа временска тачка (дан 8): χ2: 28,39, DF = 6; непараметријска анализа варијансе. Стубићи представљају средњу вредност ± SE парних поређења (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
При најнижој дози (0,1X), телесна тежина ларви је смањена за 60% са трифлоксистробином, 49% са манкозебом, 48% са миклобутанилом и 46% са пиритистробином (Сл. 1а). Када су изложене половини пољске дозе (0,5X), телесна тежина ларви манкозеба је смањена за 86%, пиритиостробина за 52% и трифлоксистробина за 50% (Сл. 1б). Пуна пољска доза (1X) манкозеба смањила је тежину ларви за 82%, пиритиостробина за 70%, а трифлоксистробина, миклобутанила и сангард за приближно 30% (Сл. 1ц).
Морталитет је био највиши међу ларвама храњеним поленом третираним манкозебом, затим пиритиостробином и трифлоксистробином. Морталитет се повећавао са повећањем доза манкозеба и пиритизолина (Слика 2; Табела 2). Међутим, морталитет кукурузног мољца се повећавао само незнатно како су се повећавале концентрације трифлоксистробина; ципродинил и каптан нису значајно повећали морталитет у поређењу са контролним третманима.
Морталитет ларви муве бушилице упоређен је након уноса полена појединачно третираног са шест различитих фунгицида. Манкозеб и пентопирамид били су осетљивији на оралну изложеност кукурузним црвима (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (линија, нагиб = 0,29, P < 0,001; нагиб = 0,24, P <0,00)).
У просеку, у свим третманима, 39,05% пацијената су биле жене, а 60,95% мушкарци. Међу контролним третманима, удео жена је био 40% и у студијама са ниском дозом (0,1X) и у студијама са половином дозе (0,5X), и 30% у студијама са теренском дозом (1X). При дози од 0,1X, међу ларвама храњеним поленом третираним манкозебом и миклобутанилом, 33,33% одраслих ларви су биле женке, 22% одраслих ларви су биле женке, 44% одраслих ларви су биле женке, 44% одраслих ларви су биле женке, 41% одраслих ларви су биле женке, а контролна група је чинила 31% (Слика 3а). При 0,5 пута већој дози, 33% одраслих црва у групи са манкозебом и пиритиостробином биле су женке, 36% у групи са трифлоксистробином, 41% у групи са миклобутанилом и 46% у групи са ципростробином. Ова бројка је била 53% у групи са каптаном и 38% у контролној групи (Сл. 3б). При 1X дози, 30% групе са манкозебом биле су жене, 36% групе са пиритиостробином, 44% групе са трифлоксистробином, 38% групе са миклобутанилом и 50% контролне групе биле су жене – 38,5% (Сл. 3ц).
Проценат женских и мужјака бушилица након излагања фунгициду у ларвалној фази. (а) Ниска доза (0,1X). (б) Половина дозе (0,5X). (ц) Пољска доза или пуна доза (1X).
Анализа 16S секвенце показала је да се бактеријска група разликује између ларви храњених поленом третираним манкозебом и ларви храњених нетретираним поленом (Сл. 4а). Микробни индекс нетретираних ларви храњених поленом био је виши од индекса ларви храњених поленом третираним манкозебом (Сл. 4б). Иако примећена разлика у богатству између група није била статистички значајна, била је значајно нижа од оне примећене код ларви које су се храниле нетретираним поленом (Сл. 4ц). Релативна абулумност показала је да је микробиота ларви храњених контролним поленом била разноврснија од оне код ларви храњених ларвама третираним манкозебом (Сл. 5а). Дескриптивна анализа је открила присуство 28 родова у контролним и узорцима третираним манкозебом (Сл. 5б). ц Анализа коришћењем 18S секвенцирања није открила значајне разлике (Допунска слика 2).
SAV профили засновани на 16S секвенцама упоређени су са Шеноновим богатством и посматраним богатством на нивоу типа. (а) Анализа главних координата (PCoA) заснована на укупној структури микробне заједнице код нетретираних ларви храњених поленом или контролних (плаво) и ларви храњених манкоцебом (наранџасто). Свака тачка података представља посебан узорак. PCoA је израчуната коришћењем Бреј-Кертисове удаљености мултиваријантне t дистрибуције. Овали представљају ниво поузданости од 80%. (б) Бокс-дијаграм, сирови Шенонови подаци о богатству (тачке) и ц. Посматрано богатство. Бокс-дијаграми приказују оквире за средњу линију, интерквартилни распон (IQR) и 1,5 × IQR (n = 3).
Састав микробних заједница ларви храњених поленом третираним и нетретираним манкозебом. (а) Релативна количина микробних родова очитана код ларви. (б) Топлотна мапа идентификованих микробних заједница. Delftia (однос шанси (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); Редови топлотне мапе су груписани коришћењем корелационе удаљености и просечне повезаности.
Наши резултати показују да је орална изложеност контактним (манкозеб) и системским (пиростробин и трифлоксистробин) фунгицидима, широко примењеним током цветања, значајно смањила повећање телесне тежине и повећала морталитет ларви кукуруза. Поред тога, манкозеб је значајно смањио разноликост и богатство микробиома током препупалне фазе. Миклобутанил, још један системски фунгицид, значајно је смањио повећање телесне тежине ларви у све три дозе. Овај ефекат је био евидентан у другој (5. дан) и трећој (8. дан) временским тачкама. Насупрот томе, ципродинил и каптан нису значајно смањили повећање телесне тежине или преживљавање у поређењу са контролном групом. Колико нам је познато, овај рад је први који одређује ефекте пољских доза различитих фунгицида који се користе за заштиту усева кукуруза путем директног излагања полену.
Сви третмани фунгицидима значајно су смањили повећање телесне тежине у поређењу са контролним третманима. Манкозеб је имао највећи ефекат на повећање телесне тежине ларви са просечним смањењем од 51%, а затим пиритиостробин. Међутим, друге студије нису пријавиле нежељене ефекте пољских доза фунгицида на ларвалне стадијуме44. Иако је показано да дитиокарбаматни биоциди имају ниску акутну токсичност45, етилен бисдитиокарбамати (EBDCS) као што је манкозеб могу се разградити до урее етилен сулфида. С обзиром на његове мутагене ефекте код других животиња, овај производ разградње може бити одговоран за примећене ефекте46,47. Претходне студије су показале да на формирање етилен тиоурее утичу фактори као што су повишена температура48, ниво влажности49 и дужина складиштења производа50. Правилни услови складиштења биоцида могу ублажити ове нежељене ефекте. Поред тога, Европска агенција за безбедност хране изразила је забринутост због токсичности пиритиопида, за који се показало да је канцероген за дигестивни систем других животиња51.
Орална примена манкозеба, пиритиостробина и трифлоксистробина повећава морталитет ларви кукурузног мољца. Насупрот томе, миклобутанил, ципроциклин и каптан нису имали утицаја на морталитет. Ови резултати се разликују од резултата Ладурнера и др.52, који су показали да каптан значајно смањује преживљавање одраслих O. lignaria и Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Поред тога, утврђено је да фунгициди попут каптана и боскалида изазивају морталитет ларви52,53,54 или мењају понашање у исхрани55. Ове промене, заузврат, могу утицати на нутритивни квалитет полена и на крају на енергетски добитак ларвалне фазе. Морталитет примећен у контролној групи био је у складу са другим студијама 56,57.
Однос полова који фаворизују мужјаке, примећен у нашем раду, може се објаснити факторима као што су недовољно парење и лоши временски услови током цветања, као што су претходно за O. cornuta предложили Виченс и Бош. Иако су женке и мужјаци у нашој студији имали четири дана за парење (период који се генерално сматра довољним за успешно парење), намерно смо смањили интензитет светлости како бисмо смањили стрес. Међутим, ова модификација може ненамерно ометати процес парења61. Поред тога, пчеле доживљавају неколико дана неповољног времена, укључујући кишу и ниске температуре (<5°C), што такође може негативно утицати на успех парења4,23.
Иако се наша студија фокусирала на цео ларвални микробиом, наши резултати пружају увид у потенцијалне односе између бактеријских заједница које могу бити кључне за исхрану пчела и изложеност фунгицидима. На пример, ларве храњене поленом третираним манкозебом имале су значајно смањену структуру и бројност микробне заједнице у поређењу са ларвама храњеним нетретираним поленом. Код ларви које су конзумирале нетретирани полен, бактеријске групе Proteobacteria и Actinobacteria биле су доминантне и биле су претежно аеробне или факултативно аеробне. Познато је да делфтске бактерије, обично повезане са солитарним врстама пчела, имају антибиотску активност, што указује на потенцијалну заштитну улогу против патогена. Још једна бактеријска врста, Pseudomonas, била је бројна код ларви храњених нетретираним поленом, али је била значајно смањена код ларви третираних манкозебом. Наши резултати подржавају претходне студије које су идентификовале Pseudomonas као један од најбројнијих родова код O. bicornis35 и других солитарних оса34. Иако експериментални докази о улози Pseudomonas у здрављу O. cornifrons нису проучавани, показано је да ова бактерија промовише синтезу заштитних токсина код бубе Paederus fuscipes и промовише метаболизам аргинина in vitro 35, 65. Ова запажања указују на потенцијалну улогу у вирусној и бактеријској одбрани током развоја ларви O. cornifrons. Microbacterium је још један род идентификован у нашој студији за који се наводи да је присутан у великом броју код ларви црне војничке муве у условима гладовања66. Код ларви O. cornifrons, микробактерије могу допринети равнотежи и отпорности цревног микробиома у условима стреса. Поред тога, Rhodococcus се налази у ларвама O. cornifrons и познат је по својим способностима детоксификације67. Овај род се такође налази у цревима A. florea, али у веома малом броју68. Наши резултати показују присуство вишеструких генетских варијација код бројних микробних таксона које могу променити метаболичке процесе код ларви. Међутим, потребно је боље разумевање функционалне разноликости O. cornifrons.
Укратко, резултати указују да су манкозеб, пиритиостробин и трифлоксистробин смањили повећање телесне тежине и повећали морталитет ларви кукурузног буша. Иако постоји све већа забринутост због ефеката фунгицида на опрашиваче, потребно је боље разумети ефекте резидуалних метаболита ових једињења. Ови резултати могу се укључити у препоруке за интегрисане програме управљања опрашивачима који помажу пољопривредницима да избегну употребу одређених фунгицида пре и током цветања воћака одабиром фунгицида и варирањем времена примене или подстицањем употребе мање штетних алтернатива 36. Ове информације су важне за развој препорука о употреби пестицида, као што је прилагођавање постојећих програма прскања и промена времена прскања при одабиру фунгицида или промовисање употребе мање опасних алтернатива. Потребна су даља истраживања о негативним ефектима фунгицида на однос полова, понашање у исхрани, цревни микробиом и молекуларним механизмима који леже у основи губитка тежине и морталитета кукурузног буша.
Изворни подаци 1, 2 и 3 на сликама 1 и 2 су депоновани у figshare репозиторијуму података DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 и https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. Секвенце анализиране у овој студији (слике 4, 5) су доступне у NCBI SRA репозиторијуму под приступним бројем PRJNA1023565.
Бош, Ј. и Кемп, ВП Развој и успостављање врста медоносних пчела као опрашивача пољопривредних усева: пример рода Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) и воћака. бул. Нтоморе. ресурс. 92, 3–16 (2002).
Паркер, МГ и др. Праксе опрашивања и перцепције алтернативних опрашивача међу произвођачима јабука у Њујорку и Пенсилванији. ажурирање. Пољопривреда. прехрамбени системи. 35, 1–14 (2020).
Кох И., Лонсдорф ЕВ, Арц ДР, Питс-Сингер ТЛ и Рикетс ТХ Екологија и економија опрашивања бадема употребом аутохтоних пчела. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Ли, Е., Хе, Ј. и Парк, Ј.-Л. Утицаји климатских промена на фенологију трагопана: импликације за управљање популацијом. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Арц, ДР и Питс-Сингер, ТЛ Утицај фунгицидних и адјувантних спрејева на понашање гнежђења две контролисане солитарне пчеле (Osmia lignaria и Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Нискотоксични фунгицид за усеве (фенбуконазол) омета сигнале мушког репродуктивног квалитета, што резултира смањеним успехом парења код дивљих солитарних пчела. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Сголастра Ф. и др. Неоникотиноидни инсектициди и биосинтеза ергостерола сузбијају синергистички морталитет фунгицида код три врсте пчела. Pest Control. the science. 73, 1236–1243 (2017).
Кунеман ЈГ, Гилунг Ј, Ван Дајк МТ, Фордајс РФ и Данфорт БН, Самотне ларве оса мењају бактеријску разноликост коју полен доставља пчелама које се гнезде на стабљикама. Osmia cornifrons (Megachilidae). фронт. микроорганизам. 13, 1057626 (2023).
Дхарампал П.С., Данфорт Б.Н. и Стефан С.А. Ектосимбиотски микроорганизми у ферментисаном полену су једнако важни за развој солитарних пчела као и сам полен. екологија. еволуција. 12. е8788 (2022).
Келдерер М, Маничи ЛМ, Капуто Ф и Талхајмер М. Међуредна садња у воћњацима јабука ради контроле болести пресејавања: практична студија ефикасности заснована на микробним индикаторима. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Мартин ПЛ, Кравчик Т., Ходадади Ф., Ачимович СГ и Питер КА Горка трулеж јабука у средњоатлантском делу Сједињених Држава: процена узрочних врста и утицај регионалних временских услова и осетљивости култивара. Фитопатологија 111, 966–981 (2021).
Кален МГ, Томпсон ЛЈ, Керолан ЈК, Стаут ЈК и Стенли ДА Фунгициди, хербициди и пчеле: систематски преглед постојећих истраживања и метода. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Пилинг, ЕД и Џепсон, ПЦ Синергистички ефекти ЕБИ фунгицида и пиретроидних инсектицида на медоносне пчеле (Apis mellifera). штеточине у науци. 39, 293–297 (1993).
Мусен, Е.Ц., Лопез, Ј.Е. и Пенг, Ц.Ј. Утицај одабраних фунгицида на раст и развој ларви медоносне пчеле Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Среда. Нтоморе. 33, 1151-1154 (2004).
Ван Дајк, М., Мулен, Е., Викстед, Д. и МекАрт, С. Водич за одлучивање о употреби пестицида за заштиту опрашивача у воћњацима (Универзитет Корнел, 2018).
Ивасаки, ЈМ и Хогендорн, К. Изложеност пчела непестицидима: преглед метода и објављених резултата. Пољопривреда. екосистем. Среда. 314, 107423 (2021).
Копит АМ, Клингер Е, Кокс-Фостер ДЛ, Рамирез РА и Питс-Сингер ТЛ Утицај типа снабдевања и изложености пестицидима на развој ларви Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Среда. Нтоморе. 51, 240–251 (2022).
Копит АМ и Питс-Сингер ТЛ Путеви изложености пестицидима код самотних пчела чија су гнезда празна. Среда. Нтоморе. 47, 499–510 (2018).
Пан, НТ и др. Нови протокол биолошког теста гутања за процену токсичности пестицида код одраслих јапанских баштенских пчела (Osmia cornifrons). Наука. Извештаји 10, 9517 (2020).
Време објаве: 14. мај 2024.