Takk for at du besøker Nature.com.Nettleserversjonen du bruker har begrenset CSS-støtte.For best resultat anbefaler vi at du bruker en nyere versjon av nettleseren din (eller deaktiverer kompatibilitetsmodus i Internet Explorer).I mellomtiden, for å sikre kontinuerlig støtte, viser vi nettstedet uten styling eller JavaScript.
Soppdrepende midler brukes ofte under trefruktblomstring og kan true insektbestøvere.Imidlertid er lite kjent om hvordan ikke-bibestøvere (f.eks. solitære bier, Osmia cornifrons) reagerer på kontakt og systemiske soppdrepende midler som vanligvis brukes på epler under blomstring.Dette kunnskapsgapet begrenser regulatoriske beslutninger som bestemmer sikre konsentrasjoner og tidspunkt for soppsprøyting.Vi vurderte effekten av to kontaktfungicider (captan og mancozeb) og fire interlayer/phytosystem-fungicider (ciprocyklin, myclobutanil, pyrostrobin og trifloxystrobin).Effekter på larvevektsøkning, overlevelse, kjønnsforhold og bakteriemangfold.Evalueringen ble utført ved bruk av en kronisk oral bioassay der pollen ble behandlet i tre doser basert på den nåværende anbefalte dosen for feltbruk (1X), halv dose (0,5X) og lav dose (0,1X).Alle doser av mancozeb og pyritisolin reduserte kroppsvekten og larveoverlevelsen betydelig.Vi sekvenserte deretter 16S-genet for å karakterisere larvebakteriomet til mancozeb, soppdrepet som er ansvarlig for den høyeste dødeligheten.Vi fant at bakteriemangfold og overflod ble betydelig redusert i larver matet på mancozeb-behandlet pollen.Våre laboratorieresultater indikerer at sprøyting av noen av disse soppdrepende midlene under blomstringen er spesielt skadelig for helsen til O. cornifrons.Denne informasjonen er relevant for fremtidige ledelsesbeslutninger angående bærekraftig bruk av frukttrebeskyttelsesprodukter og fungerer som grunnlag for regulatoriske prosesser rettet mot å beskytte pollinatorer.
Den ensomme murerbien Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) ble introdusert til USA fra Japan på slutten av 1970-tallet og begynnelsen av 1980-tallet, og arten har spilt en viktig pollinatorrolle i forvaltede økosystemer siden den gang.Naturaliserte populasjoner av denne bien er en del av omtrent 50 arter av ville bier som komplementerer biene som bestøver mandel- og eplehager i USA2,3.Mason bier står overfor mange utfordringer, inkludert habitatfragmentering, patogener og plantevernmidler3,4.Blant insektmidler reduserer soppdrepende midler energiøkning, næringssøk5 og kroppskondisjonering6,7.Selv om nyere forskning tyder på at helsen til frimurerbier er direkte påvirket av kommensale og ektobaktiske mikroorganismer, 8,9 fordi bakterier og sopp kan påvirke ernæring og immunrespons, begynner effekten av soppdrepende eksponering på det mikrobielle mangfoldet til frimurerbier bare å bli studert.
Soppdrepende midler med ulike effekter (kontakt og systemisk) sprøytes i frukthager før og under blomstring for å behandle sykdommer som epleskorp, bitterråte, brunråte og meldugg10,11.Soppdrepende midler anses som ufarlige for pollinatorer, så de anbefales til gartnere i blomstringsperioden;Eksponering og inntak av disse soppdrepende midler av bier er relativt godt kjent, ettersom det er en del av plantevernmiddelregistreringsprosessen av US Environmental Protection Agency og mange andre nasjonale reguleringsorganer12,13,14.Effekten av soppdrepende midler på ikke-bier er imidlertid mindre kjent fordi de ikke er påkrevd i henhold til markedsføringstillatelsesavtaler i USA15.I tillegg er det generelt ingen standardiserte protokoller for testing av enkeltbier16,17, og det er utfordrende å opprettholde kolonier som gir bier for testing18.Det gjennomføres i økende grad forsøk med forskjellige forvaltede bier i Europa og USA for å studere effekten av plantevernmidler på ville bier, og det er nylig utviklet standardiserte protokoller for O. cornifrons19.
Hornbier er monocytter og brukes kommersielt i karpeavlinger som et supplement eller erstatning for honningbier.Disse biene dukker opp mellom mars og april, med de tidlige hannene tre til fire dager før hunnene.Etter parring samler hunnen aktivt pollen og nektar for å gi en serie av yngelceller i det rørformede reirhulen (naturlig eller kunstig)1,20.Eggene legges på pollen inne i cellene;hunnen bygger deretter en leirvegg før den klargjør neste celle.Larvene i første stadium er innelukket i chorion og lever av embryonale væsker.Fra andre til femte stadium (prepupa) lever larvene av pollen22.Når pollentilførselen er fullstendig oppbrukt, danner larvene kokonger, forpupper seg og dukker opp som voksne i samme yngelkammer, vanligvis på sensommeren20,23.Voksne dukker opp våren etter.Voksenoverlevelse er assosiert med netto energiøkning (vektøkning) basert på matinntak.Ernæringskvaliteten til pollen, så vel som andre faktorer som vær eller eksponering for plantevernmidler, er således determinanter for overlevelse og helse24.
Insektmidler og soppdrepende midler påført før blomstring er i stand til å bevege seg i plantens kar i varierende grad, fra translaminære (f.eks. i stand til å bevege seg fra den øvre overflaten av bladene til den nedre overflaten, som noen soppdrepende midler) 25 til virkelig systemiske effekter., som kan trenge inn i kronen fra røttene, kan komme inn i nektaren til epleblomster26, hvor de kan drepe voksne O. cornifrons27.Noen plantevernmidler lekker også ut til pollen, noe som påvirker utviklingen av maislarver og forårsaker deres død19.Andre studier har vist at noen soppdrepende midler betydelig kan endre hekkeatferden til den beslektede arten O. lignaria28.I tillegg har laboratorie- og feltstudier som simulerer eksponeringsscenarier for plantevernmidler (inkludert soppdrepende midler) vist at plantevernmidler negativt påvirker fysiologien 22 morfologi 29 og overlevelsen til honningbier og enkelte solitære bier.Ulike soppdrepende sprayer som påføres direkte på åpne blomster under blomstringen kan forurense pollen som er samlet inn av voksne for larveutvikling, og effektene av disse gjenstår å studere30.
Det er i økende grad anerkjent at larveutviklingen påvirkes av pollen og mikrobielle samfunn i fordøyelsessystemet.Honningbiens mikrobiomet påvirker parametere som kroppsmasse31, metabolske endringer22 og mottakelighet for patogener32.Tidligere studier har undersøkt påvirkningen av utviklingsstadium, næringsstoffer og miljø på mikrobiomet til solitære bier.Disse studiene avdekket likheter i strukturen og forekomsten av larve- og pollenmikrobiomene33, så vel som de vanligste bakterieslektene Pseudomonas og Delftia, blant solitære biearter.Selv om soppdrepende midler har blitt assosiert med strategier for å beskytte bienes helse, forblir effekten av soppdrepende midler på larvemikrobiota gjennom direkte oral eksponering uutforsket.
Denne studien testet effekten av virkelige doser av seks vanlige soppdrepende midler som er registrert for bruk på trefrukter i USA, inkludert kontakt- og systemiske soppdrepende midler administrert oralt til larver av maishornormmøll fra forurenset mat.Vi fant at kontakt- og systemiske soppdrepende midler reduserte bienes kroppsvektøkning og økte dødeligheten, med de mest alvorlige effektene assosiert med mancozeb og pyrithiopid.Vi sammenlignet deretter det mikrobielle mangfoldet av larver som ble matet på mankoseb-behandlet pollendiett med de som ble matet på kontrolldietten.Vi diskuterer potensielle mekanismer som ligger til grunn for dødelighet og implikasjoner for integrert skadedyr- og pollinatorhåndtering (IPPM)36-programmer.
Voksne O. cornifrons som overvintret i kokonger ble hentet fra Fruit Research Center, Biglerville, PA, og lagret ved -3 til 2°C (±0,3°C).Før eksperimentet (600 kokonger totalt).I mai 2022 ble 100 O. cornifrons-kokonger overført daglig til plastkopper (50 kokonger per kopp, DI 5 cm × 15 cm lange) og våtservietter ble plassert inne i koppene for å fremme åpning og gi et tygbart underlag, noe som reduserer belastningen på steinen. bier37.Plasser to plastbeger som inneholder kokonger i et insektbur (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) med 10 ml matere som inneholder 50 % sukroseløsning og oppbevar i fire dager for å sikre lukking og parring.23°C, relativ fuktighet 60 %, fotoperiode 10 l (lav intensitet): 14 dager.100 parrede hunner og hanner ble sluppet hver morgen i seks dager (100 per dag) i to kunstige reir under topp epleblomstring (fellereir: bredde 33,66 × høyde 30,48 × lengde 46,99 cm; Supplerende figur 1).Plassert 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-epletre (Malus coronaria) og tallrike varianter av epletrær (Malus coronaria, Malus), tamme epletre 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus-epletre 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Hvert blå fuglehus i plast passer oppå to trekasser.Hver reirboks inneholdt 800 tomme kraftpapirrør (spiralåpne, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) satt inn i ugjennomsiktige cellofanrør (0,7 OD se Plastplugger (T-1X-plugger) gir hekkeplasser .
Begge reirkassene var vendt mot øst og var dekket med grønt hagegjerde i plast (Everbilt modell #889250EB12, åpningsstørrelse 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) for å hindre gnagere og fugler å komme inn og plassert på jordoverflaten ved siden av reirkassejorda esker.Reirboks (tilleggsfigur 1a).Maisboreegg ble samlet inn daglig ved å samle 30 rør fra reir og frakte dem til laboratoriet.Bruk en saks, lag et kutt i enden av røret, og demonter deretter spiralrøret for å avsløre stamcellene.Individuelle egg og deres pollen ble fjernet ved hjelp av en buet spatel (Microslide tool kit, BioQuip Products Inc., California).Eggene ble inkubert på fuktig filterpapir og plassert i en petriskål i 2 timer før de ble brukt i våre eksperimenter (tilleggsfigur 1b-d).
I laboratoriet evaluerte vi den orale toksisiteten til seks soppdrepende midler påført før og under epleblomstring ved tre konsentrasjoner (0,1X, 0,5X og 1X, der 1X er merket som ble brukt per 100 gallons vann/acre. Høy feltdose = konsentrasjon i felten)., tabell 1).Hver konsentrasjon ble gjentatt 16 ganger (n = 16).To kontaktsoppdrepende midler (tabell S1: mancozeb 2696,14 ppm og captan 2875,88 ppm) og fire systemiske soppdrepende midler (tabell S1: pyrithiostrobin 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; myclobutanil azol 25 ppm 75 ppm 75 ppm 75 ppm toxicitet; frukt, grønnsaker og prydvekster .Vi homogeniserte pollenet ved hjelp av en kvern, overførte 0,20 g til en brønn (24-brønns Falcon Plate), og tilsatte og blandet 1 μL soppdrepende løsning for å danne pyramideformet pollen med 1 mm dype brønner som eggene ble plassert i.Plasser med en minispatel (tilleggsfigur 1c,d).Falcon-plater ble lagret ved romtemperatur (25°C) og 70 % relativ fuktighet.Vi sammenlignet dem med kontrolllarver matet med en homogen pollendiett behandlet med rent vann.Vi registrerte dødelighet og målte larvevekt annenhver dag til larvene nådde prepupal alder ved å bruke en analytisk balanse (Fisher Scientific, nøyaktighet = 0,0001 g).Til slutt ble kjønnsforholdet vurdert ved å åpne kokongen etter 2,5 måneder.
DNA ble ekstrahert fra hele O. cornifrons-larver (n = 3 per behandlingstilstand, mancozeb-behandlet og ubehandlet pollen) og vi utførte mikrobiell diversitetsanalyser på disse prøvene, spesielt fordi det i mancozeb ble observert den høyeste dødeligheten i larver.mottar MnZn.DNA ble amplifisert, renset ved bruk av DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA-settet (Zymo Research, Irvine, CA), og sekvensert (600 sykluser) på en Illumina® MiSeq™ ved bruk av v3-settet.Målrettet sekvensering av bakterielle 16S ribosomale RNA-gener ble utført ved bruk av Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) ved bruk av primere rettet mot V3-V4-regionen til 16S rRNA-genet.I tillegg ble 18S-sekvensering utført ved bruk av 10 % PhiX-inkludering, og amplifikasjon ble utført ved bruk av primerparet 18S001 og NS4.
Importer og behandle sammenkoblede lesere39 ved å bruke QIIME2-rørledningen (v2022.11.1).Disse avlesningene ble trimmet og slått sammen, og kimære sekvenser ble fjernet ved bruk av DADA2-plugin i QIIME2 (qiime dada2 støyparing)40.Klasseoppgavene 16S og 18S ble utført ved bruk av objektklassifiserer-plugin Classify-sklearn og den ferdigtrente artefakten silva-138-99-nb-classifier.
Alle eksperimentelle data ble kontrollert for normalitet (Shapiro-Wilks) og homogenitet av varianser (Levenes test).Fordi datasettet ikke oppfylte forutsetningene for parametrisk analyse og transformasjonen ikke klarte å standardisere residualene, utførte vi en ikke-parametrisk toveis ANOVA (Kruskal-Wallis) med to faktorer [tid (tre-fase 2, 5 og 8 dager) tidpunkter) og soppdrepende middel] for å evaluere effekten av behandling på larvens ferskvekt, deretter ble post-hoc ikke-parametriske parvise sammenligninger utført ved bruk av Wilcoxon-testen.Vi brukte en generalisert lineær modell (GLM) med en Poisson-fordeling for å sammenligne effekten av soppdrepende midler på overlevelse på tvers av tre soppdrepende konsentrasjoner41,42.For differensiell overflodsanalyse ble antallet amplikonsekvensvarianter (ASV) kollapset på slektsnivå.Sammenligninger av differensiell overflod mellom grupper ved bruk av 16S (slektsnivå) og 18S relativ overflod ble utført ved bruk av en generalisert additiv modell for posisjon, skala og form (GAMLSS) med beta null-oppblåste (BEZI) familiefordelinger, som ble modellert på en makro .i Microbiome R43 (v1.1).1).Fjern mitokondrie- og kloroplastarter før differensialanalyse.På grunn av de forskjellige taksonomiske nivåene til 18S, ble bare det laveste nivået av hvert takson brukt til differensialanalyser.Alle statistiske analyser ble utført ved bruk av R (v. 3.4.3., CRAN-prosjektet) (Team 2013).
Eksponering for mankoseb, pyrithiostrobin og trifloksystrobin reduserte kroppsvektsøkningen betydelig i O. cornifrons (fig. 1).Disse effektene ble konsekvent observert for alle tre doser som ble vurdert (fig. 1a–c).Syklostrobin og myklobutanil reduserte ikke vekten av larver signifikant.
Gjennomsnittlig ferskvekt av stengelborelarver målt på tre tidspunkter under fire diettbehandlinger (homogent pollenfôr + soppdrepende middel: kontroll, 0,1X, 0,5X og 1X doser).(a) Lav dose (0,1X): første tidspunkt (dag 1): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, andre tidspunkt (dag 5): 22,83, DF = 0,0009;tredje gang;punkt (dag 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) halv dose (0,5X): første tidspunkt (dag 1): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, andre tidspunkt (dag én).): x2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;tredje tidspunkt (dag 8) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Sted eller full dose (1X): første tidspunkt (dag 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, andre tidspunkt (dag 5): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;tredje tidspunkt (dag 8): χ2: 28,39, DF = 6;ikke-parametrisk variansanalyse.Søyler representerer gjennomsnitt ± SE av parvise sammenligninger (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Ved laveste dose (0,1X) ble larvekroppsvekten redusert med 60 % med trifloksystrobin, 49 % med mankozeb, 48 % med myklobutanil og 46 % med pyrithistrobin (fig. 1a).Ved eksponering for halve feltdosen (0,5X) ble kroppsvekten til mancozeb-larver redusert med 86 %, pyrithiostrobin med 52 % og trifloksystrobin med 50 % (fig. 1b).En full feltdose (1X) av mancozeb reduserte larvevekten med 82 %, pyrithiostrobin med 70 % og trifloksystrobin, myklobutanil og sangard med omtrent 30 % (fig. 1c).
Dødeligheten var høyest blant larver som ble matet med mancozeb-behandlet pollen, etterfulgt av pyrithiostrobin og trifloxystrobin.Dødeligheten økte med økende doser av mankoseb og pyritisolin (fig. 2; tabell 2).Imidlertid økte dødeligheten av maisbore bare litt ettersom trifloksystrobinkonsentrasjonene økte;cyprodinil og captan økte ikke dødeligheten signifikant sammenlignet med kontrollbehandlinger.
Dødeligheten av borefluelarver ble sammenlignet etter inntak av pollen individuelt behandlet med seks forskjellige soppdrepende midler.Mankoseb og pentopyramid var mer følsomme for oral eksponering for maismake (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linje, helning = 0,29, P < 0,001; helning = 0,24, P <0,00)).
I gjennomsnitt, på tvers av alle behandlinger, var 39,05 % av pasientene kvinner og 60,95 % menn.Blant kontrollbehandlingene var andelen kvinner 40 % i både lavdose (0,1X) og halvdose (0,5X) studiene, og 30 % i feltdose (1X) studiene.Ved 0,1X dose, blant pollenmatede larver behandlet med mancozeb og myclobutanil, var 33,33 % av voksne kvinner, 22 % av voksne var kvinner, 44 % av voksne larver var kvinner, 44 % av voksne larver var kvinner.kvinner, 41 % av voksne larver var hunner, og kontrollene var 31 % (fig. 3a).Ved 0,5 ganger dosen var 33 % av voksne ormer i mankoseb- og pyrithiostrobingruppen kvinner, 36 % i trifloksystrobingruppen, 41 % i myklobutanilgruppen og 46 % i cyprostrobingruppen.Dette tallet var 53 % i gruppen.i captan-gruppen og 38 % i kontrollgruppen (fig. 3b).Ved 1X dose var 30 % av mankozebgruppen kvinner, 36 % av pyrithiostrobingruppen, 44 % av trifloksystrobingruppen, 38 % av myklobutanilgruppen, 50 % av kontrollgruppen var kvinner – 38,5 % (fig. 3c) .
Andel kvinnelige og mannlige borere etter eksponering for soppdreper i larvestadiet.(a) Lav dose (0,1X).(b) Halv dose (0,5X).(c) Feltdose eller full dose (1X).
16S sekvensanalyse viste at bakteriegruppen var forskjellig mellom larver fôret med mancozeb-behandlet pollen og larver fôret med ubehandlet pollen (fig. 4a).Den mikrobielle indeksen for ubehandlede larver matet med pollen var høyere enn for larver matet med mancozeb-behandlet pollen (fig. 4b).Selv om den observerte forskjellen i rikdom mellom gruppene ikke var statistisk signifikant, var den signifikant lavere enn den som ble observert for larver som matet på ubehandlet pollen (fig. 4c).Relativ overflod viste at mikrobiotaen til larver matet på kontrollpollen var mer mangfoldig enn for larver matet på mancozeb-behandlede larver (fig. 5a).Beskrivende analyse avslørte tilstedeværelsen av 28 slekter i kontroll- og mankoseb-behandlede prøver (fig. 5b).c Analyse ved bruk av 18S-sekvensering viste ingen signifikante forskjeller (tilleggsfigur 2).
SAV-profiler basert på 16S-sekvenser ble sammenlignet med Shannon-rikhet og observert rikdom på filumnivå.(a) Hovedkoordinatanalyse (PCoA) basert på overordnet mikrobiell samfunnsstruktur i ubehandlede pollenfôrede eller kontroll (blå) og mancozeb-fôrede larver (oransje).Hvert datapunkt representerer et separat utvalg.PCoA ble beregnet ved å bruke Bray-Curtis-avstanden til den multivariate t-fordelingen.Ovaler representerer 80 % konfidensnivå.(b) Boxplot, rå Shannon-formuedata (poeng) og c.Observerbar rikdom.Boksplott viser bokser for medianlinje, interkvartilområde (IQR) og 1,5 × IQR (n = 3).
Sammensetning av mikrobielle samfunn av larver matet på mancozeb-behandlet og ubehandlet pollen.(a) Relativ overflod av mikrobielle slekter i larver.(b) Varmekart over identifiserte mikrobielle samfunn.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);Varmekartrader er gruppert ved hjelp av korrelasjonsavstand og gjennomsnittlig tilkobling.
Våre resultater viser at oral eksponering for kontakt (mankoseb) og systemiske (pyrostrobin og trifloksystrobin) soppdrepende midler, mye brukt under blomstringen, reduserte vektøkningen betydelig og økte dødeligheten av maislarver.I tillegg reduserte mancozeb mangfoldet og rikdommen til mikrobiomet betydelig under prepupalstadiet.Myclobutanil, et annet systemisk soppdrepende middel, reduserte betydelig vektøkning i larvene ved alle tre dosene.Denne effekten var tydelig ved andre (dag 5) og tredje (dag 8) tidspunkt.I motsetning til dette reduserte ikke cyprodinil og captan signifikant vektøkning eller overlevelse sammenlignet med kontrollgruppen.Så vidt vi vet, er dette arbeidet det første som bestemmer effekten av feltrater av forskjellige soppdrepende midler som brukes til å beskytte maisavlinger gjennom direkte polleneksponering.
Alle soppdrepende behandlinger reduserte kroppsvektsøkningen betydelig sammenlignet med kontrollbehandlinger.Mancozeb hadde størst effekt på vektøkning i larvene med en gjennomsnittlig reduksjon på 51 %, etterfulgt av pyrithiostrobin.Andre studier har imidlertid ikke rapportert negative effekter av feltdoser av soppdrepende midler på larvestadier44.Selv om ditiokarbamatbiocider har vist seg å ha lav akutt toksisitet45, kan etylenbisditiokarbamater (EBDCS) som mancozeb brytes ned til urea, etylensulfid.Gitt dets mutagene effekter hos andre dyr, kan dette nedbrytningsproduktet være ansvarlig for de observerte effektene46,47.Tidligere studier har vist at dannelsen av etylentiourea påvirkes av faktorer som forhøyet temperatur48, fuktighetsnivå49 og lengden på produktlagring50.Riktige lagringsforhold for biocider kan dempe disse bivirkningene.I tillegg har European Food Safety Authority uttrykt bekymring for toksisiteten til pyrithiopid, som har vist seg å være kreftfremkallende for fordøyelsessystemet til andre dyr51.
Oral administrering av mankoseb, pyrithiostrobin og trifloksystrobin øker dødeligheten av maisborelarver.Derimot hadde myklobutanil, ciprocyklin og kaptan ingen effekt på dødeligheten.Disse resultatene skiller seg fra resultatene til Ladurner et al.52, som viste at captan signifikant reduserte overlevelsen til voksne O. lignaria og Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).I tillegg er det funnet at soppdrepende midler som captan og boscalid forårsaker larvedødelighet52,53,54 eller endrer fôringsatferd55.Disse endringene kan i sin tur påvirke ernæringskvaliteten til pollen og til slutt energiøkningen til larvestadiet.Dødeligheten observert i kontrollgruppen var i samsvar med andre studier 56,57.
Det mannlige kjønnsforholdet observert i vårt arbeid kan forklares av faktorer som utilstrekkelig parring og dårlige værforhold under blomstring, som tidligere foreslått for O. cornuta av Vicens og Bosch.Selv om kvinner og hanner i vår studie hadde fire dager på seg til å pare seg (en periode som generelt anses som tilstrekkelig for vellykket parring), reduserte vi bevisst lysintensiteten for å minimere stress.Imidlertid kan denne modifikasjonen utilsiktet forstyrre paringsprosessen61.I tillegg opplever bier flere dager med ugunstig vær, inkludert regn og lave temperaturer (<5°C), noe som også kan påvirke paringssuksessen negativt4,23.
Selv om studien vår fokuserte på hele larvemikrobiomet, gir resultatene våre innsikt i potensielle forhold mellom bakteriesamfunn som kan være kritiske for biernæring og soppdrepende eksponering.For eksempel hadde larver som ble matet med mancozeb-behandlet pollen betydelig redusert struktur og overflod av mikrobiell samfunn sammenlignet med larver som ble matet med ubehandlet pollen.Hos larver som konsumerte ubehandlet pollen, var bakteriegruppene Proteobacteria og Actinobacteria dominerende og var overveiende aerobe eller fakultativt aerobe.Delft-bakterier, vanligvis assosiert med solitære biearter, er kjent for å ha antibiotisk aktivitet, noe som indikerer en potensiell beskyttende rolle mot patogener.En annen bakterieart, Pseudomonas, var rikelig i larver som ble matet med ubehandlet pollen, men ble betydelig redusert i mancozeb-behandlede larver.Resultatene våre støtter tidligere studier som identifiserer Pseudomonas som en av de mest tallrike slektene i O. bicornis35 og andre ensomme veps34.Selv om eksperimentelt bevis for rollen til Pseudomonas i helsen til O. cornifrons ikke har blitt studert, har denne bakterien vist seg å fremme syntesen av beskyttende toksiner i billen Paederus fuscipes og fremme argininmetabolismen in vitro 35, 65. Disse observasjonene tyder på. en potensiell rolle i viralt og bakterielt forsvar under utviklingstiden for O. cornifrons-larver.Microbacterium er en annen slekt identifisert i vår studie som er rapportert å være tilstede i høye antall i svarte soldatfluelarver under sultforhold66.I O. cornifrons larver kan mikrobakterier bidra til balansen og motstandskraften til tarmmikrobiomet under stressforhold.I tillegg finnes Rhodococcus i O. cornifrons larver og er kjent for sine avgiftningsevner67.Denne slekten finnes også i tarmen til A. florea, men i svært lav mengde68.Resultatene våre viser tilstedeværelsen av flere genetiske variasjoner på tvers av en rekke mikrobielle taxaer som kan endre metabolske prosesser i larver.Imidlertid er det nødvendig med en bedre forståelse av det funksjonelle mangfoldet av O. cornifrons.
Oppsummert indikerer resultatene at mankoseb, pyrithiostrobin og trifloksystrobin reduserte kroppsvektsøkning og økte dødeligheten av maisborelarver.Selv om det er økende bekymring for effekten av soppdrepende midler på pollinatorer, er det behov for å bedre forstå effekten av gjenværende metabolitter av disse forbindelsene.Disse resultatene kan inkorporeres i anbefalinger for integrerte pollinatorhåndteringsprogrammer som hjelper bønder å unngå bruk av visse soppmidler før og under frukttreblomstring ved å velge soppdrepende midler og variere tidspunktet for påføring, eller ved å oppmuntre til bruk av mindre skadelige alternativer 36. Denne informasjonen er viktig for å utvikle anbefalinger.om bruk av sprøytemidler, for eksempel å justere eksisterende sprøyteprogrammer og endre sprøytetidspunkt ved valg av soppmidler eller fremme bruk av mindre farlige alternativer.Ytterligere forskning er nødvendig på de negative effektene av soppdrepende midler på kjønnsforhold, fôringsatferd, tarmmikrobiom og de molekylære mekanismene som ligger til grunn for vekttap og dødelighet for maisborer.
Kildedata 1, 2 og 3 i figur 1 og 2 er deponert i figshare-datalageret DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 og https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Sekvensene analysert i den nåværende studien (fig. 4, 5) er tilgjengelig i NCBI SRA-depotet under tilgangsnummer PRJNA1023565.
Bosch, J. og Kemp, WP Utvikling og etablering av honningbiarter som pollinatorer av landbruksvekster: eksemplet på slekten Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) og frukttrær.okse.Ikke mer.ressurs.92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al.Pollineringspraksis og oppfatninger av alternative pollinatorer blant epledyrkere i New York og Pennsylvania.Oppdater.Jordbruk.matsystemer.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL og Ricketts TH Økologi og økonomi for mandelpollinering ved bruk av innfødte bier.J. Økonomi.Ikke mer.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. og Park, Y.-L.Effekter av klimaendringer på tragopan-fenologi: implikasjoner for befolkningsstyring.Klatre.Endring 150, 305–317 (2018).
Artz, DR og Pitts-Singer, TL Effekt av soppdrepende og adjuvante sprayer på hekkeatferden til to forvaltede solitære bier (Osmia lignaria og Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Et lavtoksisk soppdreper (fenbuconazole) forstyrrer mannlige reproduktive kvalitetssignaler, noe som resulterer i redusert parringssuksess hos ville enslige bier.J. Apps.økologi.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Neonicotinoide insekticider og ergosterolbiosyntese undertrykker synergistisk soppdrepende dødelighet hos tre biarter.Skadedyrbekjempelse.vitenskapen.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.og Danforth BN Solitære vepselarver endrer bakteriemangfoldet som tilføres av pollen til stengelhekende bier Osmia cornifrons (Megachilidae).front.mikroorganisme.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN og Steffan SA De ektosymbiotiske mikroorganismene i fermentert pollen er like viktige for utviklingen av solitære bier som selve pollenet.økologi.utvikling.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F og Thalheimer M. Planting mellom rader i eplehager for å kontrollere gjensåingssykdommer: en praktisk effektivitetsstudie basert på mikrobielle indikatorer.Plantejord 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG og Peter KA Bitterråte av epler i det midt-atlantiske USA: vurdering av årsaksarter og påvirkning av regionale værforhold og kultivarmottakelighet.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.og Stanley DA Soppdrepende midler, herbicider og bier: en systematisk gjennomgang av eksisterende forskning og metoder.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED og Jepson, PC Synergistiske effekter av EBI soppdrepende midler og pyretroide insektmidler på honningbier (Apis mellifera).skadedyr på vitenskapen.39, 293-297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE og Peng, CY Effekt av utvalgte soppdrepende midler på vekst og utvikling av honningbilarver Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).Onsdag.Ikke mer.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., og McArt, S. Beslutningsveiledning for bruk av plantevernmidler for å beskytte pollinatorer i trehager (Cornell University, 2018).
Iwasaki, JM og Hogendoorn, K. Eksponering av bier for ikke-sprøytemidler: en gjennomgang av metoder og rapporterte resultater.Jordbruk.økosystem.Onsdag.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.og Pitts-Singer TL Effekt av forsyningstype og eksponering for plantevernmidler på larveutvikling av Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).Onsdag.Ikke mer.51, 240–251 (2022).
Kopit AM og Pitts-Singer TL Veier for plantevernmiddeleksponering for solitære, tomme reirbier.Onsdag.Ikke mer.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.En ny bioassayprotokoll for inntak for å vurdere plantevernmiddeltoksisitet hos voksne japanske hagebier (Osmia cornifrons).vitenskapen.Rapporter 10, 9517 (2020).
Innleggstid: 14. mai 2024