Dankon pro via vizito al Nature.com. La versio de retumilo, kiun vi uzas, havas limigitan subtenon por CSS. Por plej bonaj rezultoj, ni rekomendas, ke vi uzu pli novan version de via retumilo (aŭ malŝaltu la Kongruecan Reĝimon en Internet Explorer). Dume, por certigi daŭran subtenon, ni montras la retejon sen stiloj aŭ JavaScript.
Fungicidoj ofte estas uzataj dum florado de arbofruktoj kaj povas minaci insektajn polenigistojn. Tamen, malmulte oni scias pri kiel ne-abelaj polenigistoj (ekz., solaj abeloj, Osmia cornifrons) respondas al kontaktaj kaj sistemaj fungicidoj ofte uzataj sur pomoj dum florado. Ĉi tiu sciomanko limigas reguligajn decidojn pri sekuraj koncentriĝoj kaj tempigo de fungicida ŝprucado. Ni taksis la efikojn de du kontaktaj fungicidoj (kaptano kaj mankozebo) kaj kvar intertavolaj/fitosistemaj fungicidoj (ciprociklino, miklobutanilo, pirostrobino kaj trifloksistobino). Efikoj sur larva pezpliiĝo, supervivo, seksproporcio kaj bakteria diverseco. La taksado estis farita uzante kronikan buŝan bioanalizon, en kiu poleno estis traktita en tri dozoj bazitaj sur la nuntempe rekomendita dozo por kampa uzo (1X), duona dozo (0.5X) kaj malalta dozo (0.1X). Ĉiuj dozoj de mankozebo kaj piritizolino signife reduktis korpopezon kaj larvan supervivon. Ni poste sekvencis la 16S-genon por karakterizi la larvan bakteriomon de mankozebo, la fungicido respondeca pri la plej alta morteco. Ni trovis, ke bakteria diverseco kaj abundeco estis signife reduktitaj en larvoj nutritaj per mankozeb-traktita poleno. Niaj laboratoriorezultoj indikas, ke ŝprucado de iuj el ĉi tiuj fungicidoj dum florado estas precipe damaĝa por la sano de O. cornifrons. Ĉi tiu informo estas grava por estontaj administraj decidoj koncerne la daŭripovan uzon de fruktarbaj protektaj produktoj kaj servas kiel bazo por reguligaj procezoj celantaj protekti polenigistojn.
La solema masonistabelo Osmia cornifrons (Himenoptera: Megachilidae) estis enkondukita en Usonon el Japanio fine de la 1970-aj jaroj kaj komence de la 1980-aj jaroj, kaj la specio ludis gravan polenigistan rolon en administrataj ekosistemoj iam-ajna poste. Naturigitaj populacioj de ĉi tiu abelo estas parto de proksimume 50 specioj de sovaĝaj abeloj, kiuj kompletigas la abelojn, kiuj polenas migdalajn kaj pomarbejojn en Usono2,3. Masonistabeloj alfrontas multajn defiojn, inkluzive de viveja fragmentiĝo, patogenoj kaj pesticidoj3,4. Inter insekticidoj, fungicidoj reduktas energian gajnon, furaĝadon5 kaj korpokondiĉadon6,7. Kvankam lastatempa esplorado sugestas, ke la sano de masonistabeloj estas rekte influita de komensalaj kaj ektobaktaj mikroorganismoj8,9, ĉar bakterioj kaj fungoj povas influi nutradon kaj imunajn respondojn, la efikoj de fungicida eksponiĝo sur la mikroba diverseco de masonistabeloj ĵus komencas esti studataj.
Fungicidoj kun diversaj efikoj (kontaktaj kaj sistemaj) estas ŝprucigitaj en fruktoĝardenoj antaŭ kaj dum florado por trakti malsanojn kiel pomkrusto, amara putro, bruna putro kaj pulvora melduo10,11. Fungicidoj estas konsiderataj sendanĝeraj por polenigistoj, do ili estas rekomenditaj al ĝardenistoj dum la florperiodo; La eksponiĝo kaj konsumado de ĉi tiuj fungicidoj fare de abeloj estas relative bone konataj, ĉar ĝi estas parto de la pesticida registradprocezo fare de la Usona Mediprotekta Agentejo kaj multaj aliaj naciaj reguligaj agentejoj12,13,14. Tamen, la efikoj de fungicidoj sur ne-abeloj estas malpli konataj ĉar ili ne estas postulataj laŭ merkatigaj rajtiginterkonsentoj en Usono15. Krome, ĝenerale ne ekzistas normigitaj protokoloj por testi unuopajn abelojn16,17, kaj konservi koloniojn, kiuj provizas abelojn por testado, estas defia18. Provoj de malsamaj administrataj abeloj estas pli kaj pli farataj en Eŭropo kaj Usono por studi la efikojn de pesticidoj sur sovaĝaj abeloj, kaj normigitaj protokoloj estis ĵus evoluigitaj por O. cornifrons19.
Kornaj abeloj estas monocitoj kaj estas komerce uzataj en karpokultivaĵoj kiel suplemento aŭ anstataŭaĵo por mielabeloj. Ĉi tiuj abeloj eliras inter marto kaj aprilo, kaj la frumaturaj maskloj eliras tri ĝis kvar tagojn antaŭ la inoj. Post pariĝado, la ino aktive kolektas polenon kaj nektaron por provizi serion da kovĉeloj ene de la tubforma nestkavaĵo (natura aŭ artefarita)1,20. La ovoj estas demetitaj sur poleno ene de la ĉeloj; la ino tiam konstruas argilan muron antaŭ ol prepari la sekvan ĉelon. La larvoj de la unua instelo estas enfermitaj en la koriono kaj nutriĝas per embriaj fluidoj. De la dua ĝis la kvina instelo (prepupo), la larvoj nutriĝas per poleno22. Post kiam la polena provizo estas tute elĉerpita, la larvoj formas kokonojn, krizalidiĝas kaj eliras kiel plenkreskuloj en la sama kovkamero, kutime fine de la somero20,23. Plenkreskuloj eliras la sekvan printempon. La supervivo de plenkreskuloj estas asociita kun neta energia gajno (pezogajno) bazita sur manĝaĵkonsumado. Tiel, la nutra kvalito de poleno, same kiel aliaj faktoroj kiel vetero aŭ eksponiĝo al pesticidoj, estas determinantoj de supervivo kaj sano24.
Insekticidoj kaj fungicidoj aplikitaj antaŭ florado kapablas moviĝi ene de la planta angiaro je diversaj gradoj, de translaminara (ekz., kapabla moviĝi de la supra surfaco de folioj al la malsupra surfaco, kiel iuj fungicidoj) 25 ĝis vere sistemaj efikoj. , kiuj povas penetri la kronon de la radikoj, povas eniri la nektaron de pomfloroj 26, kie ili povas mortigi plenkreskajn O. cornifrons 27. Iuj pesticidoj ankaŭ lesivas en polenon, influante la disvolviĝon de maizaj larvoj kaj kaŭzante ilian morton 19. Aliaj studoj montris, ke iuj fungicidoj povas signife ŝanĝi la nestan konduton de la rilata specio O. lignaria 28. Krome, laboratoriaj kaj kampaj studoj simulantaj scenarojn de eksponiĝo al pesticidoj (inkluzive de fungicidoj) montris, ke pesticidoj negative influas la fiziologion 22 morfologion 29 kaj supervivon de mielabeloj kaj iuj solaj abeloj. Diversaj fungicidaj ŝprucaĵoj aplikitaj rekte al malfermitaj floroj dum florado povas polui polenon kolektitan de plenkreskuloj por larva disvolviĝo, kies efikoj restas studendaj 30.
Estas pli kaj pli agnoskate, ke larva disvolviĝo estas influata de poleno kaj mikrobaj komunumoj de la digesta sistemo. La mikrobiomo de mielabeloj influas parametrojn kiel korpomaso31, metabolaj ŝanĝoj22 kaj malsaniĝemeco al patogenoj32. Antaŭaj studoj ekzamenis la influon de disvolviĝa stadio, nutraĵoj kaj medio sur la mikrobiomon de solaj abeloj. Ĉi tiuj studoj rivelis similecojn en la strukturo kaj abundeco de la larvaj kaj polenaj mikrobiomoj33, same kiel la plej oftajn bakteriajn genrojn Pseudomonas kaj Delftia, inter solaj abelspecioj. Tamen, kvankam fungicidoj estis asociitaj kun strategioj por protekti la sanon de abeloj, la efikoj de fungicidoj sur larva mikrobiomo per rekta buŝa eksponiĝo restas neesploritaj.
Ĉi tiu studo testis la efikojn de realmondaj dozoj de ses ofte uzataj fungicidoj registritaj por uzo sur arbofruktoj en Usono, inkluzive de kontaktaj kaj sistemaj fungicidoj administritaj parole al larvoj de maizkornovermoj el poluita manĝaĵo. Ni trovis, ke kontaktaj kaj sistemaj fungicidoj reduktis la korpopezpliiĝon de abeloj kaj pliigis mortecon, kun la plej severaj efikoj asociitaj kun mankozebo kaj piritiopido. Ni poste komparis la mikroban diversecon de larvoj nutritaj per la mankozeb-traktita polena dieto kun tiuj nutritaj per la kontrola dieto. Ni diskutas eblajn mekanismojn subestantajn mortecon kaj implicojn por integraj damaĝbestoj kaj polenigistaj administradaj programoj (IPPM)36.
Plenkreskaj O. cornifrons travintrantaj en kokonoj estis akiritaj de la Fruit Research Center, Biglerville, Pensilvanio, kaj konservitaj je −3 ĝis 2 °C (±0.3 °C). Antaŭ la eksperimento (600 kokonoj entute). En majo 2022, 100 kokonoj de O. cornifrons estis translokigitaj ĉiutage en plastajn tasojn (50 kokonoj por taso, DI 5 cm × 15 cm longaj) kaj viŝtukoj estis metitaj en la tasojn por antaŭenigi malfermon kaj provizi maĉeblan substraton, reduktante streson sur la ŝtonecaj abeloj37. Metu du plastajn tasojn enhavantajn kokonojn en insektokaĝon (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tajvano) kun 10 ml nutriloj enhavantaj 50% sakarozan solvaĵon kaj konservi dum kvar tagoj por certigi fermon kaj pariĝadon. 23 °C, relativa humideco 60%, fotoperiodo 10 l (malalta intenseco): 14 tagoj. 100 pariĝintaj inoj kaj maskloj estis liberigitaj ĉiumatene dum ses tagoj (100 tage) en du artefaritajn nestojn dum la pinta florado de pomoj (kaptilonesto: larĝo 33,66 × alto 30,48 × longo 46,99 cm; Aldona Figuro 1). Metitaj ĉe la Pensilvania Ŝtata Arbejo, apud ĉerizarbo (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), persiko (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), piro (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), koronaria pomarbo (Malus coronaria) kaj multaj variaĵoj de pomarboj (Malus coronaria, Malus), hejma pomarbo 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus pomarbo 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonio 'Freedom', Begonio 'Golden Delicious', Begonio 'Nova Spy'). Ĉiu blua plasta birdejo taŭgas sur du lignajn skatolojn. Ĉiu nestokesto enhavis 800 malplenajn kraftpaperajn tubojn (spirale malfermitajn, 0,8 cm internaj × 15 cm longajn) (Jonesville Paper Tube Co., Miĉigano) enigitajn en opakajn celofanajn tubojn (0,7 eksteraj, vidu plastajn ŝtopaĵojn (T-1X-ŝtopiloj) provizas nestejojn.
Ambaŭ nestokestoj rigardis orienten kaj estis kovritaj per verda plasta ĝardena barilo (Everbilt modelo #889250EB12, malferma grandeco 5 × 5 cm, 0.95 m × 100 m) por malhelpi aliron de ronĝuloj kaj birdoj kaj metitaj sur la grundsurfacon apud la nestokestoj. Nestokesto (Aldona Figuro 1a). Ovoj de maizborilo estis kolektitaj ĉiutage per kolektado de 30 tuboj el la nestoj kaj transportado de ili al la laboratorio. Uzante tondilon, faru tranĉon ĉe la fino de la tubo, poste malmuntu la spiralan tubon por malkovri la kovĉelojn. Individuaj ovoj kaj ilia poleno estis forigitaj uzante kurban spatelon (Microslide tool kit, BioQuip Products Inc., Kalifornio). La ovoj estis kovitaj sur malseka filtrilpapero kaj metitaj en Petri-pladon dum 2 horoj antaŭ ol esti uzitaj en niaj eksperimentoj (Aldona Figuro 1b-d).
En la laboratorio, ni taksis la buŝan toksecon de ses fungicidoj aplikitaj antaŭ kaj dum pomflorado je tri koncentriĝoj (0.1X, 0.5X, kaj 1X, kie 1X estas la aplikita marko por 100 galonoj da akvo/akreo. Alta kampa dozo = koncentriĝo en la kampo). , Tabelo 1). Ĉiu koncentriĝo estis ripetata 16 fojojn (n = 16). Du kontaktaj fungicidoj (Tabelo S1: mankozebo 2696.14 ppm kaj kaptano 2875.88 ppm) kaj kvar sistemaj fungicidoj (Tabelo S1: piritiostrobino 250.14 ppm; trifloksstrobino 110.06 ppm; miklobutanilazolo 75.12 ppm; ciprodinilo 280.845 ppm) toksecon por fruktoj, legomoj kaj ornamaj kultivaĵoj. Ni homogenigis la polenon per muelilo, translokigis 0.20 g al puto (24-puta Falcon-plato), kaj aldonis kaj miksis 1 μL da fungicida solvaĵo por formi piramidan polenon kun 1 mm profundaj putoj, en kiujn la ovoj estis metitaj. Metu ilin per mini-spatelo (Aldona Figuro 1c,d). Falcon-platoj estis konservitaj je ĉambra temperaturo (25°C) kaj 70% relativa humideco. Ni komparis ilin kun kontrollarvoj nutritaj per homogena polena dieto traktita per pura akvo. Ni registris mortoftecon kaj mezuris larvan pezon ĉiun duan tagon ĝis la larvoj atingis antaŭpupan aĝon uzante analizan pesilon (Fisher Scientific, precizeco = 0.0001 g). Fine, la seksproporcio estis taksita malfermante la kokonon post 2.5 monatoj.
DNA estis ekstraktita el tutaj larvoj de *O. cornifrons* (n = 3 por ĉiu traktada kondiĉo, mankozeb-traktita kaj netraktita poleno) kaj ni faris analizojn de mikroba diverseco sur ĉi tiuj specimenoj, precipe ĉar ĉe mankozeb la plej alta morteco estis observita ĉe larvoj ricevantaj MnZn. DNA estis amplifikita, purigita uzante la DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA-ilaron (Zymo Research, Irvine, Kalifornio), kaj sekvencita (600 cikloj) sur Illumina® MiSeq™ uzante la v3-ilaron. Celita sekvencado de bakteriaj 16S ribosomal RNA-genoj estis efektivigita uzante la Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, Kalifornio) uzante komencilojn celantajn la V3-V4-regionon de la 16S rRNA-geno. Plie, 18S sekvencado estis efektivigita uzante 10% PhiX-inkluzivon, kaj amplifikado estis efektivigita uzante la komencilparon 18S001 kaj NS4.
Importi kaj prilabori parigitajn legaĵojn39 uzante la QIIME2-dukton (v2022.11.1). Ĉi tiuj legaĵoj estis pritonditaj kaj kunfanditaj, kaj ĥimeraj sekvencoj estis forigitaj uzante la DADA2-kromprogramon en QIIME2 (qiime dada2-bruoparigo)40. La 16S kaj 18S klasasignoj estis faritaj uzante la objektan klasifikilkromprogramon Classify-sklearn kaj la antaŭtrejnitan artefakton silva-138-99-nb-classifier.
Ĉiuj eksperimentaj datumoj estis kontrolitaj por normaleco (Shapiro-Wilks) kaj homogeneco de variancoj (testo de Levene). Ĉar la datumbazo ne plenumis la supozojn de parametrika analizo kaj la transformo ne sukcesis normigi la restaĵojn, ni faris neparametrikan dudirektan ANOVA-analizon (Kruskal-Wallis) kun du faktoroj [tempo (trifazaj 2, 5 kaj 8 tagpunktoj) kaj fungicido] por taksi la efikon de la traktado sur la freŝa pezo de larvoj, poste post-hoc neparametrikaj paraj komparoj estis faritaj uzante la Wilcoxon-teston. Ni uzis ĝeneraligitan linearan modelon (GLM) kun Poisson-distribuo por kompari la efikojn de fungicidoj sur supervivon trans tri fungicidaj koncentriĝoj41,42. Por diferenciga abundecanalizo, la nombro de amplikonaj sekvencvariantoj (ASV-oj) estis kolapsigita je la genra nivelo. Komparoj de diferenciga abundeco inter grupoj uzante 16S (genronivelo) kaj 18S relativan abundecon estis faritaj uzante ĝeneraligitan aldonan modelon por pozicio, skalo kaj formo (GAMLSS) kun beta-nul-ŝveligitaj (BEZI) familiaj distribuoj, kiuj estis modelitaj laŭ makroo. en Mikrobiomo R43 (v1.1). 1). Forigu mitokondriajn kaj kloroplastajn speciojn antaŭ diferenciga analizo. Pro la malsamaj taksonomiaj niveloj de 18S, nur la plej malalta nivelo de ĉiu taksono estis uzata por diferencigaj analizoj. Ĉiuj statistikaj analizoj estis faritaj uzante R (v. 3.4.3., CRAN-projekto) (Teamo 2013).
Eksponiĝo al mankozebo, piritiostrobino, kaj trifloksistobino signife reduktis korpopezpliiĝon en O. cornifrons (Fig. 1). Ĉi tiuj efikoj estis konstante observitaj por ĉiuj tri taksitaj dozoj (Fig. 1a–c). Ciklostrobino kaj miklobutanilo ne signife reduktis la pezon de larvoj.
Averaĝa freŝa pezo de tigborilaj larvoj mezurita je tri tempopunktoj sub kvar manĝtraktadoj (homogena polena nutraĵo + fungicido: kontrolo, 0.1X, 0.5X kaj 1X dozoj). (a) Malalta dozo (0.1X): unua tempopunkto (tago 1): χ²: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, dua tempopunkto (tago 5): 22.83, DF = 0.0009; tria tempopunkto (tago 8): χ²: 28.39, DF = 6; (b) duona dozo (0.5X): unua tempopunkto (tago 1): χ²: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, dua tempopunkto (unua tago): χ²: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; tria tempopunkto (tago 8) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Loka aŭ plena dozo (1X): unua tempopunkto (tago 1) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, dua tempopunkto (tago 5): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; tria tempopunkto (tago 8): χ2: 28.39, DF = 6; neparametra analizo de varianco. Stangoj reprezentas meznombron ± SE de paraj komparoj (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Ĉe la plej malalta dozo (0.1X), la korpopezo de larvoj reduktiĝis je 60% per trifloksstrobino, 49% per mankozebo, 48% per miklobutanilo, kaj 46% per piritistrobino (Fig. 1a). Kiam eksponitaj al duono de la kampa dozo (0.5X), la korpopezo de mankozebaj larvoj reduktiĝis je 86%, piritiostrobino je 52% kaj trifloksstrobino je 50% (Fig. 1b). Plena kampa dozo (1X) de mankozebo reduktis la larvan pezon je 82%, piritiostrobinon je 70%, kaj trifloksstrobinon, miklobutanilon kaj sangard je proksimume 30% (Fig. 1c).
Morteco estis plej alta inter larvoj nutritaj per mankozebo traktita poleno, sekvataj de piritiostrobino kaj trifiloksistrobino. Morteco pliiĝis kun kreskantaj dozoj de mankozebo kaj piritizolino (Fig. 2; Tabelo 2). Tamen, la morteco de maizboriloj pliiĝis nur iomete kiam la koncentriĝoj de trifiloksistrobino pliiĝis; ciprodinilo kaj kaptano ne signife pliigis la mortecon kompare kun kontroltraktadoj.
La morteco de larvoj de bormuŝoj estis komparita post konsumado de poleno individue traktita per ses malsamaj fungicidoj. Mankozebo kaj pentopiramido estis pli sentemaj al buŝa eksponiĝo al maizlarvoj (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (linio, deklivo = 0.29, P < 0.001; deklivo = 0.24, P <0.00)).
Averaĝe, tra ĉiuj traktadoj, 39.05% de la pacientoj estis virinoj kaj 60.95% estis viroj. Inter la kontroltraktadoj, la proporcio de virinoj estis 40% en kaj la malaltdoza (0.1X) kaj duondoza (0.5X) studoj, kaj 30% en la kampdoza (1X) studoj. Ĉe 0.1X dozo, inter polen-nutritaj larvoj traktitaj per mankozebo kaj miklobutanilo, 33.33% de plenkreskuloj estis virinoj, 22% de plenkreskuloj estis virinoj, 44% de plenkreskaj larvoj estis virinoj, 44% de plenkreskaj larvoj estis virinoj. 41% de plenkreskaj larvoj estis virinoj, kaj la kontroloj estis 31% (Fig. 3a). Ĉe 0,5-obla dozo, 33% de la plenkreskaj vermoj en la grupo kun mankozebo kaj piritiostrobino estis inaj, 36% en la grupo kun trifloksistrobino, 41% en la grupo kun miklobutanilo, kaj 46% en la grupo kun ciprostrobino. Ĉi tiu nombro estis 53% en la grupo kun kaptano kaj 38% en la kontrolgrupo (Fig. 3b). Ĉe 1X dozo, 30% de la mankozeb-grupo estis virinoj, 36% de la piritiostrobino-grupo, 44% de la trifloksistrobino-grupo, 38% de la miklobutanilo-grupo, 50% de la kontrolgrupo estis virinoj – 38,5% (Fig. 3c).
Procento de inaj kaj masklaj boriloj post eksponiĝo al fungicido en larva stadio. (a) Malalta dozo (0,1X). (b) Duona dozo (0,5X). (c) Kampa dozo aŭ plena dozo (1X).
Analizo de 16S-sekvenco montris, ke la bakteria grupo diferencis inter larvoj nutritaj per mankozeb-traktita poleno kaj larvoj nutritaj per netraktita poleno (Fig. 4a). La mikroba indekso de netraktitaj larvoj nutritaj per poleno estis pli alta ol tiu de larvoj nutritaj per mankozeb-traktita poleno (Fig. 4b). Kvankam la observita diferenco en riĉeco inter la grupoj ne estis statistike signifa, ĝi estis signife pli malalta ol tiu observita por larvoj nutritaj per netraktita poleno (Fig. 4c). Relativa abundeco montris, ke la mikrobioto de larvoj nutritaj per kontrola poleno estis pli diversa ol tiu de larvoj nutritaj per mankozeb-traktitaj larvoj (Fig. 5a). Priskriba analizo rivelis la ĉeeston de 28 genroj en kontrolaj kaj mankozeb-traktitaj specimenoj (Fig. 5b). c Analizo uzante 18S-sekvencadon ne rivelis signifajn diferencojn (Aldona Figuro 2).
SAV-profiloj bazitaj sur 16S-sekvencoj estis komparitaj kun Shannon-riĉeco kaj observita riĉeco je la filuma nivelo. (a) Ĉefa koordinata analizo (PCoA) bazita sur la ĝenerala mikroba komunuma strukturo en netraktitaj poleno-nutritaj aŭ kontroloj (bluaj) kaj mankozebo-nutritaj larvoj (oranĝaj). Ĉiu datenpunkto reprezentas apartan specimenon. PCoA estis kalkulita uzante la Bray-Curtis-distancon de la multvariabla t-distribuo. Ovaloj reprezentas la 80%-an konfidnivelon. (b) Skatoldiagramo, krudaj Shannon-riĉecaj datumoj (punktoj) kaj c. Observebla riĉeco. Skatoldiagramoj montras skatolojn por mediana linio, interkvartila intervalo (IQR), kaj 1.5 × IQR (n = 3).
Konsisto de mikrobaj komunumoj de larvoj nutritaj per mankozeb-traktita kaj netraktita poleno. (a) Relativa abundo de mikrobaj genroj en larvoj. (b) Varma mapo de identigitaj mikrobaj komunumoj. Delftia (probablecproporcio (OR) = 0.67, P = 0.0030) kaj Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060); Varma mapaj vicoj estas grupigitaj uzante korelacian distancon kaj mezan konekteblecon.
Niaj rezultoj montras, ke buŝa eksponiĝo al kontaktaj (mankozebo) kaj sistemaj (pirostrobino kaj trifloksirobino) fungicidoj, vaste aplikitaj dum florado, signife reduktis pezpliiĝon kaj pliigis mortecon de maizaj larvoj. Krome, mankozebo signife reduktis la diversecon kaj riĉecon de la mikrobiomo dum la antaŭpupa stadio. Miklobutanilo, alia sistema fungicido, signife reduktis la korpopezpliiĝon de larvoj ĉe ĉiuj tri dozoj. Ĉi tiu efiko estis evidenta ĉe la dua (tago 5) kaj tria (tago 8) tempopunktoj. Kontraste, ciprodinilo kaj kaptano ne signife reduktis pezpliiĝon aŭ supervivon kompare kun la kontrolgrupo. Laŭ nia scio, ĉi tiu laboro estas la unua, kiu determinas la efikojn de kampaj dozoj de malsamaj fungicidoj uzataj por protekti maizrikoltojn per rekta polena eksponiĝo.
Ĉiuj fungicidaj traktadoj signife reduktis korpopezan kreskon kompare kun kontrolaj traktadoj. Mankozebo havis la plej grandan efikon sur larva korpopeza kresko kun averaĝa redukto de 51%, sekvata de piritiostrobino. Tamen, aliaj studoj ne raportis malfavorajn efikojn de kampaj dozoj de fungicidoj sur larvaj stadioj44. Kvankam ditiokarbamataj biocidoj montriĝis havi malaltan akutan toksecon45, etilenaj bisditiokarbamatoj (EBDCS) kiel mankozebo povas degradiĝi al ureo-etilena sulfido. Konsiderante ĝiajn mutagenajn efikojn en aliaj bestoj, ĉi tiu degradiĝa produkto povas esti respondeca pri la observitaj efikoj46,47. Antaŭaj studoj montris, ke la formado de etilena tioureo estas influita de faktoroj kiel altaj temperaturo48, humidecniveloj49 kaj daŭro de produktostokado50. Taŭgaj stokadkondiĉoj por biocidoj povas mildigi ĉi tiujn kromefikojn. Krome, la Eŭropa Aŭtoritato pri Nutraĵsekureco esprimis zorgon pri la tokseco de piritiopido, kiu montriĝis esti kancerogena por la digestaj sistemoj de aliaj bestoj51.
Buŝa dono de mankozebo, piritiostrobino, kaj trifloksirobino pliigas la mortecon de larvoj de maizborilo. Kontraste, miklobutanilo, ciprociklino kaj kaptano ne havis efikon sur la mortecon. Ĉi tiuj rezultoj diferencas de tiuj de Ladurner et al.52, kiuj montris, ke kaptano signife reduktis la supervivon de plenkreskaj O. lignaria kaj Apis mellifera L. (Himenoptera, Apisidae). Krome, fungicidoj kiel kaptano kaj boscalido kaŭzis larvan mortecon52,53,54 aŭ ŝanĝis manĝkonduton55. Ĉi tiuj ŝanĝoj, siavice, povas influi la nutran kvaliton de la poleno kaj finfine la energian gajnon de la larva stadio. La morteco observita en la kontrolgrupo kongruis kun aliaj studoj 56,57.
La vir-favora seksproporcio observita en nia laboro povas esti klarigita per faktoroj kiel nesufiĉa pariĝo kaj malbonaj veterkondiĉoj dum florado, kiel antaŭe sugestite por O. cornuta fare de Vicens kaj Bosch. Kvankam inoj kaj maskloj en nia studo havis kvar tagojn por pariĝi (periodo ĝenerale konsiderata sufiĉa por sukcesa pariĝo), ni intence reduktis lumintensecon por minimumigi streson. Tamen, ĉi tiu modifo povas pretervole interrompi la pariĝan procezon61. Krome, abeloj spertas plurajn tagojn da malfavora vetero, inkluzive de pluvo kaj malaltaj temperaturoj (<5°C), kiuj ankaŭ povas negative influi pariĝan sukceson4,23.
Kvankam nia studo fokusiĝis al la tuta larva mikrobiomo, niaj rezultoj provizas komprenon pri eblaj rilatoj inter bakteriaj komunumoj, kiuj povus esti kritikaj por la nutrado de abeloj kaj eksponiĝo al fungicidoj. Ekzemple, larvoj manĝigitaj per mankozebo traktita poleno havis signife reduktitan mikroban komunuman strukturon kaj abundon kompare kun larvoj manĝigitaj per netraktita poleno. Ĉe larvoj konsumantaj netraktitan polenon, la bakteriaj grupoj Proteobacteria kaj Actinobacteria estis dominaj kaj estis ĉefe aerobaj aŭ nedevige aerobaj. Delft-bakterioj, kutime asociitaj kun solaj abelspecioj, estas konataj pro sia antibiotika agado, indikante eblan protektan rolon kontraŭ patogenoj. Alia bakteria specio, Pseudomonas, estis abunda en larvoj manĝigitaj per netraktita poleno, sed estis signife reduktita en mankozebo traktitaj larvoj. Niaj rezultoj subtenas antaŭajn studojn identigantajn Pseudomonas kiel unu el la plej abundaj genroj en O. bicornis35 kaj aliaj solaj vespoj34. Kvankam eksperimentaj pruvoj pri la rolo de Pseudomonas en la sano de O. cornifrons ne estis studitaj, ĉi tiu bakterio montriĝis antaŭenigi la sintezon de protektaj toksinoj en la skarabo Paederus fuscipes kaj antaŭenigi argininan metabolon in vitro 35, 65. Ĉi tiuj observoj sugestas eblan rolon en virusa kaj bakteria defendo dum la disvolviĝo de larvoj de O. cornifrons. Microbacterium estas alia genro identigita en nia studo, kiu laŭdire ĉeestas en grandaj nombroj en larvoj de nigra soldatmuŝo sub malsatkondiĉoj66. En larvoj de O. cornifrons, mikrobakterioj povas kontribui al la ekvilibro kaj rezisteco de la intesta mikrobiomo sub streskondiĉoj. Plie, Rhodococcus troviĝas en larvoj de O. cornifrons kaj estas konata pro siaj senvenenigaj kapabloj67. Ĉi tiu genro ankaŭ troviĝas en la intesto de A. florea, sed en tre malalta abundo68. Niaj rezultoj montras la ĉeeston de multaj genetikaj varioj tra multaj mikrobaj taksonoj, kiuj povas ŝanĝi metabolajn procezojn en larvoj. Tamen, pli bona kompreno pri la funkcia diverseco de O. cornifrons estas necesa.
Resumante, la rezultoj indikas, ke mankozebo, piritiostrobino, kaj trifloksistobino reduktis korpopezpliiĝon kaj pliigis mortecon de maizborilaj larvoj. Kvankam kreskas zorgo pri la efikoj de fungicidoj sur polenigistoj, necesas pli bone kompreni la efikojn de restaj metabolitoj de ĉi tiuj komponaĵoj. Ĉi tiuj rezultoj povas esti integritaj en rekomendojn por integraj programoj por administrado de polenigistoj, kiuj helpas farmistojn eviti la uzon de certaj fungicidoj antaŭ kaj dum fruktarba florado per selektado de fungicidoj kaj variado de la tempo de apliko, aŭ per kuraĝigo de la uzo de malpli damaĝaj alternativoj 36. Ĉi tiu informo gravas por disvolvi rekomendojn pri pesticida uzo, kiel ekzemple adapti ekzistantajn ŝprucprogramojn kaj ŝanĝi la ŝpructempigon dum elektado de fungicidoj aŭ antaŭenigi la uzon de malpli danĝeraj alternativoj. Plia esplorado estas necesa pri la malutilaj efikoj de fungicidoj sur la seksproporcio, manĝokonduto, intesta mikrobiomo, kaj la molekulaj mekanismoj subestantaj la pezperdon kaj mortecon de maizborilaj.
La fontaj datumoj 1, 2 kaj 3 en Figuroj 1 kaj 2 estas deponitaj en la figshare-datumbazo DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 kaj https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. La sekvencoj analizitaj en la nuna studo (Figuroj 4, 5) estas haveblaj en la NCBI SRA-deponejo sub la surskribnumero PRJNA1023565.
Bosch, J. kaj Kemp, WP Evoluigo kaj establado de mielabelaj specioj kiel polenigistoj de agrikulturaj kultivaĵoj: la ekzemplo de la genro Osmia. (Himenoptera: Megachilidae) kaj fruktarboj. Virbovo. Ntomore. Resource. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Polenadaj praktikoj kaj perceptoj pri alternativaj polenigistoj inter pomkultivistoj en Novjorko kaj Pensilvanio. ĝisdatigo. Agrikulturo. nutraĵsistemoj. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL kaj Ricketts TH Ekologio kaj ekonomiko de migdalopolenado uzante indiĝenajn abelojn. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., kaj Park, Y.-L. Efikoj de klimata ŝanĝo sur tragopana fenologio: implicoj por populacia administrado. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR kaj Pitts-Singer, TL Efiko de fungicidoj kaj adjuvantaj ŝprucaĵoj sur la nesta konduto de du mastrumataj solaj abeloj (Osmia lignaria kaj Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Malalt-toksa kultivaĵfungicido (fenbukonazolo) interrompas virajn reproduktajn kvalitsignalojn, rezultante en reduktita pariĝa sukceso ĉe sovaĝaj solaj abeloj. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Neonikotinoidaj insekticidoj kaj ergosterola biosintezo subpremas sinergian fungicidan mortecon en tri abelspecioj. Pestcontrol. the science. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. kaj Danforth BN Solitaraj vesplarvoj ŝanĝas la bakterian diversecon provizitan de poleno al tige-nestaj abeloj Osmia cornifrons (Megachilidae). front. microorganism. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN kaj Steffan SA La ektosimbiozaj mikroorganismoj en fermentinta poleno estas same gravaj por la evoluo de solaj abeloj kiel la poleno mem. ekologio. evolucio. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F kaj Thalheimer M. Intervica plantado en pomĝardenoj por kontroli resemajn malsanojn: praktika efikecstudo bazita sur mikrobaj indikiloj. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG kaj Peter KA Amara putro de pomoj en la mez-atlantika Usono: takso de kaŭzaj specioj kaj la influo de regionaj veterkondiĉoj kaj kulturvario-malsaniĝemeco. Fitopatologio 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. kaj Stanley DA Fungicidoj, herbicidoj kaj abeloj: sistema revizio de ekzistanta esplorado kaj metodoj. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED kaj Jepson, PC Sinergiaj efikoj de EBI-fungicidoj kaj piretroidaj insekticidoj sur mielabeloj (Apis mellifera). Pests the Science. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE kaj Peng, CY. Efiko de elektitaj fungicidoj sur la kreskon kaj disvolviĝon de mielabelaj larvoj Apis mellifera L. (Himenoptera: Apidae). Merkredo. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., kaj McArt, S. Gvidilo pri Decidoj por la Uzo de Pesticidoj por Protekti Polenigistojn en Arboĝardenoj (Universitato Cornell, 2018).
Iwasaki, JM kaj Hogendoorn, K. Eksponiĝo de abeloj al ne-pesticidoj: revizio de metodoj kaj raportitaj rezultoj. Agrikulturo. Ekosistemo. Merkredo. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. kaj Pitts-Singer TL. Efiko de provizspeco kaj pesticida eksponiĝo sur larvan disvolviĝon de Osmia lignaria (Himenoptera: Megachilidae). Merkredo. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM kaj Pitts-Singer TL Vojoj de pesticida eksponiĝo al solaj malplenaj nestabeloj. Merkredo. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. Nova protokolo pri konsumado de bioanalizo por taksi la toksecon de pesticidoj en plenkreskaj japanaj ĝardenaj abeloj (Osmia cornifrons). la scienco. Raportoj 10, 9517 (2020).
Afiŝtempo: 14-majo-2024