Hvala vam što ste posjetili Nature.com.Verzija pretraživača koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje rezultate preporučujemo da koristite noviju verziju vašeg pretraživača (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali stalnu podršku, prikazujemo stranicu bez stila ili JavaScripta.
Fungicidi se često koriste tokom cvatnje plodova drveća i mogu ugroziti oprašivače insekata.Međutim, malo se zna o tome kako nepčelinji oprašivači (npr. solitarne pčele, Osmia cornifrons) reaguju na kontaktne i sistemske fungicide koji se obično koriste na jabukama tokom cvatnje.Ovaj jaz u znanju ograničava regulatorne odluke koje određuju sigurne koncentracije i vrijeme prskanja fungicida.Procijenili smo efekte dva kontaktna fungicida (kaptana i mankozeba) i četiri međuslojna/fitosistemska fungicida (ciprociklin, miklobutanil, pirostrobin i trifloksistrobin).Učinci na debljanje larvi, preživljavanje, omjer spolova i raznolikost bakterija.Evaluacija je provedena korištenjem kroničnog oralnog biološkog testa u kojem je polen tretiran u tri doze na osnovu trenutno preporučene doze za terensku upotrebu (1X), polovične doze (0,5X) i niske doze (0,1X).Sve doze mankozeba i piritizolina značajno su smanjile tjelesnu težinu i preživljavanje larvi.Zatim smo sekvencirali gen 16S kako bismo okarakterizirali larvalni bakteriom mankozeba, fungicida odgovornog za najveću smrtnost.Otkrili smo da su raznolikost i brojnost bakterija značajno smanjeni kod ličinki hranjenih polenom tretiranim mankozebom.Naši laboratorijski rezultati pokazuju da je prskanje nekim od ovih fungicida tokom cvatnje posebno štetno po zdravlje O. cornifrons.Ove informacije su relevantne za buduće odluke upravljanja u vezi sa održivom upotrebom sredstava za zaštitu voćaka i služe kao osnova za regulatorne procese koji imaju za cilj zaštitu oprašivača.
Usamljena pčela mason Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) unesena je u Sjedinjene Države iz Japana kasnih 1970-ih i ranih 1980-ih, i od tada ova vrsta igra važnu ulogu oprašivača u upravljanim ekosistemima.Naturalizirane populacije ove pčele dio su otprilike 50 vrsta divljih pčela koje nadopunjuju pčele koje oprašuju voćnjake badema i jabuka u Sjedinjenim Državama2,3.Mason pčele se suočavaju s mnogim izazovima, uključujući fragmentaciju staništa, patogene i pesticide3,4.Među insekticidima, fungicidi smanjuju dobitak energije, traženje hrane5 i kondicioniranje tijela6,7.Iako nedavna istraživanja sugeriraju da na zdravlje masonskih pčela direktno utiču komenzalni i ektobaktički mikroorganizmi, 8,9 jer bakterije i gljive mogu utjecati na ishranu i imunološki odgovor, učinci izloženosti fungicidima na mikrobnu raznolikost pčela masona tek počinju studirao.
Fungicidi različitog dejstva (kontaktnog i sistemskog) prskaju se u voćnjacima pre i tokom cvetanja za lečenje bolesti kao što su krastavost jabuke, gorka trulež, smeđa trulež i pepelnica10,11.Fungicidi se smatraju bezopasnim za oprašivače, pa se preporučuju baštovanima tokom perioda cvatnje;Izlaganje i gutanje ovih fungicida od strane pčela je relativno dobro poznato, jer je dio procesa registracije pesticida od strane Američke agencije za zaštitu okoliša i mnogih drugih nacionalnih regulatornih agencija12,13,14.Međutim, učinci fungicida na ne-pčele su manje poznati jer nisu potrebni prema ugovorima o odobrenju za stavljanje u promet u Sjedinjenim Državama15.Osim toga, općenito ne postoje standardizirani protokoli za testiranje pojedinačnih pčela16,17, a održavanje zajednica koje pružaju pčelama za testiranje je izazov18.U Europi i SAD-u se sve više provode ispitivanja različitih upravljanih pčela kako bi se proučavali efekti pesticida na divlje pčele, a nedavno su razvijeni standardizirani protokoli za O. cornifrons19.
Rogate pčele su monociti i komercijalno se koriste u usjevima šarana kao dodatak ili zamjena za medonosne pčele.Ove pčele izlaze između marta i aprila, pri čemu ranorani mužjaci izlaze tri do četiri dana prije ženki.Nakon parenja, ženka aktivno sakuplja polen i nektar kako bi osigurala niz ćelija legla unutar cjevaste šupljine gnijezda (prirodne ili umjetne)1,20.Jaja se polažu na polen unutar ćelija;ženka tada gradi zid od gline prije nego što pripremi sljedeću ćeliju.Larve prve faze su zatvorene u horionu i hrane se embrionalnim tečnostima.Od drugog do petog stupnja (prepupa), larve se hrane polenom22.Kada se zalihe polena u potpunosti iscrpe, larve formiraju čahure, kukulji se i izlaze kao odrasle jedinke u istoj komori za leglo, obično u kasno ljeto20,23.Odrasle jedinke izlaze sledećeg proleća.Preživljavanje odraslih je povezano sa neto povećanjem energije (dobivanjem na težini) na osnovu unosa hrane.Stoga su nutritivni kvalitet polena, kao i drugi faktori kao što su vremenske prilike ili izloženost pesticidima, determinante preživljavanja i zdravlja24.
Insekticidi i fungicidi koji se primjenjuju prije cvatnje mogu se kretati unutar biljne vaskulature u različitim stupnjevima, od translaminarnog (npr. mogu se kretati s gornje površine listova na donju površinu, poput nekih fungicida) 25 do istinski sistemskih učinaka., koji mogu prodrijeti u krošnju iz korijena, mogu ući u nektar cvjetova jabuke26, gdje mogu ubiti odraslu O. cornifrons27.Neki pesticidi također prodiru u polen, utičući na razvoj larvi kukuruza i uzrokujući njihovu smrt19.Druge studije su pokazale da neki fungicidi mogu značajno promijeniti ponašanje gniježđenja srodne vrste O. lignaria28.Osim toga, laboratorijske i terenske studije koje simuliraju scenarije izloženosti pesticidima (uključujući fungicide) pokazale su da pesticidi negativno utječu na fiziologiju 22 morfologiju 29 i preživljavanje medonosnih pčela i nekih solitarnih pčela.Različiti fungicidni sprejevi koji se primjenjuju direktno na otvorene cvjetove tokom cvatnje mogu kontaminirati polen koji odrasli sakupljaju za razvoj larvi, čiji efekti tek treba proučiti30.
Sve je više poznato da na razvoj larvi utiču polen i mikrobne zajednice probavnog sistema.Mikrobiom pčele utječe na parametre kao što su tjelesna masa31, metaboličke promjene22 i osjetljivost na patogene32.Prethodne studije su ispitivale uticaj razvojne faze, hranljivih materija i okoline na mikrobiom pojedinačnih pčela.Ove studije su otkrile sličnosti u strukturi i obilju mikrobioma larve i polena33, kao i najčešćih bakterijskih rodova Pseudomonas i Delftia, među pojedinačnim vrstama pčela.Međutim, iako su fungicidi povezani sa strategijama zaštite zdravlja pčela, efekti fungicida na mikrobiotu larvi kroz direktnu oralnu izloženost ostaju neistraženi.
Ova studija je testirala efekte stvarnih doza šest najčešće korištenih fungicida registrovanih za upotrebu na plodovima drveća u Sjedinjenim Državama, uključujući kontaktne i sistemske fungicide koji se daju oralno na larve kukuruznog moljca iz kontaminirane hrane.Otkrili smo da kontaktni i sistemski fungicidi smanjuju povećanje tjelesne težine pčela i povećavaju mortalitet, s najtežim efektima povezanim s mankozebom i piritiopidom.Zatim smo uporedili mikrobnu raznolikost larvi hranjenih polenom tretiranom mankozebom s onima hranjenim kontrolnom ishranom.Razgovaramo o potencijalnim mehanizmima koji su u osnovi smrtnosti i implikacijama za programe integriranog upravljanja štetočinama i oprašivačima (IPPM)36.
Odrasli O. cornifrons koji prezimljuju u čahurama dobijeni su iz Fruit Research Center, Biglerville, PA, i čuvani na -3 do 2°C (±0,3°C).Prije eksperimenta (ukupno 600 čahura).U svibnju 2022., 100 čahura O. cornifrons dnevno se prenosilo u plastične čaše (50 čahura po čaši, DI 5 cm × 15 cm dužine), a maramice su stavljane unutar čaša kako bi se potaknulo otvaranje i pružila podloga za žvakanje, smanjujući stres na kamenu. pčele37 .Stavite dvije plastične čaše s čahurama u kavez za insekte (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tajvan) s hranilicama od 10 ml koje sadrže 50% otopine saharoze i čuvajte četiri dana kako biste osigurali zatvaranje i parenje.23°C, relativna vlažnost 60%, fotoperiod 10 l (niskog intenziteta): 14 dana.100 sparenih ženki i mužjaka pušteno je svakog jutra šest dana (100 dnevno) u dva vještačka gnijezda tokom vrhunca cvatnje jabuke (gnijezdo zamke: širina 33,66 × visina 30,48 × dužina 46,99 cm; Dodatna slika 1).Smješten u državnom arboretumu Pennsylvania, u blizini trešnje (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), breskve (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), kruške (Pyrus perifolia, 'Olympic' perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), stablo jabuke coronaria (Malus coronaria) i brojne sorte stabala jabuke (Malus coronaria, Malus), stablo domaće jabuke 'Co-op 30′ Enterprise™, drvo jabuke Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonija 'Freedom', Begonija 'Golden Delicious', Begonija 'Nova Spy').Svaka plava plastična kućica za ptice stane na vrh dvije drvene kutije.Svaka kutija za gnijezdo sadržavala je 800 praznih cijevi od kraft papira (otvorene spiralno, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) umetnutih u neprozirne celofanske cijevi (0,7 OD vidi Plastični čepovi (T-1X čepovi) pružaju mjesta za gniježđenje .
Obje kutije za gnijezdo bile su okrenute prema istoku i bile su prekrivene zelenom plastičnom vrtnom ogradom (Everbilt model #889250EB12, veličina otvora 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) kako bi se spriječio pristup glodavcima i pticama i postavljene na površinu tla pored tla kutije za gnijezdo kutije.Kutija za gnijezdo (dopunska slika 1a).Jaja kukuruzne svinje sakupljana su svakodnevno tako što se iz gnijezda sakuplja 30 epruveta i transportuje ih u laboratoriju.Koristeći makaze, napravite rez na kraju cijevi, a zatim rastavite spiralnu cijev kako biste otkrili ćelije legla.Pojedinačna jaja i njihov polen su uklonjeni pomoću zakrivljene lopatice (Microslide tool kit, BioQuip Products Inc., Kalifornija).Jaja su inkubirana na vlažnom filter papiru i stavljena u Petrijevu posudu na 2 sata prije nego što su korištena u našim eksperimentima (dodatna slika 1b-d).
U laboratoriji smo procijenili oralnu toksičnost šest fungicida primijenjenih prije i za vrijeme cvjetanja jabuke u tri koncentracije (0,1X, 0,5X i 1X, gdje je 1X oznaka primijenjena na 100 galona vode/jutru. Visoka poljska doza = koncentracija na terenu)., Tabela 1).Svaka koncentracija je ponovljena 16 puta (n = 16).Dva kontaktna fungicida (Tabela S1: mankozeb 2696,14 ppm i kaptan 2875,88 ppm) i četiri sistemska fungicida (Tabela S1: piritiostrobin 250,14 ppm; trifloksistrobin 110,06 ppm; miklobutanil 2 ppm.405;5; ppm) toksičnost za voće, povrće i ukrasne usjeve .Polen smo homogenizirali uz pomoć mlinca, prenijeli 0,20 g u bunar (Falcon Plate sa 24 jažice), te dodali i izmiješali 1 μL rastvora fungicida da bi se formirao piramidalni polen sa 1 mm dubokim jažicama u koje su stavljena jaja.Stavite pomoću mini lopatice (dodatna slika 1c,d).Falcon ploče su čuvane na sobnoj temperaturi (25°C) i 70% relativnoj vlažnosti.Uporedili smo ih sa kontrolnim larvama koje su hranjene homogenom polenskom hranom tretiranom čistom vodom.Bilježili smo mortalitet i mjerili težinu larve svaki drugi dan dok larve nisu dostigle predpupalnu starost koristeći analitičku vagu (Fisher Scientific, tačnost = 0,0001 g).Konačno, omjer spolova je procijenjen otvaranjem čahure nakon 2,5 mjeseca.
DNK je ekstrahovan iz celih larvi O. cornifrons (n = 3 po stanju tretmana, polena tretiranog mankozebom i netretiranog polena) i izvršili smo analizu mikrobne raznovrsnosti na ovim uzorcima, posebno zato što je kod mankozeba zabeležen najveći mortalitet kod larvi.primanje MnZn.DNK je amplificirana, pročišćena korištenjem DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNK kompleta (Zymo Research, Irvine, CA) i sekvencionirana (600 ciklusa) na Illumina® MiSeq™ pomoću v3 kita.Ciljano sekvenciranje bakterijskih 16S ribosomalnih RNK gena je izvedeno korištenjem Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) korištenjem prajmera koji ciljaju V3-V4 regiju 16S rRNA gena.Dodatno, 18S sekvenciranje je izvedeno korištenjem 10% PhiX inkluzije, a amplifikacija je izvedena korištenjem para prajmera 18S001 i NS4.
Uvezite i obradite uparene čitanja39 koristeći QIIME2 cjevovod (v2022.11.1).Ova očitanja su skraćena i spojena, a himerne sekvence su uklonjene pomoću DADA2 dodatka u QIIME2 (qiime dada2 noise uparivanje)40.Dodjela klasa 16S i 18S izvršena su korištenjem dodatka za klasifikator objekata Classify-sklearn i unaprijed obučenog artefakta silva-138-99-nb-classifier.
Svi eksperimentalni podaci su provjereni na normalnost (Shapiro-Wilks) i homogenost varijansi (Leveneov test).Budući da skup podataka nije zadovoljio pretpostavke parametarske analize i transformacija nije uspjela standardizirati ostatke, izveli smo neparametarsku dvosmjernu ANOVA-u (Kruskal-Wallis) sa dva faktora [vrijeme (trofazni 2, 5 i 8 dan vremenske tačke) i fungicid] kako bi se procijenio učinak tretmana na svježu težinu larve, a zatim su izvršena post hoc neparametrijska poređenja u paru korištenjem Wilcoxon testa.Koristili smo generalizovani linearni model (GLM) sa Poissonovom distribucijom da bismo uporedili efekte fungicida na preživljavanje u tri koncentracije fungicida41,42.Za diferencijalnu analizu obilja, broj varijanti sekvence amplikona (ASV) je smanjen na nivou roda.Poređenja diferencijalne zastupljenosti između grupa koristeći 16S (nivo roda) i relativnu brojnost 18S izvedena su korištenjem generaliziranog aditivnog modela za položaj, razmjer i oblik (GAMLSS) s beta nultom napuhanom (BEZI) distribucijom porodice, koje su modelirane na makro .u Microbiome R43 (v1.1).1).Uklonite mitohondrijalne i kloroplastne vrste prije diferencijalne analize.Zbog različitih taksonomskih nivoa 18S, samo najniži nivo svakog taksona je korišten za diferencijalne analize.Sve statističke analize izvršene su korištenjem R (v. 3.4.3., CRAN projekt) (Tim 2013).
Izloženost mankozebu, piritiostrobinu i trifloksistrobinu značajno je smanjila povećanje tjelesne težine kod O. cornifrons (slika 1).Ovi efekti su dosledno primećeni za sve tri procenjene doze (sl. 1a–c).Ciklostrobin i miklobutanil nisu značajno smanjili težinu larvi.
Prosječna svježa težina larvi stabljike izmjerena u tri vremenske tačke pod četiri dijetetska tretmana (homogena polenska hrana + fungicid: kontrola, 0,1X, 0,5X i 1X doze).(a) Mala doza (0,1X): prva vremenska tačka (1. dan): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, druga vremenska tačka (5. dan): 22,83, DF = 0,0009;treći put;tačka (8. dan): χ2: 28,39, DF = 6;(b) pola doze (0,5X): prva vremenska tačka (1. dan): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, druga vremenska tačka (prvi dan).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;treća vremenska tačka (8. dan) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Lokacija ili puna doza (1X): prva vremenska tačka (1. dan) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, druga vremenska tačka (5. dan): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;treća vremenska tačka (8. dan): χ2: 28.39, DF = 6;neparametrijska analiza varijanse.Trake predstavljaju srednju vrijednost ± SE parnih poređenja (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Pri najnižoj dozi (0,1X), tjelesna težina larve smanjena je za 60% trifloksistrobinom, 49% mankozebom, 48% miklobutanilom i 46% piritistrobinom (slika 1a).Kada su bile izložene polovičnoj poljskoj dozi (0,5X), tjelesna težina larvi mankozeba smanjena je za 86%, piritiostrobina za 52% i trifloksistrobina za 50% (slika 1b).Puna poljska doza (1X) mankozeba smanjila je težinu larve za 82%, piritiostrobin za 70%, a trifloksistrobin, miklobutanil i sangard za približno 30% (slika 1c).
Smrtnost je bila najveća među larvama koje su hranjene polenom tretiranim mankozebom, a slijede piritiostrobin i trifloksistrobin.Smrtnost se povećavala sa povećanjem doza mankozeba i piritizolina (slika 2; tabela 2).Međutim, smrtnost kukuruznog moljca se samo neznatno povećala kako su se povećale koncentracije trifloksistrobina;ciprodinil i kaptan nisu značajno povećali mortalitet u poređenju sa kontrolnim tretmanima.
Upoređena je smrtnost larvi mušice nakon uzimanja polena pojedinačno tretiranog sa šest različitih fungicida.Mankozeb i pentopiramid su bili osjetljiviji na oralnu izloženost kukuruznim crvima (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linija, nagib = 0,29, P < 0,001; nagib = 0,24, P <0,00)).
U prosjeku, u svim tretmanima, 39,05% pacijenata su bile žene, a 60,95% muškarci.Među kontrolnim tretmanima, udio žena je bio 40% u studijama niske doze (0,1X) i poludoze (0,5X), i 30% u studijama s terenskim dozama (1X).U dozi od 0,1X, među larvama hranjenim polenom tretiranim mankozebom i miklobutanilom, 33,33% odraslih jedinki su bile ženke, 22% odraslih jedinki su bile ženke, 44% odraslih larvi bile su ženke, 44% odraslih larvi bile su ženke.ženke, 41% odraslih larvi bile su ženke, a kontrole su bile 31% (slika 3a).Pri 0,5 puta većoj dozi, 33% odraslih crva u grupi sa mankozebom i piritiostrobinom bile su ženke, 36% u grupi sa trifloksistrobinom, 41% u grupi koja je primala miklobutanil i 46% u grupi sa ciprostrobinom.Ova brojka je bila 53% u grupi.u grupi sa kaptanom i 38% u kontrolnoj grupi (slika 3b).Pri 1X dozi, 30% grupe mankozeba bile su žene, 36% grupe piritiostrobina, 44% grupe trifloksistrobina, 38% grupe miklobutanila, 50% kontrolne grupe bile su žene – 38,5% (Slika 3c) .
Procenat ženki i mužjaka svrdla nakon izlaganja fungicidu u fazi larve.(a) Mala doza (0,1X).(b) Pola doze (0,5X).(c) Terenska doza ili puna doza (1X).
Analiza sekvence 16S pokazala je da se bakterijska grupa razlikuje između larvi hranjenih polenom tretiranim mankozebom i larvi hranjenih netretiranim polenom (slika 4a).Mikrobni indeks netretiranih larvi hranjenih polenom bio je veći od indeksa larvi hranjenih polenom tretiranim mankozebom (slika 4b).Iako uočena razlika u bogatstvu između grupa nije bila statistički značajna, bila je značajno niža od one uočene za ličinke koje se hrane netretiranim polenom (slika 4c).Relativna brojnost je pokazala da je mikrobiota larvi hranjenih kontrolnim polenom bila raznovrsnija od mikrobiote larvi hranjenih larvama tretiranim mankozebom (slika 5a).Deskriptivnom analizom otkriveno je prisustvo 28 rodova u kontrolnim uzorcima i uzorcima tretiranim mankozebom (slika 5b).c Analiza pomoću 18S sekvenciranja nije otkrila značajne razlike (dodatna slika 2).
SAV profili zasnovani na 16S sekvencama upoređeni su sa Šenonovim bogatstvom i uočeno bogatstvo na nivou tipa.(a) Analiza glavnih koordinata (PCoA) zasnovana na ukupnoj strukturi mikrobne zajednice u netretiranim larvama hranjenim polenom ili kontrolnim (plava) i larvama hranjenim mankozebom (narandžasta).Svaka tačka podataka predstavlja poseban uzorak.PCoA je izračunat korištenjem Bray-Curtis udaljenosti multivarijantne t distribucije.Ovali predstavljaju nivo pouzdanosti od 80%.(b) Boxplot, neobrađeni Shanononovi podaci o bogatstvu (bodovi) i c.Uočljivo bogatstvo.Bokplotovi pokazuju okvire za srednju liniju, interkvartilni raspon (IQR) i 1,5 × IQR (n = 3).
Sastav mikrobnih zajednica larvi hranjenih mankozebom tretiranim i netretiranim polenom.(a) Relativna brojnost mikrobnih rodova očitava u larvama.(b) Toplotna karta identifikovanih mikrobnih zajednica.Delftia (odnos šanse (OR) = 0,67, P = 0,0030) i Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Redovi toplotne mape su grupirani pomoću korelacijske udaljenosti i prosječne povezanosti.
Naši rezultati pokazuju da je oralna izloženost kontaktnim (mankozeb) i sistemskim (pirostrobin i trifloksistrobin) fungicidima, široko primijenjenim tokom cvatnje, značajno smanjila debljanje i povećala mortalitet larvi kukuruza.Osim toga, mankozeb je značajno smanjio raznolikost i bogatstvo mikrobioma tokom prepupalne faze.Miklobutanil, još jedan sistemski fungicid, značajno je smanjio povećanje tjelesne težine larve pri sve tri doze.Ovaj efekat je bio evidentan u drugom (dan 5) i treći (dan 8) vremenskim tačkama.Nasuprot tome, ciprodinil i kaptan nisu značajno smanjili debljanje ili preživljavanje u poređenju sa kontrolnom grupom.Prema našim saznanjima, ovaj rad je prvi koji utvrđuje efekte poljskih količina različitih fungicida koji se koriste za zaštitu useva kukuruza direktnim izlaganjem polenu.
Svi tretmani fungicidima značajno su smanjili povećanje tjelesne težine u usporedbi s kontrolnim tretmanima.Mankozeb je imao najveći učinak na povećanje tjelesne težine larvi sa prosječnim smanjenjem od 51%, a slijedi ga piritiostrobin.Međutim, druge studije nisu prijavile štetne efekte terenskih doza fungicida na stadijume larve44.Iako se pokazalo da ditiokarbamatni biocidi imaju nisku akutnu toksičnost45, etilen bisditiokarbamati (EBDCS) kao što je mankozeb mogu se razgraditi do uree etilen sulfida.S obzirom na svoje mutagene efekte na druge životinje, ovaj proizvod razgradnje može biti odgovoran za uočene efekte46,47.Prethodne studije su pokazale da na stvaranje etilen tioureje utiču faktori kao što su povišena temperatura48, nivo vlažnosti49 i dužina skladištenja proizvoda50.Odgovarajući uslovi skladištenja biocida mogu ublažiti ove nuspojave.Osim toga, Europska agencija za sigurnost hrane izrazila je zabrinutost zbog toksičnosti piritiopida, za koji se pokazalo da je kancerogen za probavni sustav drugih životinja51.
Oralna primjena mankozeba, piritiostrobina i trifloksistrobina povećava smrtnost larvi kukuruznog moljca.Nasuprot tome, miklobutanil, ciprociklin i kaptan nisu imali utjecaja na mortalitet.Ovi rezultati se razlikuju od onih Ladurner et al.52, koji su pokazali da kaptan značajno smanjuje preživljavanje odraslih O. lignaria i Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Osim toga, pronađeno je da fungicidi poput kaptana i boskalida uzrokuju smrtnost larvi52,53,54 ili mijenjaju ponašanje pri hranjenju55.Ove promjene, zauzvrat, mogu utjecati na nutritivnu kvalitetu polena i na kraju na energetski dobitak u fazi larve.Smrtnost uočena u kontrolnoj grupi bila je u skladu sa drugim studijama 56,57.
Odnos polova koji favorizuje mužjake uočen u našem radu može se objasniti faktorima kao što su nedovoljno parenje i loši vremenski uslovi tokom cvetanja, kao što su Vicens i Bosch ranije sugerisali za O. cornuta.Iako su ženke i mužjaci u našoj studiji imali četiri dana za parenje (period koji se općenito smatra dovoljnim za uspješno parenje), namjerno smo smanjili intenzitet svjetlosti kako bismo smanjili stres.Međutim, ova modifikacija može nenamjerno ometati proces parenja61.Osim toga, pčele doživljavaju nekoliko dana nepovoljnih vremenskih prilika, uključujući kišu i niske temperature (<5°C), što također može negativno utjecati na uspjeh parenja4,23.
Iako se naša studija fokusirala na cjelokupni mikrobiom larvi, naši rezultati pružaju uvid u potencijalne odnose među bakterijskim zajednicama koji mogu biti kritični za ishranu pčela i izloženost fungicidima.Na primjer, larve koje su hranjene polenom tretiranim mankozebom imale su značajno smanjenu strukturu i brojnost mikrobne zajednice u usporedbi s larvama hranjenim netretiranim polenom.Kod ličinki koje su konzumirale netretirani polen dominantne su bakterijske grupe Proteobacteria i Actinobacteria koje su bile pretežno aerobne ili fakultativno aerobne.Poznato je da Delft bakterije, koje se obično povezuju s pojedinačnim vrstama pčela, imaju antibiotsku aktivnost, što ukazuje na potencijalnu zaštitnu ulogu protiv patogena.Druga bakterijska vrsta, Pseudomonas, bila je u izobilju u larvama hranjenim netretiranim polenom, ali je značajno smanjena u larvama tretiranim mankozebom.Naši rezultati podržavaju prethodne studije koje identificiraju Pseudomonas kao jedan od najzastupljenijih rodova kod O. bicornis35 i drugih osama34.Iako eksperimentalni dokazi o ulozi Pseudomonas u zdravlju O. cornifrons nisu proučavani, pokazalo se da ova bakterija potiče sintezu zaštitnih toksina u buba Paederus fuscipes i potiče metabolizam arginina in vitro 35, 65. Ova zapažanja sugeriraju potencijalna uloga u virusnoj i bakterijskoj obrani tokom razvoja larvi O. cornifrons.Microbacterium je još jedan rod identificiran u našoj studiji za koji se navodi da je prisutan u velikom broju u larvama crne muhe vojnika u uvjetima gladovanja66.U larvi O. cornifrons, mikrobakterije mogu doprinijeti ravnoteži i otpornosti crijevnog mikrobioma u uslovima stresa.Pored toga, Rhodococcus se nalazi u larvama O. cornifrons i poznat je po svojim sposobnostima detoksikacije67.Ovaj rod se također nalazi u crijevima A. florea, ali u vrlo maloj količini68.Naši rezultati pokazuju prisustvo višestrukih genetskih varijacija u brojnim mikrobnim taksonima koji mogu promijeniti metaboličke procese u larvama.Međutim, potrebno je bolje razumijevanje funkcionalne raznolikosti O. cornifrons.
Ukratko, rezultati pokazuju da su mankozeb, piritiostrobin i trifloksistrobin smanjili povećanje tjelesne težine i povećali smrtnost larvi kukuruznog moljca.Iako postoji sve veća zabrinutost zbog efekata fungicida na oprašivače, postoji potreba da se bolje razumeju efekti rezidualnih metabolita ovih jedinjenja.Ovi rezultati se mogu ugraditi u preporuke za programe integriranog upravljanja oprašivačima koji pomažu poljoprivrednicima da izbjegnu upotrebu određenih fungicida prije i tokom cvatnje voćaka odabirom fungicida i promjenom vremena primjene, ili podsticanjem upotrebe manje štetnih alternativa 36. Ove informacije je važno za izradu preporuka.o upotrebi pesticida, kao što je prilagođavanje postojećih programa prskanja i promjena vremena prskanja pri odabiru fungicida ili promoviranje upotrebe manje opasnih alternativa.Potrebna su dalja istraživanja o štetnim efektima fungicida na omjer spolova, ponašanje pri hranjenju, mikrobiom crijeva i molekularne mehanizme koji su u osnovi gubitka težine i smrtnosti kukuruznog moljaca.
Izvorni podaci 1, 2 i 3 na slikama 1 i 2 deponovani su u figshare repozitorij podataka DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 i https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Sekvence analizirane u trenutnoj studiji (slike 4, 5) dostupne su u NCBI SRA repozitoriju pod pristupnim brojem PRJNA1023565.
Bosch, J. i Kemp, WP Razvoj i uspostavljanje vrsta medonosnih pčela kao oprašivača poljoprivrednih kultura: primjer roda Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) i voćke.bik.Ntomore.resurs.92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al.Praksa oprašivanja i percepcija alternativnih oprašivača među uzgajivačima jabuka u New Yorku i Pennsylvaniji.ažurirati.Poljoprivreda.sistemi ishrane.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL i Ricketts TH Ekologija i ekonomija oprašivanja badema korištenjem domaćih pčela.J. Economics.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. i Park, Y.-L.Efekti klimatskih promjena na fenologiju tragopana: implikacije na upravljanje populacijom.Uspon.Promjena 150, 305–317 (2018).
Artz, DR i Pitts-Singer, TL Učinak fungicida i pomoćnih sprejeva na gniježđenje dviju usamljenih pčela kojima se upravlja (Osmia lignaria i Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Niskotoksični fungicid za usjeve (fenbukonazol) ometa signale muške reprodukcijske kvalitete što rezultira smanjenim uspjehom parenja kod divljih pojedinačnih pčela.J. Apps.ekologija.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Neonikotinoidni insekticidi i biosinteza ergosterola suzbijaju smrtnost sinergističkih fungicida kod tri vrste pčela.Deratizacija.nauku.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.i Danforth BN Usamljene larve osa mijenjaju raznolikost bakterija koju polen daje pčelama koje se gnijezde na stabljikama Osmia cornifrons (Megachilidae).front.mikroorganizam.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN i Steffan SA Ektosimbiotski mikroorganizmi u fermentiranom polenu su važni za razvoj pojedinačnih pčela kao i sam polen.ekologija.evolucija.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F i Thalheimer M. Međuredna sadnja u voćnjacima jabuke za suzbijanje bolesti ponovne sjetve: praktična studija djelotvornosti zasnovana na mikrobnim indikatorima.Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG i Peter KA Gorka trulež jabuka u srednjem Atlantiku Sjedinjenih Država: procjena uzročnih vrsta i uticaj regionalnih vremenskih uslova i osjetljivosti sorti.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.i Stanley DA Fungicidi, herbicidi i pčele: sistematski pregled postojećih istraživanja i metoda.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED i Jepson, PC Sinergijski efekti EBI fungicida i piretroidnih insekticida na medonosne pčele (Apis mellifera).štetočine nauke.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE i Peng, CY Učinak odabranih fungicida na rast i razvoj larvi pčela medonosnih pčela Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).srijeda.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., i McArt, S. Vodič za odlučivanje o upotrebi pesticida za zaštitu oprašivača u voćnjacima (Univerzitet Cornell, 2018).
Iwasaki, JM i Hogendoorn, K. Izloženost pčela nepesticidima: pregled metoda i prijavljeni rezultati.Poljoprivreda.ekosistema.srijeda.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.i Pitts-Singer TL Utjecaj vrste snabdijevanja i izloženosti pesticidima na razvoj larvi Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).srijeda.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM i Pitts-Singer TL Putevi izloženosti pesticidima usamljenih pčela praznih gnijezda.srijeda.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.Novi protokol biološke analize gutanja za procjenu toksičnosti pesticida kod odraslih japanskih vrtnih pčela (Osmia cornifrons).nauku.Izvještaji 10, 9517 (2020).
Vrijeme objave: 14.05.2024