Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com.Naudojama naršyklės versija turi ribotą CSS palaikymą.Siekiant geriausių rezultatų, rekomenduojame naudoti naujesnę naršyklės versiją (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“).Tuo tarpu, norėdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę rodome be stiliaus ar JavaScript.
Fungicidai dažnai naudojami medžių vaisių žydėjimo metu ir gali kelti grėsmę vabzdžiams apdulkintojams.Tačiau mažai žinoma, kaip ne bičių apdulkintojai (pvz., pavienės bitės, Osmia cornifrons) reaguoja į kontaktinius ir sisteminius fungicidus, dažniausiai naudojamus obuoliams žydėjimo metu.Ši žinių spraga riboja reguliavimo sprendimus, nustatančius saugias koncentracijas ir fungicidų purškimo laiką.Įvertinome dviejų kontaktinių fungicidų (kaptano ir mankocebo) ir keturių tarpsluoksnių/fitosistemų fungicidų (ciprociklino, miklobutanilo, pirostrobino ir trifloksistrobino) poveikį.Poveikis lervų svorio padidėjimui, išgyvenimui, lyčių santykiui ir bakterijų įvairovei.Įvertinimas buvo atliktas naudojant lėtinį burnos biologinį tyrimą, kurio metu žiedadulkės buvo gydomos trimis dozėmis, atsižvelgiant į šiuo metu rekomenduojamą dozę (1x), pusę dozės (0,5x) ir mažą dozę (0,1x).Visos mankocebo ir piritizolino dozės žymiai sumažino kūno svorį ir lervų išgyvenamumą.Tada sekvenavome 16S geną, kad apibūdintume mankocebo, fungicido, atsakingo už didžiausią mirtingumą, lervų bakteriomą.Mes nustatėme, kad bakterijų įvairovė ir gausa žymiai sumažėjo lervose, maitinamose mankocebu apdorotomis žiedadulkėmis.Mūsų laboratoriniai rezultatai rodo, kad kai kurių šių fungicidų purškimas žydėjimo metu ypač kenkia O. cornifrons sveikatai.Ši informacija yra svarbi priimant būsimus valdymo sprendimus dėl tausaus vaismedžių apsaugos produktų naudojimo ir yra reguliavimo procesų, kuriais siekiama apsaugoti apdulkintojus, pagrindas.
Vieniša mūrinė bitė Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) buvo įvežta į Jungtines Valstijas iš Japonijos aštuntojo dešimtmečio pabaigoje ir devintojo dešimtmečio pradžioje, ir nuo to laiko ši rūšis atlieka svarbų apdulkintojo vaidmenį valdomose ekosistemose.Šių bičių natūralizuotos populiacijos priklauso maždaug 50 laukinių bičių rūšių, kurios papildo bites, kurios apdulkina migdolų ir obuolių sodus Jungtinėse Valstijose2,3.Masoninės bitės susiduria su daugybe iššūkių, įskaitant buveinių susiskaidymą, patogenus ir pesticidus3,4.Tarp insekticidų fungicidai mažina energijos prieaugį, maisto ieškojimą5 ir kūno kondicionavimą6,7.Nors naujausi tyrimai rodo, kad masono bičių sveikatą tiesiogiai veikia komensaliniai ir ektobaktiniai mikroorganizmai, 8,9 kadangi bakterijos ir grybai gali turėti įtakos mitybai ir imuniniam atsakui, fungicidų poveikis masonų bičių mikrobų įvairovei dar tik pradeda ryškėti. studijavo.
Įvairaus poveikio (kontaktinio ir sisteminio) fungicidai purškiami soduose prieš žydėjimą ir žydėjimo metu, gydant tokias ligas kaip obelų šašas, kartaus puvinys, rudasis puvinys ir miltligė10,11.Fungicidai laikomi nekenksmingais apdulkintojams, todėl žydėjimo laikotarpiu rekomenduojami sodininkams;Šių fungicidų poveikis ir nurijus bitėms yra gana gerai žinoma, nes tai yra JAV aplinkos apsaugos agentūros ir daugelio kitų nacionalinių reguliavimo agentūrų atliekamo pesticidų registravimo proceso dalis12,13,14.Tačiau fungicidų poveikis ne bitėms yra mažiau žinomas, nes jų nereikalaujama pagal susitarimus dėl leidimo prekiauti Jungtinėse Valstijose15.Be to, paprastai nėra standartizuotų pavienių bičių tyrimo protokolų16,17, o išlaikyti kolonijas, kurios aprūpintų bites tyrimams, yra sudėtinga18.Europoje ir JAV vis dažniau atliekami skirtingų tvarkomų bičių bandymai, siekiant ištirti pesticidų poveikį laukinėms bitėms, o neseniai buvo sukurti standartizuoti O. cornifrons protokolai19.
Raguotos bitės yra monocitai ir komerciškai naudojamos karpių pasėliuose kaip bičių priedas arba pakaitalas.Šios bitės išdygsta kovo–balandžio mėnesiais, o nesubrendę patinai išdygsta tris ar keturias dienas anksčiau nei patelės.Po poravimosi patelė aktyviai renka žiedadulkes ir nektarą, kad vamzdinio lizdo ertmėje (natūralioje arba dirbtinėje) būtų daugybė perų ląstelių1,20.Kiaušiniai dedami ant žiedadulkių ląstelių viduje;tada patelė prieš ruošdama kitą ląstelę pastato molinę sieną.Pirmosios stadijos lervos yra uždarytos chorione ir minta embriono skysčiais.Nuo antrojo iki penktojo tarpsnio (prepupa) lervos minta žiedadulkėmis22.Kai žiedadulkių atsargos visiškai išsenka, lervos suformuoja kokonus, lėliukė ir išnyra toje pačioje perų kameroje, paprastai vasaros pabaigoje20,23.Suaugusieji pasirodo kitą pavasarį.Suaugusiųjų išgyvenimas yra susijęs su grynuoju energijos padidėjimu (svorio padidėjimu), pagrįstu suvartojamu maistu.Taigi žiedadulkių maistinė kokybė ir kiti veiksniai, tokie kaip oras ar pesticidų poveikis, yra išgyvenimą ir sveikatą lemiantys veiksniai24.
Insekticidai ir fungicidai, naudojami prieš žydėjimą, augalo kraujagyslėse gali judėti įvairiais laipsniais – nuo translaminarinio (pvz., gali judėti iš viršutinio lapų paviršiaus į apatinį paviršių, kaip kai kurie fungicidai) 25 iki tikrai sisteminio poveikio., kurie gali prasiskverbti į lają nuo šaknų, gali patekti į obelų žiedų nektarą26, kur gali sunaikinti suaugusius O. cornifrons27.Kai kurie pesticidai taip pat prasiskverbia į žiedadulkes, paveikdami kukurūzų lervų vystymąsi ir sukeldami jų mirtį19.Kiti tyrimai parodė, kad kai kurie fungicidai gali reikšmingai pakeisti giminingos rūšies O. lignaria28 lizdus.Be to, laboratoriniai ir lauko tyrimai, imituojantys pesticidų (įskaitant fungicidų) poveikio scenarijus, parodė, kad pesticidai neigiamai veikia bičių ir kai kurių pavienių bičių fiziologiją 22 morfologiją 29 ir išgyvenimą.Įvairūs fungicidiniai purškalai, tiesiogiai purškiami ant atvirų gėlių žydėjimo metu, gali užkrėsti žiedadulkes, kurias surenka lervos vystytis suaugusieji, kurių poveikį dar reikia ištirti30.
Vis labiau pripažįstama, kad lervų vystymuisi įtakos turi žiedadulkės ir virškinimo sistemos mikrobų bendrijos.Bičių mikrobiomas turi įtakos tokiems parametrams kaip kūno masė31, medžiagų apykaitos pokyčiai22 ir jautrumas patogenams32.Ankstesni tyrimai nagrinėjo vystymosi stadijos, maistinių medžiagų ir aplinkos įtaką pavienių bičių mikrobiomui.Šie tyrimai atskleidė lervų ir žiedadulkių mikrobiomų33, taip pat labiausiai paplitusių bakterijų genčių Pseudomonas ir Delftia, struktūros ir gausos panašumus tarp pavienių bičių rūšių.Tačiau, nors fungicidai buvo siejami su bičių sveikatos apsaugos strategijomis, fungicidų poveikis lervų mikrobiotai per tiesioginį oralinį poveikį lieka neištirtas.
Šiame tyrime buvo išbandytas šešių dažniausiai naudojamų fungicidų, registruotų naudoti JAV medžių vaisiams, dozių poveikis, įskaitant kontaktinius ir sisteminius fungicidus, vartojamus per burną kukurūzų raguolinių kandžių lervoms iš užteršto maisto.Mes nustatėme, kad kontaktiniai ir sisteminiai fungicidai sumažino bičių kūno svorio padidėjimą ir padidino mirtingumą, o sunkiausias poveikis buvo susijęs su mankocebu ir piritiopidu.Tada palyginome lervų, šeriamų mankocebu gydytų žiedadulkių dieta, mikrobų įvairovę su tų, kurios buvo šeriamos kontroline dieta.Aptariame galimus mirtingumo mechanizmus ir pasekmes integruoto kenkėjų ir apdulkintojų valdymo (IPPM)36 programoms.
Suaugę O. cornifrons, žiemojantys kokonuose, buvo gauti iš Fruit Research Center, Biglerville, PA, ir laikomi –3–2 °C (±0,3 °C) temperatūroje.Prieš eksperimentą (iš viso 600 kokonų).2022 m. gegužę 100 O. cornifrons kokonų kasdien buvo perkeliami į plastikinius puodelius (50 kokonų viename puodelyje, DI 5 cm × 15 cm ilgio), o į puodelius buvo įdėtos servetėlės, kad būtų lengviau atsidaryti ir sudaryti kramtomąjį substratą, taip sumažinant akmenų patiriamą įtampą. bitės37 .Įdėkite du plastikinius puodelius su kokonais į vabzdžių narvą (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taivanas) su 10 ml tiektuvu, kuriame yra 50% sacharozės tirpalo, ir laikykite keturias dienas, kad būtų užtikrintas uždarymas ir poravimasis.23°C, santykinė oro drėgmė 60%, fotoperiodas 10 l (mažas intensyvumas): 14 dienų.100 susiporavusių patelių ir patinų kiekvieną rytą šešias dienas (100 per dieną) buvo paleidžiami į du dirbtinius lizdus didžiausio obelų žydėjimo metu (gaudyklės lizdas: plotis 33,66 × aukštis 30,48 × ilgis 46,99 cm; 1 papildomas paveikslas).Patalpinta Pensilvanijos valstijos medelyne, šalia vyšnių (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), persikų (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), kriaušių (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria obelis (Malus coronaria) ir daugybė obelų veislių (Malus coronaria, Malus), naminė obelis 'Co-op 30' Enterprise™, Malus obelis 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonija 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Kiekvienas mėlynas plastikinis paukščių namelis telpa ant dviejų medinių dėžių.Kiekvienoje lizdo dėžutėje buvo 800 tuščių kraftpopieriaus vamzdelių (spiralės atvirumo, 0,8 cm ID × 15 cm ilgio) (Jonesville Paper Tube Co., Mičiganas), įterptų į nepermatomus celofaninius vamzdelius (0,7 OD, žr. .
Abu inkilai buvo atsukti į rytus ir buvo uždengti žalia plastikine sodo tvorele (Everbilt modelis Nr. 889250EB12, angos dydis 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m), kad graužikai ir paukščiai nepatektų, ir pastatyti ant žemės paviršiaus šalia inkilo žemės dėžės.Lizdas (papildomas 1a paveikslas).Kukurūzų kiaušinėliai buvo renkami kasdien iš lizdų surenkant 30 mėgintuvėlių ir vežant juos į laboratoriją.Naudodami žirkles, įpjaukite vamzdelio galą, tada išardykite spiralinį vamzdelį, kad atskleistumėte perų ląsteles.Atskiri kiaušinėliai ir jų žiedadulkės buvo pašalintos naudojant lenktą mentele (Microslide įrankių rinkinys, BioQuip Products Inc., Kalifornija).Kiaušiniai buvo inkubuojami ant drėgno filtravimo popieriaus ir 2 valandoms dedami į Petri lėkštelę, prieš naudojant mūsų eksperimentuose (papildomas 1b-d paveikslas).
Laboratorijoje įvertinome šešių fungicidų, naudojamų prieš obelų žydėjimą ir jo metu, toksiškumą per burną, esant trims koncentracijoms (0,1X, 0,5X ir 1X, kur 1X yra žymė, naudojama 100 galonų vandens/akrei. Didelė lauko dozė = koncentracija srityje)., 1 lentelė).Kiekviena koncentracija buvo pakartota 16 kartų (n = 16).Du kontaktiniai fungicidai (S1 lentelė: mankocebas 2696,14 ppm ir kaptanas 2875,88 ppm) ir keturi sisteminiai fungicidai (S1 lentelė: piritiostrobinas 250,14 ppm; trifloksistrobinas 110,06 ppm; miklobutanilas .127,8 ppm m) toksiškumas vaisiams, daržovėms ir dekoratyviniams augalams .Žiedadulkes homogenizavome trintuvu, 0,20 g perkėlėme į šulinėlį (24 šulinėlių „Falcon Plate“), įpilame ir sumaišome 1 μL fungicido tirpalo, kad susidarytų piramidės žiedadulkės su 1 mm gylio duobutėmis, į kurias buvo dedami kiaušinėliai.Padėkite naudodami mini mentelę (papildomas 1c, d pav.).Falcon plokštelės buvo laikomos kambario temperatūroje (25 °C) ir 70% santykinėje oro drėgnėje.Mes palyginome jas su kontrolinėmis lervomis, maitinamomis vienalyte žiedadulkių dieta, apdorota grynu vandeniu.Mes registravome mirtingumą ir matavome lervų svorį kas antrą dieną, kol lervos pasiekė priešpūginį amžių, naudodami analitinius svarstykles (Fisher Scientific, tikslumas = 0, 0001 g).Galiausiai lyties santykis buvo įvertintas atidarius kokoną po 2,5 mėnesio.
DNR buvo išskirta iš ištisų O. cornifrons lervų (n = 3 vienai gydymo sąlygai, mancocebu gydytų ir neapdorotų žiedadulkių) ir šiems mėginiams atlikome mikrobų įvairovės analizę, ypač dėl to, kad mancocebe buvo nustatytas didžiausias lervų mirtingumas.gaunantis MnZn.DNR buvo amplifikuota, išgryninta naudojant DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNR rinkinį (Zymo Research, Irvine, CA) ir sekvenuota (600 ciklų) Illumina® MiSeq™ naudojant v3 rinkinį.Tikslinė bakterijų 16S ribosomų RNR genų seka buvo atlikta naudojant Quick-16S™ NGS bibliotekos paruošimo rinkinį (Zymo Research, Irvine, CA), naudojant pradmenis, nukreiptus į 16S rRNR geno V3-V4 regioną.Be to, 18S seka buvo atlikta naudojant 10% PhiX intarpą, o amplifikacija buvo atlikta naudojant pradmenų porą 18S001 ir NS4.
Importuokite ir apdorokite suporuotus skaitymus39 naudodami QIIME2 konvejerį (v2022.11.1).Šie skaitymai buvo apkarpyti ir sujungti, o chimerinės sekos pašalintos naudojant DADA2 įskiepį QIIME2 (qiime dada2 triukšmo susiejimas)40.16S ir 18S klasių priskyrimas buvo atliktas naudojant objektų klasifikatoriaus įskiepį Classify-sklearn ir iš anksto paruoštą artefaktą silva-138-99-nb-classifier.
Visi eksperimentiniai duomenys buvo patikrinti dėl normalumo (Shapiro-Wilks) ir dispersijų homogeniškumo (Levene testas).Kadangi duomenų rinkinys neatitiko parametrinės analizės prielaidų ir transformacija nesugebėjo standartizuoti likučių, atlikome neparametrinę dvipusę ANOVA (Kruskal-Wallis) su dviem veiksniais [laikas (trijų fazių 2, 5 ir 8 dienos). laiko taškai) ir fungicidas], kad įvertintų gydymo poveikį šviežiai lervų svoriui, tada buvo atlikti post hoc neparametriniai porų palyginimai naudojant Wilcoxon testą.Naudojome apibendrintą linijinį modelį (GLM) su Puasono pasiskirstymu, kad palygintume fungicidų poveikį išgyvenimui per tris fungicidų koncentracijas 41, 42.Atliekant diferencinę gausos analizę, amplikonų sekos variantų (ASV) skaičius buvo sutrauktas genties lygiu.Skirtingo gausumo palyginimas tarp grupių, naudojant 16S (genties lygis) ir 18S santykinį gausumą, buvo atliktas naudojant apibendrintą padėties, masto ir formos priedų modelį (GAMLSS) su beta nulinio pripūtimo (BEZI) šeimos pasiskirstymu, kuris buvo modeliuojamas pagal makrokomandą. .Microbiome R43 (v1.1).1).Prieš diferencinę analizę pašalinkite mitochondrijų ir chloroplastų rūšis.Dėl skirtingų 18S taksonominių lygių diferencinei analizei buvo naudojamas tik žemiausias kiekvieno taksono lygis.Visos statistinės analizės buvo atliktos naudojant R (v. 3.4.3., CRAN projektas) (Team 2013).
Mankocebo, piritiostrobino ir trifloksistrobino poveikis reikšmingai sumažino O. cornifrons kūno svorio padidėjimą (1 pav.).Šis poveikis buvo nuolat stebimas visoms trims įvertintoms dozėms (1a–c pav.).Ciklostrobinas ir miklobutanilis reikšmingai nesumažino lervų svorio.
Vidutinis šviežias stiebo lervų svoris, išmatuotas trimis laiko momentais taikant keturis dietinius būdus (homogeninis žiedadulkių pašaras + fungicidas: kontrolinė, 0,1, 0,5 ir 1 karto dozės).a) Maža dozė (0,1X): pirmasis laiko taškas (1 diena): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, antrasis laiko taškas (5 diena): 22,83, DF = 0,0009;trečias kartas;taškas (8 diena): χ2: 28,39, DF = 6;b) pusė dozės (0,5X): pirmasis laiko taškas (1 diena): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, antrasis laiko taškas (pirma diena).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;trečiasis laiko taškas (8 diena) χ2: 16,47, DF = 6;c) Vieta arba visa dozė (1X): pirmasis laiko taškas (1 diena) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, antrasis laiko taškas (5 diena): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;trečias laiko taškas (8 diena): χ2: 28,39, DF = 6;neparametrinė dispersinė analizė.Juostos rodo porų palyginimų vidurkį ± SE (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Vartojant mažiausią dozę (0,1X), lervos kūno svoris sumažėjo 60 % vartojant trifloksistrobiną, 49 % – mankocebą, 48 % – miklobutanilį ir 46 % – piritistrobiną (1a pav.).Paveikus pusę lauko dozės (0,5 karto), mankocebo lervų kūno masė sumažėjo 86 %, piritiostrobino – 52 % ir trifloksistrobino – 50 % (1b pav.).Visa lauko dozė (1X) mankocebo sumažino lervos svorį 82%, piritiostrobiną - 70%, o trifloksistrobiną, miklobutanilį ir sangardą - maždaug 30% (1c pav.).
Mirtingumas buvo didžiausias tarp lervų, maitinamų mankozebu, po to piritiostrobinu ir trifloksistrobinu.Didėjant mankocebo ir piritizolino dozėms, mirtingumas didėjo (2 pav.; 2 lentelė).Tačiau, padidėjus trifloksistrobino koncentracijai, kukurūzų dygliakiaulių mirtingumas padidėjo tik nežymiai;ciprodinilas ir kaptanas mirtingumo reikšmingai nepadidino, palyginti su kontroliniu gydymu.
Lyginamas smailialapių musių lervų mirtingumas, nurijus žiedadulkių, atskirai apdorotų šešiais skirtingais fungicidais.Mankocebas ir pentopiramidas buvo jautresni kukurūzų lervų oraliniam poveikiui (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linija, nuolydis = 0,29, P < 0,001; nuolydis = 0,24, P <0,00)).
Vidutiniškai per visus gydymo būdus 39,05 % pacientų buvo moterys ir 60,95 % – vyrai.Tarp kontrolinio gydymo moterų dalis buvo 40 % tiek mažos dozės (0,1 karto), tiek pusės dozės (0,5 karto) tyrimuose, ir 30 % lauko dozių (1x) tyrimuose.Vartojant 0,1 karto didesnę dozę, tarp žiedadulkėmis maitinamų lervų, gydytų mankocebu ir miklobutaniliu, 33,33% suaugusių lervų buvo patelės, 22% suaugusių lervų buvo patelės, 44% suaugusių lervų buvo patelės, 44% suaugusių lervų buvo patelės.patelių, 41 % suaugusių lervų buvo patelės, o kontrolinių – 31 % (3a pav.).Vartojant 0,5 karto didesnę dozę, 33 % suaugusių kirminų mankocebo ir piritiostrobino grupėje buvo patelės, 36 % trifloksistrobino grupėje, 41 % miklobutanilo grupėje ir 46 % ciprostrobino grupėje.Šis skaičius grupėje buvo 53%.kaptano grupėje ir 38% kontrolinėje grupėje (3b pav.).Vartojant 1X dozę, 30% mankocebo grupės buvo moterys, 36% piritiostrobino grupės, 44% trifloksistrobino grupės, 38% miklobutanilo grupės, 50% kontrolinės grupės buvo moterys – 38,5% (3c pav.) .
Moterų ir vyriškų dygliuočių procentas po lervos stadijos fungicido poveikio.a) Maža dozė (0,1X).b) pusė dozės (0,5X).c) lauko dozė arba visa dozė (1X).
16S sekos analizė parodė, kad bakterijų grupė skyrėsi tarp lervų, šertų mankozebu apdorotomis žiedadulkėmis, ir lervų, šeriamų neapdorotomis žiedadulkėmis (4a pav.).Neapdorotų lervų, šertų žiedadulkėmis, mikrobų indeksas buvo didesnis nei lervų, šertų mankozebu apdorotomis žiedadulkėmis (4b pav.).Nors pastebėtas turtingumo skirtumas tarp grupių nebuvo statistiškai reikšmingas, jis buvo reikšmingai mažesnis nei pastebėtas lervų, mintančių neapdorotomis žiedadulkėmis (4c pav.).Santykinis gausumas parodė, kad kontrolinėmis žiedadulkėmis šertų lervų mikrobiota buvo įvairesnė nei lervų, maitinamų mancocebu (5a pav.).Aprašomoji analizė atskleidė 28 genčių buvimą kontroliniuose ir mankocebu apdorotuose mėginiuose (5b pav.).c Analizė, naudojant 18S seką, neatskleidė reikšmingų skirtumų (papildomas 2 paveikslas).
SAV profiliai, pagrįsti 16S sekomis, buvo lyginami su Shannon turtingumu ir pastebėtu turtingumu prieglobsčio lygiu.a) Pagrindinė koordinačių analizė (PCoA), pagrįsta bendra mikrobų bendruomenės struktūra neapdorotose žiedadulkėmis maitinamose arba kontrolinėse (mėlynos spalvos) ir mankozebu maitinamose lervose (oranžinė).Kiekvienas duomenų taškas yra atskiras pavyzdys.PCoA buvo apskaičiuotas naudojant Bray-Curtis atstumą daugiamačiame t skirstinyje.Ovalai reiškia 80% patikimumo lygį.b) Boxplot, neapdoroti Šenono turto duomenys (taškai) ir c.Pastebimas turtas.Dėžutėse rodomos vidurinės linijos, tarpkvartilio diapazono (IQR) ir 1,5 × IQR (n = 3) langeliai.
Lervų, maitinamų mankocebu apdorotomis ir neapdorotomis žiedadulkėmis, mikrobų bendrijų sudėtis.a ) Santykinis mikrobų genčių skaičius lervose.b) nustatytų mikrobų bendruomenių šilumos žemėlapis.Delftia (šansų santykis (AR) = 0,67, P = 0,0030) ir Pseudomonas (AR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (AR = 0,75, P = 0,0617) (AR = 1,5, P = 0,0060);Šilumos žemėlapio eilutės yra sugrupuotos naudojant koreliacinį atstumą ir vidutinį ryšį.
Mūsų rezultatai rodo, kad per burną kontaktinių (mankocebo) ir sisteminių (pirostrobino ir trifloksistrobino) fungicidų, plačiai taikomų žydėjimo metu, poveikis žymiai sumažino svorio prieaugį ir padidino kukurūzų lervų mirtingumą.Be to, mankocebas gerokai sumažino mikrobiomo įvairovę ir turtingumą priešlėlėmis.Miklobutanilis, kitas sisteminis fungicidas, reikšmingai sumažino lervų kūno masės padidėjimą vartojant visas tris dozes.Šis poveikis buvo akivaizdus antruoju (5 diena) ir trečiuoju (8 diena) laiko taškais.Priešingai, ciprodinilas ir kaptanas, palyginti su kontroline grupe, reikšmingai nesumažino svorio padidėjimo ar išgyvenamumo.Mūsų žiniomis, šis darbas yra pirmasis, nustatantis įvairių fungicidų, naudojamų kukurūzų pasėliams apsaugoti tiesiogiai veikiant žiedadulkėms, lauko normų poveikį.
Visi fungicidiniai gydymo būdai žymiai sumažino kūno svorio padidėjimą, palyginti su kontroliniu gydymu.Mankozebas turėjo didžiausią poveikį lervų kūno svorio padidėjimui, vidutiniškai 51%, po to piritiostrobinas.Tačiau kiti tyrimai nepranešė apie neigiamą fungicidų dozių poveikį lervų stadijoms44.Nors buvo įrodyta, kad ditiokarbamato biocidai turi mažą ūminį toksiškumą45, etileno bisditiokarbamatai (EBDCS), tokie kaip mankocebas, gali suirti į karbamido etileno sulfidą.Atsižvelgiant į jo mutageninį poveikį kitiems gyvūnams, šis skilimo produktas gali būti atsakingas už pastebėtą poveikį46,47.Ankstesni tyrimai parodė, kad etileno tiokarbamido susidarymui įtakos turi tokie veiksniai kaip aukšta temperatūra48, drėgmės lygis49 ir produkto laikymo trukmė50.Tinkamos biocidų laikymo sąlygos gali sumažinti šį šalutinį poveikį.Be to, Europos maisto saugos tarnyba išreiškė susirūpinimą dėl piritiopido, kuris, kaip buvo įrodyta, kancerogeninis kitų gyvūnų virškinimo sistemoms, toksiškumo51.
Geriamojo mankocebo, piritiostrobino ir trifloksistrobino vartojimas padidina kukurūzų dygliakiaulių lervų mirtingumą.Priešingai, miklobutanilis, ciprociklinas ir kaptanas neturėjo įtakos mirtingumui.Šie rezultatai skiriasi nuo Ladurner ir kt.52, kurie parodė, kad kaptanas reikšmingai sumažino suaugusių O. lignaria ir Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) išgyvenamumą.Be to, buvo nustatyta, kad fungicidai, tokie kaip kaptanas ir boskalidas, sukelia lervų mirtingumą52, 53, 54 arba keičia maitinimosi elgesį55.Šie pokyčiai savo ruožtu gali turėti įtakos žiedadulkių maistinei kokybei ir galiausiai energijos prieaugiui lervos stadijoje.Kontrolinės grupės mirtingumas atitiko kitus tyrimus 56,57.
Mūsų darbe pastebėtas vyrų palankumo lyties santykis gali būti paaiškintas tokiais veiksniais kaip nepakankamas poravimasis ir prastos oro sąlygos žydėjimo metu, kaip anksčiau pasiūlė Vicens ir Bosch O. cornuta.Nors mūsų tyrime dalyvavusios patelės ir patinai turėjo keturias dienas poruotis (laikas paprastai laikomas pakankamu sėkmingam poravimuisi), mes sąmoningai sumažinome šviesos intensyvumą, kad sumažintume stresą.Tačiau šis pakeitimas gali netyčia trukdyti poravimosi procesui61.Be to, bitės keletą dienų patiria nepalankų orą, įskaitant lietų ir žemą temperatūrą (<5°C), o tai taip pat gali neigiamai paveikti poravimosi sėkmę4,23.
Nors mūsų tyrimas buvo sutelktas į visą lervų mikrobiomą, mūsų rezultatai leidžia suprasti galimus ryšius tarp bakterijų bendruomenių, kurios gali būti labai svarbios bičių mitybai ir fungicidų poveikiui.Pavyzdžiui, lervos, šeriamos mankocebu apdorotomis žiedadulkėmis, žymiai sumažino mikrobų bendruomenės struktūrą ir gausą, palyginti su lervomis, maitinamomis neapdorotomis žiedadulkėmis.Lervose, vartojančiose neapdorotas žiedadulkes, vyravo bakterijų grupės Proteobacteria ir Actinobacteria, kurios daugiausia buvo aerobinės arba fakultatyviai aerobinės.Yra žinoma, kad Delfto bakterijos, paprastai susijusios su pavienėmis bičių rūšimis, turi antibiotikų aktyvumą, o tai rodo galimą apsauginį vaidmenį nuo patogenų.Kitos bakterijų rūšies Pseudomonas buvo gausu lervose, maitinamose neapdorotomis žiedadulkėmis, tačiau jų žymiai sumažėjo mankocebu gydytų lervų.Mūsų rezultatai patvirtina ankstesnius tyrimus, kuriuose Pseudomonas buvo nustatyta kaip viena gausiausių O. bicornis35 ir kitų pavienių vapsvų34 genčių.Nors eksperimentiniai įrodymai dėl Pseudomonas vaidmens O. cornifrons sveikatai nebuvo tirti, įrodyta, kad ši bakterija skatina apsauginių toksinų sintezę vabale Paederus fuscipes ir skatina arginino metabolizmą in vitro 35, 65. Šie stebėjimai rodo, kad galimą vaidmenį apsaugant nuo virusų ir bakterijų O. cornifrons lervų vystymosi metu.Microbacterium yra dar viena mūsų tyrime nustatyta gentis, kurios, kaip pranešama, yra daug juodųjų kareivių musių lervose bado sąlygomis66.O. cornifrons lervose mikrobakterijos gali prisidėti prie žarnyno mikrobiomo pusiausvyros ir atsparumo streso sąlygomis.Be to, Rhodococcus randamas O. cornifrons lervose ir yra žinomas dėl savo detoksikacinių gebėjimų67.Ši gentis taip pat aptinkama A. florea žarnyne, tačiau labai mažai gausiai68.Mūsų rezultatai rodo, kad daugelyje mikrobų taksonų yra daugybė genetinių variacijų, kurios gali pakeisti lervų medžiagų apykaitos procesus.Tačiau reikia geriau suprasti O. cornifrons funkcinę įvairovę.
Apibendrinant galima pasakyti, kad rezultatai rodo, kad mankocebas, piritiostrobinas ir trifloksistrobinas sumažino kūno svorio padidėjimą ir padidino kukurūzų lervų mirtingumą.Nors didėja susirūpinimas dėl fungicidų poveikio apdulkintojams, reikia geriau suprasti šių junginių likutinių metabolitų poveikį.Šiuos rezultatus galima įtraukti į rekomendacijas dėl integruoto apdulkintojų valdymo programų, kurios padeda ūkininkams nenaudoti tam tikrų fungicidų prieš vaismedžių žydėjimą ir jo metu, pasirenkant fungicidus ir keičiant naudojimo laiką arba skatinant naudoti mažiau kenksmingas alternatyvas 36. Ši informacija svarbu rengiant rekomendacijas.dėl pesticidų naudojimo, pvz., esamų purškimo programų koregavimas ir purškimo laiko keitimas renkantis fungicidus arba skatinant naudoti mažiau pavojingas alternatyvas.Reikia atlikti tolesnius tyrimus dėl neigiamo fungicidų poveikio lyties santykiui, maitinimosi elgesiui, žarnyno mikrobiomui ir molekuliniams mechanizmams, lemiantiems kukurūzų gręžinio svorio mažėjimą ir mirtingumą.
1 ir 2 paveiksluose pateikti 1, 2 ir 3 šaltinio duomenys buvo patalpinti figshare duomenų saugykloje DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 ir https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Šiame tyrime analizuojamos sekos (4, 5 pav.) yra prieinamos NCBI SRA saugykloje su registracijos numeriu PRJNA1023565.
Bosch, J. ir Kemp, WP Medaus bičių rūšių, kaip žemės ūkio augalų apdulkintojų, kūrimas ir įsitvirtinimas: Osmia genties pavyzdys.(Hymenoptera: Megachilidae) ir vaismedžiai.bulius.Ntodaugiau.išteklių.92, 3–16 (2002).
Parkeris, MG ir kt.Niujorko ir Pensilvanijos obuolių augintojų apdulkinimo praktika ir alternatyvių apdulkintojų suvokimas.atnaujinti.Žemdirbystė.maisto sistemos.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL ir Ricketts TH Migdolų apdulkinimo naudojant vietines bites ekologija ir ekonomika.J. Ekonomika.Ntodaugiau.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. ir Park, Y.-L.Klimato kaitos poveikis tragopano fenologijai: populiacijos valdymo pasekmės.Lipti.Keisti 150, 305–317 (2018).
Artz, DR ir Pitts-Singer, TL Fungicidų ir adjuvantų purškimo poveikis dviejų tvarkomų pavienių bičių (Osmia lignaria ir Megachile rotundata) lizdų būklei.PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. ir kt.Mažai toksiškas pasėlių fungicidas (fenbukonazolas) trikdo patinų reprodukcinės kokybės signalus, todėl laukinių pavienių bičių poravimasis sumažėja.J. Apps.ekologija.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. ir kt.Neonikotinoidiniai insekticidai ir ergosterolio biosintezė slopina sinergetinį fungicidų mirtingumą trijose bičių rūšyse.Kenkėjų kontrolė.Mokslas.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.ir Danforth BN Pavienės vapsvų lervos keičia bakterijų įvairovę, kurią žiedadulkės tiekia stiebeliuose lizdančioms bitėms Osmia cornifrons (Megachilidae).priekyje.mikroorganizmas.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN ir Steffan SA Fermentuotose žiedadulkėse esantys ektosimbiotiniai mikroorganizmai yra tokie pat svarbūs pavienių bičių vystymuisi, kaip ir pačios žiedadulkės.ekologija.evoliucija.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F ir Thalheimer M. Sodinimas tarpueiliais obelų soduose siekiant kontroliuoti persodinimo ligas: praktinis efektyvumo tyrimas, pagrįstas mikrobų rodikliais.Augalų dirvožemis 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG ir Peter KA Kartus obuolių puvinys Atlanto vandenyno vidurio Jungtinėse Amerikos Valstijose: priežasčių įvertinimas ir regioninių oro sąlygų įtaka bei veislių jautrumas.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.ir Stanley DA Fungicidai, herbicidai ir bitės: sisteminga esamų tyrimų ir metodų apžvalga.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED ir Jepson, PC Sinerginis EBI fungicidų ir piretroidinių insekticidų poveikis bitėms (Apis mellifera).kenkia mokslui.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE ir Peng, CY Pasirinktų fungicidų poveikis bičių lervų Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) augimui ir vystymuisi.trečiadienį.Ntodaugiau.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. ir McArt, S. Sprendimų vadovas dėl pesticidų naudojimo medžių soduose apdulkintojams apsaugoti (Kornelio universitetas, 2018).
Iwasaki, JM ir Hogendoorn, K. Bičių poveikis nepesticidams: metodų ir pateiktų rezultatų apžvalga.Žemdirbystė.ekosistema.trečiadienį.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.ir Pitts-Singer TL Tiekimo tipo ir pesticidų poveikio poveikis Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae) lervų vystymuisi.trečiadienį.Ntodaugiau.51, 240–251 (2022).
Kopit AM ir Pitts-Singer TL Pesticidų poveikio pavienėms tuščiame lizde esančioms bitėms keliai.trečiadienį.Ntodaugiau.47, 499–510 (2018).
Pan, NT ir kt.Naujas nurijimo biologinio tyrimo protokolas, skirtas įvertinti pesticidų toksiškumą suaugusioms japoniško sodo bitėms (Osmia cornifrons).Mokslas.Reports 10, 9517 (2020).
Paskelbimo laikas: 2024-05-14