Дзякуй за наведванне Nature.com.Версія браўзера, якой вы карыстаецеся, мае абмежаваную падтрымку CSS.Для дасягнення найлепшых вынікаў мы рэкамендуем вам выкарыстоўваць больш новую версію вашага браўзера (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer).Тым часам, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стылізацыі і JavaScript.
Фунгіцыды часта выкарыстоўваюцца падчас цвіцення пладоў дрэў і могуць пагражаць насякомым-апыляльнікам.Тым не менш, мала вядома пра тое, як апыляльнікі, якія не з'яўляюцца пчаламі (напрыклад, адзіночныя пчолы, асмія) рэагуюць на кантактныя і сістэмныя фунгіцыды, якія звычайна выкарыстоўваюцца на яблынях падчас цвіцення.Гэты прабел у ведах абмяжоўвае нарматыўныя рашэнні, якія вызначаюць бяспечныя канцэнтрацыі і час распылення фунгіцыдаў.Мы ацанілі дзеянне двух кантактных фунгіцыдаў (каптан і манкоцеб) і чатырох праслойных/фітасістэмных фунгіцыдаў (цыпрацыклін, міклабутаніл, пірастробін і трыфлаксістробін).Уплыў на павелічэнне масы лічынак, выжывальнасць, суадносіны падлог і разнастайнасць бактэрый.Ацэнка была праведзена з выкарыстаннем хранічнага аральнага біялагічнага аналізу, у якім пылок апрацоўвалі трыма дозамі на аснове рэкамендаванай у цяперашні час дозы для палявога выкарыстання (1X), палавіннай дозы (0,5X) і нізкай дозы (0,1X).Усе дозы манкоцеба і пиритизолина значна зніжалі масу цела і выжывальнасць лічынак.Затым мы секвенировали ген 16S, каб ахарактарызаваць лічынкавы бактэрыём манкоцеба, фунгіцыду, адказнага за найбольшую смяротнасць.Мы выявілі, што разнастайнасць і колькасць бактэрый былі значна зніжаны ў лічынак, якія сілкаваліся пылком, апрацаваным манкацэбам.Вынікі нашых лабараторных даследаванняў паказваюць, што апырскванне некаторымі з гэтых фунгіцыдаў падчас цвіцення асабліва шкодна для здароўя O. cornifrons.Гэтая інфармацыя важная для будучых кіраўніцкіх рашэнняў адносна ўстойлівага выкарыстання сродкаў абароны пладовых дрэў і служыць асновай для нарматыўных працэсаў, накіраваных на абарону апыляльнікаў.
Адзіночная пчала-мулярка Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) была завезена ў ЗША з Японіі ў канцы 1970-х - пачатку 1980-х гадоў, і з тых часоў від адыгрывае важную ролю апыляльніка ў кіраваных экасістэмах.Натуралізаваныя папуляцыі гэтай пчолы з'яўляюцца часткай прыкладна 50 відаў дзікіх пчол, якія дапаўняюць пчол, якія апыляюць міндальныя і яблыневыя сады ў ЗША2,3.Пчолы Мэйсан сутыкаюцца з многімі праблемамі, у тым ліку з фрагментацыяй асяроддзя пражывання, хваробатворнымі мікраарганізмамі і пестыцыдамі3,4.Сярод інсектыцыдаў фунгіцыды зніжаюць прырост энергіі, пошук ежы5 і кандыцыянаванне цела6,7.Нягледзячы на тое, што нядаўнія даследаванні паказваюць, што на здароўе пчол Мэйсан непасрэдна ўплываюць камменсальныя і эктабактычныя мікраарганізмы, 8,9 паколькі бактэрыі і грыбы могуць уплываць на харчаванне і імунныя рэакцыі, уплыў уздзеяння фунгіцыдаў на мікробную разнастайнасць пчол Мэйсан толькі пачынае выяўляцца вывучаў.
Фунгіцыды рознага дзеяння (кантактнага і сістэмнага) апырскваюць у садах да і падчас цвіцення для лячэння такіх хвароб, як шолудзі яблыні, горкая гнілата, бурая гнілата і сопкая раса10,11.Фунгіцыды лічацца бясшкоднымі для апыляльнікаў, таму іх рэкамендуюць садоўнікам у перыяд цвіцення;Ўздзеянне і праглынанне гэтых фунгіцыдаў пчоламі адносна добра вядома, паколькі гэта частка працэсу рэгістрацыі пестыцыдаў Агенцтвам па ахове навакольнага асяроддзя ЗША і многімі іншымі нацыянальнымі рэгулюючымі органамі12,13,14.Аднак уздзеянне фунгіцыдаў на іншых пчол менш вядома, таму што яны не патрабуюцца ў адпаведнасці з пагадненнямі аб маркетынгавых дазволах у Злучаных Штатах15.Акрамя таго, як правіла, не існуе стандартызаваных пратаколаў для тэставання асобных пчол16,17, і ўтрыманне калоній, якія забяспечваюць пчол для тэставання, з'яўляецца складанай задачай18.У Еўропе і ЗША ўсё часцей праводзяцца выпрабаванні розных кіраваных пчол для вывучэння ўздзеяння пестыцыдаў на дзікіх пчол, і нядаўна былі распрацаваны стандартызаваныя пратаколы для O. cornifrons19.
Рагатыя пчолы з'яўляюцца манацытамі і камерцыйна выкарыстоўваюцца ў пасевах карпа ў якасці дадатку або замены меданосных пчол.Гэтыя пчолы з'яўляюцца паміж сакавіком і красавіком, прычым хуткаспелыя самцы з'яўляюцца на тры-чатыры дні раней самак.Пасля спарвання самка актыўна збірае пылок і нектар, каб забяспечыць серыю расплодных ячэек у трубчастай гняздзе (натуральнай або штучнай)1,20.Яйкі адкладваюцца на пылок ўнутры клетак;Затым самка будуе гліняную сцяну перад падрыхтоўкай наступнай клеткі.Лічынкі першага ўзросту заключаны ў хоріона і сілкуюцца эмбрыянальнай вадкасцю.З другой па пятую стадыю (перадкуколка) лічынкі сілкуюцца пылком22.Пасля поўнага вычарпання запасаў пылка лічынкі ўтвараюць коканы, акукляюцца і з'яўляюцца дарослымі асобінамі ў той жа расплоднай камеры, звычайна ў канцы лета20,23.Дарослыя асобіны з'яўляюцца наступнай вясной.Выжывальнасць дарослых звязваецца з чыстым прыростам энергіі (павелічэннем вагі) у залежнасці ад спажывання ежы.Такім чынам, пажыўная якасць пылка, а таксама іншыя фактары, такія як надвор'е або ўздзеянне пестыцыдаў, з'яўляюцца дэтэрмінантамі выжывання і здароўя24.
Інсектыцыды і фунгіцыды, якія прымяняюцца перад красаваннем, здольныя перамяшчацца ў сасудзістай сетцы расліны ў рознай ступені, ад трансламінарнага (напрыклад, здольныя перамяшчацца з верхняй паверхні лісця на ніжнюю, як некаторыя фунгіцыды) 25 да сапраўды сістэмнага ўздзеяння., якія могуць пранікаць у крону з каранёў, могуць патрапіць у нектар кветак яблыні26, дзе яны могуць забіць дарослых O. cornifrons27.Некаторыя пестыцыды таксама пранікаюць у пылок, уплываючы на развіццё лічынак кукурузы і выклікаючы іх гібель19.Іншыя даследаванні паказалі, што некаторыя фунгіцыды могуць значна змяніць паводзіны гнездавання роднасных відаў O. lignaria28.Акрамя таго, лабараторныя і палявыя даследаванні, якія мадэлююць сцэнарыі ўздзеяння пестыцыдаў (уключаючы фунгіцыды), паказалі, што пестыцыды негатыўна ўплываюць на фізіялогію 22 марфалогію 29 і выжыванне меданосных і некаторых адзіночных пчол.Розныя фунгіцыдныя спрэі, якія наносяцца непасрэдна на адкрытыя кветкі падчас цвіцення, могуць забрудзіць пылок, сабраную дарослымі асобінамі для развіцця лічынак, уздзеянне якіх яшчэ трэба вывучыць30.
Усё часцей прызнаецца, што на развіццё лічынак ўплывае пылок і мікробныя супольнасці стрававальнай сістэмы.Мікрабіём меданоснай пчолы ўплывае на такія параметры, як маса цела31, метабалічныя змены22 і ўспрымальнасць да патагенаў32.Папярэднія даследаванні вывучалі ўплыў стадыі развіцця, пажыўных рэчываў і навакольнага асяроддзя на мікрабіём адзіночных пчол.Гэтыя даследаванні выявілі падабенства ў структуры і колькасці мікрабіёмаў лічынак і пылка33, а таксама найбольш распаўсюджаных родаў бактэрый Pseudomonas і Delftia сярод відаў адзіночных пчол.Аднак, нягледзячы на тое, што фунгіцыды былі звязаны са стратэгіямі аховы здароўя пчол, уплыў фунгіцыдаў на мікрабіёту лічынак праз прамое аральнае ўздзеянне застаецца недаследаваным.
Гэта даследаванне правярала ўздзеянне рэальных доз шасці часта выкарыстоўваюцца фунгіцыдаў, зарэгістраваных для выкарыстання на пладах дрэў у Злучаных Штатах, у тым ліку кантактных і сістэмных фунгіцыдаў, якія ўводзяцца перорально лічынкам кукурузнай молі з заражанай ежы.Мы выявілі, што кантактныя і сістэмныя фунгіцыды зніжаюць павелічэнне масы цела пчол і павялічваюць смяротнасць, з найбольш сур'ёзнымі наступствамі, звязанымі з манкоцебом і пиритиопидом.Затым мы параўналі мікробную разнастайнасць лічынак, якіх кармілі на дыеце з пылком, апрацаванай манкацэбам, з тымі, якіх кармілі на кантрольнай дыеце.Мы абмяркоўваем магчымыя механізмы, якія ляжаць у аснове смяротнасці і наступствы для інтэграванай барацьбы з шкоднікамі і апыляльнікамі (IPPM)36 праграм.
Дарослыя O. cornifrons, якія зімуюць у коканах, былі атрыманы з Fruit Research Center, Biglerville, PA, і захоўваліся пры тэмпературы ад -3 да 2°C (±0,3°C).Перад эксперыментам (усяго 600 коканаў).У траўні 2022 г. 100 коканаў O. cornifrons штодня перамяшчалі ў пластыкавыя шкляначкі (50 коканаў на кубак, DI 5 см × 15 см у даўжыню), а сурвэткі клалі ўнутр кубкаў, каб паспрыяць адкрыццю і стварыць жавальны субстрат, памяншаючы нагрузку на камяністы пчолы37 .Змесціце два пластыкавых шклянкі з коканамі ў клетку для насякомых (30 × 30 × 30 см, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Тайвань) з кармушкамі аб'ёмам 10 мл, якія змяшчаюць 50% раствор цукрозы, і захоўвайце на працягу чатырох дзён, каб забяспечыць закрыццё і спарванне.23°C, адносная вільготнасць 60%, светлавы перыяд 10 л (нізкая інтэнсіўнасць): 14 дзён.100 спараваных самак і самцоў выпускалі кожную раніцу на працягу шасці дзён (100 у дзень) у два штучныя гнёзды падчас піку цвіцення яблыні (гняздо-пастка: шырыня 33,66 × вышыня 30,48 × даўжыня 46,99 см; Дадатковы малюнак 1).Размешчаны ў дэндрарыі штата Пенсільванія, каля вішні (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), персіка (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), грушы (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), яблыня каронарыя (Malus coronaria) і шматлікія гатункі яблынь (Malus coronaria, Malus), яблыня хатняя 'Co-op 30′ Enterprise™, яблыня Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, бягонія «Freedom», бягонія «Golden Delicious», бягонія «Nova Spy»).Кожны сіні пластыкавы шпакоўня змяшчаецца на дзве драўляныя скрыні.Кожная гнездавая скрыня ўтрымлівала 800 пустых трубак з крафтавай паперы (раскрытых па спіралі, унутраны памер 0,8 см × 15 см Д) (Jonesville Paper Tube Co., Мічыган), устаўленых у непразрыстыя цэлафанавыя трубкі (0,7 OD гл. Пластыкавыя заглушкі (заглушкі T-1X) забяспечваюць месцы для гнездавання .
Абодва гнездавыя скрыні былі звернуты на ўсход і былі накрыты зялёнай пластыкавай садовай агароджай (мадэль Everbilt № 889250EB12, памер адтуліны 5 × 5 см, 0,95 м × 100 м), каб прадухіліць доступ грызуноў і птушак, і размешчаны на паверхні глебы побач з зямлёй гнездавой скрыні. скрынкі.Гняздавая скрыня (дадатковы малюнак 1а).Штодзённа адбіралі яйкі кукурузнага мотыля шляхам збору 30 прабірак з гнёздаў і дастаўкі іх у лабараторыю.З дапамогай нажніц зрабіце разрэз на канцы трубкі, затым разбярыце спіральную трубку, каб агаліць вочкі расплоду.Асобныя яйкі і іх пылок выдалялі выгнутым шпателем (набор інструментаў Microslide, BioQuip Products Inc., Каліфорнія).Яйкі інкубавалі на вільготнай фільтравальнай паперы і змясцілі ў кубак Петры на 2 гадзіны перад выкарыстаннем у нашых эксперыментах (дадатковы малюнак 1b-d).
У лабараторыі мы ацанілі аральную таксічнасць шасці фунгіцыдаў, ужытых да і падчас цвіцення яблыні ў трох канцэнтрацыях (0,1X, 0,5X і 1X, дзе 1X - гэта адзнака, нанесеная на 100 галонаў вады/акр. Высокая палявая доза = канцэнтрацыя у полі)., табліца 1).Кожную канцэнтрацыю паўтаралі 16 разоў (n = 16).Два кантактных фунгіцыды (табліца S1: манкоцеб 2696,14 праміле і каптан 2875,88 праміле) і чатыры сістэмныя фунгіцыды (табліца S1: пиритиостробин 250,14 праміле; трыфлаксістробін 110,06 праміле; міклобутаніл азол 75,12 праміле; цыпрадзініл 280,845 праміле) таксічнасць для садавіны, гародніны і дэкаратыўных культур .Мы гамагенізавалі пылок з дапамогай драбнілкі, перанеслі 0,20 г у лункі (24-лункавая пласціна Falcon), дадалі і змяшалі 1 мкл раствора фунгіцыду з адукацыяй пірамідальнай пылка з лункамі глыбінёй 1 мм, у якія змяшчалі яйкі.Размесціце з дапамогай міні-шпателя (дадатковы малюнак 1c,d).Пласціны Falcon захоўвалі пры пакаёвай тэмпературы (25 ° C) і адноснай вільготнасці 70%.Мы параўналі іх з кантрольнымі лічынкамі, якіх кармілі гамагеннай дыетай з пылком, апрацаванай чыстай вадой.Мы запісвалі смяротнасць і вымяралі вагу лічынак праз дзень, пакуль лічынкі не дасягнулі предкуколочного ўзросту з дапамогай аналітычных вагаў (Fisher Scientific, дакладнасць = 0,0001 г).Канчаткова суадносіны падлог ацэньвалі, раскрыўшы кокан праз 2,5 месяца.
ДНК была вынятая з цэлых лічынак O. cornifrons (n = 3 на ўмовы лячэння, апрацаваная і неапрацаваная пылок манкацэбам), і мы правялі аналіз мікробнай разнастайнасці гэтых узораў, асабліва таму, што ў лічынках манкацэба назіралася самая высокая смяротнасць.атрыманне MnZn.ДНК была ампліфікавана, ачышчана з дапамогай набору DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) і секвенирована (600 цыклаў) на Illumina® MiSeq™ з выкарыстаннем набору v3.Мэтанакіраванае секвенирование генаў рыбасомнай РНК бактэрый 16S было выканана з выкарыстаннем набору Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) з выкарыстаннем праймераў, накіраваных на вобласць V3-V4 гена 16S рРНК.Акрамя таго, секвенирование 18S праводзілася з выкарыстаннем 10% уключэння PhiX, а ампліфікацыя праводзілася з выкарыстаннем пары праймераў 18S001 і NS4.
Імпарт і апрацоўка парных чытанняў39 з дапамогай канвеера QIIME2 (v2022.11.1).Гэтыя чытанні былі абрэзаны і аб'яднаны, а хімерныя паслядоўнасці былі выдалены з дапамогай плагіна DADA2 у QIIME2 (спалучэнне шуму qiime dada2)40.Прызначэнне класаў 16S і 18S выконвалася з выкарыстаннем плагіна класіфікатара аб'ектаў Classify-sklearn і папярэдне падрыхтаванага артэфакта silva-138-99-nb-classifier.
Усе эксперыментальныя дадзеныя правяраліся на нармальнасць (Шапіра-Уілкса) і аднастайнасць дысперсій (крытэрый Левена).Паколькі набор даных не адпавядаў здагадкам параметрычнага аналізу, а пераўтварэнне не змагло стандартызаваць рэшткі, мы правялі непараметрычны двухбаковы ANOVA (Краскала-Уоліса) з двума фактарамі [час (тры фазы 2, 5 і 8 дзён). часовыя кропкі) і фунгіцыд], каб ацаніць уплыў апрацоўкі на свежую масу лічынак, затым праводзілі непараметрычныя парныя параўнанні з выкарыстаннем тэсту Уілкаксана.Мы выкарыстоўвалі абагульненую лінейную мадэль (GLM) з размеркаваннем Пуасона, каб параўнаць уплыў фунгіцыдаў на выжывальнасць у трох канцэнтрацыях фунгіцыдаў41,42.Для дыферэнцыяльнага аналізу колькасці колькасць варыянтаў паслядоўнасці ампліконаў (ASV) была згорнутая на ўзроўні роду.Параўнанне дыферэнцыяльнай колькасці паміж групамі з выкарыстаннем 16S (узровень роду) і адноснай колькасці 18S праводзіліся з выкарыстаннем абагульненай адытыўнай мадэлі для становішча, маштабу і формы (GAMLSS) з размеркаваннем сямейства бэта-нулявога завышэння (BEZI), якое было змадэлявана на макра .у Microbiome R43 (v1.1).1).Перад дыферэнцыяльным аналізам выдаліце віды мітахондрый і хларапластаў.З-за розных таксанамічных узроўняў 18S для дыферэнцыяльнага аналізу выкарыстоўваўся толькі самы нізкі ўзровень кожнага таксона.Усе статыстычныя аналізы праводзіліся з выкарыстаннем R (версія 3.4.3., праект CRAN) (Каманда 2013).
Ўздзеянне манкоцеба, пиритиостробина і трифлоксистробина значна зніжала павелічэнне масы цела ў O. cornifrons (мал. 1).Гэтыя эфекты паслядоўна назіраліся для ўсіх трох ацэненых доз (мал. 1a-c).Циклостробин і миклобутанил істотна не зніжаюць масу лічынак.
Сярэдняя свежая маса лічынак ствалавой свідравіны, вымераная ў тры моманты часу пры чатырох дыетычных апрацоўках (гамагенны корм з пылком + фунгіцыд: кантроль, дозы 0,1X, 0,5X і 1X).(а) Нізкая доза (0,1X): першая кропка часу (дзень 1): χ2: 30,99, DF = 6;P <0,0001, другая кропка часу (дзень 5): 22,83, DF = 0,0009;трэці раз;кропка (дзень 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) палова дозы (0,5 X): першая кропка часу (дзень 1): χ2: 35,67, DF = 6;P <0,0001, другі час (дзень першы).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;трэці час (дзень 8) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Сайт або поўная доза (1X): першая кропка часу (дзень 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, другі момант часу (дзень 5): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;трэці час (дзень 8): χ2: 28.39, DF = 6;непараметрычны дысперсійны аналіз.Слупкі ўяўляюць сярэдняе ± SE парных параўнанняў (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Пры самай нізкай дозе (0,1 X), маса цела лічынак была зніжана на 60% з trifloxystrobin, 49% з mancozeb, 48% з myclobutanil, і 46% з pyrithistrobin (мал. 1a).Пры ўздзеянні паловы палявой дозы (0,5Х) маса цела лічынак манкоцеба зніжалася на 86%, пиритиостробина на 52% і трифлоксистробина на 50% (мал. 1б).Поўная палявая доза (1X) манкоцеба зніжала вагу лічынак на 82%, пиритиостробина на 70%, а трифлоксистробина, миклобутанила і сангарда прыкладна на 30% (мал. 1с).
Смяротнасць была самай высокай сярод лічынак, якіх кармілі пылком, апрацаваным манкоцебом, за якім ішлі пиритиостробин і трифлоксистробин.Смяротнасць павялічвалася з павелічэннем доз манкоцеба і пиритизолина (мал. 2; табл. 2).Тым не менш, смяротнасць ад кукурузнага мотылька павялічылася нязначна па меры павышэння канцэнтрацыі трифлоксистробина;ципродинил і каптан істотна не павялічваюць смяротнасць у параўнанні з кантрольнымі метадамі лячэння.
Смяротнасць лічынак мухі-свердліка параўноўвалася пасля прыёму пылка, асобна апрацаванага шасцю рознымі фунгіцыдамі.Манкоцеб і пентапірамід былі больш адчувальныя да аральнага ўздзеяння кукурузных лічынак (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (лінія, нахіл = 0,29, P <0,001; нахіл = 0,24, P <0,00)).
У сярэднім ва ўсіх метадах лячэння 39,05% пацыентаў складалі жанчыны і 60,95% - мужчыны.Сярод кантрольных метадаў лячэння доля жанчын складала 40% як у даследаваннях нізкіх доз (0,1Х), так і палавінных доз (0,5Х), і 30% у даследаваннях палявых доз (1Х).Пры дозе 0,1Х сярод лічынак, якія сілкаваліся пылком і атрымлівалі манкацэб і міклабутаніл, 33,33% дарослых асобін былі самкамі, 22% дарослых асобін былі самкамі, 44% дарослых лічынак былі самкамі, 44% дарослых лічынак былі самкамі.самкі, 41% дарослых лічынак былі самкамі, а ў кантрольнай групе - 31% (мал. 3а).Пры дозе ў 0,5 разы 33% дарослых чарвякоў у групе манкоцеба і пиритиостробина былі самкамі, 36% у групе трифлоксистробина, 41% у групе миклобутанила і 46% у групе ципростробина.У групе гэты паказчык склаў 53%.у групе каптана і 38% у кантрольнай групе (мал. 3б).Пры дозе 1X 30% групы манкоцеба складалі жанчыны, 36% групы пиритиостробина, 44% групы трифлоксистробина, 38% групы миклобутанила, 50% групы кантролю былі жанчыны - 38,5% (мал. 3c) .
Працэнт самак і самцоў бураносаў пасля ўздзеяння фунгіцыдам на лічынкавай стадыі.(а) Нізкая доза (0,1Х).(Б) Палова дозы (0,5X).(c) Палявая доза або поўная доза (1X).
Аналіз паслядоўнасці 16S паказаў, што бактэрыяльная група адрознівалася паміж лічынкамі, якіх кармілі апрацаванай манкоцебом пылком, і лічынкамі, якіх кармілі неапрацаванай пылком (мал. 4а).Мікробны індэкс неапрацаваных лічынак, якія сілкаваліся пылком, быў вышэй, чым у лічынак, якія сілкаваліся пылком, апрацаванай манкоцебам (мал. 4b).Хоць назіраная розніца ў багацці паміж групамі не была статыстычна значнай, яна была значна ніжэй, чым назіраная для лічынак, якія сілкуюцца неапрацаванай пылком (мал. 4c).Адноснае багацце паказала, што мікрабіёта лічынак, якія сілкаваліся кантрольнай пылком, была больш разнастайнай, чым лічынак, якія сілкаваліся лічынкамі, якія атрымлівалі манкоцеб (мал. 5а).Апісальны аналіз паказаў прысутнасць 28 родаў у кантрольных і апрацаваных манкоцебом узорах (мал. 5б).c Аналіз з выкарыстаннем секвенирования 18S не выявіў істотных адрозненняў (дадатковы малюнак 2).
Профілі SAV, заснаваныя на паслядоўнасцях 16S, параўноўвалі з багаццем Шэнана і назіраным багаццем на ўзроўні тыпу.(А) Аналіз асноўных каардынат (PCoA), заснаваны на агульнай структуры мікробнага супольнасці ў неапрацаваных лічынках, якія сілкуюцца пылком, або ў кантрольных (сіні) і лічынках, якія кормяцца манкоцебом (аранжавы).Кожная кропка дадзеных уяўляе сабой асобны ўзор.PCoA быў разлічаны з выкарыстаннем адлегласці Брэя-Керціса шматмернага размеркавання t.Авалы ўяўляюць сабой 80% ўзровень даверу.(b) Boxplot, неапрацаваныя дадзеныя багацця Шэнана (у балах) і c.Нагляднае багацце.Boxplots паказваюць скрынкі для сярэдняй лініі, межквартильного дыяпазону (IQR) і 1,5 × IQR (n = 3).
Склад мікробных супольнасцяў лічынак, якія сілкуюцца апрацаванай і неапрацаванай пылком манкоцеба.(а) Адносная колькасць мікробных родаў чытаецца ў лічынках.(Б) Цеплавая карта выяўленых мікробных супольнасцей.Delftia (каэфіцыент шанцаў (OR) = 0,67, P = 0,0030) і Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Радкі цеплавой карты групуюцца з выкарыстаннем карэляцыйнай адлегласці і сярэдняй сувязі.
Нашы вынікі паказваюць, што пероральное ўздзеянне кантактных (манкоцеб) і сістэмных (пірастробін і трыфлаксістробін) фунгіцыдаў, якія шырока прымяняюцца падчас цвіцення, значна зніжае прыбаўленне ў вазе і павялічвае смяротнасць лічынак кукурузы.Акрамя таго, манкоцеб значна знізіў разнастайнасць і багацце мікрабіёма на стадыі предкуколки.Миклобутанил, яшчэ адзін сістэмны фунгіцыд, значна знізіў павелічэнне масы цела лічынак пры ўсіх трох дозах.Гэты эфект быў відавочны на другі (дзень 5) і трэці (дзень 8) моманты часу.Наадварот, ципродинил і каптан істотна не зніжалі павелічэнне вагі або выжывальнасць у параўнанні з кантрольнай групай.Наколькі нам вядома, гэтая праца з'яўляецца першай, у якой вызначаецца ўплыў палявых нормаў розных фунгіцыдаў, якія выкарыстоўваюцца для абароны пасеваў кукурузы праз прамое ўздзеянне пылка.
Усе апрацоўкі фунгіцыдамі значна зніжаюць павелічэнне масы цела ў параўнанні з кантрольнай апрацоўкай.Манкоцеб аказаў найбольшы ўплыў на павелічэнне масы цела лічынкамі з сярэднім зніжэннем на 51%, за якім ішоў пиритиостробин.Аднак у іншых даследаваннях не паведамлялася аб неспрыяльным уздзеянні палявых доз фунгіцыдаў на стадыі лічынак44.Нягледзячы на тое, што биоциды дитиокарбамата, як было паказана, валодаюць нізкай вострай таксічнасцю45, бісдытыакарбаматы этылену (EBDCS), такія як манкоцеб, могуць раскладацца да этыленсульфіду мачавіны.Улічваючы яго мутагеннае ўздзеянне на іншых жывёл, гэты прадукт дэградацыі можа быць прычынай назіраных эфектаў46,47.Папярэднія даследаванні паказалі, што на адукацыю этылентыамачавіны ўплываюць такія фактары, як падвышаная тэмпература48, узровень вільготнасці49 і працягласць захоўвання прадукту50.Належныя ўмовы захоўвання біяцыдаў могуць змякчыць гэтыя пабочныя эфекты.Акрамя таго, Еўрапейскае ўпраўленне па бяспецы харчовых прадуктаў выказала занепакоенасць таксічнасцю пиритиопида, які, як было паказана, канцэрагенны для стрававальнай сістэмы іншых жывёл51.
Пероральное прымяненне манкоцеба, пиритиостробина і трифлоксистробина павялічвае смяротнасць лічынак кукурузнага мотылька.Наадварот, міклабутаніл, цыпрацыклін і каптан не ўплывалі на смяротнасць.Гэтыя вынікі адрозніваюцца ад вынікаў Ladurner et al.52, якія паказалі, што каптан значна зніжае выжывальнасць дарослых O. lignaria і Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Акрамя таго, было выяўлена, што такія фунгіцыды, як каптан і боскалід, выклікаюць гібель лічынак52,53,54 або змяняюць харчовыя паводзіны55.Гэтыя змены, у сваю чаргу, могуць паўплываць на харчовую якасць пылка і, у канчатковым рахунку, на прырост энергіі лічынкавай стадыі.Смяротнасць, назіраная ў кантрольнай групе, адпавядала дадзеным іншых даследаванняў 56,57.
Суадносіны падлог, якія спрыяюць мужчынам, назіраныя ў нашай працы, можна растлумачыць такімі фактарамі, як недастатковае спарванне і дрэнныя ўмовы надвор'я падчас цвіцення, як раней было прапанавана для O. cornuta Vicens і Bosch.Хоць самкі і самцы ў нашым даследаванні мелі чатыры дні для спарвання (перыяд, які звычайна лічыцца дастатковым для паспяховага спарвання), мы наўмысна знізілі інтэнсіўнасць святла, каб мінімізаваць стрэс.Аднак гэтая мадыфікацыя можа ненаўмысна перашкаджаць працэсу спарвання61.Акрамя таго, пчолы адчуваюць некалькі дзён неспрыяльнага надвор'я, уключаючы дождж і нізкія тэмпературы (<5°C), што таксама можа негатыўна паўплываць на поспех спарвання4,23.
Нягледзячы на тое, што наша даследаванне было сканцэнтравана на ўсім мікрабіёме лічынак, нашы вынікі даюць зразумець патэнцыйныя адносіны паміж бактэрыяльнымі супольнасцямі, якія могуць мець вырашальнае значэнне для харчавання пчол і ўздзеяння фунгіцыдаў.Напрыклад, лічынкі, якіх кармілі пылком, апрацаваным манкацэбам, значна паменшылі структуру і колькасць мікробнага супольнасці ў параўнанні з лічынкамі, якіх кармілі неапрацаванай пылком.У лічынак, якія спажываюць неапрацаваную пылок, бактэрыяльныя групы Proteobacteria і Actinobacteria былі дамінантнымі і былі пераважна аэробнымі або факультатыўна аэробнымі.Вядома, што дэльфтскія бактэрыі, звычайна звязаныя з адзіночнымі відамі пчол, валодаюць антыбіётычнай актыўнасцю, што паказвае на патэнцыйную ахоўную ролю супраць патагенаў.Яшчэ адзін від бактэрый, Pseudomonas, быў у вялікай колькасці ў лічынках, якіх кармілі неапрацаванай пылком, але значна зніжаўся ў лічынках, апрацаваных манкацэбам.Нашы вынікі пацвярджаюць папярэднія даследаванні, якія вызначылі Pseudomonas як адзін з найбольш распаўсюджаных родаў O. bicornis35 і іншых адзіночных вос34.Хоць эксперыментальныя доказы ролі Pseudomonas у здароўі O. cornifrons не вывучаліся, было паказана, што гэтая бактэрыя спрыяе сінтэзу ахоўных таксінаў у жука Paederus fuscipes і спрыяе метабалізму аргініна in vitro 35, 65. Гэтыя назіранні сведчаць аб патэнцыйная роля ў віруснай і бактэрыяльнай абароне падчас развіцця лічынак O. cornifrons.Microbacterium - яшчэ адзін род, ідэнтыфікаваны ў нашым даследаванні, які, як паведамляецца, прысутнічае ў вялікай колькасці ў лічынках чорнай салдацкай мухі ва ўмовах галадання66.У лічынках O. cornifrons мікрабактэрыі могуць спрыяць балансу і ўстойлівасці мікрабіёма кішачніка ва ўмовах стрэсу.Акрамя таго, Rhodococcus сустракаецца ў лічынках O. cornifrons і вядомы сваімі здольнасцямі да детоксікаціі67.Гэты род таксама знойдзены ў кішачніку A. florea, але ў вельмі нізкай колькасці68.Нашы вынікі дэманструюць наяўнасць шматлікіх генетычных варыяцый у шматлікіх мікробных таксонаў, якія могуць змяняць метабалічныя працэсы ў лічынках.Аднак неабходна лепшае разуменне функцыянальнай разнастайнасці O. cornifrons.
Такім чынам, вынікі паказваюць, што манкоцеб, пиритиостробин і трифлоксистробин зніжаюць прырост масы цела і павялічваюць смяротнасць лічынак кукурузнага мота.Нягледзячы на тое, што расце занепакоенасць уплывам фунгіцыдаў на апыляльнікаў, існуе неабходнасць лепшага разумення ўздзеяння рэшткавых метабалітаў гэтых злучэнняў.Гэтыя вынікі могуць быць уключаны ў рэкамендацыі для інтэграваных праграм барацьбы з апыляльнікамі, якія дапамагаюць фермерам пазбягаць выкарыстання пэўных фунгіцыдаў да і падчас цвіцення пладовых дрэў шляхам выбару фунгіцыдаў і змянення часу прымянення або заахвочвання выкарыстання менш шкодных альтэрнатыў 36. Гэтая інфармацыя важна для распрацоўкі рэкамендацый.па выкарыстанні пестыцыдаў, такіх як карэкціроўка існуючых праграм распылення і змяненне часу распылення пры выбары фунгіцыдаў або прасоўванне выкарыстання менш небяспечных альтэрнатыў.Неабходныя далейшыя даследаванні неспрыяльнага ўздзеяння фунгіцыдаў на суадносіны полаў, харчовыя паводзіны, мікрабіём кішачніка і малекулярныя механізмы, якія ляжаць у аснове страты вагі і смяротнасці ад кукурузнага мотылька.
Зыходныя дадзеныя 1, 2 і 3 на малюнках 1 і 2 былі размешчаны ў сховішчы дадзеных figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 і https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Паслядоўнасці, прааналізаваныя ў бягучым даследаванні (мал. 4, 5), даступныя ў рэпазітары NCBI SRA пад нумарам доступу PRJNA1023565.
Bosch, J. і Кемп, WP Развіццё і стварэнне відаў медоносных пчол у якасці апыляльнікаў сельскагаспадарчых культур: прыклад роду Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) і пладовых дрэў.бык.Ntomore.рэсурс.92, 3–16 (2002).
Паркер, М. Г. і інш.Практыка апылення і ўспрыманне альтэрнатыўных апыляльнікаў сярод вытворцаў яблыкаў у Нью-Ёрку і Пенсільваніі.абнаўленне.Сельская гаспадарка.сістэмы харчавання.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL і Ricketts TH. Экалогія і эканоміка міндальнага апылення з дапамогай мясцовых пчол.Ж. Эканоміка.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Лі Э., Ён Ю. і Парк Ю.-Л.Уплыў змены клімату на феналогію трагапана: наступствы для кіравання папуляцыяй.Падымацца.Змена 150, 305–317 (2018).
Artz, DR і Pitts-Singer, TL Уплыў фунгіцыдаў і дапаможных спрэяў на паводзіны гнездавання дзвюх кіраваных адзіночных пчол (Osmia lignaria і Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Бове С. і інш.Малатаксічны фунгіцыд для сельскагаспадарчых культур (фенбуканазол) перашкаджае сігналам рэпрадуктыўнай якасці самцоў, што прыводзіць да зніжэння паспяховасці спарвання дзікіх адзіночных пчол.J. Apps.экалогія.59, 1596–1607 (2022).
Сголастра Ф. і інш.Неоникотиноидные інсектыцыды і біясінтэз эргостерола душаць сінэргічны фунгіцыд гібель трох відаў пчол.Барацьба з шкоднікамі.навука.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.і Danforth BN Лічынкі адзіночных восаў змяняюць разнастайнасць бактэрый, якія пастаўляюцца пылком ствалавых пчол Osmia cornifrons (Megachilidae).пярэдні.мікраарганізм.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN і Steffan SA. Эктасімбіятычныя мікраарганізмы ў ферментаваным пылку гэтак жа важныя для развіцця адзіночных пчол, як і сама пылок.экалогія.эвалюцыя.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F і Thalheimer M. Міжрадковая пасадка ў яблыневых садах для барацьбы з хваробамі перасеву: практычнае даследаванне эфектыўнасці на аснове мікробных індыкатараў.Раслінная глеба 357, 381–393 (2012).
Марцін П. Л., Краўчык Т., Ходададзі Ф., Ачымовіч С. Г. і Пітэр К. А. Горкая гнілата яблыкаў у сярэдняй Атлантыцы ЗША: ацэнка відаў-узбуджальнікаў і ўплыў рэгіянальных умоў надвор'я і адчувальнасці гатункаў.Фітапаталогія 111, 966–981 (2021).
Каллен М.Г., Томпсан Л.Ж., Кэралан Дж.К., Стаўт Дж.К.і Стэнлі Д. А. Фунгіцыды, гербіцыды і пчолы: сістэматычны агляд існуючых даследаванняў і метадаў.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED і Jepson, PC Сінэргічны эфект EBI фунгіцыдаў і пиретроидных інсектыцыдаў на медоносных пчол (Apis mellifera).шкоднікаў навукі.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE і Peng, CY Уплыў выбраных фунгіцыдаў на рост і развіццё лічынак медоносных пчол Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).серада.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Ван Дайк, М., Мален, Э., Уікстэд, Д., і Макарт, С. Кіраўніцтва па прыняцці рашэння аб выкарыстанні пестыцыдаў для абароны апыляльнікаў у дрэвавых садах (Карнельскі універсітэт, 2018).
Iwasaki, JM і Hogendoorn, K. Ўздзеянне пчол nonpesticides: агляд метадаў і справаздачных вынікаў.Сельская гаспадарка.экасістэма.серада.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Кокс-Фостэр DL, Ramirez RA.і Пітс-Зінгер Т. Л. Уплыў тыпу харчавання і ўздзеяння пестыцыдаў на развіццё лічынак Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).серада.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM і Pitts-Singer TL. Шляхі ўздзеяння пестыцыдаў на адзінокіх пчол з пустымі гняздамі.серада.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Пан, NT і інш.Новы пратакол біялагічнага аналізу пры прыёме ўнутр для ацэнкі таксічнасці пестыцыдаў у дарослых японскіх садовых пчол (Osmia cornifrons).навука.Даклады 10, 9517 (2020).
Час публікацыі: 14 мая 2024 г