Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com.Jūsu izmantotajai pārlūkprogrammas versijai ir ierobežots CSS atbalsts.Lai iegūtu vislabākos rezultātus, ieteicams izmantot jaunāku pārlūkprogrammas versiju (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer).Tikmēr, lai nodrošinātu pastāvīgu atbalstu, mēs rādām vietni bez stila vai JavaScript.
Fungicīdus bieži izmanto koku augļu ziedēšanas laikā, un tie var apdraudēt kukaiņu apputeksnētājus.Tomēr ir maz zināms par to, kā apputeksnētāji, kas nav bišu apputeksnētāji (piemēram, vientuļās bites, Osmia cornifrons), reaģē uz kontakta un sistēmiskiem fungicīdiem, ko parasti izmanto āboliem ziedēšanas laikā.Šī zināšanu nepilnība ierobežo regulatīvos lēmumus, kas nosaka drošu fungicīdu izsmidzināšanas koncentrāciju un laiku.Mēs novērtējām divu kontaktfungicīdu (kaptāna un mankoceba) un četru starpslāņu / fitosistēmu fungicīdu (ciprociklīna, miklobutanila, pirostrobīna un trifloksistrobīna) iedarbību.Ietekme uz kāpuru svara pieaugumu, izdzīvošanu, dzimumu attiecību un baktēriju daudzveidību.Novērtējums tika veikts, izmantojot hronisku perorālu biotestu, kurā ziedputekšņus apstrādāja trīs devās, pamatojoties uz pašlaik ieteicamo devu lietošanai uz lauka (1x), pusi devas (0,5x) un zemu devu (0,1x).Visas mankoceba un piritizolīna devas ievērojami samazināja ķermeņa svaru un kāpuru izdzīvošanu.Pēc tam mēs sekvencējām 16S gēnu, lai raksturotu mankoceba kāpuru bakteriomu, fungicīdu, kas ir atbildīgs par visaugstāko mirstību.Mēs noskaidrojām, ka baktēriju daudzveidība un pārpilnība tika ievērojami samazināta kāpuros, kas baroti ar mankocebu apstrādātiem ziedputekšņiem.Mūsu laboratorijas rezultāti liecina, ka dažu šo fungicīdu izsmidzināšana ziedēšanas laikā ir īpaši kaitīga O. cornifrons veselībai.Šī informācija ir svarīga turpmākiem pārvaldības lēmumiem par augļu koku aizsardzības līdzekļu ilgtspējīgu izmantošanu un kalpo par pamatu normatīvajiem procesiem, kuru mērķis ir aizsargāt apputeksnētājus.
Vientuļā mūrētāja bite Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) tika ievesta Amerikas Savienotajās Valstīs no Japānas pagājušā gadsimta 70. gadu beigās un 80. gadu sākumā, un kopš tā laika šai sugai ir bijusi nozīmīga apputeksnētāja loma pārvaldītajās ekosistēmās.Šīs bišu naturalizētās populācijas ir daļa no aptuveni 50 savvaļas bišu sugām, kas papildina bites, kas apputeksnē mandeļu un ābeļu dārzus Amerikas Savienotajās Valstīs2,3.Mason bites saskaras ar daudzām problēmām, tostarp biotopu sadrumstalotību, patogēniem un pesticīdiem3,4.Starp insekticīdiem fungicīdi samazina enerģijas ieguvi, barības meklēšanu5 un ķermeņa kondicionēšanu6,7.Lai gan jaunākie pētījumi liecina, ka masona bišu veselību tieši ietekmē komensālie un ektobaktiskie mikroorganismi, 8,9 jo baktērijas un sēnītes var ietekmēt uzturu un imūnreakciju, fungicīdu iedarbības ietekme uz meisona bišu mikrobu daudzveidību tikai sāk parādīties. pētīta.
Augļu dārzos pirms ziedēšanas un tās laikā izsmidzina dažādas iedarbības fungicīdus (kontakta un sistēmisku), lai ārstētu tādas slimības kā ābeļu kraupis, rūgtā puve, brūnā puve un miltrasa10,11.Fungicīdi tiek uzskatīti par nekaitīgiem apputeksnētājiem, tāpēc tie ir ieteicami dārzniekiem ziedēšanas periodā;Šo fungicīdu iedarbība un uzņemšana bitēm ir samērā labi zināma, jo tā ir daļa no pesticīdu reģistrācijas procesa, ko veic ASV Vides aizsardzības aģentūra un daudzas citas valsts regulējošās aģentūras12,13,14.Tomēr fungicīdu ietekme uz bitēm, kas nav bites, ir mazāk zināma, jo tie nav pieprasīti saskaņā ar tirdzniecības atļauju līgumiem Amerikas Savienotajās Valstīs15.Turklāt parasti nav standartizētu protokolu atsevišķu bišu testēšanai16,17, un tādu saimju uzturēšana, kas nodrošina bites testēšanai, ir sarežģīta18.Eiropā un ASV arvien vairāk tiek veikti dažādu pārvaldītu bišu izmēģinājumi, lai pētītu pesticīdu ietekmi uz savvaļas bitēm, un nesen tika izstrādāti standartizēti protokoli O. cornifrons19.
Ragas bites ir monocīti, un tās komerciāli izmanto karpu kultūrām kā papildinājumu vai aizstājēju medus bitēm.Šīs bites parādās no marta līdz aprīlim, un priekšlaicīgi dzimušie tēviņi parādās trīs līdz četras dienas pirms mātītēm.Pēc pārošanās mātīte aktīvi savāc ziedputekšņus un nektāru, lai nodrošinātu virkni peru šūnu cauruļveida ligzdas dobumā (dabiskā vai mākslīgā)1,20.Olas dēj uz putekšņiem šūnu iekšienē;mātīte pēc tam uzceļ māla sienu pirms nākamās šūnas sagatavošanas.Pirmās stadijas kāpuri ir iekļauti horionā un barojas ar embriju šķidrumiem.No otrā līdz piektajai stadijai (priekšpupa) kāpuri barojas ar ziedputekšņiem22.Kad ziedputekšņu krājums ir pilnībā izsmelts, kāpuri veido kokonus, saplēstas un pieauguši parādās tajā pašā perēšanas kamerā, parasti vasaras beigās20,23.Pieaugušie parādās nākamajā pavasarī.Pieaugušo izdzīvošana ir saistīta ar neto enerģijas pieaugumu (svara pieaugumu), pamatojoties uz uzņemto pārtiku.Tādējādi putekšņu uzturvērtība, kā arī citi faktori, piemēram, laikapstākļi vai pesticīdu iedarbība, ir izdzīvošanas un veselības noteicošie faktori24.
Pirms ziedēšanas lietotie insekticīdi un fungicīdi spēj pārvietoties augu asinsvados dažādās pakāpēs, sākot no translamināriem (piemēram, spēj pārvietoties no lapu augšējās virsmas uz apakšējo virsmu, tāpat kā daži fungicīdi)25 līdz patiesi sistēmiskai iedarbībai., kas var iekļūt vainagā no saknēm, var iekļūt ābeļu ziedu nektārā26, kur tie var nogalināt pieaugušos O. cornifrons27.Daži pesticīdi arī izskalojas ziedputekšņos, ietekmējot kukurūzas kāpuru attīstību un izraisot to nāvi19.Citi pētījumi liecina, ka daži fungicīdi var būtiski mainīt radniecīgās sugas O. lignaria ligzdošanas uzvedību28.Turklāt laboratorijas un lauka pētījumi, kas simulē pesticīdu iedarbības scenārijus (tostarp fungicīdus), ir parādījuši, ka pesticīdi negatīvi ietekmē medus bišu un dažu vientuļo bišu fizioloģiju 22 morfoloģiju 29 un izdzīvošanu.Dažādi fungicīdu aerosoli, kas ziedēšanas laikā tiek lietoti tieši uz atvērtiem ziediem, var piesārņot ziedputekšņus, ko pieaugušie savākuši kāpuru attīstībai, un to ietekme vēl ir jāizpēta30.
Arvien vairāk tiek atzīts, ka kāpuru attīstību ietekmē gremošanas sistēmas ziedputekšņi un mikrobu kopienas.Medus bišu mikrobioms ietekmē tādus parametrus kā ķermeņa masa31, vielmaiņas izmaiņas22 un uzņēmība pret patogēniem32.Iepriekšējie pētījumi ir pētījuši attīstības stadijas, barības vielu un vides ietekmi uz vientuļo bišu mikrobiomu.Šie pētījumi atklāja līdzības kāpuru un putekšņu mikrobiomu struktūrā un pārpilnībā33, kā arī visbiežāk sastopamo baktēriju ģinšu Pseudomonas un Delftia starp vientuļajām bišu sugām.Tomēr, lai gan fungicīdi ir saistīti ar bišu veselības aizsardzības stratēģijām, fungicīdu ietekme uz kāpuru mikrobiotu tiešās perorālās iedarbības rezultātā joprojām nav izpētīta.
Šajā pētījumā tika pārbaudīta sešu plaši lietotu fungicīdu, kas reģistrēti lietošanai uz koku augļiem Amerikas Savienotajās Valstīs, reālo devu ietekme, tostarp kontakta un sistēmiski fungicīdi, kas tika ievadīti iekšķīgi kukurūzas ragainā kožu kāpuriem no piesārņotas pārtikas.Mēs atklājām, ka kontakta un sistēmiskie fungicīdi samazināja bišu ķermeņa masas pieaugumu un palielināja mirstību, un vissmagākās sekas bija saistītas ar mankocebu un piritiopīdu.Pēc tam mēs salīdzinājām to kāpuru mikrobu daudzveidību, kas baroti ar mankocebu apstrādāto ziedputekšņu diētu, ar tiem, kas tika baroti ar kontroles diētu.Mēs apspriežam iespējamos mirstības pamatā esošos mehānismus un ietekmi uz integrēto kaitēkļu un apputeksnētāju pārvaldības (IPPM)36 programmām.
Pieaugušie O. cornifroni, kas ziemo kokonos, tika iegūti no Augļu izpētes centra Biglervilā, PA, un tika uzglabāti -3 līdz 2 °C (±0,3 °C) temperatūrā.Pirms eksperimenta (kopā 600 kokoni).2022. gada maijā 100 O. cornifrons kokoni katru dienu tika ievietoti plastmasas krūzēs (50 kokoni katrā krūzē, DI 5 cm × 15 cm garš), un salvetes tika ievietotas krūzīšu iekšpusē, lai veicinātu atvēršanos un nodrošinātu košļājamu substrātu, mazinot stresu uz akmeņainu. bites37.Ievietojiet divas plastmasas glāzes ar kokoniem kukaiņu būrī (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taivāna) ar 10 ml padevējiem, kas satur 50% saharozes šķīdumu, un uzglabājiet četras dienas, lai nodrošinātu aizvēršanos un pārošanos.23°C, relatīvais mitrums 60%, fotoperiods 10 l (zema intensitāte): 14 dienas.100 pārojušās mātītes un tēviņi katru rītu sešas dienas (100 dienā) tika izlaisti divās mākslīgās ligzdās ābeļu pīķa ziedēšanas laikā (slazdu ligzda: platums 33,66 × augstums 30,48 × garums 46,99 cm; 1. papildu attēls).Novietots Pensilvānijas štata dendrārijā, netālu no ķiršiem (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), persikiem (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), bumbieriem (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus) perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria ābele (Malus coronaria) un daudzas ābeļu šķirnes (Malus coronaria, Malus), mājas ābele 'Co-op 30' Enterprise™, Malus ābele 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonija 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Katra zilā plastmasas putnu māja iederas virs divām koka kastēm.Katrā ligzdas kastē bija 800 tukšas kraftpapīra caurules (spirāli atvērtas, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Mičigana), kas ievietotas necaurspīdīgās celofāna caurulēs (0,7 OD sk. Plastmasas aizbāžņi (T-1X spraudņi)) nodrošina ligzdošanas vietas. .
Abas ligzdas bija vērstas uz austrumiem un tika nosegtas ar zaļu plastmasas dārza žogu (Everbilt modelis #889250EB12, atveres izmērs 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m), lai novērstu grauzēju un putnu piekļuvi, un novietotas uz augsnes virsmas blakus ligzdas kastes augsnei. kastes.Ligzdas kaste (papildu attēls 1a).Kukurūzas urbja olas tika savāktas katru dienu, savācot no ligzdām 30 mēģenes un transportējot tās uz laboratoriju.Izmantojot šķēres, veiciet griezumu caurules galā, pēc tam izjauciet spirālveida cauruli, lai atklātu perējuma šūnas.Atsevišķas olas un to ziedputekšņi tika noņemti, izmantojot izliektu lāpstiņu (Microslide instrumentu komplekts, BioQuip Products Inc., Kalifornija).Pirms izmantošanas mūsu eksperimentos olas inkubēja uz mitra filtrpapīra un ievietoja Petri trauciņā 2 stundas (papildu attēls 1b-d).
Laboratorijā mēs novērtējām sešu fungicīdu orālo toksicitāti, kas tika lietoti pirms ābeļu ziedēšanas un tās laikā trīs koncentrācijās (0,1X, 0,5X un 1X, kur 1X ir atzīme, kas uzklāta uz 100 galoniem ūdens/akriem. Liela lauka deva = koncentrācija laukā)., 1. tabula).Katra koncentrācija tika atkārtota 16 reizes (n = 16).Divi kontaktfungicīdi (S1 tabula: mankocebs 2696,14 ppm un kaptāns 2875,88 ppm) un četri sistēmiskie fungicīdi (S1 tabula: piritiostrobīns 250,14 ppm; trifloksistrobīns 110,06 ppm; miklociklobutanils .127.8ppm m) toksiskums augļiem, dārzeņiem un dekoratīvajām kultūrām .Mēs homogenizējām ziedputekšņus, izmantojot dzirnaviņas, pārnesām 0, 20 g iedobē (24 bedrīšu Falcon Plate), pievienojām un sajaucām 1 μL fungicīdu šķīduma, lai izveidotu piramīdas putekšņus ar 1 mm dziļām iedobēm, kurās ievietoja olas.Novietojiet, izmantojot mini lāpstiņu (papildu attēls 1c, d).Falcon plāksnes tika uzglabātas istabas temperatūrā (25 ° C) un 70% relatīvajā mitrumā.Mēs tos salīdzinājām ar kontroles kāpuriem, kas baroti ar viendabīgu ziedputekšņu diētu, kas apstrādāts ar tīru ūdeni.Mēs reģistrējām mirstību un mērījām kāpuru svaru katru otro dienu, līdz kāpuri sasniedza pirmspupāla vecumu, izmantojot analītisko līdzsvaru (Fisher Scientific, precizitāte = 0, 0001 g).Visbeidzot, dzimuma attiecība tika novērtēta, atverot kokonu pēc 2,5 mēnešiem.
DNS tika iegūta no veseliem O. cornifrons kāpuriem (n = 3 katrā ārstēšanas stāvoklī, ar mankocebu apstrādātiem un neapstrādātiem ziedputekšņiem), un mēs veicām mikrobu daudzveidības analīzi šiem paraugiem, jo īpaši tāpēc, ka mankocebā tika novērota visaugstākā mirstība kāpuriem.saņem MnZn.DNS tika pastiprināta, attīrīta, izmantojot DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNS komplektu (Zymo Research, Irvine, CA), un sekvencēta (600 cikli) Illumina® MiSeq™, izmantojot v3 komplektu.Baktēriju 16S ribosomu RNS gēnu mērķtiecīga sekvencēšana tika veikta, izmantojot Quick-16S™ NGS bibliotēkas sagatavošanas komplektu (Zymo Research, Irvine, CA), izmantojot primerus, kas vērsti uz 16S rRNS gēna V3-V4 reģionu.Turklāt 18S sekvencēšana tika veikta, izmantojot 10% PhiX iekļaušanu, un amplifikācija tika veikta, izmantojot primeru pāri 18S001 un NS4.
Importējiet un apstrādājiet pārī savienotos lasījumus39, izmantojot QIIME2 konveijeru (v2022.11.1).Šie nolasījumi tika apgriezti un apvienoti, un himēriskās sekvences tika noņemtas, izmantojot QIIME2 spraudni DADA2 (qiime dada2 trokšņu savienošana pārī)40.16S un 18S klases uzdevumi tika veikti, izmantojot objektu klasifikatora spraudni Classify-sklearn un iepriekš apmācītu artefaktu silva-138-99-nb-classifier.
Visi eksperimentālie dati tika pārbaudīti attiecībā uz normālu (Shapiro-Wilks) un dispersiju viendabīgumu (Levene tests).Tā kā datu kopa neatbilda parametru analīzes pieņēmumiem un transformācija neizdevās standartizēt atlikumus, mēs veicām neparametrisku divvirzienu ANOVA (Kruskal-Wallis) ar diviem faktoriem [laiks (trīs fāzes 2, 5 un 8 dienas). laika punkti) un fungicīds], lai novērtētu apstrādes ietekmi uz kāpuru svaigo svaru, pēc tam tika veikti post hoc neparametriskie pāru salīdzinājumi, izmantojot Vilkoksona testu.Mēs izmantojām vispārinātu lineāro modeli (GLM) ar Puasona sadalījumu, lai salīdzinātu fungicīdu ietekmi uz izdzīvošanu trīs fungicīdu koncentrācijās 41, 42.Diferenciālās pārpilnības analīzei amplikonu sekvences variantu (ASV) skaits tika sabrukts ģints līmenī.Atšķirīgās pārpilnības salīdzinājums starp grupām, izmantojot 16S (ģints līmenis) un 18S relatīvo pārpilnību, tika veikts, izmantojot vispārinātu piedevu modeli pozīcijai, mērogam un formai (GAMLSS) ar beta nulles piepūstas (BEZI) ģimenes sadalījumu, kas tika modelēts pēc makro. .Microbiome R43 (v1.1).1).Pirms diferenciālās analīzes noņemiet mitohondriju un hloroplastu sugas.Tā kā 18S ir dažādi taksonomiskie līmeņi, diferenciālajai analīzei tika izmantots tikai katra taksona zemākais līmenis.Visas statistiskās analīzes tika veiktas, izmantojot R (v. 3.4.3., CRAN project) (Team 2013).
Mankoceba, piritiostrobīna un trifloksistrobīna iedarbība ievērojami samazināja O. cornifrons ķermeņa masas pieaugumu (1. att.).Šīs sekas tika konsekventi novērotas visām trim novērtētajām devām (1.a–c att.).Ciklostrobīns un miklobutanils būtiski nesamazināja kāpuru svaru.
Stumbra kāpuru vidējais svaigais svars, kas izmērīts trīs laika punktos četrās diētiskās apstrādes laikā (viendabīga ziedputekšņu barība + fungicīds: kontrole, 0,1, 0,5 un 1x devas).a) maza deva (0,1X): pirmais laika punkts (1. diena): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, otrais laika punkts (5. diena): 22,83, DF = 0,0009;trešo reizi;punkts (8. diena): χ2: 28,39, DF = 6;b) puse devas (0,5X): pirmais laika punkts (1. diena): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, otrais laika punkts (pirmā diena).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;trešais laika punkts (8. diena) χ2: 16,47, DF = 6;c) Vieta vai pilna deva (1X): pirmais laika punkts (1. diena) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, otrais laika punkts (5. diena): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;trešais laika punkts (8. diena): χ2: 28,39, DF = 6;neparametriskā dispersijas analīze.Joslas attēlo pāru salīdzinājumu vidējo vērtību ± SE (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Lietojot mazāko devu (0,1X), kāpuru ķermeņa masa tika samazināta par 60% ar trifloksistrobīnu, par 49% ar mankocebu, par 48% ar miklobutanilu un par 46% ar piritistrobīnu (1.a att.).Iedarbojoties uz pusi mazākas lauka devas (0,5X), mankoceba kāpuru ķermeņa masa samazinājās par 86%, piritiostrobīns par 52% un trifloksistrobīns par 50% (1.b att.).Pilna lauka deva (1X) mankoceba samazināja kāpuru svaru par 82%, piritiostrobīnu par 70% un trifloksistrobīnu, miklobutanilu un sangardu par aptuveni 30% (1.c attēls).
Mirstība bija visaugstākā starp kāpuriem, kas baroti ar mankocebu apstrādātiem ziedputekšņiem, kam sekoja piritiostrobīns un trifloksistrobīns.Mirstība palielinājās, palielinoties mankoceba un piritizolīna devām (2. att.; 2. tabula).Tomēr kukurūzas urbuma mirstība palielinājās tikai nedaudz, palielinoties trifloksistrobīna koncentrācijai;ciprodinils un kaptāns būtiski nepalielināja mirstību salīdzinājumā ar kontroles ārstēšanu.
Mušas kāpuru mirstība tika salīdzināta pēc putekšņu uzņemšanas, kas atsevišķi apstrādāti ar sešiem dažādiem fungicīdiem.Mankocebs un pentopiramīds bija jutīgāki pret perorālu iedarbību uz kukurūzas tārpiem (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (līnija, slīpums = 0,29, P < 0,001; slīpums = 0,24, P <0,00)).
Vidēji visās ārstēšanas metodēs 39,05% pacientu bija sievietes un 60,95% bija vīrieši.Kontroles ārstēšanā sieviešu īpatsvars bija 40% gan zemas devas (0,1x), gan pusdevas (0,5x) pētījumos un 30% lauka devas (1x) pētījumos.Lietojot 0,1x devu, starp putekšņiem barotiem kāpuriem, kas tika ārstēti ar mankocebu un miklobutanilu, 33,33% pieaugušo bija sievietes, 22% pieaugušo bija mātītes, 44% pieaugušo kāpuru bija mātītes, 44% pieaugušo kāpuru bija mātītes.mātītes, 41% pieaugušo kāpuru bija mātītes, un kontroles bija 31% (3.a attēls).Lietojot 0,5 reizes lielāku devu, 33% pieaugušo tārpu mankoceba un piritiostrobīna grupā bija sievietes, 36% trifloksistrobīna grupā, 41% miklobutanila grupā un 46% ciprostrobīna grupā.Šis rādītājs grupā bija 53%.kaptāna grupā un 38% kontroles grupā (3.b att.).Lietojot 1X devu, mankoceba grupā 30% bija sievietes, 36% piritiostrobīna grupā, 44% trifloksistrobīna grupā, 38% miklobutanila grupā, 50% kontroles grupā bija sievietes – 38,5% (3.c att.) .
Sieviešu un vīriešu urbju procentuālais daudzums pēc fungicīdu iedarbības kāpuru stadijā.a) Zema deva (0,1 X).(b) puse devas (0,5 X).c) lauka deva vai pilna deva (1X).
16S sekvences analīze parādīja, ka baktēriju grupa atšķiras starp kāpuriem, kas baroti ar mankocebu apstrādātiem ziedputekšņiem, un kāpuriem, kas baroti ar neapstrādātiem ziedputekšņiem (4.a attēls).Neārstētu kāpuru, kas baroti ar ziedputekšņiem, mikrobu indekss bija augstāks nekā kāpuriem, kas baroti ar mankocebu apstrādātiem ziedputekšņiem (4.b att.).Lai gan novērotā bagātības atšķirība starp grupām nebija statistiski nozīmīga, tā bija ievērojami zemāka nekā novērotā kāpuriem, kas barojas ar neapstrādātiem ziedputekšņiem (4.c att.).Relatīvais daudzums parādīja, ka ar kontroles ziedputekšņiem baroto kāpuru mikrobiota bija daudzveidīgāka nekā kāpuriem, kas baroti ar mankocebu apstrādātiem kāpuriem (5.a att.).Aprakstošā analīze atklāja 28 ģinšu klātbūtni kontroles un ar mankocebu apstrādātajos paraugos (5.b att.).c Analīze, izmantojot 18S sekvencēšanu, neatklāja būtiskas atšķirības (2. papildu attēls).
SAV profili, kuru pamatā ir 16S sekvences, tika salīdzināti ar Šenonas bagātību un novēroto bagātību patvēruma līmenī.a) Galvenā koordinātu analīze (PCoA), kuras pamatā ir vispārējā mikrobu kopienas struktūra neapstrādātos ar ziedputekšņiem barotos vai kontroles (zilā krāsā) un ar mankocebu barotos kāpuros (oranžā krāsā).Katrs datu punkts ir atsevišķs paraugs.PCoA tika aprēķināts, izmantojot Bray-Curtis attālumu daudzfaktoru t sadalījumā.Ovāli atspoguļo 80% ticamības līmeni.b) Boxplot, neapstrādāti Šenonas bagātības dati (punkti) un c.Vērojama bagātība.Lodziņās tiek parādīti lodziņi vidējai līnijai, starpkvartiļu diapazonam (IQR) un 1,5 × IQR (n = 3).
Ar mankocebu apstrādātiem un neapstrādātiem ziedputekšņiem barotu kāpuru mikrobu kopienu sastāvs.a ) Mikrobu ģinšu relatīvais daudzums kāpuros.b) identificēto mikrobu kopienu siltuma karte.Delftia (izredzes attiecība (OR) = 0,67, P = 0,0030) un Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Siltuma kartes rindas tiek grupētas, izmantojot korelācijas attālumu un vidējo savienojamību.
Mūsu rezultāti liecina, ka perorāla kontakta (mankocebs) un sistēmisko (pirostrobīns un trifloksistrobīns) fungicīdu iedarbība, ko plaši izmanto ziedēšanas laikā, ievērojami samazināja svara pieaugumu un palielināja kukurūzas kāpuru mirstību.Turklāt mankocebs ievērojami samazināja mikrobioma daudzveidību un bagātību pirmspupāla stadijā.Miklobutanils, vēl viens sistēmisks fungicīds, ievērojami samazināja kāpuru ķermeņa masas pieaugumu visās trīs devās.Šis efekts bija redzams otrajā (5. diena) un trešajā (8. diena) laika punktā.Turpretim ciprodinils un kaptāns būtiski nesamazināja svara pieaugumu vai izdzīvošanu salīdzinājumā ar kontroles grupu.Cik mums zināms, šis darbs ir pirmais, kas nosaka dažādu fungicīdu lauka likmju ietekmi, ko izmanto kukurūzas kultūru aizsardzībai ar tiešu ziedputekšņu iedarbību.
Visas fungicīdu procedūras ievērojami samazināja ķermeņa masas pieaugumu, salīdzinot ar kontroles ārstēšanu.Mankocebam bija vislielākā ietekme uz kāpuru ķermeņa masas pieaugumu, vidēji samazinoties par 51%, kam sekoja piritiostrobīns.Tomēr citos pētījumos nav ziņots par fungicīdu lauka devu nelabvēlīgu ietekmi uz kāpuru stadijām44.Lai gan ir pierādīts, ka ditiokarbamāta biocīdiem ir zema akūta toksicitāte45, etilēnbisditiokarbamāti (EBDCS), piemēram, mankocebs, var sadalīties līdz urīnvielas etilēnsulfīdam.Ņemot vērā tā mutagēno ietekmi uz citiem dzīvniekiem, šis noārdīšanās produkts var būt atbildīgs par novēroto ietekmi46,47.Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka etilēntiourīnvielas veidošanos ietekmē tādi faktori kā paaugstināta temperatūra48, mitruma līmenis49 un produkta uzglabāšanas ilgums50.Pareizi biocīdu uzglabāšanas apstākļi var mazināt šīs blakusparādības.Turklāt Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde ir paudusi bažas par piritiopīda toksicitāti, kas, kā pierādīts, ir kancerogēns citu dzīvnieku gremošanas sistēmām51.
Mankoceba, piritiostrobīna un trifloksistrobīna perorāla lietošana palielina kukurūzas kāpuru mirstību.Turpretim miklobutanils, ciprociklīns un kaptāns neietekmēja mirstību.Šie rezultāti atšķiras no Ladurner et al.52 rezultātiem, kuri parādīja, ka kaptāns būtiski samazināja pieaugušu O. lignaria un Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) izdzīvošanu.Turklāt ir konstatēts, ka fungicīdi, piemēram, kaptāns un boskalīds, izraisa kāpuru mirstību52,53,54 vai maina barošanās uzvedību55.Šīs izmaiņas savukārt var ietekmēt putekšņu uzturvērtību un galu galā enerģijas pieaugumu kāpuru stadijā.Kontroles grupā novērotā mirstība atbilda citiem pētījumiem 56,57.
Mūsu darbā novērotā tēviņiem labvēlīgā dzimuma attiecība var būt izskaidrojama ar tādiem faktoriem kā nepietiekama pārošanās un slikti laika apstākļi ziedēšanas laikā, kā iepriekš ieteica Vicens un Bosch attiecībā uz O. cornuta.Lai gan mūsu pētījumā iesaistītajām mātītēm un tēviņiem bija četras dienas, lai pārošanās (laiks, kas parasti tiek uzskatīts par pietiekamu veiksmīgai pārošanai), mēs apzināti samazinājām gaismas intensitāti, lai mazinātu stresu.Tomēr šī modifikācija var netīši traucēt pārošanās procesu61.Turklāt bites vairākas dienas piedzīvo nelabvēlīgus laikapstākļus, tostarp lietus un zemu temperatūru (<5°C), kas arī var negatīvi ietekmēt pārošanās panākumus4,23.
Lai gan mūsu pētījums koncentrējās uz visu kāpuru mikrobiomu, mūsu rezultāti sniedz ieskatu iespējamās attiecībās starp baktēriju kopienām, kas var būt ļoti svarīgas bišu uzturam un fungicīdu iedarbībai.Piemēram, kāpuriem, kas baroti ar mankocebu apstrādātiem ziedputekšņiem, bija ievērojami samazināta mikrobu kopienas struktūra un pārpilnība, salīdzinot ar kāpuriem, kas baroti ar neapstrādātiem ziedputekšņiem.Kāpuros, kas patērē neapstrādātus ziedputekšņus, dominēja baktēriju grupas Proteobacteria un Actinobacteria, un tās pārsvarā bija aerobas vai fakultatīvi aerobas.Ir zināms, ka Delftas baktērijām, kas parasti ir saistītas ar vientuļām bišu sugām, ir antibiotiska aktivitāte, kas norāda uz iespējamu aizsargājošu lomu pret patogēniem.Cita baktēriju suga, Pseudomonas, bija daudz kāpuros, kas baroti ar neapstrādātiem ziedputekšņiem, bet ievērojami samazinājās ar mankocebu ārstētiem kāpuriem.Mūsu rezultāti apstiprina iepriekšējos pētījumus, kuros Pseudomonas tika identificēts kā viena no visbiežāk sastopamajām ģintīm O. bicornis35 un citās vientuļās lapsenēs34.Lai gan eksperimentāli pierādījumi par Pseudomonas lomu O. cornifrons veselībā nav pētīti, ir pierādīts, ka šī baktērija veicina aizsargājošo toksīnu sintēzi vabolē Paederus fuscipes un veicina arginīna metabolismu in vitro 35, 65. Šie novērojumi liecina, ka potenciāla loma vīrusu un baktēriju aizsardzībā O. cornifrons kāpuru attīstības laikā.Microbacterium ir vēl viena mūsu pētījumā identificētā ģints, kas, kā ziņots, ir sastopama lielā skaitā melnā karavīru mušu kāpuros bada apstākļos66.O. cornifrons kāpuros mikrobaktērijas var veicināt zarnu mikrobioma līdzsvaru un noturību stresa apstākļos.Turklāt Rhodococcus ir atrodams O. cornifrons kāpuros un ir pazīstams ar savām detoksikācijas spējām67.Šī ģints ir sastopama arī A. florea zarnās, taču ļoti mazā daudzumā68.Mūsu rezultāti parāda vairāku ģenētisku variāciju klātbūtni daudzos mikrobu taksonos, kas var mainīt vielmaiņas procesus kāpuros.Tomēr ir nepieciešama labāka izpratne par O. cornifrons funkcionālo daudzveidību.
Kopumā rezultāti liecina, ka mankocebs, piritiostrobīns un trifloksistrobīns samazināja ķermeņa masas pieaugumu un palielināja kukurūzas kāpuru mirstību.Lai gan pieaug bažas par fungicīdu ietekmi uz apputeksnētājiem, ir nepieciešams labāk izprast šo savienojumu atlieku metabolītu ietekmi.Šos rezultātus var iekļaut ieteikumos integrētām apputeksnētāju pārvaldības programmām, kas palīdz lauksaimniekiem izvairīties no noteiktu fungicīdu lietošanas pirms augļu koku ziedēšanas un tās laikā, izvēloties fungicīdus un mainot lietošanas laiku, vai mudinot izmantot mazāk kaitīgas alternatīvas 36. Šī informācija ir svarīgi ieteikumu izstrādei.par pesticīdu lietošanu, piemēram, pielāgojot esošās smidzināšanas programmas un mainot izsmidzināšanas laiku, izvēloties fungicīdus vai veicinot mazāk bīstamu alternatīvu izmantošanu.Ir nepieciešami turpmāki pētījumi par fungicīdu nelabvēlīgo ietekmi uz dzimumu attiecību, barošanās uzvedību, zarnu mikrobiomu un molekulārajiem mehānismiem, kas ir pamatā kukurūzas urbja svara zudumam un mirstībai.
1., 2. un 3. avota dati 1. un 2. attēlā ir deponēti figshare datu krātuvē DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 un https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Pašreizējā pētījumā analizētās sekvences (4., 5. att.) ir pieejamas NCBI SRA repozitorijā ar pievienošanās numuru PRJNA1023565.
Bosch, J. un Kemp, WP Medus bišu sugu kā lauksaimniecības kultūru apputeksnētāju attīstība un izveidošana: Osmia ģints piemērs.(Hymenoptera: Megachilidae) un augļu koki.bullis.Ntovairāk.resurss.92, 3–16 (2002).
Pārkers, MG et al.Apputeksnēšanas prakse un alternatīvo apputeksnētāju uztvere ābolu audzētāju vidū Ņujorkā un Pensilvānijā.Atjaunināt.Lauksaimniecība.pārtikas sistēmas.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL un Ricketts TH Mandeļu apputeksnēšanas ekoloģija un ekonomika, izmantojot vietējās bites.J. Ekonomika.Ntovairāk.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. un Park, Y.-L.Klimata pārmaiņu ietekme uz tragopāna fenoloģiju: ietekme uz populācijas pārvaldību.Kāpt.Izmaiņas 150, 305–317 (2018).
Artz, DR un Pitts-Singer, TL Fungicīdu un adjuvantu aerosolu ietekme uz divu pārvaldītu vientuļo bišu (Osmia lignaria un Megachile rotundata) ligzdošanas uzvedību.PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Zema toksiskuma kultūru fungicīds (fenbukonazols) traucē tēviņu reproduktīvās kvalitātes signālus, kā rezultātā savvaļas vientuļajām bitēm tiek samazināti pārošanās panākumi.J. Apps.ekoloģija.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Neonikotinoīdu insekticīdi un ergosterola biosintēze nomāc sinerģisko fungicīdu mirstību trīs bišu sugās.Kaitēkļu kontrole.zinātne.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.un Danforth BN Solitary lapseņu kāpuri maina baktēriju daudzveidību, ko ziedputekšņi piegādā stumbra ligzdošanas bitēm Osmia cornifrons (Megachilidae).priekšā.mikroorganisms.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN un Steffan SA Fermentētos ziedputekšņos esošie ektosimbiotiskie mikroorganismi ir tikpat svarīgi vientuļo bišu attīstībai kā paši ziedputekšņi.ekoloģija.evolūcija.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F un Thalheimer M. Starprindu stādīšana ābeļu dārzos, lai kontrolētu atkārtotas sēšanas slimības: praktisks efektivitātes pētījums, kura pamatā ir mikrobu indikatori.Augu augsne 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG un Peter KA Ābolu rūgtā puve Atlantijas okeāna vidienē Amerikas Savienotajās Valstīs: izraisītāju sugu novērtējums un reģionālo laika apstākļu ietekme un šķirņu uzņēmība.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Kalens MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.un Stanley DA Fungicīdi, herbicīdi un bites: sistemātisks esošo pētījumu un metožu pārskats.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED un Jepson, PC EBI fungicīdu un piretroīdu insekticīdu sinerģiskā iedarbība uz medus bitēm (Apis mellifera).kaitē zinātnei.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE un Peng, CY Izvēlēto fungicīdu ietekme uz medus bišu kāpuru Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) augšanu un attīstību.trešdiena.Ntovairāk.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. un McArt, S. Lēmumu rokasgrāmata par pesticīdu lietošanu, lai aizsargātu apputeksnētājus koku augļu dārzos (Kornelas universitāte, 2018).
Iwasaki, JM un Hogendoorn, K. Bišu pakļaušana nepesticīdiem: metožu pārskats un ziņotie rezultāti.Lauksaimniecība.ekosistēma.trešdiena.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.un Pitts-Singer TL Piegādes veida un pesticīdu iedarbības ietekme uz Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae) kāpuru attīstību.trešdiena.Ntovairāk.51, 240–251 (2022).
Kopit AM un Pitts-Singer TL pesticīdu iedarbības ceļi uz vientuļām tukšām ligzdām bitēm.trešdiena.Ntovairāk.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.Jauns norīšanas bioloģiskās pārbaudes protokols, lai novērtētu pesticīdu toksicitāti pieaugušām japāņu dārza bitēm (Osmia cornifrons).zinātne.Reports 10, 9517 (2020).
Publicēšanas laiks: 2024. gada 14. maijs