Благодарим ви, че посетихте Nature.com.Версията на браузъра, който използвате, има ограничена поддръжка на CSS.За най-добри резултати ви препоръчваме да използвате по-нова версия на вашия браузър (или да деактивирате режима на съвместимост в Internet Explorer).Междувременно, за да осигурим постоянна поддръжка, ние показваме сайта без стилове или JavaScript.
Фунгицидите често се използват по време на цъфтежа на дървесните плодове и могат да застрашат насекомите опрашители.Въпреки това, малко се знае за това как не-пчелните опрашители (напр. единични пчели, Osmia cornifrons) реагират на контактни и системни фунгициди, които обикновено се използват върху ябълките по време на цъфтежа.Тази празнина в знанията ограничава регулаторните решения, определящи безопасните концентрации и времето за пръскане с фунгициди.Ние оценихме ефектите на два контактни фунгицида (каптан и манкоцеб) и четири междинни/фитосистемни фунгициди (ципроциклин, миклобутанил, пиростробин и трифлоксистробин).Ефекти върху наддаването на тегло на ларвите, оцеляването, съотношението на половете и бактериалното разнообразие.Оценката беше извършена с помощта на хроничен орален биоанализ, при който поленът беше третиран в три дози въз основа на препоръчваната в момента доза за използване на място (1X), половин доза (0,5X) и ниска доза (0,1X).Всички дози манкоцеб и пиритизолин значително намаляват телесното тегло и оцеляването на ларвите.След това секвенирахме гена 16S, за да характеризираме ларвния бактериом на манкоцеб, фунгицидът, отговорен за най-високата смъртност.Установихме, че бактериалното разнообразие и изобилието са значително намалени в ларвите, хранени с полен, третиран с манкоцеб.Нашите лабораторни резултати показват, че пръскането на някои от тези фунгициди по време на цъфтежа е особено вредно за здравето на O. cornifrons.Тази информация е от значение за бъдещи управленски решения по отношение на устойчивото използване на продукти за защита на овощните дървета и служи като основа за регулаторни процеси, насочени към защита на опрашителите.
Самотната зидарска пчела Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) е въведена в Съединените щати от Япония в края на 70-те и началото на 80-те години на миналия век и оттогава видът играе важна роля на опрашител в управляваните екосистеми.Натурализираните популации на тази пчела са част от приблизително 50 вида диви пчели, които допълват пчелите, които опрашват бадемови и ябълкови градини в Съединените щати2,3.Пчелите Mason са изправени пред много предизвикателства, включително фрагментация на местообитанията, патогени и пестициди3,4.Сред инсектицидите фунгицидите намаляват енергийния приток, търсенето на храна5 и кондиционирането на тялото6,7.Въпреки че скорошни изследвания показват, че здравето на пчелите Mason е пряко повлияно от комменсални и ектобактични микроорганизми, 8,9 тъй като бактериите и гъбичките могат да повлияят на храненето и имунните реакции, ефектите от излагането на фунгициди върху микробното разнообразие на пчелите Mason едва сега започват да се проявяват изучавани.
Фунгициди с различни ефекти (контактни и системни) се пръскат в овощните градини преди и по време на цъфтежа за лечение на болести като струпясване по ябълката, горчиво гниене, кафяво гниене и брашнеста мана10,11.Фунгицидите се считат за безвредни за опрашителите, така че се препоръчват на градинарите по време на периода на цъфтеж;Експозицията и поглъщането на тези фунгициди от пчелите е сравнително добре известно, тъй като е част от процеса на регистрация на пестициди от Агенцията за опазване на околната среда на САЩ и много други национални регулаторни агенции12,13,14.Ефектите на фунгицидите върху непчелите обаче са по-малко известни, тъй като те не се изискват съгласно споразуменията за разрешение за търговия в Съединените щати15.В допълнение, обикновено няма стандартизирани протоколи за тестване на единични пчели16,17 и поддържането на колонии, които предоставят пчели за тестване, е предизвикателство18.В Европа и САЩ все по-често се провеждат опити с различни управлявани пчели, за да се проучат ефектите на пестицидите върху дивите пчели, а наскоро бяха разработени стандартизирани протоколи за O. cornifrons19.
Рогатите пчели са моноцити и се използват в търговската мрежа в шаранови култури като добавка или заместител на медоносните пчели.Тези пчели се появяват между март и април, като преждевременно развитите мъжки се появяват три до четири дни преди женските.След чифтосване женската активно събира цветен прашец и нектар, за да осигури серия от клетки за разплод в тръбната гнездова кухина (естествена или изкуствена)1,20.Яйцата се снасят върху прашец вътре в клетките;след това женската изгражда глинена стена, преди да подготви следващата клетка.Ларвите от първи етап са затворени в хориона и се хранят с ембрионални течности.От втория до петия стадий (препупа) ларвите се хранят с прашец22.След като доставката на цветен прашец е напълно изчерпана, ларвите образуват пашкули, какавидират и се появяват като възрастни в същата камера за разплод, обикновено в края на лятото 20, 23.Възрастните се появяват на следващата пролет.Оцеляването на възрастни е свързано с нетен прираст на енергия (наддаване на тегло) въз основа на приема на храна.По този начин хранителното качество на прашеца, както и други фактори като времето или излагането на пестициди, са определящи за оцеляването и здравето24.
Инсектицидите и фунгицидите, приложени преди цъфтежа, могат да се движат във васкулатурата на растението в различна степен, от трансламинарни (напр. способни да се движат от горната повърхност на листата към долната повърхност, като някои фунгициди) 25 до наистина системни ефекти., които могат да проникнат в короната от корените, могат да влязат в нектара на цветята на ябълката26, където могат да убият възрастни O. cornifrons27.Някои пестициди също проникват в прашеца, засягайки развитието на царевичните ларви и причинявайки тяхната смърт19.Други проучвания показват, че някои фунгициди могат значително да променят поведението при гнездене на сродния вид O. lignaria28.В допълнение, лабораторни и теренни проучвания, симулиращи сценарии на излагане на пестициди (включително фунгициди), показват, че пестицидите влияят отрицателно върху физиологията 22 морфологията 29 и оцеляването на медоносните пчели и някои единични пчели.Различни фунгицидни спрейове, прилагани директно върху отворени цветя по време на цъфтежа, могат да замърсят прашец, събран от възрастни за развитие на ларви, ефектите от които остават да бъдат проучени30.
Все повече се признава, че развитието на ларвите се влияе от цветен прашец и микробни общности на храносмилателната система.Микробиомът на медоносната пчела влияе върху параметри като телесна маса31, метаболитни промени22 и чувствителност към патогени32.Предишни проучвания са изследвали влиянието на етапа на развитие, хранителните вещества и околната среда върху микробиома на самотните пчели.Тези проучвания разкриха прилики в структурата и изобилието на микробиомите на ларвите и полените33, както и най-често срещаните бактериални родове Pseudomonas и Delftia, сред видовете самотни пчели.Въпреки това, въпреки че фунгицидите са свързани със стратегии за защита на здравето на пчелите, ефектите на фунгицидите върху микробиотата на ларвите чрез директна орална експозиция остават неизследвани.
Това проучване тества ефектите от реални дози от шест често използвани фунгицида, регистрирани за употреба върху дървесни плодове в Съединените щати, включително контактни и системни фунгициди, приложени орално на ларвите на царевичен молец от замърсена храна.Установихме, че контактните и системните фунгициди намаляват наддаването на телесно тегло на пчелите и увеличават смъртността, като най-тежките ефекти са свързани с манкоцеб и пиритиопид.След това сравнихме микробното разнообразие на ларвите, хранени с поленова диета, третирана с манкоцеб, с тези, хранени с контролната диета.Ние обсъждаме потенциални механизми, които са в основата на смъртността и последиците за интегрираните програми за управление на вредителите и опрашителите (IPPM)36.
Възрастни O. cornifrons, презимуващи в пашкули, са получени от Fruit Research Center, Biglerville, PA, и са съхранявани при -3 до 2°C (±0.3°C).Преди експеримента (общо 600 пашкула).През май 2022 г. 100 пашкула O. cornifrons бяха прехвърляни всеки ден в пластмасови чаши (50 пашкула на чаша, DI 5 cm × 15 cm дължина) и кърпички бяха поставени вътре в чашите, за да се насърчи отварянето и да се осигури дъвчащ субстрат, намалявайки стреса върху каменистите пчели37 .Поставете две пластмасови чаши, съдържащи пашкули, в клетка за насекоми (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Тайван) с 10 ml хранилки, съдържащи 50% разтвор на захароза, и ги съхранявайте в продължение на четири дни, за да осигурите затваряне и чифтосване.23°C, относителна влажност 60%, фотопериод 10 l (нисък интензитет): 14 дни.100 чифтосани женски и мъжки бяха пускани всяка сутрин в продължение на шест дни (100 на ден) в две изкуствени гнезда по време на пиковия цъфтеж на ябълката (гнездо за капан: ширина 33,66 × височина 30,48 × дължина 46,99 cm; Допълнителна фигура 1).Поставен в Арборетума на щата Пенсилвания, близо до череша (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), праскова (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), круша (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia „Shinko“, Pyrus perifolia „Shinseiki“), ябълково дърво от коронария (Malus coronaria) и многобройни сортове ябълкови дървета (Malus coronaria, Malus), домашно ябълково дърво „Co-op 30′ Enterprise™, ябълково дърво Malus „Co- Op 31′ Winecrisp™, бегония „Freedom“, бегония „Golden Delicious“, бегония „Nova Spy“).Всяка синя пластмасова къщичка за птици се побира върху две дървени кутии.Всяка кутия за гнездо съдържаше 800 празни тръби от крафт хартия (спирално отворени, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Мичиган), поставени в непрозрачни целофанови тръби (0,7 OD вижте Пластмасови тапи (T-1X тапи) осигуряват места за гнездене .
И двете гнездови кутии гледаха на изток и бяха покрити със зелена пластмасова градинска ограда (Everbilt модел #889250EB12, размер на отвора 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m), за да се предотврати достъпът на гризачи и птици, и бяха поставени на повърхността на почвата до почвата на гнездовата кутия кутии.Кутия за гнездо (допълнителна фигура 1а).Яйцата на царевичния пробивач се събират ежедневно чрез събиране на 30 епруветки от гнездата и транспортирането им до лабораторията.С помощта на ножица направете разрез в края на тръбата, след което разглобете спираловидната тръба, за да изложите килийките за разплод.Индивидуалните яйца и техният прашец бяха отстранени с помощта на извита шпатула (комплект инструменти Microslide, BioQuip Products Inc., Калифорния).Яйцата бяха инкубирани върху влажна филтърна хартия и поставени в петриево блюдо за 2 часа, преди да бъдат използвани в нашите експерименти (допълнителна фигура 1b-d).
В лабораторията ние оценихме оралната токсичност на шест фунгицида, приложени преди и по време на цъфтеж на ябълка, при три концентрации (0,1X, 0,5X и 1X, където 1X е знакът, приложен на 100 галона вода/акър. Висока полева доза = концентрация в областта)., Маса 1).Всяка концентрация се повтаря 16 пъти (n = 16).Два контактни фунгицида (Таблица S1: манкоцеб 2696,14 ppm и каптан 2875,88 ppm) и четири системни фунгицида (Таблица S1: пиритиостробин 250,14 ppm; трифлоксистробин 110,06 ppm; миклобутанил азол 75,12 ppm; ципродинил 280,845 ppm) токсичност за плодове, зеленчуци и декоративни култури .Хомогенизирахме полена с помощта на мелница, прехвърлихме 0, 20 g в ямка (24-ямкова Falcon Plate) и добавихме и смесихме 1 μL фунгициден разтвор, за да образуваме пирамидален прашец с 1 mm дълбоки ямки, в които бяха поставени яйцата.Поставете с помощта на мини шпатула (допълнителна фигура 1c, d).Плаките Falcon се съхраняват при стайна температура (25°С) и 70% относителна влажност.Сравнихме ги с контролни ларви, хранени с хомогенна поленова диета, обработена с чиста вода.Записахме смъртността и измервахме теглото на ларвите през ден, докато ларвите достигнаха възраст преди какавида, използвайки аналитична везна (Fisher Scientific, точност = 0,0001 g).Накрая, съотношението между половете беше оценено чрез отваряне на пашкула след 2,5 месеца.
ДНК беше извлечена от цели ларви на O. cornifrons (n = 3 за условие на третиране, третиран с манкоцеб и нетретиран полен) и ние извършихме анализи на микробното разнообразие на тези проби, особено защото при манкоцеб се наблюдава най-висока смъртност при ларвите.получаване на MnZn.ДНК беше амплифицирана, пречистена с помощта на комплекта DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) и секвенирана (600 цикъла) на Illumina® MiSeq™ с помощта на комплекта v3.Целенасоченото секвениране на бактериални 16S рибозомни РНК гени беше извършено с помощта на Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA), използвайки праймери, насочени към V3-V4 областта на 16S rRNA гена.Освен това, 18S секвениране беше извършено с помощта на 10% включване на PhiX и амплификацията беше извършена с помощта на двойката праймери 18S001 и NS4.
Импортирайте и обработвайте сдвоени четения39 с помощта на тръбопровода QIIME2 (v2022.11.1).Тези показания бяха подрязани и обединени и химерните последователности бяха премахнати с помощта на добавката DADA2 в QIIME2 (qiime dada2 шумово сдвояване)40.Присвояването на класове 16S и 18S беше извършено с помощта на приставката за класификатор на обекти Classify-sklearn и предварително обучения артефакт silva-138-99-nb-classifier.
Всички експериментални данни бяха проверени за нормалност (Shapiro-Wilks) и хомогенност на дисперсиите (тест на Levene).Тъй като наборът от данни не отговаря на допусканията на параметричния анализ и трансформацията не успя да стандартизира остатъците, ние извършихме непараметрична двупосочна ANOVA (Kruskal-Wallis) с два фактора [време (трифазен 2, 5 и 8 ден времеви точки) и фунгицид], за да се оцени ефектът от третирането върху прясното тегло на ларвите, след което са извършени post hoc непараметрични сравнения по двойки с помощта на теста на Wilcoxon.Използвахме обобщен линеен модел (GLM) с разпределение на Поасон, за да сравним ефектите на фунгицидите върху оцеляването в три концентрации на фунгициди41,42.За диференциален анализ на изобилието, броят на вариантите на последователност на ампликони (ASVs) беше свит на ниво род.Сравненията на диференциалното изобилие между групите, използващи 16S (ниво на род) и 18S относително изобилие, бяха извършени с помощта на обобщен адитивен модел за позиция, мащаб и форма (GAMLSS) с разпределения на семейството с бета нулево раздуване (BEZI), които бяха моделирани върху макрос .в Microbiome R43 (v1.1).1).Отстранете митохондриалните и хлоропластите преди диференциалния анализ.Поради различните таксономични нива на 18S, само най-ниското ниво на всеки таксон беше използвано за диференциални анализи.Всички статистически анализи бяха извършени с помощта на R (v. 3.4.3., проект CRAN) (Екип 2013).
Излагането на манкоцеб, пиритиостробин и трифлоксистробин значително намалява наддаването на телесно тегло при O. cornifrons (фиг. 1).Тези ефекти се наблюдават постоянно за всичките три оценени дози (фиг. 1a–c).Циклостробинът и миклобутанилът не намаляват значително теглото на ларвите.
Средно свежо тегло на ларвите на стъблопробивателя, измерено в три времеви точки при четири диетични третирания (хомогенно хранене с полени + фунгицид: контрола, 0,1X, 0,5X и 1X дози).(a) Ниска доза (0,1X): първа времева точка (ден 1): χ2: 30,99, DF = 6;P <0,0001, втора времева точка (ден 5): 22,83, DF = 0,0009;трети път;точка (ден 8): χ2: 28.39, DF = 6;(b) половин доза (0.5X): първа времева точка (ден 1): χ2: 35.67, DF = 6;P <0,0001, втора времева точка (ден първи).): χ2: 15,98, DF = 6;Р = 0.0090;трета времева точка (ден 8) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Място или пълна доза (1X): първа времева точка (ден 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0.0326, втора времева точка (ден 5): χ2: 22.83, DF = 6;Р = 0.0009;трета времева точка (ден 8): χ2: 28.39, DF = 6;непараметричен дисперсионен анализ.Стълбчетата представляват средна стойност ± SE на сравнения по двойки (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
При най-ниската доза (0.1X), телесното тегло на ларвите е намалено с 60% с трифлоксистробин, 49% с манкоцеб, 48% с миклобутанил и 46% с пиритистробин (фиг. 1а).При излагане на половината полева доза (0,5X), телесното тегло на ларвите на манкоцеб е намалено с 86%, пиритиостробин с 52% и трифлоксистробин с 50% (фиг. 1b).Пълна полева доза (1X) на манкоцеб намалява теглото на ларвите с 82%, пиритиостробин със 70%, а трифлоксистробин, миклобутанил и сангард с приблизително 30% (фиг. 1в).
Смъртността е най-висока сред ларвите, хранени с прашец, третиран с манкоцеб, следван от пиритиостробин и трифлоксистробин.Смъртността нараства с увеличаване на дозите на манкоцеб и пиритизолин (фиг. 2; таблица 2).Смъртността от царевичен пробивач обаче се е увеличила само леко с увеличаване на концентрациите на трифлоксистробин;ципродинил и каптан не повишават значително смъртността в сравнение с контролните лечения.
Смъртността на ларвите на сондажната муха е сравнена след поглъщане на прашец, третиран индивидуално с шест различни фунгицида.Манкоцеб и пентопирамид са по-чувствителни към орална експозиция на царевични личинки (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (линия, наклон = 0,29, P <0,001; наклон = 0,24, P <0,00)).
Средно при всички лечения 39,05% от пациентите са били жени и 60,95% са мъже.Сред контролните лечения делът на жените е 40% както при проучванията с ниска доза (0,1X), така и при половин доза (0,5X), и 30% в проучванията с полеви дози (1X).При доза 0,1Х сред ларвите, хранени с цветен прашец, третирани с манкоцеб и миклобутанил, 33,33% от възрастните са били женски, 22% от възрастните са били женски, 44% от възрастните ларви са били женски, 44% от възрастните ларви са били женски.женски, 41% от възрастните ларви са женски, а контролите са 31% (фиг. 3а).При 0,5 пъти дозата, 33% от възрастните червеи в групата на манкоцеб и пиритиостробин са били женски, 36% в групата на трифлоксистробин, 41% в групата на миклобутанил и 46% в групата на ципростробин.Тази цифра е 53% в групата.в групата с каптан и 38% в контролната група (фиг. 3b).При доза 1X, 30% от групата на манкоцеб бяха жени, 36% от групата на пиритиостробин, 44% от групата на трифлоксистробин, 38% от групата на миклобутанил, 50% от контролната група бяха жени – 38,5% (фиг. 3c) .
Процент на женските и мъжките пробиви след излагане на фунгицид в стадий на ларви.(a) Ниска доза (0,1X).(b) Половин доза (0,5X).(c) Полева доза или пълна доза (1X).
Анализът на 16S последователността показа, че бактериалната група се различава между ларвите, хранени с полен, третиран с манкоцеб, и ларвите, хранени с нетретиран полен (фиг. 4а).Микробният индекс на нетретираните ларви, хранени с прашец, е по-висок от този на ларвите, хранени с полен, третиран с манкоцеб (фиг. 4b).Въпреки че наблюдаваната разлика в богатството между групите не е статистически значима, тя е значително по-ниска от тази, наблюдавана за ларвите, хранещи се с нетретиран прашец (фиг. 4в).Относителното изобилие показва, че микробиотата на ларвите, хранени с контролен прашец, е по-разнообразна от тази на ларвите, хранени с ларви, третирани с манкоцеб (фиг. 5а).Описателният анализ разкрива наличието на 28 рода в контролни и третирани с манкоцеб проби (фиг. 5b).c Анализ, използващ 18S секвениране, не разкрива значителни разлики (допълнителна фигура 2).
SAV профилите, базирани на 16S последователности, бяха сравнени с богатството на Shannon и наблюдаваното богатство на ниво тип.( а ) Анализ на основните координати (PCoA), базиран на цялостната структура на микробната общност в нетретирани хранени с прашец или контролни (сини) и ларви, хранени с манкозеб (оранжеви).Всяка точка от данни представлява отделна проба.PCoA се изчислява с помощта на разстоянието на Брей-Къртис на многовариантното t разпределение.Овалите представляват 80% ниво на доверие.(b) Boxplot, необработени данни за богатството на Шанън (точки) и c.Видимо богатство.Boxplots показват кутии за средна линия, интерквартилен диапазон (IQR) и 1,5 × IQR (n = 3).
Състав на микробни общности от ларви, хранени с третиран с манкоцеб и необработен прашец.(a) Относително изобилие от микробни родове се чете в ларвите.(b) Топлинна карта на идентифицирани микробни общности.Delftia (съотношение на шансовете (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);Редовете на топлинната карта са групирани чрез корелационно разстояние и средна свързаност.
Нашите резултати показват, че оралното излагане на контактни (манкоцеб) и системни (пиростробин и трифлоксистробин) фунгициди, широко прилагани по време на цъфтежа, значително намалява наддаването на тегло и увеличава смъртността на царевичните ларви.В допълнение, манкоцебът значително намалява разнообразието и богатството на микробиома по време на препупалния стадий.Миклобутанил, друг системен фунгицид, значително намалява наддаването на телесно тегло на ларвите и при трите дози.Този ефект е очевиден на втората (ден 5) и третата (ден 8) времеви точки.Обратно, ципродинил и каптан не намаляват значително наддаването на тегло или преживяемостта в сравнение с контролната група.Доколкото ни е известно, тази работа е първата, която определя ефектите от полските нива на различни фунгициди, използвани за защита на царевичните култури чрез директно излагане на полени.
Всички третирания с фунгициди значително намаляват наддаването на телесно тегло в сравнение с контролните третирания.Манкоцеб има най-голям ефект върху увеличаването на телесното тегло на ларвите със средно намаление от 51%, следван от пиритиостробин.Въпреки това, други проучвания не съобщават за неблагоприятни ефекти от полеви дози фунгициди върху ларвните стадии44.Въпреки че е доказано, че дитиокарбаматните биоциди имат ниска остра токсичност45, етилен бисдитиокарбаматите (EBDCS) като манкоцеб могат да се разградят до урея етилен сулфид.Като се имат предвид неговите мутагенни ефекти при други животни, този продукт на разграждане може да е отговорен за наблюдаваните ефекти46,47.Предишни проучвания показват, че образуването на етилентиокарбамид се влияе от фактори като повишена температура48, нива на влажност49 и продължителност на съхранение на продукта50.Подходящите условия за съхранение на биоцидите могат да смекчат тези странични ефекти.Освен това Европейският орган за безопасност на храните изрази загриженост относно токсичността на пиритиопида, за който е доказано, че е канцерогенен за храносмилателната система на други животни51.
Пероралното приложение на манкоцеб, пиритиостробин и трифлоксистробин повишава смъртността на ларвите на царевичния пробивач.Обратно, миклобутанил, ципроциклин и каптан нямат ефект върху смъртността.Тези резултати се различават от тези на Ladurner et al.52, които показват, че каптанът значително намалява оцеляването на възрастни O. lignaria и Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Освен това е установено, че фунгициди като каптан и боскалид причиняват смъртност на ларвите52,53,54 или променят поведението при хранене55.Тези промени, от своя страна, могат да повлияят на хранителното качество на прашеца и в крайна сметка на енергийната печалба на ларвния стадий.Смъртността, наблюдавана в контролната група, е в съответствие с други проучвания 56,57.
Съотношението между мъжете и мъжете, наблюдавано в нашата работа, може да се обясни с фактори като недостатъчно чифтосване и лоши климатични условия по време на цъфтежа, както беше предложено по-рано за O. cornuta от Vicens и Bosch.Въпреки че женските и мъжките в нашето проучване имаха четири дни за чифтосване (период, който обикновено се счита за достатъчен за успешно чифтосване), ние съзнателно намалихме интензитета на светлината, за да минимизираме стреса.Въпреки това, тази модификация може неволно да попречи на процеса на чифтосване61.В допълнение, пчелите преживяват няколко дни на неблагоприятно време, включително дъжд и ниски температури (<5°C), което също може да повлияе отрицателно на успеха на чифтосването4,23.
Въпреки че нашето проучване се фокусира върху целия микробиом на ларвите, нашите резултати дават представа за потенциалните връзки между бактериалните общности, които могат да бъдат критични за храненето на пчелите и експозицията на фунгициди.Например, ларви, хранени с полен, третиран с манкоцеб, имат значително намалена структура и изобилие на микробната общност в сравнение с ларви, хранени с нетретиран полен.В ларвите, консумиращи нетретиран прашец, бактериалните групи Proteobacteria и Actinobacteria са доминиращи и са предимно аеробни или факултативно аеробни.Известно е, че делфтските бактерии, обикновено свързани със самотни видове пчели, имат антибиотична активност, което показва потенциална защитна роля срещу патогени.Друг бактериален вид, Pseudomonas, е изобилен в ларвите, хранени с нетретиран прашец, но е значително намален в ларвите, третирани с манкоцеб.Нашите резултати подкрепят предишни проучвания, идентифициращи Pseudomonas като един от най-разпространените родове в O. bicornis35 и други самотни оси34.Въпреки че не са изследвани експериментални доказателства за ролята на Pseudomonas в здравето на O. cornifrons, е доказано, че тази бактерия насърчава синтеза на защитни токсини в бръмбара Paederus fuscipes и насърчава метаболизма на аргинин in vitro 35, 65. Тези наблюдения предполагат, че потенциална роля във вирусната и бактериална защита по време на развитието на ларвите на O. cornifrons.Microbacterium е друг род, идентифициран в нашето проучване, за който се съобщава, че присъства в големи количества в ларвите на черни войници при условия на глад66.В ларвите на O. cornifrons микробактериите могат да допринесат за баланса и устойчивостта на микробиома на червата при условия на стрес.Освен това Rhodococcus се намира в ларвите на O. cornifrons и е известен със своите способности за детоксикация67.Този род също се намира в червата на A. florea, но в много малко изобилие68.Нашите резултати показват наличието на множество генетични вариации в множество микробни таксони, които могат да променят метаболитните процеси в ларвите.Необходимо е обаче по-добро разбиране на функционалното разнообразие на O. cornifrons.
В обобщение, резултатите показват, че манкоцеб, пиритиостробин и трифлоксистробин намаляват наддаването на телесно тегло и увеличават смъртността на ларвите на царевичния пробивач.Въпреки че има нарастваща загриженост относно ефектите на фунгицидите върху опрашителите, има нужда от по-добро разбиране на ефектите от остатъчните метаболити на тези съединения.Тези резултати могат да бъдат включени в препоръки за интегрирани програми за управление на опрашителите, които помагат на фермерите да избегнат използването на определени фунгициди преди и по време на цъфтежа на овощните дървета, като избират фунгициди и променят времето на приложение, или като насърчават използването на по-малко вредни алтернативи 36. Тази информация е важен за разработването на препоръки.относно употребата на пестициди, като коригиране на съществуващи програми за пръскане и промяна на времето за пръскане при избор на фунгициди или насърчаване на използването на по-малко опасни алтернативи.Необходими са по-нататъшни изследвания на неблагоприятните ефекти на фунгицидите върху съотношението между половете, хранителното поведение, микробиома на червата и молекулярните механизми, които са в основата на загубата на тегло и смъртността от царевичния пробивач.
Изходните данни 1, 2 и 3 на фигури 1 и 2 са депозирани в хранилището на данни на figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 и https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Последователностите, анализирани в настоящото проучване (фигури 4, 5), са налични в хранилището на NCBI SRA под номер за достъп PRJNA1023565.
Bosch, J. и Kemp, WP Развитие и установяване на видове медоносни пчели като опрашители на земеделски култури: примерът на рода Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) и овощни дървета.бик.Ntomore.ресурс.92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al.Практики за опрашване и възприемане на алтернативни опрашители сред производителите на ябълки в Ню Йорк и Пенсилвания.актуализация.Селско стопанство.хранителни системи.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL и Ricketts TH Екология и икономика на опрашването на бадеми с помощта на местни пчели.Й. Икономика.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. и Park, Y.-L.Ефекти от изменението на климата върху фенологията на трагопана: последици за управлението на популацията.Изкачвам се.Промяна 150, 305–317 (2018).
Artz, DR и Pitts-Singer, TL Ефект на фунгицидни и адювантни спрейове върху поведението на гнездене на две управлявани самотни пчели (Osmia lignaria и Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Ниско токсичен фунгицид за културите (фенбуконазол) пречи на сигналите за мъжко репродуктивно качество, което води до намален успех на чифтосване при диви самотни пчели.J. Apps.екология.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. и др.Неоникотиноидните инсектициди и биосинтезата на ергостерол потискат синергичната фунгицидна смъртност при три вида пчели.Контрол на вредителите.науката.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.и Danforth BN. Ларвите на самотни оси променят бактериалното разнообразие, доставяно от цветен прашец на гнездящите пчели Osmia cornifrons (Megachilidae).отпред.микроорганизъм.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN и Steffan SA Ектосимбиотичните микроорганизми във ферментиралия прашец са толкова важни за развитието на единичните пчели, колкото и самият прашец.екология.еволюция.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F и Thalheimer M. Междуредово засаждане в ябълкови овощни градини за контрол на болести при повторно засяване: проучване на практическата ефективност, базирано на микробни индикатори.Растителна почва 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG и Peter KA Горчиво гниене на ябълки в средноатлантическите Съединени щати: оценка на видовете причинители и влиянието на регионалните климатични условия и чувствителността на сортовете.Фитопатология 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.и Stanley DA Фунгициди, хербициди и пчели: систематичен преглед на съществуващите изследвания и методи.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED и Jepson, PC Синергични ефекти на EBI фунгициди и пиретроидни инсектициди върху медоносни пчели (Apis mellifera).вредители на науката.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE и Peng, CY Ефект на избрани фунгициди върху растежа и развитието на ларвите на медоносната пчела Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).сряда.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. и McArt, S. Ръководство за вземане на решения за използване на пестициди за защита на опрашителите в дървесни овощни градини (Университет Корнел, 2018 г.).
Iwasaki, JM и Hogendoorn, K. Излагане на пчелите на непестициди: преглед на методите и отчетените резултати.Селско стопанство.екосистема.сряда.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.и Pitts-Singer TL Ефект от типа доставка и експозицията на пестициди върху развитието на ларви на Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).сряда.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM и Pitts-Singer TL Пътища на излагане на пестициди на самотни пчели с празни гнезда.сряда.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT и др.Нов протокол за биотест при поглъщане за оценка на токсичността на пестициди при възрастни японски градински пчели (Osmia cornifrons).науката.Доклади 10, 9517 (2020).
Време на публикуване: 14 май 2024 г