Tak fordi du besøgte Nature.com.Den version af browseren, du bruger, har begrænset CSS-understøttelse.For de bedste resultater anbefaler vi, at du bruger en nyere version af din browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer).I mellemtiden, for at sikre løbende support, viser vi siden uden styling eller JavaScript.
Fungicider bruges ofte under træfrugtblomstring og kan true insektbestøvere.Der er dog lidt kendt om, hvordan ikke-bibestøvere (f.eks. solitære bier, Osmia cornifrons) reagerer på kontakt og systemiske fungicider, der almindeligvis anvendes på æbler under blomstringen.Denne videnskløft begrænser regulatoriske beslutninger, der bestemmer sikre koncentrationer og timing af fungicidsprøjtning.Vi vurderede virkningerne af to kontaktfungicider (captan og mancozeb) og fire interlayer/phytosystem-fungicider (ciprocyclin, myclobutanil, pyrostrobin og trifloxystrobin).Effekter på larvernes vægtøgning, overlevelse, kønsforhold og bakteriel mangfoldighed.Evalueringen blev udført ved hjælp af en kronisk oral bioassay, hvor pollen blev behandlet i tre doser baseret på den aktuelt anbefalede dosis til feltbrug (1X), halv dosis (0,5X) og lav dosis (0,1X).Alle doser af mancozeb og pyritisolin reducerede væsentligt kropsvægt og larveoverlevelse.Vi sekventerede derefter 16S-genet for at karakterisere larvebakteriomet af mancozeb, det fungicid, der er ansvarlig for den højeste dødelighed.Vi fandt, at bakteriediversitet og -overflod var signifikant reduceret i larver fodret med mancozeb-behandlet pollen.Vores laboratorieresultater indikerer, at sprøjtning af nogle af disse fungicider under blomstringen er særligt sundhedsskadeligt for O. cornifrons.Disse oplysninger er relevante for fremtidige ledelsesbeslutninger vedrørende bæredygtig anvendelse af frugttræbeskyttelsesprodukter og tjener som grundlag for regulatoriske processer, der sigter mod at beskytte bestøvere.
Den solitære murerbi Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) blev introduceret til USA fra Japan i slutningen af 1970'erne og begyndelsen af 1980'erne, og arten har spillet en vigtig bestøverrolle i forvaltede økosystemer lige siden.Naturaliserede populationer af denne bi er en del af cirka 50 arter af vilde bier, der supplerer de bier, der bestøver mandel- og æbleplantager i USA2,3.Murerbier står over for mange udfordringer, herunder habitatfragmentering, patogener og pesticider3,4.Blandt insekticider reducerer fungicider energitilvækst, fødesøgning5 og kropspleje6,7.Selvom nyere forskning tyder på, at frimurerbiers helbred er direkte påvirket af kommensale og ektobaktiske mikroorganismer, 8,9, fordi bakterier og svampe kan påvirke ernæring og immunrespons, er virkningerne af svampedræbende eksponering på den mikrobielle mangfoldighed af masonbier lige begyndt at være studeret.
Fungicider med forskellige virkninger (kontakt- og systemiske) sprøjtes i frugtplantager før og under blomstring for at behandle sygdomme som æbleskurv, bitter råd, brun råd og meldug10,11.Fungicider betragtes som harmløse for bestøvere, så de anbefales til gartnere i blomstringsperioden;Biers eksponering og indtagelse af disse fungicider er relativt velkendt, da det er en del af pesticidregistreringsprocessen af US Environmental Protection Agency og mange andre nationale tilsynsmyndigheder12,13,14.Virkningerne af fungicider på ikke-bier er imidlertid mindre kendte, fordi de ikke er påkrævet i henhold til aftaler om markedsføringstilladelser i USA15.Derudover er der generelt ingen standardiserede protokoller til at teste enkelte bier16,17, og det er udfordrende at opretholde kolonier, der leverer bier til test18.Forsøg med forskellige forvaltede bier udføres i stigende grad i Europa og USA for at undersøge virkningerne af pesticider på vilde bier, og standardiserede protokoller er for nylig blevet udviklet for O. cornifrons19.
Hornbier er monocytter og bruges kommercielt i karpeafgrøder som supplement eller erstatning for honningbier.Disse bier dukker op mellem marts og april, hvor de tidlige hanner dukker op tre til fire dage før hunnerne.Efter parring indsamler hunnen aktivt pollen og nektar for at give en række yngelceller i det rørformede redehulrum (naturligt eller kunstigt)1,20.Æggene lægges på pollen inde i cellerne;hunnen bygger så en lervæg, før den næste celle klargøres.Larverne i første stadium er indesluttet i chorion og lever af embryonale væsker.Fra andet til femte stadium (prepupa) lever larverne af pollen22.Når pollenforsyningen er fuldstændig opbrugt, danner larverne kokoner, forpupper sig og dukker op som voksne i samme ynglekammer, normalt i sensommeren20,23.Voksne kommer frem det følgende forår.Voksnes overlevelse er forbundet med netto energiforøgelse (vægtøgning) baseret på fødeindtagelse.Pollens ernæringsmæssige kvalitet samt andre faktorer som vejr eller eksponering for pesticider er således bestemmende for overlevelse og sundhed24.
Insekticider og fungicider påført før blomstring er i stand til at bevæge sig inde i plantens vaskulatur i varierende grad, fra translaminære (f.eks. i stand til at bevæge sig fra den øvre overflade af blade til den nedre overflade, som nogle fungicider) 25 til virkelig systemiske effekter., som kan trænge ind i kronen fra rødderne, kan trænge ind i æbleblomsternes nektar26, hvor de kan dræbe voksne O. cornifrons27.Nogle pesticider udvaskes også til pollen, hvilket påvirker udviklingen af majslarver og forårsager deres død19.Andre undersøgelser har vist, at nogle fungicider væsentligt kan ændre redeadfærden for den beslægtede art O. lignaria28.Derudover har laboratorie- og feltundersøgelser, der simulerer pesticideksponeringsscenarier (herunder fungicider), vist, at pesticider negativt påvirker fysiologien 22 morfologi 29 og overlevelse af honningbier og nogle solitære bier.Forskellige svampedræbende sprayer, der påføres direkte på åbne blomster under blomstringen, kan forurene pollen indsamlet af voksne til larveudvikling, hvis virkninger mangler at blive undersøgt30.
Det erkendes i stigende grad, at larveudviklingen er påvirket af pollen og mikrobielle samfund i fordøjelsessystemet.Honningbiens mikrobiom påvirker parametre som kropsmasse31, metaboliske ændringer22 og modtagelighed for patogener32.Tidligere undersøgelser har undersøgt indflydelsen af udviklingsstadier, næringsstoffer og miljø på mikrobiomet af solitære bier.Disse undersøgelser afslørede ligheder i strukturen og forekomsten af larve- og pollenmikrobiomer33 såvel som de mest almindelige bakterieslægter Pseudomonas og Delftia blandt solitære biarter.Men selvom fungicider er blevet forbundet med strategier til at beskytte biernes sundhed, forbliver virkningerne af fungicider på larvemikrobiota gennem direkte oral eksponering uudforskede.
Denne undersøgelse testede virkningerne af virkelige doser af seks almindeligt anvendte fungicider, der er registreret til brug på træfrugter i USA, inklusive kontakt- og systemiske fungicider administreret oralt til majshornorm-møllarver fra forurenet mad.Vi fandt ud af, at kontakt- og systemiske fungicider reducerede biernes vægtøgning og øgede dødeligheden, med de mest alvorlige virkninger forbundet med mancozeb og pyrithiopid.Vi sammenlignede derefter den mikrobielle mangfoldighed af larver fodret på mancozeb-behandlet pollendiæt med dem, der blev fodret på kontroldiæten.Vi diskuterer potentielle mekanismer, der ligger til grund for dødelighed og implikationer for integreret skadedyrs- og bestøvningsforvaltning (IPPM)36-programmer.
Voksne O. cornifroner, der overvintrede i kokoner, blev opnået fra Fruit Research Center, Biglerville, PA, og opbevaret ved -3 til 2°C (±0,3°C).Før eksperimentet (600 kokoner i alt).I maj 2022 blev 100 O. cornifrons-kokoner dagligt overført til plastikkopper (50 kokoner pr. kop, DI 5 cm × 15 cm lange), og servietter blev anbragt inde i kopperne for at fremme åbning og give et tygbart substrat, hvilket reducerede stress på stenet. bier37.Placer to plastikbægre indeholdende kokoner i et insektbur (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) med 10 ml foderautomater indeholdende 50 % saccharoseopløsning og opbevar i fire dage for at sikre lukning og parring.23°C, relativ luftfugtighed 60%, fotoperiode 10 l (lav intensitet): 14 dage.100 parrede hunner og hanner blev sluppet hver morgen i seks dage (100 pr. dag) i to kunstige reder under den højeste æbleblomstring (fælderede: bredde 33,66 × højde 30,48 × længde 46,99 cm; Supplerende figur 1).Placeret ved Pennsylvania State Arboretum, nær kirsebær (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), fersken (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pære (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria æbletræ (Malus coronaria) og adskillige varianter af æbletræer (Malus coronaria, Malus), husligt æbletræ 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus æbletræ 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Hvert blåt plastikfuglehus passer oven på to trækasser.Hver redekasse indeholdt 800 tomme kraftpapirrør (spiralåbne, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) indsat i uigennemsigtige cellofanrør (0,7 OD se Plastpropper (T-1X-propper) giver redepladser .
Begge redekasser vendte mod øst og var dækket af grønt plasthavehegn (Everbilt model #889250EB12, åbningsstørrelse 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) for at forhindre gnavere og fugle adgang og placeret på jordoverfladen ved siden af redekassejorden kasser.Redekasse (Supplerende figur 1a).Majsboreæg blev indsamlet dagligt ved at indsamle 30 rør fra reder og transportere dem til laboratoriet.Brug en saks, lav et snit i enden af røret, og adskil derefter spiralrøret for at afsløre yngelcellerne.Individuelle æg og deres pollen blev fjernet ved hjælp af en buet spatel (Microslide værktøjssæt, BioQuip Products Inc., Californien).Æggene blev inkuberet på fugtigt filterpapir og anbragt i en petriskål i 2 timer, før de blev brugt i vores eksperimenter (Supplerende figur 1b-d).
I laboratoriet vurderede vi den orale toksicitet af seks fungicider påført før og under æbleblomst i tre koncentrationer (0,1X, 0,5X og 1X, hvor 1X er mærket påført pr. 100 gallons vand/acre. Høj feltdosis = koncentration i marken)., Tabel 1).Hver koncentration blev gentaget 16 gange (n = 16).To kontaktfungicider (tabel S1: mancozeb 2696,14 ppm og captan 2875,88 ppm) og fire systemiske fungicider (tabel S1: pyrithiostrobin 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; myclobutanil 1pro.azol ppm 75 ppm 75 ppm 75 ppm toxicitet) frugter, grøntsager og prydafgrøder .Vi homogeniserede pollen ved hjælp af en kværn, overførte 0,20 g til en brønd (24-brønds Falcon Plate), og tilsatte og blandede 1 μL fungicidopløsning for at danne pyramidale pollen med 1 mm dybe brønde, hvori æggene blev placeret.Placer ved hjælp af en minispatel (Supplerende figur 1c,d).Falcon plader blev opbevaret ved stuetemperatur (25°C) og 70% relativ fugtighed.Vi sammenlignede dem med kontrollarver fodret med en homogen pollendiæt behandlet med rent vand.Vi registrerede dødelighed og målte larvevægt hver anden dag, indtil larverne nåede præpupal alder ved hjælp af en analytisk balance (Fisher Scientific, nøjagtighed = 0,0001 g).Til sidst blev kønsforholdet vurderet ved at åbne kokonen efter 2,5 måneder.
DNA blev ekstraheret fra hele O. cornifrons-larver (n = 3 pr. behandlingstilstand, mancozeb-behandlet og ubehandlet pollen), og vi udførte mikrobiel diversitetsanalyser på disse prøver, især fordi der i mancozeb blev observeret den højeste dødelighed i larver.modtager MnZn.DNA blev amplificeret, oprenset under anvendelse af DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA-kittet (Zymo Research, Irvine, CA) og sekventeret (600 cyklusser) på en Illumina® MiSeq™ under anvendelse af v3-kittet.Målrettet sekventering af bakterielle 16S ribosomale RNA-gener blev udført ved hjælp af Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) under anvendelse af primere målrettet mod V3-V4-regionen af 16S rRNA-genet.Derudover blev 18S-sekventering udført under anvendelse af 10% PhiX-inklusion, og amplifikation blev udført under anvendelse af primerparret 18S001 og NS4.
Importer og bearbejd parrede læsninger39 ved hjælp af QIIME2-pipelinen (v2022.11.1).Disse læsninger blev trimmet og flettet, og kimære sekvenser blev fjernet ved hjælp af DADA2-pluginet i QIIME2 (qiime dada2-støjparring)40.16S- og 18S-klassetildelingerne blev udført ved hjælp af objektklassifikator-plugin Classify-sklearn og den forudtrænede artefakt silva-138-99-nb-classifier.
Alle eksperimentelle data blev kontrolleret for normalitet (Shapiro-Wilks) og homogenitet af varianser (Levenes test).Fordi datasættet ikke opfyldte antagelserne om parametrisk analyse, og transformationen ikke kunne standardisere residualerne, udførte vi en ikke-parametrisk tovejs ANOVA (Kruskal-Wallis) med to faktorer [tid (trefase 2, 5 og 8 dage tidspunkter) og fungicid] for at evaluere effekten af behandling på larvernes friske vægt, derefter blev post-hoc ikke-parametriske parvise sammenligninger udført under anvendelse af Wilcoxon-testen.Vi brugte en generaliseret lineær model (GLM) med en Poisson-fordeling til at sammenligne virkningerne af fungicider på overlevelse på tværs af tre fungicidkoncentrationer41,42.Til differentiel abundanceanalyse blev antallet af amplikonsekvensvarianter (ASV'er) kollapset på slægtsniveau.Sammenligninger af differentiel abundans mellem grupper, der anvender 16S (slægtsniveau) og 18S relativ overflod, blev udført ved hjælp af en generaliseret additiv model for position, skala og form (GAMLSS) med beta-nul-oppustede (BEZI) familiefordelinger, som blev modelleret på en makro .i Microbiome R43 (v1.1).1).Fjern mitokondrie- og kloroplastarter før differentiel analyse.På grund af de forskellige taksonomiske niveauer af 18S blev kun det laveste niveau af hver taxon brugt til differentielle analyser.Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af R (v. 3.4.3., CRAN-projekt) (Team 2013).
Eksponering for mancozeb, pyrithiostrobin og trifloxystrobin reducerede signifikant vægtøgning i O. cornifrons (fig. 1).Disse virkninger blev konsekvent observeret for alle tre vurderede doser (fig. 1a-c).Cyclostrobin og myclobutanil reducerede ikke signifikant vægten af larver.
Gennemsnitlig friskvægt af stængelborelarver målt på tre tidspunkter under fire diætbehandlinger (homogent pollenfoder + fungicid: kontrol, 0,1X, 0,5X og 1X doser).(a) Lav dosis (0,1X): første tidspunkt (dag 1): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, andet tidspunkt (dag 5): 22,83, DF = 0,0009;tredje gang;punkt (dag 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) halv dosis (0,5X): første tidspunkt (dag 1): x2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, andet tidspunkt (dag ét).χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;tredje tidspunkt (dag 8) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Sted eller fuld dosis (1X): første tidspunkt (dag 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, andet tidspunkt (dag 5): x2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;tredje tidspunkt (dag 8): χ2: 28,39, DF = 6;ikke-parametrisk variansanalyse.Søjler repræsenterer middelværdi ± SE af parvise sammenligninger (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Ved den laveste dosis (0,1X) blev larvens kropsvægt reduceret med 60 % med trifloxystrobin, 49 % med mancozeb, 48 % med myclobutanil og 46 % med pyrithistrobin (fig. 1a).Ved eksponering for halvdelen af feltdosis (0,5X) blev kropsvægten af mancozeb-larver reduceret med 86 %, pyrithiostrobin med 52 % og trifloxystrobin med 50 % (fig. 1b).En fuld feltdosis (1X) af mancozeb reducerede larvevægten med 82 %, pyrithiostrobin med 70 % og trifloxystrobin, myclobutanil og sangard med ca. 30 % (fig. 1c).
Dødeligheden var højest blandt larver fodret med mancozeb-behandlet pollen, efterfulgt af pyrithiostrobin og trifloxystrobin.Dødeligheden steg med stigende doser af mancozeb og pyritisolin (fig. 2; tabel 2).Imidlertid steg majsboredødeligheden kun lidt, da trifloxystrobinkoncentrationerne steg;cyprodinil og captan øgede ikke dødeligheden signifikant sammenlignet med kontrolbehandlinger.
Borefluelarvernes dødelighed blev sammenlignet efter indtagelse af pollen individuelt behandlet med seks forskellige fungicider.Mancozeb og pentopyramid var mere følsomme over for oral eksponering for majsmakker (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linje, hældning = 0,29, P < 0,001; hældning = 0,24, P <0,00)).
I gennemsnit var 39,05 % af patienterne på tværs af alle behandlinger kvinder og 60,95 % var mænd.Blandt kontrolbehandlingerne var andelen af kvinder 40 % i både lavdosis (0,1X) og halvdosis (0,5X) undersøgelser og 30 % i feltdosis (1X) undersøgelserne.Ved 0,1X dosis blandt pollenfodrede larver behandlet med mancozeb og myclobutanil var 33,33 % af de voksne kvinder, 22 % af de voksne var kvinder, 44 % af de voksne larver var kvinder, 44 % af de voksne larver var kvinder.kvinder, 41% af voksne larver var hunner, og kontroller var 31% (fig. 3a).Ved 0,5 gange dosis var 33 % af voksne orme i mancozeb- og pyrithiostrobin-gruppen kvinder, 36 % i trifloxystrobin-gruppen, 41 % i myclobutanil-gruppen og 46 % i cyprostrobin-gruppen.Dette tal var 53 % i gruppen.i captan-gruppen og 38 % i kontrolgruppen (fig. 3b).Ved 1X dosis var 30 % af mancozebgruppen kvinder, 36 % af pyrithiostrobingruppen, 44 % af trifloxystrobingruppen, 38 % af myclobutanilgruppen, 50 % af kontrolgruppen var kvinder – 38,5 % (fig. 3c) .
Procentdel af kvindelige og mandlige borere efter fungicideksponering i larvestadiet.(a) Lav dosis (0,1X).(b) Halv dosis (0,5X).(c) Feltdosis eller fuld dosis (1X).
16S-sekvensanalyse viste, at bakteriegruppen adskilte sig mellem larver fodret med mancozeb-behandlet pollen og larver fodret med ubehandlet pollen (fig. 4a).Det mikrobielle indeks for ubehandlede larver fodret med pollen var højere end for larver fodret med mancozeb-behandlet pollen (fig. 4b).Selvom den observerede forskel i rigdom mellem grupperne ikke var statistisk signifikant, var den signifikant lavere end den, der blev observeret for larver, der fodrede med ubehandlet pollen (fig. 4c).Relativ overflod viste, at mikrobiotaen af larver fodret med kontrolpollen var mere forskelligartet end for larver fodret med mancozeb-behandlede larver (fig. 5a).Beskrivende analyse afslørede tilstedeværelsen af 28 slægter i kontrol- og mancozeb-behandlede prøver (fig. 5b).c Analyse ved anvendelse af 18S-sekventering afslørede ingen signifikante forskelle (Supplerende figur 2).
SAV-profiler baseret på 16S-sekvenser blev sammenlignet med Shannon-rigdom og observeret rigdom på phylum-niveau.(a) Principal koordinatanalyse (PCoA) baseret på overordnet mikrobiel samfundsstruktur i ubehandlede pollenfodrede eller kontrol (blå) og mancozebfodrede larver (orange).Hvert datapunkt repræsenterer en separat prøve.PCoA blev beregnet ved hjælp af Bray-Curtis-afstanden af den multivariate t-fordeling.Ovaler repræsenterer 80 % konfidensniveau.(b) Boxplot, rå Shannon-formuedata (point) og c.Observerbar rigdom.Boksplot viser bokse for medianlinje, interkvartilområde (IQR) og 1,5 × IQR (n = 3).
Sammensætning af mikrobielle samfund af larver fodret med mancozeb-behandlet og ubehandlet pollen.(a) Relativ overflod af mikrobielle slægter aflæses i larver.(b) Varmekort over identificerede mikrobielle samfund.Delftia (oddsforhold (OR) = 0,67, P = 0,0030) og Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Varmekortrækker er grupperet ved hjælp af korrelationsafstand og gennemsnitlig tilslutning.
Vores resultater viser, at oral eksponering for kontakt (mancozeb) og systemiske (pyrostrobin og trifloxystrobin) fungicider, som er udbredt under blomstringen, reducerede vægtøgningen og øgede dødeligheden af majslarver signifikant.Derudover reducerede mancozeb markant mangfoldigheden og rigdommen af mikrobiomet under præpupalstadiet.Myclobutanil, et andet systemisk fungicid, reducerede signifikant vægtstigningen i larverne ved alle tre doser.Denne effekt var tydelig på det andet (dag 5) og tredje (dag 8) tidspunkt.I modsætning hertil reducerede cyprodinil og captan ikke signifikant vægtøgning eller overlevelse sammenlignet med kontrolgruppen.Så vidt vi ved, er dette arbejde det første til at bestemme virkningerne af markmængder af forskellige fungicider, der bruges til at beskytte majsafgrøder gennem direkte polleneksponering.
Alle svampedræbende behandlinger reducerede væsentligt vægtøgning sammenlignet med kontrolbehandlinger.Mancozeb havde den største effekt på larvernes vægtforøgelse med en gennemsnitlig reduktion på 51 %, efterfulgt af pyrithiostrobin.Andre undersøgelser har dog ikke rapporteret negative virkninger af feltdoser af fungicider på larvestadier44.Selvom dithiocarbamatbiocider har vist sig at have lav akut toksicitet45, kan ethylenbisdithiocarbamater (EBDCS) såsom mancozeb nedbrydes til urinstof, ethylensulfid.På grund af dets mutagene virkninger hos andre dyr, kan dette nedbrydningsprodukt være ansvarligt for de observerede virkninger46,47.Tidligere undersøgelser har vist, at dannelsen af ethylenthiourinstof er påvirket af faktorer som forhøjet temperatur48, fugtighedsniveauer49 og varigheden af produktopbevaring50.Korrekte opbevaringsforhold for biocider kan afbøde disse bivirkninger.Derudover har Den Europæiske Fødevaresikkerhedsautoritet udtrykt bekymring over toksiciteten af pyrithiopid, som har vist sig at være kræftfremkaldende for andre dyrs fordøjelsessystem51.
Oral administration af mancozeb, pyrithiostrobin og trifloxystrobin øger dødeligheden af majsborelarver.I modsætning hertil havde myclobutanil, ciprocyclin og captan ingen effekt på dødeligheden.Disse resultater adskiller sig fra dem fra Ladurner et al.52, som viste, at captan signifikant reducerede overlevelsen af voksne O. lignaria og Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Derudover har fungicider som captan og boscalid vist sig at forårsage larvedødelighed52,53,54 eller ændre fodringsadfærd55.Disse ændringer kan igen påvirke pollenets ernæringsmæssige kvalitet og i sidste ende energiforøgelsen af larvestadiet.Dødelighed observeret i kontrolgruppen var i overensstemmelse med andre undersøgelser 56,57.
Det mandlige kønsforhold, der observeres i vores arbejde, kan forklares af faktorer som utilstrækkelig parring og dårlige vejrforhold under blomstringen, som tidligere foreslået for O. cornuta af Vicens og Bosch.Selvom hunner og hanner i vores undersøgelse havde fire dage til at parre sig (en periode, der generelt anses for tilstrækkelig til vellykket parring), reducerede vi bevidst lysintensiteten for at minimere stress.Denne modifikation kan dog utilsigtet forstyrre parringsprocessen61.Derudover oplever bier flere dage med ugunstigt vejr, herunder regn og lave temperaturer (<5°C), hvilket også kan have en negativ indvirkning på parringssucces4,23.
Selvom vores undersøgelse fokuserede på hele larvemikrobiomet, giver vores resultater indsigt i potentielle relationer mellem bakteriesamfund, der kan være kritiske for biernes ernæring og eksponering for svampemidler.For eksempel havde larver fodret med mancozeb-behandlet pollen signifikant reduceret mikrobiel samfundsstruktur og overflod sammenlignet med larver fodret med ubehandlet pollen.I larver, der indtog ubehandlet pollen, var bakteriegrupperne Proteobacteria og Actinobacteria dominerende og var overvejende aerobe eller fakultativt aerobe.Delft-bakterier, normalt forbundet med solitære biarter, er kendt for at have antibiotisk aktivitet, hvilket indikerer en potentiel beskyttende rolle mod patogener.En anden bakterieart, Pseudomonas, var rigelig i larver fodret med ubehandlet pollen, men var signifikant reduceret i mancozeb-behandlede larver.Vores resultater understøtter tidligere undersøgelser, der identificerer Pseudomonas som en af de mest udbredte slægter i O. bicornis35 og andre solitære hvepse34.Selvom eksperimentelle beviser for Pseudomonas rolle i sundheden for O. cornifrons ikke er blevet undersøgt, har denne bakterie vist sig at fremme syntesen af beskyttende toksiner i billen Paederus fuscipes og fremme argininmetabolisme in vitro 35, 65. Disse observationer tyder på. en potentiel rolle i viralt og bakterielt forsvar under udviklingstiden for O. cornifrons larver.Microbacterium er en anden slægt identificeret i vores undersøgelse, der rapporteres at være til stede i et højt antal i sorte soldaterfluelarver under sultforhold66.I O. cornifrons larver kan mikrobakterier bidrage til balancen og modstandsdygtigheden af tarmmikrobiomet under stressforhold.Derudover findes Rhodococcus i O. cornifrons larver og er kendt for sine afgiftningsevner67.Denne slægt findes også i tarmen hos A. florea, men i meget lav mængde68.Vores resultater viser tilstedeværelsen af flere genetiske variationer på tværs af adskillige mikrobielle taxa, der kan ændre metaboliske processer i larver.Der er dog behov for en bedre forståelse af den funktionelle mangfoldighed af O. cornifroner.
Sammenfattende indikerer resultaterne, at mancozeb, pyrithiostrobin og trifloxystrobin reducerede kropsvægtøgning og øgede dødeligheden af majsborelarver.Selvom der er stigende bekymring for virkningerne af fungicider på bestøvere, er der behov for bedre at forstå virkningerne af resterende metabolitter af disse forbindelser.Disse resultater kan indarbejdes i anbefalinger til integrerede bestøverstyringsprogrammer, der hjælper landmænd med at undgå brugen af visse fungicider før og under frugttræets blomstring ved at vælge fungicider og variere tidspunktet for påføring eller ved at tilskynde til brug af mindre skadelige alternativer 36. Denne information er vigtig for at udvikle anbefalinger.om brug af pesticider, såsom justering af eksisterende sprøjteprogrammer og ændring af sprøjtetidspunkt ved valg af fungicider eller fremme af brugen af mindre farlige alternativer.Der er behov for yderligere forskning i de negative virkninger af fungicider på kønsforhold, fodringsadfærd, tarmmikrobiom og de molekylære mekanismer, der ligger til grund for vægttab og dødelighed for majsborer.
Kildedata 1, 2 og 3 i figur 1 og 2 er blevet deponeret i figshare-datalageret DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 og https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Sekvenserne analyseret i den aktuelle undersøgelse (fig. 4, 5) er tilgængelige i NCBI SRA-depotet under adgangsnummer PRJNA1023565.
Bosch, J. og Kemp, WP Udvikling og etablering af honningbiarter som bestøvere af landbrugsafgrøder: eksemplet med slægten Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) og frugttræer.tyr.Ikke mere.ressource.92, 3-16 (2002).
Parker, MG et al.Bestøvningspraksis og opfattelser af alternative bestøvere blandt æbleavlere i New York og Pennsylvania.opdatering.Landbrug.fødevaresystemer.35, 1-14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL og Ricketts TH Økologi og økonomi ved mandelbestøvning ved hjælp af indfødte bier.J. Økonomi.Ikke mere.111, 16-25 (2018).
Lee, E., He, Y. og Park, Y.-L.Effekter af klimaændringer på tragopan-fænologi: konsekvenser for befolkningsforvaltning.Klatre.Ændring 150, 305–317 (2018).
Artz, DR og Pitts-Singer, TL Virkning af fungicider og adjuvansspray på redeadfærden hos to forvaltede solitære bier (Osmia lignaria og Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Et lav-toksisk afgrødefungicid (fenbuconazol) interfererer med signaler af mandlig reproduktionskvalitet, hvilket resulterer i reduceret parringssucces hos vilde solitære bier.J. Apps.økologi.59, 1596-1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Neonicotinoide insekticider og ergosterolbiosyntese undertrykker synergistisk fungiciddødelighed hos tre biarter.Skadedyrskontrol.videnskaben.73, 1236-1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.og Danforth BN Solitære hvepselarver ændrer den bakterielle diversitet, der leveres af pollen til stammende bier Osmia cornifrons (Megachilidae).foran.mikroorganisme.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN og Steffan SA De ektosymbiotiske mikroorganismer i fermenteret pollen er lige så vigtige for udviklingen af solitære bier som selve pollen.økologi.udvikling.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F og Thalheimer M. Plantning mellem rækker i æbleplantager for at kontrollere gensåningssygdomme: en praktisk effektivitetsundersøgelse baseret på mikrobielle indikatorer.Plantejord 357, 381-393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG og Peter KA. Bitter råd af æbler i det midt-atlantiske USA: vurdering af forårsagende arter og indflydelsen af regionale vejrforhold og kultivarmodtagelighed.Phytopathology 111, 966-981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.og Stanley DA Fungicider, herbicider og bier: en systematisk gennemgang af eksisterende forskning og metoder.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED og Jepson, PC Synergistiske virkninger af EBI-fungicider og pyrethroid-insekticider på honningbier (Apis mellifera).skader videnskaben.39, 293-297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE og Peng, CY Effekt af udvalgte fungicider på vækst og udvikling af honningbilarver Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).Onsdag.Ikke mere.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. og McArt, S. Beslutningsvejledning for pesticidbrug til at beskytte bestøvere i træplantager (Cornell University, 2018).
Iwasaki, JM og Hogendoorn, K. Eksponering af bier for ikke-pesticider: en gennemgang af metoder og rapporterede resultater.Landbrug.økosystem.Onsdag.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.og Pitts-Singer TL Effekt af forsyningstype og pesticideksponering på larveudvikling af Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).Onsdag.Ikke mere.51, 240-251 (2022).
Kopit AM og Pitts-Singer TL Pathways af pesticideksponering for solitære tomme rede bier.Onsdag.Ikke mere.47, 499-510 (2018).
Pan, NT et al.En ny bioassayprotokol til indtagelse til vurdering af pesticidtoksicitet hos voksne japanske havebier (Osmia cornifrons).videnskaben.Rapporter 10, 9517 (2020).
Indlægstid: 14. maj 2024