Köszönjük, hogy meglátogatta a Nature.com oldalt.Az Ön által használt böngészőverzió korlátozott CSS-támogatással rendelkezik.A legjobb eredmény érdekében javasoljuk, hogy használja a böngésző újabb verzióját (vagy tiltsa le a kompatibilitási módot az Internet Explorerben).Addig is a folyamatos támogatás érdekében az oldalt stílus vagy JavaScript nélkül jelenítjük meg.
A gombaölő szereket gyakran használják a fák gyümölcsének virágzása idején, és veszélyeztethetik a beporzó rovarokat.Keveset tudunk azonban arról, hogy a nem méhbeporzók (pl. magányos méhek, Osmia cornifrons) hogyan reagálnak a virágzás során almán általánosan használt kontakt és szisztémás gombaölő szerekre.Ez az ismerethiány korlátozza a biztonságos koncentrációt és a gombaölő szer permetezésének időpontját meghatározó szabályozási döntéseket.Két kontakt gombaölő szer (kaptán és mankozeb) és négy rétegközi/fitoszisztéma gombaölő szer (ciprociklin, miklobutanil, pirostrobin és trifloxistrobin) hatását értékeltük.A lárvák súlygyarapodására, túlélésére, ivararányára és baktériumok sokféleségére gyakorolt hatás.Az értékelést krónikus orális biológiai vizsgálattal végezték, amelyben a pollent három dózisban kezelték a jelenleg javasolt szántóföldi (1X), fél adag (0,5X) és alacsony dózis (0,1X) alapján.A mankoceb és a piritizolin összes dózisa jelentősen csökkentette a testtömeget és a lárvák túlélését.Ezután szekvenáltuk a 16S gént, hogy jellemezzük a mankoceb, a legmagasabb mortalitásért felelős gombaölő lárva bakteriomáját.Megállapítottuk, hogy a mankocebbal kezelt virágporral táplált lárvákban szignifikánsan csökkent a baktériumok sokfélesége és abundanciája.Laboratóriumi eredményeink azt mutatják, hogy ezen gombaölő szerek egy részének virágzás közbeni permetezése különösen káros az O. cornifrons egészségére.Ezek az információk a gyümölcsfavédő szerek fenntartható használatával kapcsolatos jövőbeli gazdálkodási döntések szempontjából relevánsak, és a beporzók védelmét célzó szabályozási folyamatok alapjául szolgálnak.
A magányos kőművesméh, az Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) az 1970-es évek végén és az 1980-as évek elején került be Japánból az Egyesült Államokba, és a faj azóta is fontos beporzó szerepet játszik a kezelt ökoszisztémákban.Ennek a méhnek a honosított populációi körülbelül 50 vadméhfaj részét képezik, amelyek kiegészítik az Egyesült Államokban a mandula- és almaültetvényeket beporzó méheket2,3.A szabadkőműves méheknek számos kihívással kell szembenézniük, beleértve az élőhelyek töredezettségét, a kórokozókat és a peszticideket3,4.Az inszekticidek közül a fungicidek csökkentik az energianyereséget, a táplálékszerzést5 és a testkondicionálást6,7.Bár a legújabb kutatások azt sugallják, hogy a mason méhek egészségét közvetlenül befolyásolják a kommenzális és ektobaktikus mikroorganizmusok, 8,9 mivel a baktériumok és gombák befolyásolhatják a táplálkozást és az immunválaszt, a gombaölő szernek a mason méhek mikrobiális sokféleségére gyakorolt hatása csak most kezd kifejlődni. tanult.
Különféle hatású (kontakt és szisztémás) gombaölő szereket permeteznek a gyümölcsösökben virágzás előtt és alatt olyan betegségek kezelésére, mint az alma varasodás, keserűrothadás, barna rothadás és lisztharmat10,11.A gombaölő szerek a beporzókra ártalmatlannak minősülnek, ezért a virágzás időszakában a kertészek számára ajánlott;Ezeknek a gombaölő szereknek a méhek általi expozíciója és lenyelése viszonylag jól ismert, mivel ez az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége és sok más nemzeti szabályozó ügynökség általi peszticid-regisztrációs folyamat része12,13,14.A gombaölő szerek nem méhekre gyakorolt hatása azonban kevésbé ismert, mivel az Egyesült Államokban a forgalomba hozatali engedélyezési megállapodások nem írják elő őket15.Ezenkívül általában nincsenek szabványosított protokollok az egyes méhek tesztelésére16,17, és a méheket teszteléshez biztosító kolóniák fenntartása kihívást jelent18.Európában és az USA-ban egyre gyakrabban végeznek kísérleteket különböző kezelt méhekkel a peszticidek vadon élő méhekre gyakorolt hatásának tanulmányozására, és a közelmúltban szabványosított protokollokat dolgoztak ki az O. cornifrons számára19.
A szarvas méhek monociták, és a kereskedelemben pontytermesztésben használják a mézelő méhek kiegészítéseként vagy helyettesítésére.Ezek a méhek március és április között kelnek ki, a koraérett hímek három-négy nappal a nőstények előtt kelnek ki.Párosodás után a nőstény aktívan gyűjti a virágport és a nektárt, hogy a (természetes vagy mesterséges) csőszerű (természetes vagy mesterséges) fészeküregben egy sor fiasejtet biztosítson1,20.A tojásokat a sejtek belsejében lévő pollenre rakják;a nőstény ezután agyagfalat épít, mielőtt elkészíti a következő sejtet.Az első lárvák a chorionba záródnak, és embrionális folyadékokkal táplálkoznak.A másodiktól az ötödik állapotig (prepupa) a lárvák virágporral táplálkoznak22.Amint a pollenkészlet teljesen kimerült, a lárvák gubókat képeznek, bebábozódnak, és kifejlett állapotban ugyanabban a fiaskamrában kelnek ki, általában a nyár végén20,23.A felnőttek a következő tavasszal kelnek ki.A felnőttek túlélése a táplálékfelvételen alapuló nettó energiagyarapodással (súlygyarapodás) társul.Így a pollen táplálkozási minősége, valamint más tényezők, mint például az időjárás vagy a peszticideknek való kitettség, meghatározói a túlélésnek és az egészségnek24.
A virágzás előtt kijuttatott rovar- és gombaölő szerek különböző mértékben képesek mozogni a növényi érrendszeren belül, a transzlamináristól (pl. egyes gombaölő szerekhez hasonlóan a levelek felső felületéről az alsó felületre képesek mozogni) 25 egészen a valóban szisztémás hatásig., amelyek a gyökerektől át tudnak hatolni a koronán, bejuthatnak az almavirágok nektárjába26, ahol elpusztíthatják a kifejlett O. cornifrons27.Egyes peszticidek a pollenbe is beszivárognak, ami befolyásolja a kukorica lárváinak fejlődését, és halálukat okozza19.Más vizsgálatok kimutatták, hogy egyes fungicidek jelentősen megváltoztathatják a rokon O. lignaria fajok fészkelő viselkedését28.Ezenkívül a peszticidek expozíciós forgatókönyveit (beleértve a gombaölő szereket is) szimuláló laboratóriumi és terepi vizsgálatok kimutatták, hogy a peszticidek negatívan befolyásolják a mézelő méhek és egyes magányos méhek fiziológiáját 22 morfológiáját 29 és túlélését.A virágzás során közvetlenül a kinyílt virágokra kijuttatott különféle gombaölő permetek szennyezhetik a kifejlett egyedek által a lárvafejlődéshez gyűjtött pollent, amelynek hatásait még tanulmányozni kell30.
Egyre inkább felismerik, hogy a lárvák fejlődését a pollen és az emésztőrendszer mikrobaközösségei befolyásolják.A mézelő méh mikrobiom olyan paramétereket befolyásol, mint a testtömeg31, az anyagcsere-változások22 és a kórokozókkal szembeni fogékonyság32.Korábbi tanulmányok a fejlődési szakasz, a tápanyagok és a környezet hatását vizsgálták a magányos méhek mikrobiómájára.Ezek a vizsgálatok hasonlóságokat tártak fel a magányos méhfajok között a lárva- és pollenmikrobiom33, valamint a leggyakoribb Pseudomonas és Delftia baktériumnemzetségek szerkezetében és mennyiségében.Bár a gombaölő szereket összefüggésbe hozták a méhek egészségének védelmét szolgáló stratégiákkal, a gombaölő szerek lárva mikrobiotára gyakorolt hatása a közvetlen orális expozíció révén továbbra is feltáratlan.
Ez a tanulmány hat általánosan használt gombaölő szer valós dózisának hatását tesztelte az Egyesült Államokban fák gyümölcsén, beleértve a kontakt és szisztémás gombaölő szereket, amelyeket orálisan adagoltak a kukoricabogár lárváinak szennyezett élelmiszerből.Azt találtuk, hogy a kontakt és szisztémás gombaölő szerek csökkentették a méhek testtömeg-gyarapodását és növelték a mortalitást, a legsúlyosabb hatások pedig a mankozebhez és a piritiopidhoz kapcsolódnak.Ezt követően összehasonlítottuk a mankoceb-kezelt virágpor diétával táplált lárvák mikrobiális diverzitását a kontrolltáppal táplált lárvákkal.Megvitatjuk a mortalitás mögött meghúzódó lehetséges mechanizmusokat és az integrált kártevő- és beporzó-kezelési (IPPM)36 programok következményeit.
A gubókban áttelelő kifejlett O. cornifronokat a Fruit Research Center-től (Biglerville, PA) szereztük be, és –3-2°C-on (±0,3°C) tároltuk.A kísérlet előtt (összesen 600 gubó).2022 májusában naponta 100 O. cornifrons gubót helyeztek át műanyag poharakba (50 gubónként csészénként, DI 5 cm × 15 cm hosszú), és törlőkendőket helyeztek a csészékbe, hogy elősegítsék a nyitást és rágható szubsztrátumot biztosítsanak, csökkentve a kövön nehezedő stresszt. méhek37 .Helyezzen két gubót tartalmazó műanyag poharat egy rovarketrecbe (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tajvan), 10 ml-es adagolóval, amely 50%-os szacharózoldatot tartalmaz, és tárolja négy napig, hogy biztosítsa a zárást és a párosodást.23°C, relatív páratartalom 60%, fotoperiódus 10 l (alacsony intenzitás): 14 nap.100 párosított nőstényt és hímet minden reggel hat napon át (naponta 100-at) engedtünk két mesterséges fészekbe az alma csúcsvirágzása idején (csapdafészek: szélesség 33,66 × magasság 30,48 × hosszúság 46,99 cm; 1. kiegészítő ábra).A Pennsylvania Állami Arborétumban található, cseresznye (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), őszibarack (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®, körte (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus) közelében. perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria almafa (Malus coronaria) és számos almafafajta (Malus coronaria, Malus), hazai almafa 'Co-op 30' Enterprise™, Malus almafa 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begónia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Mindegyik kék műanyag madárház két fadoboz tetejére fér el.Minden fészekdobozban 800 üres nátronpapír tubus (spirálisan nyitott, 0,8 cm átmérőjű × 15 cm hosszú) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) volt átlátszatlan celofán csövekbe helyezve (0,7 OD, lásd: Műanyag dugók (T-1X dugók) fészkelőhelyeket). .
Mindkét fészek keleti fekvésű, zöld műanyag kerti kerítéssel (Everbilt modellszám: 889250EB12, nyílásméret: 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m), megakadályozva a rágcsálók és madarak bejutását, és a talajfelszínre helyezték a fészekalj talaja mellé. dobozok.Fészekdoboz (1a. kiegészítő ábra).A kukoricabogár tojásait naponta gyűjtöttük úgy, hogy fészkekből 30 csövet gyűjtöttünk ki és szállítottak a laboratóriumba.Olló segítségével vágjon be a cső végén, majd szerelje szét a spirálcsövet, hogy szabaddá tegye a fiasításokat.Az egyes tojásokat és azok pollenjét íves spatulával (Microslide eszközkészlet, BioQuip Products Inc., Kalifornia) távolítottuk el.A tojásokat nedves szűrőpapíron inkubáltuk, és 2 órára Petri-csészébe helyeztük, mielőtt kísérleteinkben felhasználtuk volna (kiegészítő 1b-d ábra).
A laboratóriumban hat gombaölő szer orális toxicitását értékeltük almavirágzás előtt és alatt három koncentrációban (0,1X, 0,5X és 1X, ahol 1X a 100 gallon vízre jutó jelölés. Nagy szántóföldi dózis = koncentráció a területen)., Asztal 1).Mindegyik koncentrációt 16-szor megismételtük (n = 16).Két kontakt gombaölő szer (S1 táblázat: mankozeb 2696,14 ppm és kaptán 2875,88 ppm) és négy szisztémás gombaölő szer (S1 táblázat: piritiosztrobin 250,14 ppm; trifloxistrobin 110,06 ppm; mikloceb 2696,14 ppm; m) mérgező hatás a gyümölcsökre, zöldségekre és dísznövényekre .A pollent homogenizáltuk darálóval, 0,20 g-ot átvittünk egy lyukba (24-lyukú Falcon Plate), majd hozzáadtunk és összekevertünk 1 μl fungicid oldatot, hogy piramis alakú pollent képezzünk 1 mm mély lyukakkal, amelyekbe a tojásokat helyeztük.Helyezze el egy mini spatulával (1c, d kiegészítő ábra).A Falcon lemezeket szobahőmérsékleten (25 °C) és 70% relatív páratartalom mellett tároltuk.Összehasonlítottuk őket a tiszta vízzel kezelt homogén pollentáppal táplált kontrolllárvákkal.A mortalitást és a lárva súlyát kétnaponta mértük, amíg a lárvák el nem érték a bábkor előtti kort egy analitikai mérleg segítségével (Fisher Scientific, pontosság = 0,0001 g).Végül az ivararányt a gubó 2,5 hónap elteltével történő kinyitásával határoztuk meg.
Egész O. cornifrons lárvákból nyertük ki a DNS-t (n = 3 kezelési körülményenként, mankocebbal kezelt és kezeletlen pollen), és ezeken a mintákon mikrobiális diverzitás-analízist végeztünk, különösen azért, mert a mankocebben volt a legmagasabb a lárvák mortalitása.MnZn fogadása.A DNS-t amplifikáltuk, a DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNS készlettel (Zymo Research, Irvine, CA) tisztítottuk, és szekvenáltuk (600 ciklus) Illumina® MiSeq™ készüléken a v3 kit használatával.A bakteriális 16S riboszomális RNS gének célzott szekvenálását a Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) segítségével végeztük, a 16S rRNS gén V3-V4 régióját célzó primerek használatával.Ezenkívül a 18S szekvenálást 10% PhiX zárvány alkalmazásával, az amplifikációt pedig a 18S001 és NS4 primerpárral végeztük.
Importáljon és dolgozzon fel párosított olvasmányokat39 a QIIME2 folyamat (v2022.11.1) segítségével.Ezeket a leolvasásokat levágtuk és egyesítettük, és a kiméra szekvenciákat eltávolítottuk a QIIME2 DADA2 pluginjával (qiime dada2 zajpárosítás)40.A 16S és 18S osztályok hozzárendelését a Classify-sklearn objektumosztályozó bővítmény és az előre betanított silva-138-99-nb-osztályozó artefactus segítségével végeztük.
Minden kísérleti adatot ellenőriztünk a normalitás (Shapiro-Wilks) és a variancia homogenitása szempontjából (Levene teszt).Mivel az adathalmaz nem felelt meg a parametrikus analízis feltételezéseinek, és a transzformáció nem szabványosította a maradékokat, nemparaméteres kétirányú ANOVA-t (Kruskal-Wallis) végeztünk két tényezővel [idő (háromfázisú 2, 5 és 8 nap). időpontok) és fungicid], hogy értékeljük a kezelés hatását a lárva friss tömegére, majd post hoc nemparaméteres páronkénti összehasonlításokat végeztünk Wilcoxon teszt segítségével.Általánosított lineáris modellt (GLM) használtunk Poisson-eloszlással, hogy összehasonlítsuk a fungicidek hatását a túlélésre három fungicid koncentrációban41,42.A differenciális abundancia elemzéshez az amplikonszekvencia-variánsok (ASV-k) számát nemzetségi szinten összeomlottuk.A 16S (nemzetség szintje) és a 18S relatív abundanciát használó csoportok közötti differenciális abundancia összehasonlítását egy általánosított additív pozíció-, lépték- és alakmodell (GAMLSS) segítségével végeztük, béta-zéró-felfújt (BEZI) családeloszlásokkal, amelyeket egy makró alapján modelleztek. .Microbiome R43-ban (v1.1).1).A differenciálelemzés előtt távolítsa el a mitokondriális és kloroplasztisz fajokat.A 18S eltérő taxonómiai szintjei miatt az egyes taxonok legalacsonyabb szintjét használtuk a differenciálanalízishez.Valamennyi statisztikai elemzést R (v. 3.4.3., CRAN projekt) segítségével végeztünk (Team 2013).
A mankoceb, a pirithiostrobin és a trifloxistrobin expozíció jelentősen csökkentette az O. cornifrons testtömeg-gyarapodását (1. ábra).Ezeket a hatásokat következetesen megfigyelték mindhárom értékelt dózisnál (1a–c. ábra).A ciklostrobin és a miklobutanil nem csökkentette jelentősen a lárvák súlyát.
A szárbogár lárvák átlagos friss tömege három időpontban mérve négy diétás kezelés mellett (homogén pollen takarmány + fungicid: kontroll, 0,1X, 0,5X és 1X dózisok).(a) Alacsony dózis (0,1X): első időpont (1. nap): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, második időpont (5. nap): 22,83, DF = 0,0009;harmadszor;pont (8. nap): χ2: 28,39, DF = 6;(b) fél adag (0,5X): első időpont (1. nap): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, második időpont (első nap).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;harmadik időpont (8. nap) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Helyszín vagy teljes dózis (1X): első időpont (1. nap) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, második időpont (5. nap): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;harmadik időpont (8. nap): χ2: 28,39, DF = 6;nem paraméteres varianciaanalízis.Az oszlopok a páronkénti összehasonlítások átlagát ± SE (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
A legalacsonyabb dózisnál (0,1X) a lárva testtömege trifloxistrobinnal 60%-kal, mankozebbal 49%-kal, miklobutanillal 48%-kal, piritisztrobinnal 46%-kal csökkent (1a. ábra).A szántóföldi dózis felének (0,5-szeresének) kitéve a mankoceb lárvák testtömege 86%-kal, a pirithiostrobin 52%-kal és a trifloxistrobin 50%-kal csökkent (1b. ábra).A mankoceb teljes szántóföldi dózisa (1X) csökkentette a lárva tömegét 82%-kal, a piritiotrobint 70%-kal, a trifloxistrobint, a miklobutanilt és a sangardot pedig körülbelül 30%-kal (1c. ábra).
A mortalitás a mankocebbal kezelt pollennel táplált lárvák között volt a legmagasabb, ezt követte a pirithiostrobin és a trifloxistrobin.A mortalitás a mankoceb és a piritizolin dózisának növekedésével nőtt (2. ábra; 2. táblázat).A kukoricabogár mortalitása azonban csak kis mértékben nőtt a trifloxistrobin koncentrációjának növekedésével;a ciprodinil és a kaptán nem növelte szignifikánsan a mortalitást a kontroll kezelésekhez képest.
Hasonlítottuk össze a légy lárváinak mortalitását hat különböző gombaölő szerrel egyedileg kezelt pollen elfogyasztása után.A mankozeb és a pentopiramid érzékenyebbek voltak a kukorica kukacok orális expozíciójára (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (vonal, lejtő = 0,29, P < 0,001; lejtő = 0,24, P <0,00)).
Átlagosan az összes kezelés során a betegek 39,05%-a volt nő és 60,95%-a férfi.A kontrollkezelések közül a nők aránya az alacsony dózisú (0,1X) és a féldózisú (0,5X) vizsgálatokban egyaránt 40%, a terepi dózisú (1X) vizsgálatokban pedig 30% volt.0,1-szeres dózisnál a mankozebbal és miklobutanillal kezelt virágporral táplált lárvák közül az imágók 33,33%-a nőstény, a kifejlett egyedek 22%-a nőstény, a kifejlett lárvák 44%-a nőstény, a kifejlett lárvák 44%-a nőstény.nőstény, a kifejlett lárvák 41%-a nőstény, a kontrollok 31%-a (3a. ábra).A 0,5-szeres dózis mellett a mankoceb és a pirithiostrobin csoportban a kifejlett férgek 33%-a nőstény, a trifloxistrobin csoport 36%-a, a miklobutanil csoport 41%-a és a ciprostrobin csoport 46%-a volt nőstény.Ez az arány 53% volt a csoportban.a kaptán csoportban és 38% a kontrollcsoportban (3b. ábra).1X dózis esetén a mankoceb csoport 30%-a nő, a piritiosztrobin csoport 36%-a, a trifloxistrobin csoport 44%-a, a miklobutanil csoport 38%-a, a kontrollcsoport 50%-a nő volt – 38,5% (3c. ábra). .
A nőstény és hím fúrók százalékos aránya a lárvaállapotú gombaölő szer expozíció után.(a) Alacsony dózis (0,1X).(b) Fél adag (0,5X).(c) Meződózis vagy teljes dózis (1X).
A 16S szekvencia analízis kimutatta, hogy a bakteriális csoport különbözött a mankozeb-kezelt virágporral táplált lárvák és a kezeletlen virágporral táplált lárvák között (4a. ábra).A pollennel táplált kezeletlen lárvák mikrobiális indexe magasabb volt, mint a mankoceb-kezelt virágporral táplált lárváké (4b. ábra).Bár a csoportok közötti gazdagságban megfigyelt különbség nem volt statisztikailag szignifikáns, szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a kezeletlen virágporral táplálkozó lárvák esetében (4c. ábra).A relatív abundancia azt mutatta, hogy a kontroll pollennel táplált lárvák mikrobiotája változatosabb volt, mint a mankocebbal kezelt lárváké (5a. ábra).A leíró elemzés 28 nemzetség jelenlétét tárta fel a kontroll- és mankoceb-kezelt mintákban (5b. ábra).c A 18S szekvenálással végzett elemzés nem mutatott ki szignifikáns különbségeket (2. kiegészítő ábra).
A 16S szekvenciákon alapuló SAV profilokat összehasonlítottuk a Shannon gazdagsággal és a törzs szintjén megfigyelt gazdagsággal.(a) Főkoordináta-analízis (PCoA), amely a teljes mikrobiális közösség szerkezetén alapul kezeletlen pollennel táplált vagy kontroll (kék) és mankoceb-el táplált lárvákban (narancs).Minden adatpont külön mintát képvisel.A PCoA-t a többváltozós t eloszlás Bray-Curtis távolságának felhasználásával számítottuk ki.Az oválisok a 80%-os megbízhatósági szintet képviselik.(b) Boxplot, nyers Shannon vagyoni adatok (pontok) és c.Megfigyelhető gazdagság.A dobozdiagramokon a középvonal, az interkvartilis tartomány (IQR) és az 1,5 × IQR (n = 3) négyzetei láthatók.
Mankocebbal kezelt és kezeletlen virágporral táplálkozó lárvák mikrobiális közösségeinek összetétele.(a) A mikrobiális nemzetségek relatív abundanciája a lárvákban.(b) Az azonosított mikrobiális közösségek hőtérképe.Delftia (esélyhányados (OR) = 0,67, P = 0,0030) és Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);A hőtérkép sorai a korrelációs távolság és az átlagos kapcsolódás alapján vannak csoportosítva.
Eredményeink azt mutatják, hogy a virágzás során széles körben alkalmazott kontakt (mankozeb) és szisztémás (pirostrobin és trifloxistrobin) gombaölő szerek orális expozíciója jelentősen csökkentette a súlygyarapodást és növelte a kukoricalárvák mortalitását.Ezenkívül a mankozeb jelentősen csökkentette a mikrobiom sokféleségét és gazdagságát a prepupal szakaszban.A myclobutanil, egy másik szisztémás gombaölő szer mindhárom dózisnál jelentősen csökkentette a lárva testtömeg-gyarapodását.Ez a hatás nyilvánvaló volt a második (5. nap) és a harmadik (8. nap) időpontban.Ezzel szemben a ciprodinil és a kaptán nem csökkentette szignifikánsan a súlygyarapodást vagy a túlélést a kontrollcsoporthoz képest.Tudomásunk szerint ez a munka az első, amely meghatározza a kukoricanövények közvetlen pollenexpozíciója révén a kukorica védelmére használt különböző gombaölő szerek szántóföldi mennyiségének hatását.
Valamennyi fungicid kezelés jelentősen csökkentette a testtömeg-gyarapodást a kontroll kezelésekhez képest.A mankozebnek volt a legnagyobb hatása a lárvák testtömeg-gyarapodására, átlagosan 51%-os csökkenéssel, ezt követte a piritiosztrobin.Más vizsgálatok azonban nem számoltak be a fungicidek szántóföldi dózisainak káros hatásairól a lárvaállapotra44.Bár a ditiokarbamát-biocidokról kimutatták, hogy alacsony akut toxicitásúak45, az etilén-biszditiokarbamátok (EBDCS), például a mankozeb, karbamid-etilén-szulfiddá bomlhatnak le.Tekintettel más állatokra gyakorolt mutagén hatásaira, ez a bomlástermék felelős lehet a megfigyelt hatásokért46,47.Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az etilén-tiokarbamid képződését olyan tényezők befolyásolják, mint a megnövekedett hőmérséklet48, a páratartalom49 és a termék tárolásának hossza50.A biocidok megfelelő tárolási körülményei enyhíthetik ezeket a mellékhatásokat.Ezenkívül az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság aggodalmának adott hangot a piritiopid toxicitása miatt, amelyről kimutatták, hogy rákkeltő hatású más állatok emésztőrendszerére51.
A mankoceb, a pirithiostrobin és a trifloxistrobin orális adagolása növeli a kukoricabogár lárváinak elhullását.Ezzel szemben a miklobutanil, a ciprociklin és a kaptán nem befolyásolta a mortalitást.Ezek az eredmények eltérnek Ladurner és munkatársai52 eredményeitől, akik kimutatták, hogy a kaptán jelentősen csökkentette a kifejlett O. lignaria és Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) túlélését.Ezenkívül a gombaölők, például a kaptán és a boscalid lárvapusztulást okoznak52, 53,54 vagy megváltoztatják a táplálkozási viselkedést55.Ezek a változások pedig befolyásolhatják a pollen táplálkozási minőségét és végső soron a lárvaállapot energianyereségét.A kontrollcsoportban megfigyelt mortalitás összhangban volt más tanulmányokkal 56,57.
A munkánk során megfigyelt hímek kedvezõ ivararánya olyan tényezõkkel magyarázható, mint az elégtelen párzás és a virágzás alatti rossz idõjárási viszonyok, amint azt az O. cornuta esetében korábban Vicens és Bosch javasolta.Bár a vizsgálatunkban részt vevő nőstényeknek és hímeknek négy napjuk volt a párzásig (ez az időszak általában elegendőnek tekinthető a sikeres párzáshoz), szándékosan csökkentettük a fény intenzitását a stressz minimalizálása érdekében.Ez a módosítás azonban akaratlanul is megzavarhatja a párosítási folyamatot61.Ezenkívül a méhek több napon át kedvezőtlen időjárást tapasztalnak, beleértve az esőt és az alacsony hőmérsékletet (<5°C), ami szintén negatívan befolyásolhatja a párzási sikert4,23.
Bár vizsgálatunk a teljes lárva mikrobiomára összpontosított, eredményeink betekintést nyújtanak a baktériumközösségek közötti lehetséges kapcsolatokba, amelyek kritikusak lehetnek a méhek táplálkozása és a gombaölő szer expozíció szempontjából.Például a mankozeb-kezelt virágporral etetett lárvák jelentősen csökkentették a mikrobiális közösség szerkezetét és abundanciáját a kezeletlen virágporral etetett lárvákhoz képest.A kezeletlen pollent fogyasztó lárvákban a Proteobacteria és Actinobacteria baktériumcsoport volt a domináns, és túlnyomórészt aerob vagy fakultatívan aerob volt.A Delft-baktériumok, amelyek általában magányos méhfajokhoz kapcsolódnak, ismerten antibiotikus hatásúak, ami potenciális kórokozók elleni védekező szerepre utal.Egy másik baktériumfaj, a Pseudomonas, nagy mennyiségben fordult elő a kezeletlen virágporral táplált lárvákban, de jelentősen csökkent a mankocebbal kezelt lárvákban.Eredményeink alátámasztják a korábbi tanulmányokat, amelyek szerint a Pseudomonas az egyik legelterjedtebb nemzetség az O. bicornis35 és más magányos darazsakban34.Bár a Pseudomonasnak az O. cornifrons egészségében betöltött szerepére vonatkozó kísérleti bizonyítékokat nem vizsgálták, erről a baktériumról kimutatták, hogy elősegíti a védőtoxinok szintézisét a Paederus fuscipes bogárban, és elősegíti az arginin metabolizmusát in vitro 35, 65. Ezek a megfigyelések arra utalnak, hogy potenciális szerepe a vírus- és bakteriális védekezésben az O. cornifrons lárvák fejlődési idején.A Microbacterium egy másik, a vizsgálatunkban azonosított nemzetség, amelyről a jelentések szerint nagy számban van jelen a fekete katonalégy lárváiban éhezési körülmények között66.Az O. cornifrons lárváiban a mikrobaktériumok hozzájárulhatnak a bélmikrobióma egyensúlyához és ellenálló képességéhez stresszes körülmények között.Ezenkívül a Rhodococcus megtalálható az O. cornifrons lárváiban, és méregtelenítő képességéről ismert67.Ez a nemzetség az A. florea bélrendszerében is megtalálható, de nagyon alacsony egyedszámban68.Eredményeink azt mutatják, hogy számos mikrobiális taxonban több genetikai variáció is jelen van, amelyek megváltoztathatják a lárvák anyagcsere folyamatait.Szükséges azonban az O. cornifrons funkcionális sokféleségének jobb megértése.
Összefoglalva, az eredmények azt mutatják, hogy a mankoceb, a piritiosztrobin és a trifloxistrobin csökkentette a testtömeg-gyarapodást és növelte a kukoricabogár lárváinak mortalitását.Bár egyre nagyobb aggodalomra ad okot a gombaölő szerek beporzókra gyakorolt hatása, jobban meg kell érteni e vegyületek maradék metabolitjainak hatásait.Ezek az eredmények beépíthetők az integrált beporzó-gazdálkodási programokra vonatkozó ajánlásokba, amelyek segítségével a gazdálkodók elkerülhetik bizonyos gombaölő szerek használatát a gyümölcsfa virágzása előtt és alatt a gombaölő szerek kiválasztásával és a kijuttatás időpontjának változtatásával, vagy a kevésbé káros alternatívák alkalmazásának ösztönzésével 36. Ez az információ fontos az ajánlások kidolgozásához.a peszticidek használatáról, például a meglévő permetezési programok módosításáról és a permetezési idő módosításáról a gombaölő szerek kiválasztásakor vagy a kevésbé veszélyes alternatívák használatának elősegítésében.További kutatásokra van szükség a gombaölő szerek ivararányra, táplálkozási viselkedésre, bélmikrobiómára, valamint a kukoricabogár súlyvesztésének és mortalitásának hátterében álló molekuláris mechanizmusokra gyakorolt káros hatásaival kapcsolatban.
Az 1. és 2. ábrán szereplő 1., 2. és 3. forrásadatokat a DOI figshare adattárban helyezték el: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 és https://doi.org/10.6084/m9.fügerész.24996233.A jelen tanulmányban elemzett szekvenciák (4. és 5. ábra) elérhetők az NCBI SRA adattárában PRJNA1023565 hozzáférési számon.
Bosch, J. és Kemp, WP Mézelő méhfajok fejlesztése és telepítése mezőgazdasági növények beporzójaként: az Osmia nemzetség példája.(Hymenoptera: Megachilidae) és gyümölcsfák.bika.Ntore.forrás.92, 3–16 (2002).
Parker, MG és mtsai.Beporzási gyakorlatok és az alternatív beporzók felfogása a New York-i és Pennsylvaniai almatermesztők körében.frissítés.Mezőgazdaság.élelmiszerrendszerek.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL és Ricketts TH A mandula beporzás ökológiája és gazdaságtana natív méhekkel.J. Közgazdaságtan.Ntore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. és Park, Y.-L.Az éghajlatváltozás hatásai a tragopán fenológiára: hatása a populációgazdálkodásra.Mászik.Változás 150, 305–317 (2018).
Artz, DR és Pitts-Singer, TL Fungicid és adjuváns permetezés hatása két kezelt magányos méh (Osmia lignaria és Megachile rotundata) fészkelő viselkedésére.PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Egy alacsony toxikus növényi gombaölő szer (fenbukonazol) megzavarja a hímek szaporodási minőségi jeleit, ami csökkenti a párzási sikert a vadon élő magányos méheknél.J. Apps.ökológia.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.A neonikotinoid inszekticidek és az ergoszterol bioszintézise három méhfajban elnyomja a szinergikus gombaölő szerek elhullását.Kártevő írtás.a tudomány.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.és Danforth BN A Solitary darázslárvák megváltoztatják a pollen által a száron fészkelő méhek Osmia cornifrons (Megachilidae) számára biztosított baktériumdiverzitást.elülső.mikroorganizmus.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN és Steffan SA Az erjesztett pollenben lévő ektosimbiotikus mikroorganizmusok ugyanolyan fontosak a magányos méhek fejlődése szempontjából, mint maga a virágpor.ökológia.evolúció.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F és Thalheimer M. Sorközi ültetés almaültetvényekben az újravetési betegségek leküzdésére: mikrobiális indikátorokon alapuló gyakorlati hatékonysági vizsgálat.Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG és Peter KA Alma keserű rothadása az Atlanti-óceán középső részén, az Egyesült Államokban: a kiváltó fajok értékelése, valamint a regionális időjárási viszonyok és a fajtaérzékenység hatása.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.és Stanley DA Gombaölők, gyomirtó szerek és méhek: a meglévő kutatások és módszerek szisztematikus áttekintése.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED és Jepson, PC EBI gombaölők és piretroid rovarirtó szerek szinergikus hatásai mézelő méheken (Apis mellifera).károsítja a tudományt.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE és Peng, CY Kiválasztott gombaölő szerek hatása az Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) mézelő méh lárvák növekedésére és fejlődésére.Szerda.Ntore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. és McArt, S. Határozati útmutató a peszticidek használatához a beporzók védelmére fagyümölcsösökben (Cornell Egyetem, 2018).
Iwasaki, JM és Hogendoorn, K. A méhek expozíciója nem peszticideknek: a módszerek és a közölt eredmények áttekintése.Mezőgazdaság.ökoszisztéma.Szerda.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.és Pitts-Singer TL Az ellátási típus és a peszticid expozíció hatása az Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae) lárvafejlődésére.Szerda.Ntore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM és Pitts-Singer TL A peszticidekkel való kitettség útjai a magányos üres fészkelő méheknek.Szerda.Ntore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.Egy új lenyelési biológiai vizsgálati protokoll a peszticid toxicitás értékelésére felnőtt japán kerti méhekben (Osmia cornifrons).a tudomány.Reports 10, 9517 (2020).
Feladás időpontja: 2024. május 14