Täname, et külastasite veebilehte Nature.com.Teie kasutataval brauseri versioonil on piiratud CSS-i tugi.Parimate tulemuste saavutamiseks soovitame kasutada brauseri uuemat versiooni (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiim).Vahepeal kuvame pideva toe tagamiseks saiti ilma stiili või JavaScriptita.
Puuviljade õitsemise ajal kasutatakse sageli fungitsiide, mis võivad ohustada tolmeldajaid.Siiski on vähe teada, kuidas mittemesilaste tolmeldajad (nt üksikud mesilased, Osmia cornifrons) reageerivad kontakt- ja süsteemsetele fungitsiididele, mida tavaliselt õuntel õitsemise ajal kasutatakse.See teadmiste lünk piirab regulatiivseid otsuseid, mis määravad kindlaks fungitsiidide pihustamise ohutud kontsentratsioonid ja aja.Hindasime kahe kontaktfungitsiidi (kaptaan ja mankotseeb) ja nelja vahekihi/fütosüsteemi fungitsiidi (tsiprotsükliin, müklobutaniil, pürostrobiin ja trifloksüstrobiin) mõju.Mõju vastsete kaalutõusule, ellujäämisele, sugusuhtele ja bakterite mitmekesisusele.Hindamine viidi läbi kroonilise suukaudse biotesti abil, milles õietolmu töödeldi kolmes annuses, mis põhinesid praegu põllul kasutamiseks soovitataval doosil (1x), poolel doosil (0,5x) ja väikesel doosil (0,1x).Kõik mankotseebi ja püritisoliini annused vähendasid oluliselt kehakaalu ja vastsete ellujäämist.Seejärel sekveneerisime 16S geeni, et iseloomustada mankotseebi, kõrgeima suremuse eest vastutava fungitsiidi, vastsete bakterioomi.Leidsime, et mankotseebiga töödeldud õietolmuga toidetud vastsete bakterite mitmekesisus ja arvukus vähenesid oluliselt.Meie laboratoorsed tulemused näitavad, et mõnede nende fungitsiidide pihustamine õitsemise ajal on O. cornifronsi tervisele eriti kahjulik.See teave on oluline tulevaste majandamisotsuste tegemisel viljapuude kaitsevahendite säästva kasutamise kohta ja on tolmeldajate kaitsmise regulatiivsete protsesside aluseks.
Üksildane müürmesilane Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) toodi Ameerika Ühendriikidesse Jaapanist 1970. aastate lõpus ja 1980. aastate alguses ning sellest ajast alates on see liik mänginud majandatud ökosüsteemides olulist tolmeldajat.Selle mesilase naturaliseeritud populatsioonid on osa ligikaudu 50 looduslike mesilaste liigist, mis täiendavad mesilasi, kes tolmeldavad Ameerika Ühendriikide mandli- ja õunaaedu2,3.Müürmesilased seisavad silmitsi paljude väljakutsetega, sealhulgas elupaikade killustumine, patogeenid ja pestitsiidid3,4.Insektitsiididest vähendavad fungitsiidid energia saamist, toidu otsimist5 ja keha konditsioneerimist6,7.Kuigi hiljutised uuringud näitavad, et masoni mesilaste tervist mõjutavad otseselt kommensaalsed ja ektobakteriaalsed mikroorganismid, 8,9 kuna bakterid ja seened võivad mõjutada toitumist ja immuunvastuseid, on fungitsiididega kokkupuute mõju Masoni mesilaste mikroobide mitmekesisusele alles hakanud muutuma. uurinud.
Erineva toimega (kontakt- ja süsteemseid) fungitsiide pritsitakse viljapuuaedades enne õitsemist ja õitsemise ajal selliste haiguste raviks nagu õunakärntõbi, kibemädanik, pruunmädanik ja jahukaste10,11.Fungitsiide peetakse tolmeldajatele kahjutuks, seetõttu soovitatakse neid aednikele õitsemise ajal;Nende fungitsiididega kokkupuude ja neelamine mesilaste poolt on suhteliselt hästi teada, kuna see on osa pestitsiidide registreerimisprotsessist USA Keskkonnakaitseagentuuris ja paljudes teistes riiklikes reguleerivates asutustes12,13,14.Fungitsiidide mõju mittemesilastele on aga vähem teada, kuna neid ei nõuta Ameerika Ühendriikide müügilubade lepingutes15.Lisaks pole üksikute mesilaste testimiseks üldiselt standardseid protokolle16,17 ning mesilasi testimiseks pakkuvate kolooniate säilitamine on keeruline18.Euroopas ja USA-s tehakse üha enam katseid erinevate hallatavate mesilastega, et uurida pestitsiidide mõju metsmesilastele ning hiljuti on O. cornifronsi jaoks välja töötatud standardsed protokollid19.
Sarvilised mesilased on monotsüüdid ja neid kasutatakse kaubanduslikult karpkalakultuurides mesilaste lisandina või asendusena.Need mesilased tärkavad märtsist aprillini, varaküpsed isased tärkavad kolm kuni neli päeva enne emasloomi.Pärast paaritumist kogub emane aktiivselt õietolmu ja nektarit, et luua torukujulises pesaõõnes (looduslikus või tehislikus) haudmerakke1,20.Munad munetakse rakkude sees õietolmule;emane ehitab seejärel enne järgmise raku ettevalmistamist saviseina.Esimese kasvujärgu vastsed on suletud koorioni ja toituvad embrüonaalsetest vedelikest.Teisest kuni viienda järguni (prepupa) toituvad vastsed õietolmust22.Kui õietolmuvarud on täielikult ammendunud, moodustavad vastsed kookonid, nukkuvad ja ilmuvad täiskasvanuna samas haudekambris, tavaliselt suve lõpus20,23.Täiskasvanud tärkavad järgmisel kevadel.Täiskasvanute ellujäämine on seotud toidu tarbimisel põhineva energia netokasvuga (kaalutõusuga).Seega on õietolmu toiteväärtus ja muud tegurid, nagu ilm või pestitsiididega kokkupuude, määravad ellujäämise ja tervise24.
Enne õitsemist kasutatavad insektitsiidid ja fungitsiidid on võimelised liikuma taime veresoontes erineval määral, alates translaminaarsest (nt võimelised liikuma lehtede ülemiselt pinnalt alumisele pinnale, nagu mõned fungitsiidid) 25 kuni tõeliselt süsteemse toimeni., mis võivad juurtest läbi võra tungida, võivad siseneda õunaõite nektarisse26, kus nad võivad tappa täiskasvanud O. cornifrons27.Mõned pestitsiidid leostuvad ka õietolmu, mõjutades maisivastsete arengut ja põhjustades nende surma19.Teised uuringud on näidanud, et mõned fungitsiidid võivad oluliselt muuta sugulasliigi O. lignaria pesitsuskäitumist28.Lisaks on pestitsiididega (sh fungitsiididega) kokkupuutestsenaariume simuleerivad labori- ja väliuuringud näidanud, et pestitsiidid mõjutavad negatiivselt mesilaste ja mõnede üksikute mesilaste füsioloogiat 22 morfoloogiat 29 ja ellujäämist.Õitsemise ajal otse avatud lilledele manustatavad erinevad fungitsiidsed pihustid võivad saastada täiskasvanud isendi vastsete arenguks kogutud õietolmu, mille mõju tuleb veel uurida30.
Üha enam mõistetakse, et vastsete arengut mõjutavad õietolm ja seedesüsteemi mikroobikooslused.Mesilaste mikrobioom mõjutab selliseid parameetreid nagu kehamass31, metaboolsed muutused22 ja vastuvõtlikkus patogeenidele32.Varasemad uuringud on uurinud arengujärgu, toitainete ja keskkonna mõju üksikute mesilaste mikrobioomile.Need uuringud näitasid üksikute mesilaste liikide vastsete ja õietolmu mikrobioomide struktuuri ja arvukuse sarnasusi33, samuti kõige levinumaid bakteriperekondi Pseudomonas ja Delftia.Kuigi fungitsiide on seostatud mesilaste tervise kaitsmise strateegiatega, jääb fungitsiidide mõju vastsete mikrobiootale otsese suukaudse kokkupuute kaudu uurimata.
Selles uuringus testiti kuue tavaliselt kasutatava fungitsiidi, mis on registreeritud kasutamiseks USA-s puuviljadel, tegelike annuste mõju, sealhulgas kontakt- ja süsteemsed fungitsiidid, mida manustati suukaudselt saastunud toidust pärit maisi sarveussi vastsele.Leidsime, et kontakt- ja süsteemsed fungitsiidid vähendasid mesilaste kehakaalu tõusu ja suurendasid suremust, kusjuures kõige raskemad mõjud olid seotud mankotseebi ja püritiopiidiga.Seejärel võrdlesime mankotseebiga töödeldud õietolmu dieediga toidetud vastsete mikroobide mitmekesisust kontrolldieedil toidetud vastsete vahel.Arutame võimalikke suremuse aluseks olevaid mehhanisme ja mõjusid integreeritud kahjurite ja tolmeldajate ohjamise (IPPM)36 programmidele.
Kookonites talvituvad täiskasvanud O. cornifronid saadi Fruit Research Centerist, Biglerville, PA, ja neid säilitati temperatuuril –3 kuni 2 °C (±0,3 °C).Enne katset (kokku 600 kookonit).2022. aasta mais kanti iga päev 100 O. cornifronsi kookonit plasttopsidesse (50 kookonit tassi kohta, DI 5 cm × 15 cm pikk) ning topsi sisse pandi salvrätikud, et soodustada avanemist ja pakkuda näritavat substraati, vähendades kivipinnale avaldatavat stressi. mesilased37 .Asetage kaks kookonit sisaldavat plasttopsi putukapuuri (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) koos 10 ml söötjatega, mis sisaldavad 50% sahharoosilahust, ja hoidke sulgumise ja paaritumise tagamiseks neli päeva.23°C, suhteline õhuniiskus 60%, fotoperiood 10 l (madal intensiivsus): 14 päeva.100 paaritatud emast ja isast lasti igal hommikul kuue päeva jooksul (100 päevas) õunte tippõitsemise ajal kahte tehispesa (lõksupesa: laius 33,66 × kõrgus 30,48 × pikkus 46,99 cm; täiendav joonis 1).Paigutatud Pennsylvania osariigi arboreetumis, kirsi (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), virsiku (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®, pirni (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus) lähedal. perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria õunapuu (Malus coronaria) ja mitmed õunapuusordid (Malus coronaria, Malus), kodumaine õunapuu 'Co-op 30' Enterprise™, Malus õunapuu 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begoonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Iga sinine plastikust linnumaja mahub kahe puidust kasti peale.Igas pesakastis oli 800 tühja jõupaberitoru (avatud spiraalselt, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan), mis olid sisestatud läbipaistmatutesse tsellofaantorudesse (0,7 OD vt Plastkorgid (T-1X pistikud) pakuvad pesitsuskohti .
Mõlemad pesakastid olid suunatud ida poole ja kaeti näriliste ja lindude ligipääsu takistamiseks rohelise plastikust aiapiirdega (Everbilt mudel #889250EB12, ava suurus 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) ning asetati mullapinnale pesakasti pinnase kõrvale. kastid.Pesakast (täiendav joonis 1a).Maisipuumune koguti iga päev, kogudes pesadest 30 tuubi ja transportides need laborisse.Tehke kääride abil toru otsas lõige, seejärel võtke spiraaltoru lahti, et paljastada haudmerakud.Üksikud munad ja nende õietolm eemaldati kõvera spaatliga (Microslide tööriistakomplekt, BioQuip Products Inc., California).Mune inkubeeriti niiskel filterpaberil ja pandi 2 tunniks Petri tassi, enne kui kasutati neid meie katsetes (täiendav joonis 1b-d).
Laboris hindasime kuue fungitsiidi suukaudset toksilisust, mida kasutati enne õunaõitsemist ja selle ajal kolmes kontsentratsioonis (0,1X, 0,5X ja 1X, kus 1X on 100 galloni vee kohta aakri kohta kasutatud märk. Suur välidoos = kontsentratsioon valdkonnas)., Tabel 1).Iga kontsentratsiooni korrati 16 korda (n = 16).Kaks kontaktfungitsiidi (tabel S1: mankotseeb 2696,14 ppm ja kaptaan 2875,88 ppm) ja neli süsteemset fungitsiidi (tabel S1: püritiostrobiin 250,14 ppm; trifloksüstrobiin 110,06 ppm; müklobutanil .12-47 ppm; 275,88 ppm m) mürgisus puu-, köögivilja- ja dekoratiivkultuuridele .Homogeniseerisime õietolmu veski abil, kanti 0,20 g süvendisse (24 süvendiga Falcon Plate) ning lisasime ja segasime 1 μL fungitsiidilahust, et moodustada püramiidne õietolm 1 mm sügavuste süvenditega, millesse munad asetati.Asetage mini spaatliga (täiendav joonis 1c, d).Falconi plaate hoiti toatemperatuuril (25 °C) ja 70% suhtelise niiskuse juures.Võrdlesime neid kontrollvastsega, keda toideti homogeense õietolmu dieediga, mida oli töödeldud puhta veega.Registreerisime suremust ja mõõtsime vastsete kaalu igal teisel päeval, kuni vastsed jõudsid analüütilise kaalu abil (Fisher Scientific, täpsus = 0, 0001 g).Lõpuks hinnati soo suhet kookoni avamisega 2,5 kuu pärast.
DNA ekstraheeriti tervetest O. cornifronsi vastsetest (n = 3 ravitingimuste kohta, mankotseebiga töödeldud ja töötlemata õietolm) ning nende proovide puhul teostasime mikroobide mitmekesisuse analüüsid, eriti kuna mankotseebis täheldati vastsete kõrgeimat suremust.MnZn vastuvõtmine.DNA amplifitseeriti, puhastati DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA komplektiga (Zymo Research, Irvine, CA) ja sekveneeriti (600 tsüklit) Illumina® MiSeq™ abil, kasutades v3 komplekti.Bakteriaalsete 16S ribosomaalsete RNA geenide sihipärane sekveneerimine viidi läbi Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) abil, kasutades praimereid, mis olid suunatud 16S rRNA geeni V3-V4 piirkonnale.Lisaks viidi läbi 18S sekveneerimine, kasutades 10% PhiX inklusiooni, ja amplifikatsioon viidi läbi praimeripaari 18S001 ja NS4 abil.
Importige ja töötlege seotud lugemisi39 QIIME2 konveieri (v2022.11.1) abil.Need lugemised kärbiti ja liideti ning kimäärsed järjestused eemaldati, kasutades DADA2 pistikprogrammi QIIME2-s (qiime dada2 müra sidumine)40.16S ja 18S klasside määramine viidi läbi objektide klassifikaatori plugina Classify-sklearn ja eelkoolitatud artefakti silva-138-99-nb-klassifikaatori abil.
Kõiki katseandmeid kontrolliti normaalsuse (Shapiro-Wilks) ja dispersioonide homogeensuse (Levene test) suhtes.Kuna andmekogum ei vastanud parameetrilise analüüsi eeldustele ja teisendus ei suutnud jääke standardiseerida, teostasime mitteparameetrilise kahesuunalise ANOVA (Kruskal-Wallis) kahe teguriga [aeg (kolmefaasiline 2, 5 ja 8 päeva). ajapunktid) ja fungitsiid], et hinnata ravi mõju vastsete värskele massile, seejärel viidi läbi post hoc mitteparameetrilised paarivõrdlused, kasutades Wilcoxoni testi.Fungitsiidide mõju ellujäämisele võrdlemiseks kolme fungitsiidi kontsentratsiooni lõikes kasutasime Poissoni jaotusega üldistatud lineaarset mudelit (GLM).Diferentsiaalse arvukuse analüüsi jaoks alandati amplikonjärjestuse variantide (ASV) arv perekonna tasemel.16S (perekonna tase) ja 18S suhtelist arvukust kasutavate rühmade arvukuse erinevuse võrdlus viidi läbi, kasutades üldistatud aditiivset positsiooni, ulatuse ja kuju mudelit (GAMLSS) koos beeta-null-pumbatud (BEZI) perekonna jaotustega, mis modelleeriti makro põhjal. .Microbiome R43-s (v1.1).1).Enne diferentsiaalanalüüsi eemaldage mitokondriaalsed ja kloroplasti liigid.18S erinevate taksonoomiliste tasemete tõttu kasutati diferentsiaalanalüüsides ainult iga taksoni madalaimat taset.Kõik statistilised analüüsid viidi läbi kasutades R-i (v. 3.4.3., CRAN projekt) (Team 2013).
Kokkupuude mankotseebi, püritiostrobiini ja trifloksüstrobiiniga vähendas oluliselt O. cornifronsi kehakaalu tõusu (joonis 1).Neid mõjusid täheldati järjekindlalt kõigi kolme hinnatud annuse puhul (joonis 1a–c).Tsüklostrobiin ja müklobutaniil ei vähendanud oluliselt vastsete kaalu.
Tüvepuuvastsete keskmine värske kaal, mõõdetuna kolmel ajahetkel nelja dieetravi käigus (homogeenne õietolmu sööt + fungitsiid: kontroll, 0,1-kordne, 0,5-kordne ja 1-kordne doos).(a) Väike doos (0,1X): esimene ajahetk (1. päev): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, teine ajapunkt (5. päev): 22,83, DF = 0,0009;kolmas kord;punkt (8. päev): χ2: 28,39, DF = 6;(b) poolannus (0,5X): esimene ajahetk (1. päev): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, teine ajapunkt (esimene päev).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;kolmas ajapunkt (8. päev) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Koht või täisdoos (1X): esimene ajahetk (1. päev) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, teine ajapunkt (5. päev): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;kolmas ajapunkt (8. päev): χ2: 28,39, DF = 6;mitteparameetriline dispersioonanalüüs.Tulbad kujutavad paaripõhiste võrdluste keskmist ± SE (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Väikseima annuse (0,1X) korral vähenes vastsete kehamass 60% trifloksüstrobiini, 49% mankotsebi, 48% müklobutaniili ja 46% püritistrobiini kasutamisel (joonis 1a).Poole põlludoosiga (0,5X) kokku puutudes vähenes mankotseebi vastsete kehamass 86%, püritiostrobiini 52% ja trifloksüstrobiini 50% võrra (joonis 1b).Mankotseebi täisannus (1X) vähendas vastsete massi 82%, püritiostrobiini 70% ning trifloksüstrobiini, müklobutaniili ja sangardi ligikaudu 30% (joonis 1c).
Suremus oli kõrgeim mankotseebiga töödeldud õietolmu saanud vastsete seas, millele järgnesid püritiostrobiin ja trifloksüstrobiin.Suremus suurenes mankotsebi ja püritisoliini annuste suurenedes (joonis 2; tabel 2).Kuid maisipuu suremus suurenes trifloksüstrobiini kontsentratsiooni suurenedes vaid veidi;tsüprodiniil ja kaptaan ei suurendanud oluliselt suremust võrreldes kontrollraviga.
Võrreldi kärbsevastsete suremust pärast kuue erineva fungitsiidiga individuaalselt töödeldud õietolmu allaneelamist.Mankotseeb ja pentopüramiid olid tundlikumad suukaudsel kokkupuutel maisitõugudega (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (joon, kalle = 0,29, P < 0,001; kalle = 0,24, P <0,00)).
Keskmiselt olid kõigi ravimeetodite puhul 39,05% patsientidest naised ja 60,95% mehed.Kontrollravist oli naiste osakaal nii väikese annuse (0,1 korda) kui ka poolannuse (0,5 korda) uuringutes 40% ja väliannuse (1x) uuringutes 30%.Mankotseebi ja müklobutaniiliga ravitud õietolmuga toidetud vastsete hulgas oli 0,1-kordse annuse korral 33,33% täiskasvanud vastsetest emased, 22% täiskasvanud vastsed, 44% täiskasvanud vastsed emased ja 44% täiskasvanud vastsetest emased.emased, 41% täiskasvanud vastsetest olid emased ja kontrollrühmad 31% (joonis 3a).0,5-kordse annuse korral olid mankotseebi ja püritiostrobiini rühmas 33% täiskasvanud ussidest emased, 36% trifloksüstrobiini rühmas, 41% müklobutaniili rühmas ja 46% tsüprostrobiini rühmas.See näitaja oli grupis 53%.kaptaanrühmas ja 38% kontrollrühmas (joonis 3b).1X annuse manustamisel olid mankotseebi rühmast 30% naised, 36% püritiostrobiini rühmast, 44% trifloksüstrobiini rühmast, 38% müklobutaniili rühmast, 50% kontrollrühmast naised – 38,5% (joonis 3c) .
Emas- ja isaspuurijate protsent pärast vastsete faasis kokkupuudet fungitsiidiga.(a) Väike annus (0,1X).(b) pool annust (0,5X).(c) Välidoos või täisdoos (1X).
16S järjestuse analüüs näitas, et mankotseebiga töödeldud õietolmuga toidetud vastsete ja töötlemata õietolmuga toidetud vastsete bakterirühm erines (joonis 4a).Õietolmuga toidetud töötlemata vastsete mikroobide indeks oli kõrgem kui mankotseebiga töödeldud õietolmu saanud vastsetel (joonis 4b).Kuigi täheldatud erinevus rühmade vahel ei olnud statistiliselt oluline, oli see oluliselt väiksem kui töötlemata õietolmuga toituvate vastsete puhul (joonis 4c).Suhteline arvukus näitas, et kontrollõietolmuga toitunud vastsete mikrobioota oli mitmekesisem kui mankotseebiga töödeldud vastsetel (joonis 5a).Kirjeldav analüüs näitas 28 perekonna olemasolu kontroll- ja mankotseebiga töödeldud proovides (joonis 5b).c 18S sekveneerimist kasutav analüüs ei näidanud olulisi erinevusi (täiendav joonis 2).
16S järjestustel põhinevaid SAV-profiile võrreldi Shannoni rikkusega ja täheldatud rikkusega varjupaiga tasemel.(a) Põhikoordinaatide analüüs (PCoA), mis põhineb üldisel mikroobikoosluse struktuuril töötlemata õietolmuga toidetud või kontroll (sinine) ja mankotseebiga toidetud vastsetes (oranž).Iga andmepunkt esindab eraldi näidist.PCoA arvutati mitme muutujaga t jaotuse Bray-Curtise kauguse abil.Ovaalid esindavad 80% usaldustaset.(b) Boxplot, Shannoni rikkuse töötlemata andmed (punktid) ja c.Vaadeldav rikkus.Kastdiagrammid näitavad keskjoone, kvartiilidevahelise vahemiku (IQR) ja 1,5 × IQR (n = 3) kaste.
Mankotseebiga töödeldud ja töötlemata õietolmuga toituvate vastsete mikroobikoosluste koosseis.a ) Mikroobiperekondade suhteline arvukus vastsetes.b) tuvastatud mikroobikoosluste soojuskaart.Delftia (tõenäosusuhe (OR) = 0,67, P = 0,0030) ja Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Soojuskaardi read on rühmitatud korrelatsioonikauguse ja keskmise ühenduvuse abil.
Meie tulemused näitavad, et suukaudne kokkupuude kontakt- (mankotseeb) ja süsteemsete (pürostrobiin ja trifloksüstrobiin) fungitsiididega, mida laialdaselt kasutati õitsemise ajal, vähendas oluliselt kaalutõusu ja suurendas maisivastsete suremust.Lisaks vähendas mankotseb märkimisväärselt mikrobioomi mitmekesisust ja rikkust prepupaalstaadiumis.Müklobutaniil, teine süsteemne fungitsiid, vähendas oluliselt vastsete kehakaalu suurenemist kõigi kolme annuse korral.See mõju ilmnes teisel (5. päev) ja kolmandal (8. päev) ajahetkel.Seevastu tsüprodinil ja kaptaan ei vähendanud oluliselt kehakaalu tõusu ega ellujäämist võrreldes kontrollrühmaga.Meile teadaolevalt on see töö esimene, mis määrab kindlaks erinevate fungitsiidide põllukultuuride mõju, mida kasutatakse maisikultuuride kaitsmiseks otsese õietolmuga kokkupuute kaudu.
Kõik fungitsiidravid vähendasid oluliselt kehakaalu tõusu võrreldes kontrollraviga.Mankotseebil oli suurim mõju vastsete kehakaalu tõusule, vähenedes keskmiselt 51%, millele järgnes püritiostrobiin.Teised uuringud ei ole aga teatanud fungitsiidide põldannuste kahjulikust mõjust vastsete staadiumidele44.Kuigi on näidatud, et ditiokarbamaatbiotsiididel on madal äge toksilisus45, võivad etüleen-bisditiokarbamaadid (EBDCS), nagu mankotseeb, laguneda uurea etüleensulfiidiks.Arvestades selle mutageenset toimet teistele loomadele, võib see lagunemissaadus põhjustada täheldatud mõjusid46,47.Varasemad uuringud on näidanud, et etüleendiouurea moodustumist mõjutavad sellised tegurid nagu kõrgem temperatuur48, niiskustase49 ja toote säilitusaeg50.Biotsiidide õiged ladustamistingimused võivad neid kõrvalmõjusid leevendada.Lisaks on Euroopa Toiduohutusamet väljendanud muret püritiopiidi mürgisuse pärast, mis on osutunud kantserogeenseks teiste loomade seedesüsteemile51.
Mankotseebi, püritiostrobiini ja trifloksüstrobiini suukaudne manustamine suurendab maisipuu vastsete suremust.Seevastu müklobutaniil, tsiprotsükliin ja kaptaan ei mõjutanud suremust.Need tulemused erinevad Ladurneri et al.52 tulemustest, kes näitasid, et kaptaan vähendas oluliselt täiskasvanud O. lignaria ja Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) ellujäämist.Lisaks on leitud, et fungitsiidid, nagu kaptaan ja boskalid, põhjustavad vastsete suremust52, 53,54 või muudavad toitumiskäitumist55.Need muutused võivad omakorda mõjutada õietolmu toiteväärtust ja lõppkokkuvõttes vastsete staadiumis energia juurdekasvu.Kontrollrühmas täheldatud suremus oli kooskõlas teiste uuringutega 56,57.
Meie töös täheldatud isassoost soo suhe võib olla seletatav selliste teguritega nagu ebapiisav paaritumine ja kehvad ilmastikutingimused õitsemise ajal, nagu Vicens ja Bosch on O. cornuta puhul varem soovitanud.Kuigi meie uuringus osalenud emastel ja isastel oli paaritumiseks neli päeva (periood, mida üldiselt peetakse edukaks paaritumiseks piisavaks), vähendasime stressi minimeerimiseks teadlikult valguse intensiivsust.See modifikatsioon võib aga tahtmatult segada paaritumisprotsessi61.Lisaks kogevad mesilased mitu päeva ebasoodsat ilma, sealhulgas vihma ja madalat temperatuuri (<5°C), mis võib samuti paaritumisedukust negatiivselt mõjutada4,23.
Kuigi meie uuring keskendus kogu vastsete mikrobioomile, annavad meie tulemused ülevaate võimalikest suhetest bakterikoosluste vahel, mis võivad olla mesilaste toitumise ja fungitsiididega kokkupuute seisukohast kriitilise tähtsusega.Näiteks mankotseebiga töödeldud õietolmu saanud vastsetel oli oluliselt vähenenud mikroobikoosluse struktuur ja arvukus võrreldes töötlemata õietolmu saanud vastsetega.Töötlemata õietolmu tarbivates vastsetes domineerisid bakterirühmad Proteobacteria ja Actinobacteria ning olid valdavalt aeroobsed või fakultatiivselt aeroobsed.Delfti bakteritel, mida tavaliselt seostatakse üksikute mesilaste liikidega, on teadaolevalt antibiootiline toime, mis näitab potentsiaalset kaitsvat rolli patogeenide vastu.Teist bakteriliiki, Pseudomonast, esines rohkesti vastsetes, keda toideti töötlemata õietolmuga, kuid mankotseebiga töödeldud vastsete puhul vähenes see oluliselt.Meie tulemused toetavad varasemaid uuringuid, milles tuvastati, et Pseudomonas on üks O. bicornis'e35 ja teiste üksikute herilaste34 kõige arvukamaid perekondi.Kuigi eksperimentaalseid tõendeid Pseudomonase rolli kohta O. cornifronsi tervises ei ole uuritud, on näidatud, et see bakter soodustab kaitsvate toksiinide sünteesi mardikas Paederus fuscipes ja soodustab arginiini metabolismi in vitro 35, 65. Need tähelepanekud viitavad potentsiaalne roll viiruste ja bakterite kaitses O. cornifronsi vastsete arenguajal.Microbacterium on veel üks meie uuringus tuvastatud perekond, mida nälgimise tingimustes esineb musta sõdurikärbse vastsetes suurel hulgal66.O. cornifronsi vastsetes võivad mikrobakterid stressitingimustes kaasa aidata soolestiku mikrobioomi tasakaalule ja vastupidavusele.Lisaks leidub Rhodococcust O. cornifronsi vastsetes ja see on tuntud oma võõrutusvõime poolest67.Seda perekonda leidub ka A. florea soolestikus, kuid väga vähesel arvul68.Meie tulemused näitavad mitmete geneetiliste variatsioonide olemasolu paljudes mikroobide taksonites, mis võivad muuta vastsete ainevahetusprotsesse.Siiski on vaja paremini mõista O. cornifronsi funktsionaalset mitmekesisust.
Kokkuvõttes näitavad tulemused, et mankotseeb, püritiostrobiin ja trifloksüstrobiin vähendasid kehakaalu tõusu ja suurendasid maisipuu vastsete suremust.Kuigi kasvavat muret tuntakse fungitsiidide mõju pärast tolmeldajatele, on vaja paremini mõista nende ühendite jääkmetaboliitide mõju.Neid tulemusi saab lisada soovitustesse tolmeldajate integreeritud ohjamise programmide kohta, mis aitavad põllumeestel vältida teatud fungitsiidide kasutamist enne viljapuude õitsemist ja selle ajal, valides fungitsiide ja muutes kasutusaega või julgustades kasutama vähem kahjulikke alternatiive 36. See teave on oluline soovituste koostamiseks.pestitsiidide kasutamise kohta, näiteks olemasolevate pritsimisprogrammide kohandamine ja pritsimisaja muutmine fungitsiidide valimisel või vähem ohtlike alternatiivide kasutamise propageerimine.Vaja on täiendavaid uuringuid fungitsiidide kahjulike mõjude kohta soolisele suhtele, toitumiskäitumisele, soolestiku mikrobioomile ning maisipuu kaalulanguse ja suremuse aluseks olevatele molekulaarsetele mehhanismidele.
Joonistel 1 ja 2 olevad lähteandmed 1, 2 ja 3 on salvestatud figshare'i andmehoidlasse DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 ja https://doi.org/10.6084/m9.fighare.24996233.Käesolevas uuringus analüüsitud järjestused (joonised 4, 5) on saadaval NCBI SRA hoidlas registreerimisnumbri PRJNA1023565 all.
Bosch, J. ja Kemp, WP Meemesilaste arendamine ja rajamine põllukultuuride tolmeldajatena: perekonna Osmia näide.(Hymenoptera: Megachilidae) ja viljapuud.pull.Nrohkem.ressurss.92, 3–16 (2002).
Parker, MG jt.Tolmeldamistavad ja arusaamad alternatiivsetest tolmeldajatest New Yorgi ja Pennsylvania õunakasvatajate seas.värskendada.Põllumajandus.toidusüsteemid.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL ja Ricketts TH Mandlite tolmeldamise ökoloogia ja ökonoomika kohalike mesilaste abil.J. Majandusteadus.Nrohkem.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. ja Park, Y.-L.Kliimamuutuste mõju tragopani fenoloogiale: mõju rahvastiku juhtimisele.Ronida.Muudatus 150, 305–317 (2018).
Artz, DR ja Pitts-Singer, TL Fungitsiidi ja adjuvantpihustite mõju kahe majandatava üksiku mesilase (Osmia lignaria ja Megachile rotundata) pesitsuskäitumisele.PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Madala mürgisusega põllukultuuride fungitsiid (fenbukonasool) häirib isaste paljunemiskvaliteedi signaale, mille tulemuseks on metsikute üksikute mesilaste paaritumisedu vähenemine.J. Apps.ökoloogia.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Neonikotinoidsed insektitsiidid ja ergosterooli biosüntees pärsivad sünergistlike fungitsiidide suremust kolmes mesilasliigis.Kahjuritõrje.teadus.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.ja Danforth BN Üksikud herilaste vastsed muudavad õietolmu poolt varustatud mesilastele Osmia cornifrons (Megachilidae) pakutavat bakterite mitmekesisust.ees.mikroorganism.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN ja Steffan SA Kääritatud õietolmu ektosümbiootilised mikroorganismid on üksikute mesilaste arengu jaoks sama olulised kui õietolm ise.ökoloogia.evolutsioon.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F ja Thalheimer M. Ridadevaheline istutamine õunaaedades taaskülvihaiguste tõrjeks: mikroobinäitajatel põhinev praktiline efektiivsusuuring.Taimmuld 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG ja Peter KA Õunte mõru mädanik Atlandi ookeani keskosas Ameerika Ühendriikides: põhjuslike liikide hindamine ning piirkondlike ilmastikutingimuste ja kultivaride tundlikkuse mõju.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.ja Stanley DA Fungitsiidid, herbitsiidid ja mesilased: olemasolevate uuringute ja meetodite süstemaatiline ülevaade.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED ja Jepson, PC EBI fungitsiidide ja püretroidsete insektitsiidide sünergistlik mõju mesilastele (Apis mellifera).kahjustab teadust.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE ja Peng, CY Valitud fungitsiidide mõju mesilaste vastsete Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) kasvule ja arengule.kolmapäeval.Nrohkem.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. ja McArt, S. Otsuste juhend pestitsiidide kasutamise kohta tolmeldajate kaitsmiseks puuaedades (Cornelli ülikool, 2018).
Iwasaki, JM ja Hogendoorn, K. Mesilaste kokkupuude mittepestitsiididega: meetodite ja teatatud tulemuste ülevaade.Põllumajandus.ökosüsteem.kolmapäeval.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.ja Pitts-Singer TL Tarnetüübi ja pestitsiididega kokkupuute mõju Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae) vastsete arengule.kolmapäeval.Nrohkem.51, 240–251 (2022).
Kopit AM ja Pitts-Singer TL Üksildaste tühjade pesadega mesilaste pestitsiididega kokkupuute teed.kolmapäeval.Nrohkem.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.Uus allaneelamise biotesti protokoll pestitsiidide toksilisuse hindamiseks täiskasvanud Jaapani aiamesilastel (Osmia cornifrons).teadus.Aruanded 10, 9517 (2020).
Postitusaeg: mai-14-2024