Děkujeme, že jste navštívili Nature.com.Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS.Pro dosažení nejlepších výsledků doporučujeme použít novější verzi prohlížeče (nebo vypnout režim kompatibility v aplikaci Internet Explorer).Mezitím, abychom zajistili trvalou podporu, zobrazujeme stránky bez stylů nebo JavaScriptu.
Fungicidy se často používají během kvetení plodů stromů a mohou ohrozit hmyzí opylovače.Málo se však ví o tom, jak nevčelí opylovači (např. včely samotářky, Osmia cornifrons) reagují na kontaktní a systémové fungicidy běžně používané na jabloních během květu.Tato mezera ve znalostech omezuje regulační rozhodnutí určující bezpečné koncentrace a načasování postřiku fungicidem.Hodnotili jsme účinky dvou kontaktních fungicidů (captan a mancozeb) a čtyř mezivrstvových/fytosystémových fungicidů (ciprocyklin, myklobutanil, pyrostrobin a trifloxystrobin).Účinky na přírůstek hmotnosti larev, přežití, poměr pohlaví a bakteriální diverzitu.Hodnocení bylo provedeno pomocí chronické orální biologické zkoušky, ve které byl pyl ošetřen ve třech dávkách na základě aktuálně doporučené dávky pro použití v terénu (1X), poloviční dávky (0,5X) a nízké dávky (0,1X).Všechny dávky mancozebu a pyritisolinu významně snížily tělesnou hmotnost a přežití larev.Poté jsme sekvenovali gen 16S, abychom charakterizovali larvální bakteriom mancozebu, fungicidu odpovědného za nejvyšší mortalitu.Zjistili jsme, že bakteriální diverzita a abundance byly významně sníženy u larev krmených pylem ošetřeným mancozebem.Naše laboratorní výsledky ukazují, že postřik některými z těchto fungicidů během kvetení je zvláště škodlivý pro zdraví O. cornifrons.Tyto informace jsou důležité pro budoucí rozhodnutí managementu týkající se udržitelného používání přípravků na ochranu ovocných stromů a slouží jako základ pro regulační procesy zaměřené na ochranu opylovačů.
Samotářská včela Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) byla do Spojených států zavlečena z Japonska koncem 70. a začátkem 80. let 20. století a od té doby hraje tento druh důležitou roli opylovače v řízených ekosystémech.Naturalizované populace této včely jsou součástí přibližně 50 druhů divokých včel, které doplňují včely, které opylují mandlové a jabloňové sady ve Spojených státech2,3.Masonové včely čelí mnoha výzvám, včetně fragmentace stanovišť, patogenů a pesticidů3,4.Z insekticidů snižují fungicidy energetický zisk, shánění potravy5 a kondicionování těla6,7.Ačkoli nedávný výzkum naznačuje, že zdraví včel Mason je přímo ovlivněno komenzálními a ektobaktickými mikroorganismy, 8,9 protože bakterie a houby mohou ovlivňovat výživu a imunitní reakce, účinky expozice fungicidům na mikrobiální rozmanitost včel Mason se teprve začínají projevovat. studoval.
Fungicidy různého účinku (kontaktní i systémové) se postřikují v sadech před a během květu k léčbě chorob, jako je strupovitost jabloní, hořká hniloba, hnědá hniloba a padlí10,11.Fungicidy jsou považovány za neškodné pro opylovače, proto se doporučují zahradníkům v období květu;Expozice a požití těchto fungicidů včelami je poměrně dobře známé, protože je součástí procesu registrace pesticidů Agenturou pro ochranu životního prostředí USA a mnoha dalšími národními regulačními agenturami12,13,14.Účinky fungicidů na jiné než včely jsou však méně známé, protože nejsou vyžadovány podle dohod o registraci ve Spojených státech15.Navíc obecně neexistují žádné standardizované protokoly pro testování jednotlivých včel16,17 a udržování včelstev, která poskytují včely pro testování, je náročné18.V Evropě a USA se stále častěji provádějí pokusy s různými řízenými včelami za účelem studia účinků pesticidů na divoké včely a nedávno byly vyvinuty standardizované protokoly pro O. cornifrons19.
Rohaté včely jsou monocyty a jsou komerčně používány v kaprových plodinách jako doplněk nebo náhrada za včely medonosné.Tyto včely se objevují mezi březnem a dubnem, přičemž předčasní samci se objevují tři až čtyři dny před samičkami.Po páření samice aktivně sbírá pyl a nektar, aby poskytla sérii plodových buněk v trubicovité hnízdní dutině (přirozené nebo umělé)1,20.Vajíčka jsou kladena na pyl uvnitř buněk;samice pak staví hliněnou stěnu před přípravou další buňky.Larvy prvního instaru jsou uzavřeny v chorionu a živí se embryonálními tekutinami.Od druhého do pátého instaru (prepupa) se larvy živí pylem22.Jakmile je zásoba pylu zcela vyčerpána, larvy vytvoří kokony, zakuklí se a objeví se jako dospělci ve stejné plodové komoře, obvykle koncem léta20,23.Dospělci se objevují na jaře následujícího roku.Přežití dospělých je spojeno s čistým energetickým přírůstkem (přírůstkem hmotnosti) na základě příjmu potravy.Nutriční kvalita pylu, stejně jako další faktory, jako je počasí nebo expozice pesticidům, jsou tedy determinanty přežití a zdraví24.
Insekticidy a fungicidy aplikované před rozkvětem jsou schopny se pohybovat ve vaskulatuře rostliny v různé míře, od translaminárních (např. schopné se pohybovat z horního povrchu listů na spodní, jako některé fungicidy) 25 až po skutečně systémové účinky., které mohou proniknout do koruny od kořenů, mohou vniknout do nektaru květů jabloní26, kde mohou zabít dospělého O. cornifrons27.Některé pesticidy se také vyluhují do pylu, což ovlivňuje vývoj larev kukuřice a způsobuje jejich smrt19.Jiné studie ukázaly, že některé fungicidy mohou významně změnit hnízdní chování příbuzného druhu O. lignaria28.Laboratorní a terénní studie simulující scénáře expozice pesticidům (včetně fungicidů) navíc ukázaly, že pesticidy negativně ovlivňují fyziologii 22 morfologii 29 a přežití včel medonosných a některých včel samotářských.Různé fungicidní postřiky aplikované přímo na otevřené květy během kvetení mohou kontaminovat pyl shromážděný dospělými jedinci pro vývoj larev, jejichž účinky je třeba ještě prostudovat30.
Stále více se uznává, že vývoj larev je ovlivněn pyly a mikrobiálními společenstvími trávicího systému.Mikrobiom včely ovlivňuje parametry, jako je tělesná hmotnost31, metabolické změny22 a náchylnost k patogenům32.Předchozí studie zkoumaly vliv vývojového stadia, živin a prostředí na mikrobiom samotářských včel.Tyto studie odhalily podobnosti ve struktuře a četnosti larválních a pylových mikrobiomů33, stejně jako nejběžnějších bakteriálních rodů Pseudomonas a Delftia, mezi samotářskými druhy včel.Přestože jsou fungicidy spojovány se strategiemi ochrany zdraví včel, účinky fungicidů na larvální mikroflóru prostřednictvím přímé orální expozice zůstávají neprozkoumané.
Tato studie testovala účinky reálných dávek šesti běžně používaných fungicidů registrovaných pro použití na plodech stromů ve Spojených státech amerických, včetně kontaktních a systémových fungicidů podávaných perorálně larvám zavíječe kukuřičného z kontaminovaných potravin.Zjistili jsme, že kontaktní a systémové fungicidy snižují přírůstek tělesné hmotnosti včel a zvyšují mortalitu, přičemž nejzávažnější účinky jsou spojeny s mancozebem a pyrithiopidem.Poté jsme porovnali mikrobiální diverzitu larev krmených pylovou stravou ošetřenou mancozebem s larvami krmenými kontrolní stravou.Diskutujeme potenciální mechanismy, které jsou základem úmrtnosti a důsledky pro programy integrované ochrany proti škůdcům a opylovačům (IPPM)36.
Dospělí O. cornifrons přezimující v zámotcích byli získáni z Fruit Research Center, Biglerville, PA a skladováni při -3 až 2 °C (±0,3 °C).Před experimentem (celkem 600 kokonů).V květnu 2022 bylo 100 zámotků O. cornifrons denně přemístěno do plastových kelímků (50 zámotků na kelímek, DI 5 cm × 15 cm dlouhé) a do kelímků byly umístěny ubrousky, aby se podpořilo otevírání a poskytl žvýkatelný substrát, čímž se snížil tlak na kamenité včely37.Umístěte dva plastové kelímky obsahující kokony do hmyzí klece (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) s 10 ml podavači obsahujícími 50% roztok sacharózy a uložte na čtyři dny, aby bylo zajištěno uzavření a páření.23°C, relativní vlhkost 60%, fotoperioda 10 l (nízká intenzita): 14 dní.100 spářených samic a samců bylo vypuštěno každé ráno po dobu šesti dnů (100 za den) do dvou umělých hnízd během vrcholného kvetení jabloní (pastové hnízdo: šířka 33,66 × výška 30,48 × délka 46,99 cm; doplňkový obrázek 1).Umístěno v Pennsylvania State Arboretum, poblíž třešně (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), broskve (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), hrušky (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), jabloň věnčitá (Malus coronaria) a četné odrůdy jabloní (Malus coronaria, Malus), jabloň domácí 'Co-op 30′ Enterprise™, jabloň Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Každá modrá plastová ptačí budka se vejde na dvě dřevěné krabice.Každá hnízdní budka obsahovala 800 prázdných kraftových papírových trubiček (otevřená spirála, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) vložených do neprůhledných celofánových trubic (OD 0,7 viz Plastové zátky (T-1X zátky) poskytují místa hnízdění .
Obě hnízdní budky směřovaly na východ a byly zakryty zeleným plastovým zahradním oplocením (Everbilt model #889250EB12, velikost otvoru 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m), aby se zabránilo přístupu hlodavců a ptáků, a umístěny na povrch půdy vedle půdy z budky krabice.Hnízdní budka (doplňkový obrázek 1a).Vajíčka zavíječe kukuřičného byla odebírána denně odebráním 30 zkumavek z hnízd a jejich transportem do laboratoře.Pomocí nůžek udělejte řez na konci trubice, poté spirálovou trubici rozeberte, abyste odkryli plodové buňky.Jednotlivá vajíčka a jejich pyl byly odstraněny pomocí zakřivené špachtle (sada nástrojů Microslide, BioQuip Products Inc., Kalifornie).Vejce byla inkubována na vlhkém filtračním papíru a umístěna do Petriho misky na 2 hodiny před použitím v našich experimentech (doplňkový obrázek lb-d).
V laboratoři jsme hodnotili orální toxicitu šesti fungicidů aplikovaných před a během květu jabloně ve třech koncentracích (0,1X, 0,5X a 1X, kde 1X je značka aplikovaná na 100 galonů vody/akr. Vysoká polní dávka = koncentrace v oboru)., Stůl 1).Každá koncentrace byla opakována 16krát (n = 16).Dva kontaktní fungicidy (tabulka S1: mancozeb 2696,14 ppm a captan 2875,88 ppm) a čtyři systémové fungicidy (tabulka S1: pyrithiostrobin 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; myclobutanil 52m azol; ppm ) toxicita pro ovoce, zeleninu a okrasné plodiny .Pyl jsme homogenizovali pomocí mlýnku, přenesli 0,20 g do jamky (24jamková Falcon Plate) a přidali a promíchali 1 μl fungicidního roztoku za vzniku pyramidálního pylu s 1 mm hlubokými jamkami, do kterých byla umístěna vajíčka.Umístěte pomocí mini špachtle (doplňkový obrázek 1c,d).Falcon destičky byly skladovány při teplotě místnosti (25 °C) a 70% relativní vlhkosti.Porovnali jsme je s kontrolními larvami krmenými homogenní pylovou stravou ošetřenou čistou vodou.Zaznamenávali jsme mortalitu a měřili hmotnost larev každý druhý den, dokud larvy nedosáhly předpukulárního věku pomocí analytické váhy (Fisher Scientific, přesnost = 0,0001 g).Nakonec byl poměr pohlaví hodnocen otevřením kokonu po 2,5 měsících.
DNA byla extrahována z celých larev O. cornifrons (n = 3 na stav ošetření, pyl ošetřený mancozebem a neošetřený pyl) a na těchto vzorcích jsme provedli analýzy mikrobiální diverzity, zejména proto, že u mancozebu byla pozorována nejvyšší mortalita u larev.příjem MnZn.DNA byla amplifikována, purifikována pomocí DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA kit (Zymo Research, Irvine, CA) a sekvenována (600 cyklů) na Illumina® MiSeq™ s použitím soupravy v3.Cílené sekvenování bakteriálních 16S ribozomálních RNA genů bylo provedeno pomocí Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) s použitím primerů zacílených na oblast V3-V4 genu 16S rRNA.Kromě toho bylo provedeno sekvenování 18S s použitím 10% inkluze PhiX a amplifikace byla provedena s použitím páru primerů 18S001 a NS4.
Importujte a zpracujte spárovaná čtení39 pomocí kanálu QIIME2 (v2022.11.1).Tato čtení byla oříznuta a sloučena a chimérické sekvence byly odstraněny pomocí pluginu DADA2 v QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40.Přiřazení tříd 16S a 18S bylo provedeno pomocí pluginu pro klasifikaci objektů Classify-sklearn a předem trénovaného artefaktu silva-138-99-nb-classifier.
Všechna experimentální data byla kontrolována na normalitu (Shapiro-Wilks) a homogenitu rozptylů (Leveneův test).Protože soubor dat nesplňoval předpoklady parametrické analýzy a transformace nedokázala standardizovat rezidua, provedli jsme neparametrickou dvoucestnou ANOVA (Kruskal-Wallis) se dvěma faktory [čas (třífáze 2, 5 a 8 dní časové body) a fungicid] k vyhodnocení účinku ošetření na čerstvou hmotnost larev, poté byla provedena post hoc neparametrická párová srovnání pomocí Wilcoxonova testu.Použili jsme zobecněný lineární model (GLM) s Poissonovou distribucí k porovnání účinků fungicidů na přežití ve třech koncentracích fungicidů41,42.Pro analýzu diferenciální četnosti byl počet variant sekvencí amplikonu (ASV) na úrovni rodu zhroucen.Srovnání rozdílné četnosti mezi skupinami pomocí 16S (úroveň rodu) a 18S relativní četnosti byla provedena pomocí zobecněného aditivního modelu pro polohu, měřítko a tvar (GAMLSS) s distribucemi rodiny beta zero-inflated (BEZI), které byly modelovány na makro .v Microbiome R43 (v1.1).1).Před diferenciální analýzou odstraňte mitochondriální a chloroplastové druhy.Vzhledem k různým taxonomickým úrovním 18S byla pro diferenciální analýzy použita pouze nejnižší úroveň každého taxonu.Všechny statistické analýzy byly provedeny pomocí R (v. 3.4.3., projekt CRAN) (Team 2013).
Expozice mancozebu, pyrithiostrobinu a trifloxystrobinu významně snížila přírůstek tělesné hmotnosti u O. cornifrons (obr. 1).Tyto účinky byly konzistentně pozorovány u všech tří hodnocených dávek (obr. 1a–c).Cyklostrobin a myklobutanil významně nesnížily hmotnost larev.
Průměrná čerstvá hmotnost larev zavíječe stonků měřená ve třech časových bodech při čtyřech dietních ošetřeních (homogenní pylové krmivo + fungicid: kontrola, 0,1X, 0,5X a 1X dávky).(a) Nízká dávka (0,1X): první časový bod (den 1): x2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, druhý časový bod (den 5): 22,83, DF = 0,0009;potřetí;bod (8. den): x2: 28,39, DF = 6;(b) poloviční dávka (0,5X): první časový bod (den 1): x2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, druhý časový bod (první den).x): x2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;třetí časový bod (den 8) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Místo nebo plná dávka (1X): první časový bod (den 1) x2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, druhý časový bod (den 5): x2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;třetí časový bod (den 8): x2: 28,39, DF = 6;neparametrická analýza rozptylu.Sloupce představují průměr ± SE párových srovnání (a = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Při nejnižší dávce (0,1X) byla tělesná hmotnost larev snížena o 60 % u trifloxystrobinu, o 49 % u mancozebu, 48 % u myklobutanilu a 46 % u pyrithistrobinu (obr. 1a).Při expozici poloviční polní dávce (0,5X) se tělesná hmotnost larev mancozebu snížila o 86 %, pyrithiostrobinu o 52 % a trifloxystrobinu o 50 % (obr. 1b).Plná polní dávka (1X) mancozebu snížila hmotnost larev o 82 %, pyrithiostrobin o 70 % a trifloxystrobin, myclobutanil a sangard přibližně o 30 % (obr. 1c).
Mortalita byla nejvyšší u larev krmených pylem ošetřeným mancozebem, následovaným pyrithiostrobinem a trifloxystrobinem.Mortalita se zvyšovala se zvyšujícími se dávkami mancozebu a pyritisolinu (obr. 2; tabulka 2).Úmrtnost zavíječe kukuřičného se však s rostoucí koncentrací trifloxystrobinu zvýšila jen mírně;cyprodinil a kaptan významně nezvýšily mortalitu ve srovnání s kontrolní léčbou.
Mortalita larev zavrtalky byla porovnána po požití pylu individuálně ošetřeného šesti různými fungicidy.Mancozeb a pentopyramid byly citlivější na orální expozici larvám kukuřičným (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (čára, sklon = 0,29, P < 0,001; sklon = 0,24, P < 0,00)).
V průměru ve všech léčbách bylo 39,05 % pacientů žen a 60,95 % mužů.Mezi kontrolní léčbou byl podíl žen 40 % ve studiích s nízkou dávkou (0,1X) a poloviční dávkou (0,5X) a 30 % ve studiích s polní dávkou (1X).Při dávce 0,1X bylo mezi larvami krmenými pylem ošetřeným mancozebem a myklobutanilem 33,33 % dospělých samic, 22 % dospělých samic, 44 % dospělých larev byly samice, 44 % dospělých larev byly samice.samice, 41 % dospělých larev byly samice a kontroly byly 31 % (obr. 3a).Při dávce 0,5násobku dávky bylo 33 % dospělých červů ve skupině s mancozebem a pyrithiostrobinem samice, 36 % ve skupině s trifloxystrobinem, 41 % ve skupině s myklobutanilem a 46 % ve skupině s cyprostrobinem.Toto číslo bylo ve skupině 53 %.v kaptanové skupině a 38 % v kontrolní skupině (obr. 3b).Při dávce 1X bylo ve skupině mancozeb 30 % žen, 36 % ve skupině s pyrithiostrobinem, 44 % ve skupině s trifloxystrobinem, 38 % ve skupině s myklobutanilem, 50 % v kontrolní skupině byly ženy – 38,5 % (obr. 3c) .
Procento samic a samců vrtule po expozici fungicidu v larválním stádiu.(a) Nízká dávka (0,1X).(b) Poloviční dávka (0,5X).(c) Terénní dávka nebo plná dávka (1X).
16S sekvenční analýza ukázala, že bakteriální skupina se lišila mezi larvami krmenými pylem ošetřeným mancozebem a larvami krmenými neošetřeným pylem (obr. 4a).Mikrobiální index neošetřených larev krmených pylem byl vyšší než u larev krmených pylem ošetřeným mancozebem (obr. 4b).Ačkoli pozorovaný rozdíl v bohatosti mezi skupinami nebyl statisticky významný, byl významně nižší než rozdíl pozorovaný u larev živících se neošetřeným pylem (obr. 4c).Relativní četnost ukázala, že mikrobiota larev krmených kontrolním pylem byla rozmanitější než mikrobiota larev krmených larvami ošetřenými mancozebem (obr. 5a).Deskriptivní analýza odhalila přítomnost 28 rodů v kontrolních vzorcích a vzorcích ošetřených mancozebem (obr. 5b).c Analýza pomocí 18S sekvenování neodhalila žádné významné rozdíly (doplňkový obrázek 2).
Profily SAV založené na sekvencích 16S byly porovnány se Shannonovou bohatostí a pozorovanou bohatostí na úrovni kmene.a) Analýza hlavních souřadnic (PCoA) založená na celkové struktuře mikrobiálního společenstva u neošetřených larev krmených pylem nebo kontrolních larev (modrá) a larev krmených mancozebem (oranžová).Každý datový bod představuje samostatný vzorek.PCoA byla vypočtena pomocí Bray-Curtisovy vzdálenosti multivariační distribuce t.Ovály představují 80% úroveň spolehlivosti.(b) Boxplot, nezpracované údaje o bohatství Shannon (body) ac.Pozorovatelné bohatství.Krabicové grafy ukazují rámečky pro střední čáru, mezikvartilový rozsah (IQR) a 1,5 × IQR (n = 3).
Složení mikrobiálních společenství larev krmených mancozebem ošetřeným a neošetřeným pylem.(a) Relativní hojnost mikrobiálních rodů se čte u larev.(b) Tepelná mapa identifikovaných mikrobiálních společenstev.Delftia (poměr šancí (OR) = 0,67, P = 0,0030) a Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Řádky tepelných map jsou seskupeny pomocí korelační vzdálenosti a průměrné konektivity.
Naše výsledky ukazují, že orální expozice kontaktním (mancozeb) a systémovým (pyrostrobin a trifloxystrobin) fungicidům, široce aplikovaným během kvetení, významně snížila přírůstek hmotnosti a zvýšila mortalitu larev kukuřice.Kromě toho mancozeb významně snížil diverzitu a bohatost mikrobiomu během prepupal fáze.Myclobutanil, další systémový fungicid, významně snížil přírůstek tělesné hmotnosti larev ve všech třech dávkách.Tento účinek byl evidentní ve druhém (den 5) a třetím (den 8) časových bodech.Naproti tomu cyprodinil a captan významně nesnižovaly hmotnostní přírůstek ani přežití ve srovnání s kontrolní skupinou.Pokud je nám známo, tato práce je první, která určuje účinky polních dávek různých fungicidů používaných k ochraně plodin kukuřice prostřednictvím přímé expozice pylu.
Všechna ošetření fungicidy významně snížila nárůst tělesné hmotnosti ve srovnání s kontrolními ošetřeními.Mancozeb měl největší účinek na přírůstek tělesné hmotnosti larev s průměrným snížením o 51 %, následovaný pyrithiostrobinem.Jiné studie však neuvedly nepříznivé účinky polních dávek fungicidů na larvální stadia44.Ačkoli bylo prokázáno, že dithiokarbamátové biocidy mají nízkou akutní toxicitu45, ethylenbisdithiokarbamáty (EBDCS), jako je mancozeb, se mohou rozkládat na močovinový ethylensulfid.Vzhledem k jeho mutagenním účinkům u jiných zvířat může být tento produkt rozkladu zodpovědný za pozorované účinky46,47.Předchozí studie ukázaly, že tvorbu ethylenthiomočoviny ovlivňují faktory, jako je zvýšená teplota48, vlhkost49 a délka skladování produktu50.Správné podmínky skladování biocidů mohou tyto vedlejší účinky zmírnit.Kromě toho Evropský úřad pro bezpečnost potravin vyjádřil znepokojení nad toxicitou pyrithiopidu, u kterého bylo prokázáno, že je karcinogenní pro trávicí systém jiných zvířat51.
Perorální podávání mancozebu, pyrithiostrobinu a trifloxystrobinu zvyšuje mortalitu larev zavíječe kukuřičného.Naproti tomu myklobutanil, ciprocyklin a kaptan neměly na mortalitu žádný vliv.Tyto výsledky se liší od výsledků Ladurnera et al.52, kteří prokázali, že kaptan významně snížil přežití dospělých O. lignaria a Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Kromě toho bylo zjištěno, že fungicidy jako captan a boscalid způsobují úmrtnost larev52,53,54 nebo mění chování při krmení55.Tyto změny mohou následně ovlivnit nutriční kvalitu pylu a v konečném důsledku i energetický zisk larválního stádia.Mortalita pozorovaná v kontrolní skupině byla v souladu s jinými studiemi 56,57.
Poměr pohlaví příznivých pro muže pozorovaný v naší práci lze vysvětlit faktory, jako je nedostatečné páření a špatné povětrnostní podmínky během kvetení, jak již dříve pro O. cornuta navrhli Vicens a Bosch.Přestože samice a samci v naší studii měli čtyři dny na páření (období obecně považované za dostatečné pro úspěšné páření), záměrně jsme snížili intenzitu světla, abychom minimalizovali stres.Tato modifikace však může neúmyslně narušit proces párování61.Kromě toho včely zažívají několik dní nepříznivého počasí, včetně deště a nízkých teplot (<5°C), což může také negativně ovlivnit úspěšnost páření4,23.
Přestože se naše studie zaměřila na celý larvální mikrobiom, naše výsledky poskytují pohled na potenciální vztahy mezi bakteriálními komunitami, které mohou být kritické pro výživu včel a expozici fungicidům.Například larvy krmené pylem ošetřeným mancozebem měly významně sníženou strukturu mikrobiálního společenstva a početnost ve srovnání s larvami krmenými neošetřeným pylem.U larev konzumujících neošetřený pyl byly dominantní bakteriální skupiny Proteobacteria a Actinobacteria, které byly převážně aerobní nebo fakultativně aerobní.Je známo, že delftské bakterie, obvykle spojené se samotářskými druhy včel, mají antibiotickou aktivitu, což ukazuje na potenciální ochrannou roli proti patogenům.Další bakteriální druh, Pseudomonas, byl hojný u larev krmených neošetřeným pylem, ale byl významně snížen u larev ošetřených mancozebem.Naše výsledky podporují předchozí studie identifikující Pseudomonas jako jeden z nejhojnějších rodů u O. bicornis35 a dalších solitérních vos34.Ačkoli experimentální důkazy o úloze Pseudomonas ve zdraví O. cornifrons nebyly studovány, bylo prokázáno, že tato bakterie podporuje syntézu ochranných toxinů u brouka Paederus fuscipes a podporuje metabolismus argininu in vitro 35, 65. Tato pozorování naznačují potenciální roli ve virové a bakteriální obraně během vývoje larev O. cornifrons.Microbacterium je další rod identifikovaný v naší studii, o kterém se uvádí, že je přítomen ve vysokých počtech u larev černé mouchy za podmínek hladovění66.U larev O. cornifrons mohou mikrobakterie přispívat k rovnováze a odolnosti střevního mikrobiomu ve stresových podmínkách.Kromě toho se Rhodococcus nachází v larvách O. cornifrons a je známý svými detoxikačními schopnostmi67.Tento rod se také vyskytuje ve střevech A. florea, ale ve velmi nízkém množství68.Naše výsledky prokazují přítomnost mnoha genetických variací napříč četnými mikrobiálními taxony, které mohou měnit metabolické procesy u larev.Je však potřeba lépe porozumět funkční diverzitě O. cornifrons.
V souhrnu výsledky naznačují, že mancozeb, pyrithiostrobin a trifloxystrobin snížily přírůstek tělesné hmotnosti a zvýšily mortalitu larev zavíječe kukuřičného.Přestože narůstají obavy z účinků fungicidů na opylovače, je potřeba lépe porozumět účinkům reziduálních metabolitů těchto sloučenin.Tyto výsledky lze začlenit do doporučení pro programy integrovaného řízení opylovačů, které pomáhají zemědělcům vyhnout se používání určitých fungicidů před a během kvetení ovocných stromů výběrem fungicidů a změnou načasování aplikace nebo podporou používání méně škodlivých alternativ 36. Tyto informace je důležité pro tvorbu doporučení.o používání pesticidů, jako je úprava stávajících postřikových programů a změna načasování postřiku při výběru fungicidů nebo podpora používání méně nebezpečných alternativ.Je zapotřebí další výzkum nepříznivých účinků fungicidů na poměr pohlaví, potravní chování, střevní mikrobiom a molekulární mechanismy, které jsou základem hubnutí a úmrtnosti zavíječe kukuřičného.
Zdrojová data 1, 2 a 3 na obrázcích 1 a 2 byla uložena v úložišti dat figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 a https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Sekvence analyzované v současné studii (obr. 4, 5) jsou dostupné v úložišti NCBI SRA pod přístupovým číslem PRJNA1023565.
Bosch, J. a Kemp, WP Vývoj a etablování druhů včel medonosných jako opylovačů zemědělských plodin: příklad rodu Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) a ovocné stromy.býk.Ntomore.zdroj.92, 3-16 (2002).
Parker, MG a kol.Praktiky opylování a vnímání alternativních opylovačů mezi pěstiteli jablek v New Yorku a Pensylvánii.Aktualizace.Zemědělství.potravinové systémy.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL a Ricketts TH Ekologie a ekonomika opylování mandlí pomocí původních včel.J. Ekonomie.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., and Park, Y.-L.Účinky změny klimatu na tragopanovou fenologii: důsledky pro řízení populace.Vylézt.Změna 150, 305–317 (2018).
Artz, DR a Pitts-Singer, TL Vliv fungicidních a adjuvantních postřiků na hnízdní chování dvou obhospodařovaných samotářských včel (Osmia lignaria a Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. a kol.Nízko toxický plodinový fungicid (fenbukonazol) interferuje se signály samčí reprodukční kvality, což vede ke snížení úspěšnosti páření u divokých samotářských včel.J. Apps.ekologie.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. a kol.Neonikotinoidní insekticidy a biosyntéza ergosterolu potlačují synergickou mortalitu fungicidů u tří druhů včel.Hubení škůdců.věda.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.a Danforth BN Solitary vosí larvy mění bakteriální diverzitu dodávanou pylem včelám Osmia cornifrons (Megachilidae) hnízdícím na stonku.přední.mikroorganismus.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN a Steffan SA Ektosymbiotické mikroorganismy ve fermentovaném pylu jsou pro vývoj samotářských včel stejně důležité jako samotný pyl.ekologie.vývoj.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F a Thalheimer M. Meziřádková výsadba v jabloňových sadech pro kontrolu chorob způsobených přeséváním: praktická studie účinnosti založená na mikrobiálních indikátorech.Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG a Peter KA Hořká hniloba jablek ve středním Atlantiku ve Spojených státech amerických: hodnocení kauzativních druhů a vlivu regionálních povětrnostních podmínek a citlivosti kultivarů.Fytopatologie 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.a Stanley DA Fungicidy, herbicidy a včely: systematický přehled stávajícího výzkumu a metod.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED a Jepson, PC Synergické účinky EBI fungicidů a pyrethroidních insekticidů na včely medonosné (Apis mellifera).kazí vědu.39, 293-297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE a Peng, CY Vliv vybraných fungicidů na růst a vývoj larev včely medonosné Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).Středa.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. a McArt, S. Rozhodovací příručka pro použití pesticidů k ochraně opylovačů ve stromových sadech (Cornell University, 2018).
Iwasaki, JM a Hogendoorn, K. Vystavení včel nepesticidům: přehled metod a hlášených výsledků.Zemědělství.ekosystému.Středa.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.a Pitts-Singer TL Vliv typu dodávky a expozice pesticidům na vývoj larev Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).Středa.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM a Pitts-Singer TL Cesty vystavení samotářským včelám s prázdným hnízdem pesticidy.Středa.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT a kol.Nový protokol biologického testu požití pro hodnocení toxicity pesticidů u dospělých japonských zahradních včel (Osmia cornifrons).věda.Zprávy 10, 9517 (2020).
Čas odeslání: 14. května 2024