Grazzi talli żort Nature.com. Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ limitat għas-CSS. Għal riżultati aħjar, nirrakkomandaw li tuża verżjoni aktar ġdida tal-browser tiegħek (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibilità fl-Internet Explorer). Sadanittant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, qed nuru s-sit mingħajr stil jew JavaScript.
Il-funġiċidi spiss jintużaw matul il-fjoritura tal-frott tas-siġar u jistgħu jheddu l-pollinaturi tal-insetti. Madankollu, ftit li xejn huwa magħruf dwar kif il-pollinaturi mhux tan-naħal (eż., in-naħal solitarju, Osmia cornifrons) jirrispondu għall-funġiċidi ta' kuntatt u sistemiċi li jintużaw komunement fuq it-tuffieħ matul il-fjoritura. Din in-nuqqas ta' għarfien jillimita d-deċiżjonijiet regolatorji li jiddeterminaw konċentrazzjonijiet sikuri u ż-żmien tal-isprejjar tal-funġiċidi. Aħna vvalutajna l-effetti ta' żewġ funġiċidi ta' kuntatt (captan u mancozeb) u erba' funġiċidi bejn is-saffi/fitosistema (ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobin u trifloxystrobin). Effetti fuq iż-żieda fil-piż tal-larva, is-sopravivenza, il-proporzjon tas-sessi u d-diversità batterjali. L-evalwazzjoni twettqet bl-użu ta' bijoassaġġ orali kroniku fejn il-polline ġie ttrattat fi tliet dożi bbażati fuq id-doża rakkomandata bħalissa għall-użu fuq il-post (1X), nofs doża (0.5X) u doża baxxa (0.1X). Id-dożi kollha ta' mancozeb u pyritisoline naqqsu b'mod sinifikanti l-piż tal-ġisem u s-sopravivenza tal-larva. Imbagħad sekwenzajna l-ġene 16S biex nikkaratterizzaw il-batterjoma larvali tal-mancozeb, il-funġiċida responsabbli għall-ogħla mortalità. Sibna li d-diversità u l-abbundanza batterika kienu mnaqqsa b'mod sinifikanti fil-larvi li ngħataw polline trattat bil-mancozeb. Ir-riżultati tal-laboratorju tagħna jindikaw li l-bexx ta' wħud minn dawn il-funġiċidi waqt il-fjoritura huwa partikolarment ta' ħsara għas-saħħa tal-O. cornifrons. Din l-informazzjoni hija rilevanti għal deċiżjonijiet ta' ġestjoni futuri rigward l-użu sostenibbli ta' prodotti għall-protezzjoni tas-siġar tal-frott u sservi bħala l-bażi għal proċessi regolatorji mmirati lejn il-protezzjoni tal-pollinaturi.
In-naħla bennejja solitarja Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) ġiet introdotta fl-Istati Uniti mill-Ġappun fl-aħħar tas-snin sebgħin u l-bidu tas-snin tmenin, u l-ispeċi kellha rwol importanti ta' pollinatur f'ekosistemi ġestiti minn dakinhar 'l hawn. Popolazzjonijiet naturalizzati ta' din in-naħla huma parti minn madwar 50 speċi ta' naħal selvaġġ li jikkomplementaw in-naħal li jdakkru l-ġonna tal-lewż u tat-tuffieħ fl-Istati Uniti2,3. In-naħal bennejja jiffaċċjaw ħafna sfidi, inkluż il-frammentazzjoni tal-ħabitat, il-patoġeni, u l-pestiċidi3,4. Fost l-insettiċidi, il-funġiċidi jnaqqsu l-qligħ tal-enerġija, it-tiftix għall-ikel5 u l-ikkundizzjonar tal-ġisem6,7. Għalkemm riċerka reċenti tissuġġerixxi li s-saħħa tan-naħal bennejja hija influwenzata direttament minn mikro-organiżmi kommensali u ektobattiċi,8,9 minħabba li l-batterji u l-fungi jistgħu jinfluwenzaw in-nutrizzjoni u r-risponsi immuni, l-effetti tal-esponiment għall-funġiċidi fuq id-diversità mikrobjali tan-naħal bennejja għadhom kemm bdew jiġu studjati.
Funġiċidi b'effetti varji (kuntatt u sistemiċi) huma sprejjati fil-ġonna tal-frott qabel u matul il-fjoritura biex jikkuraw mard bħall-qorriegħa tat-tuffieħ, it-taħsir morr, it-taħsir kannella u l-moffa trab10,11. Il-funġiċidi huma kkunsidrati bħala li ma jagħmlux ħsara lill-pollinaturi, għalhekk huma rakkomandati lill-ġardinara matul il-perjodu tal-fjoritura; L-esponiment u l-inġestjoni ta' dawn il-funġiċidi min-naħal huma relattivament magħrufa sew, peress li huma parti mill-proċess ta' reġistrazzjoni tal-pestiċidi mill-Aġenzija tal-Protezzjoni Ambjentali tal-Istati Uniti u ħafna aġenziji regolatorji nazzjonali oħra12,13,14. Madankollu, l-effetti tal-funġiċidi fuq annimali mhux naħal huma inqas magħrufa għaliex mhumiex meħtieġa taħt ftehimiet ta' awtorizzazzjoni għall-kummerċjalizzazzjoni fl-Istati Uniti15. Barra minn hekk, ġeneralment m'hemm l-ebda protokolli standardizzati għall-ittestjar ta' naħal wieħed16,17, u ż-żamma ta' kolonji li jipprovdu naħal għall-ittestjar hija ta' sfida18. Provi ta' naħal immaniġġjati b'mod differenti qed isiru dejjem aktar fl-Ewropa u fl-Istati Uniti biex jistudjaw l-effetti tal-pestiċidi fuq in-naħal selvaġġ, u protokolli standardizzati ġew żviluppati reċentement għal O. cornifrons19.
In-naħal bil-qrun huma monoċiti u jintużaw kummerċjalment fl-għelejjel tal-karpjun bħala suppliment jew sostitut għan-naħal tal-għasel. Dawn in-naħal joħorġu bejn Marzu u April, bl-irġiel prekoċi joħorġu tlieta jew erbat ijiem qabel in-nisa. Wara t-tgħammir, in-nisa tiġbor b'mod attiv il-polline u n-nektar biex tipprovdi serje ta' ċelloli tat-tnissil fil-kavità tubulari tal-bejta (naturali jew artifiċjali)1,20. Il-bajd jitqiegħed fuq il-polline ġewwa ċ-ċelloli; in-nisa mbagħad tibni ħajt tat-tafal qabel ma tipprepara ċ-ċellula li jmiss. Il-larvi tal-ewwel stadju huma magħluqa fil-korjon u jieklu fluwidi embrijoniċi. Mit-tieni sal-ħames stadju (prepupa), il-larvi jieklu l-polline22. Ladarba l-provvista tal-polline tkun eżawrita kompletament, il-larvi jiffurmaw fosdqiet, jimpupaw u joħorġu bħala adulti fl-istess kamra tat-tnissil, ġeneralment fl-aħħar tas-sajf20,23. L-adulti joħorġu fir-rebbiegħa ta' wara. Is-sopravivenza tal-adulti hija assoċjata maż-żieda netta fl-enerġija (żieda fil-piż) ibbażata fuq il-konsum tal-ikel. Għalhekk, il-kwalità nutrittiva tal-polline, kif ukoll fatturi oħra bħat-temp jew l-esponiment għall-pestiċidi, huma determinanti tas-sopravivenza u s-saħħa24.
L-insettiċidi u l-funġiċidi applikati qabel il-fjoritura jistgħu jiċċaqalqu fil-vaskulatura tal-pjanta fi gradi differenti, minn translaminari (eż., kapaċi jiċċaqalqu mill-wiċċ ta’ fuq tal-weraq għall-wiċċ t’isfel, bħal xi funġiċidi) 25 għal effetti tassew sistemiċi. , li jistgħu jippenetraw il-kuruna mill-għeruq, jistgħu jidħlu fin-nektar tal-fjuri tat-tuffieħ 26, fejn jistgħu joqtlu O. cornifrons adulti 27. Xi pestiċidi wkoll jinfiltraw fil-polline, u jaffettwaw l-iżvilupp tal-larva tal-qamħirrum u jikkawżaw il-mewt tagħhom 19. Studji oħra wrew li xi funġiċidi jistgħu jbiddlu b’mod sinifikanti l-imġiba tat-tbejjit tal-ispeċi relatata O. lignaria 28. Barra minn hekk, studji fil-laboratorju u fuq il-post li jissimulaw xenarji ta’ espożizzjoni għall-pestiċidi (inklużi funġiċidi) urew li l-pestiċidi jaffettwaw b’mod negattiv il-fiżjoloġija 22 il-morfoloġija 29 u s-sopravivenza tan-naħal tal-għasel u xi naħal solitarju. Diversi sprejs funġiċidi applikati direttament fuq fjuri miftuħa waqt il-fjoritura jistgħu jikkontaminaw il-polline miġbur mill-adulti għall-iżvilupp tal-larva, li l-effetti tiegħu għad iridu jiġu studjati 30.
Qed jiġi rikonoxxut dejjem aktar li l-iżvilupp tal-larva huwa influwenzat mill-komunitajiet tal-polline u tal-mikrobi tas-sistema diġestiva. Il-mikrobijoma tan-naħal tal-għasel tinfluwenza parametri bħall-massa tal-ġisem31, bidliet metaboliċi22 u s-suxxettibilità għall-patoġeni32. Studji preċedenti eżaminaw l-influwenza tal-istadju tal-iżvilupp, in-nutrijenti, u l-ambjent fuq il-mikrobijoma tan-naħal solitarju. Dawn l-istudji żvelaw xebh fl-istruttura u l-abbundanza tal-mikrobijomi tal-larva u tal-polline33, kif ukoll l-aktar ġeneri batteriċi komuni Pseudomonas u Delftia, fost l-ispeċi tan-naħal solitarju. Madankollu, għalkemm il-funġiċidi ġew assoċjati ma' strateġiji biex tiġi protetta s-saħħa tan-naħal, l-effetti tal-funġiċidi fuq il-mikrobijota tal-larva permezz ta' espożizzjoni orali diretta għadhom mhux esplorati.
Dan l-istudju ttestja l-effetti ta’ dożi fid-dinja reali ta’ sitt funġiċidi użati b’mod komuni rreġistrati għall-użu fuq il-frott tas-siġar fl-Istati Uniti, inklużi funġiċidi ta’ kuntatt u sistemiċi amministrati oralment lil-larva tal-kamla tad-dudu tal-qamħirrun minn ikel ikkontaminat. Sibna li l-funġiċidi ta’ kuntatt u sistemiċi naqqsu ż-żieda fil-piż tal-ġisem tan-naħal u żiedu l-mortalità, bl-aktar effetti severi assoċjati mal-mancozeb u l-pyrithiopide. Imbagħad qabbilna d-diversità mikrobjali tal-larva li ngħataw id-dieta tal-polline ttrattata bil-mancozeb ma’ dawk li ngħataw id-dieta ta’ kontroll. Niddiskutu mekkaniżmi potenzjali li fuqhom hija bbażata l-mortalità u l-implikazzjonijiet għall-programmi ta’ ġestjoni integrata tal-pesti u l-pollinaturi (IPPM)36.
L-O. cornifrons adulti li jqattgħu x-xitwa fil-fosdqiet inkisbu miċ-Ċentru tar-Riċerka tal-Frott, Biglerville, PA, u nħażnu f'temperatura ta' −3 sa 2°C (±0.3°C). Qabel l-esperiment (600 fosdqiet b'kollox). F'Mejju 2022, 100 fosdqiet ta' O. cornifrons ġew trasferiti kuljum fi tazzi tal-plastik (50 fosdqiet għal kull tazza, DI 5 ċm × 15 ċm twal) u tqiegħdu msielaħ ġewwa t-tazzi biex jippromwovu l-ftuħ u jipprovdu sottostrat li jista' jintmagħad, u b'hekk jitnaqqas l-istress fuq in-naħal tal-ġebel37. Poġġi żewġ tazzi tal-plastik li fihom il-fosdqiet f'gaġġa tal-insetti (30 × 30 × 30 ċm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tajwan) b'alimentaturi ta' 10 ml li fihom soluzzjoni ta' sukrożju ta' 50% u aħżenhom għal erbat ijiem biex tiżgura l-għeluq u t-tgħammir. 23°C, umdità relattiva 60%, fotoperjodu 10 l (intensità baxxa): 14-il jum. 100 mara u raġel imgħammrin ġew rilaxxati kull filgħodu għal sitt ijiem (100 kuljum) f'żewġ bejtiet artifiċjali matul l-aqwa fjuri tat-tuffieħ (bejta nassa: wisa' 33.66 × għoli 30.48 × tul 46.99 ċm; Figura Supplimentari 1). Imqiegħda fil-Pennsylvania State Arboretum, ħdejn iċ-ċirasa (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), il-ħawħ (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), il-lanġas (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), is-siġra tat-tuffieħ coronaria (Malus coronaria) u bosta varjetajiet ta' siġar tat-tuffieħ (Malus coronaria, Malus), is-siġra tat-tuffieħ domestika 'Co-op 30′ Enterprise™, is-siġra tat-tuffieħ Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, il-begonja 'Freedom', il-Begonia 'Golden Delicious', il-Begonia 'Nova Spy'). Kull kaxxa tal-bejta tal-plastik blu tidħol fuq żewġ kaxxi tal-injam. Kull kaxxa tal-bejta kien fiha 800 tubu vojt tal-karta kraft (miftuħa b'forma ta' spirali, 0.8 ċm ID × 15 ċm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) imdaħħla f'tubi opaki taċ-ċellofan (0.7 OD ara Tappijiet tal-plastik (tappijiet T-1X) jipprovdu postijiet għall-bejta.
Iż-żewġ kaxxi tal-bejtiet kienu jħarsu lejn il-lvant u kienu mgħottija b'ċnut tal-ġnien tal-plastik aħdar (mudell Everbilt #889250EB12, daqs tal-ftuħ 5 × 5 ċm, 0.95 m × 100 m) biex jipprevjenu l-aċċess tal-annimali gerriema u tal-għasafar u mqiegħda fuq il-wiċċ tal-ħamrija ħdejn il-kaxxi tal-ħamrija tal-kaxxa tal-bejtiet. Kaxxa tal-bejtiet (Figura Supplimentari 1a). Il-bajd tal-corn borer inġabar kuljum billi nġabru 30 tubu mill-bejtiet u ġew ittrasportati lejn il-laboratorju. Bl-użu ta' imqass, agħmel qatgħa fit-tarf tat-tubu, imbagħad żarma t-tubu spirali biex tesponi ċ-ċelloli tal-brood. Il-bajd individwali u l-polline tagħhom tneħħew bl-użu ta' spatula mgħawġa (kit tal-għodda Microslide, BioQuip Products Inc., California). Il-bajd ġie inkubat fuq karta tal-filtru niedja u mqiegħed f'dixx Petri għal sagħtejn qabel ma ntuża fl-esperimenti tagħna (Figura Supplimentari 1b-d).
Fil-laboratorju, evalwajna t-tossiċità orali ta' sitt funġiċidi applikati qabel u matul il-fjur tat-tuffieħ fi tliet konċentrazzjonijiet (0.1X, 0.5X, u 1X, fejn 1X hija l-marka applikata għal kull 100 gallun ta' ilma/acre. Doża għolja fl-għalqa = konċentrazzjoni fl-għalqa). , Tabella 1). Kull konċentrazzjoni ġiet ripetuta 16-il darba (n = 16). Żewġ funġiċidi ta' kuntatt (Tabella S1: mancozeb 2696.14 ppm u captan 2875.88 ppm) u erba' funġiċidi sistemiċi (Tabella S1: pyrithiostrobin 250.14 ppm; trifloxystrobin 110.06 ppm; myclobutanil azole 75.12 ppm; cyprodinil 280.845 ppm) urew tossiċità għall-frott, ħaxix u għelejjel ornamentali. Omoġenizzajna l-polline billi użajna grinder, ittrasferijna 0.20 g għal bir (24-well Falcon Plate), u żidna u ħallatna 1 μL ta' soluzzjoni funġiċida biex nifformaw polline piramidali b'bjar fondi 1 mm li fihom tqiegħdu l-bajd. Poġġihom billi użajna spatula żgħira (Figura Supplimentari 1c,d). Il-pjanċi Falcon inħażnu f'temperatura tal-kamra (25°C) u 70% umdità relattiva. Qabbilniehom ma' larvi ta' kontroll mitmugħa dieta omoġenja tal-polline ttrattata b'ilma pur. Irreġistrajna l-mortalità u kejlna l-piż tal-larva kull jumejn sakemm il-larva laħqet l-età prepupali billi użajna bilanċ analitiku (Fisher Scientific, preċiżjoni = 0.0001 g). Fl-aħħarnett, il-proporzjon tas-sessi ġie vvalutat billi nfetaħ il-fosdqa wara 2.5 xhur.
Id-DNA ġie estratt minn larva sħiħa ta' O. cornifrons (n = 3 għal kull kundizzjoni ta' trattament, polline ttrattat bil-mancozeb u polline mhux trattat) u wettaqna analiżi tad-diversità mikrobjali fuq dawn il-kampjuni, speċjalment minħabba li fil-mancozeb l-ogħla mortalità ġiet osservata fil-larva li rċevew MnZn. Id-DNA ġie amplifikat, purifikat bl-użu tal-kit tad-DNA DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead (Zymo Research, Irvine, CA), u sekwenzat (600 ċiklu) fuq Illumina® MiSeq™ bl-użu tal-kit v3. Is-sekwenzar immirat tal-ġeni tal-RNA ribosomali 16S batteriku twettaq bl-użu tal-Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) bl-użu ta' primers li jimmiraw lejn ir-reġjun V3-V4 tal-ġene rRNA 16S. Barra minn hekk, is-sekwenzar 18S twettaq bl-użu ta' 10% inklużjoni PhiX, u l-amplifikazzjoni twettqet bl-użu tal-par ta' primers 18S001 u NS4.
Importa u pproċessa qari mqabbel39 bl-użu tal-pipeline QIIME2 (v2022.11.1). Dan il-qari ġie mnaqqas u magħqud, u s-sekwenzi kimeriċi tneħħew bl-użu tal-plugin DADA2 f'QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40. L-assenjazzjonijiet tal-klassijiet 16S u 18S twettqu bl-użu tal-plugin tal-klassifikatur tal-oġġetti Classify-sklearn u l-artifatt imħarreġ minn qabel silva-138-99-nb-classifier.
Id-dejta sperimentali kollha ġiet iċċekkjata għan-normalità (Shapiro-Wilks) u l-omoġeneità tal-varjanzi (it-test ta' Levene). Minħabba li s-sett tad-dejta ma ssodisfax is-suppożizzjonijiet tal-analiżi parametrika u t-trasformazzjoni naqset milli tistandardizza r-residwi, wettaqna ANOVA b'żewġ direzzjonijiet mhux parametrika (Kruskal-Wallis) b'żewġ fatturi [ħin (punti ta' żmien bi tliet fażijiet ta' 2, 5, u 8 ijiem) u funġiċida] biex nevalwaw l-effett tat-trattament fuq il-piż frisk tal-larva, imbagħad twettqu tqabbil mhux parametriku post hoc f'pari bl-użu tat-test ta' Wilcoxon. Użajna mudell lineari ġeneralizzat (GLM) b'distribuzzjoni ta' Poisson biex inqabblu l-effetti tal-funġiċidi fuq is-sopravivenza fi tliet konċentrazzjonijiet ta' funġiċidi41,42. Għall-analiżi tal-abbundanza differenzjali, in-numru ta' varjanti tas-sekwenza tal-amplikon (ASVs) ġie kkollassat fil-livell tal-ġeneru. Tqabbil tal-abbundanza differenzjali bejn gruppi bl-użu ta' 16S (livell tal-ġeneru) u abbundanza relattiva ta' 18S sar bl-użu ta' mudell addittiv ġeneralizzat għall-pożizzjoni, l-iskala, u l-għamla (GAMLSS) b'distribuzzjonijiet tal-familja beta zero-inflated (BEZI), li kienu mmudellati fuq makro . f'Microbiome R43 (v1.1). 1). Neħħi l-ispeċi mitokondrijali u tal-kloroplast qabel l-analiżi differenzjali. Minħabba l-livelli tassonomiċi differenti ta' 18S, intuża biss l-aktar livell baxx ta' kull taxon għall-analiżi differenzjali. L-analiżi statistiċi kollha twettqu bl-użu ta' R (v. 3.4.3., proġett CRAN) (Tim 2013).
L-espożizzjoni għal mancozeb, pyrithiostrobin, u trifloxystrobin naqqset b'mod sinifikanti ż-żieda fil-piż tal-ġisem f'O. cornifrons (Fig. 1). Dawn l-effetti ġew osservati b'mod konsistenti għat-tliet dożi kollha vvalutati (Fig. 1a–c). Cyclostrobin u myclobutanil ma naqqsux b'mod sinifikanti l-piż tal-larva.
Piż frisk medju tal-larva tat-taqqab taz-zokk imkejjel fi tliet punti ta' żmien taħt erba' trattamenti tad-dieta (għalf omoġenju tal-polline + funġiċida: kontroll, dożi ta' 0.1X, 0.5X u 1X). (a) Doża baxxa (0.1X): l-ewwel punt ta' żmien (jum 1): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, it-tieni punt ta' żmien (jum 5): 22.83, DF = 0.0009; it-tielet punt ta' żmien (jum 8): χ2: 28.39, DF = 6; (b) nofs doża (0.5X): l-ewwel punt ta' żmien (jum 1): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, it-tieni punt ta' żmien (l-ewwel jum). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; It-tielet punt ta' żmien (jum 8) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Sit jew doża sħiħa (1X): l-ewwel punt ta' żmien (jum 1) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, it-tieni punt ta' żmien (jum 5): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; it-tielet punt ta' żmien (jum 8): χ2: 28.39, DF = 6; analiżi mhux parametrika tal-varjanza. Il-vireg jirrappreżentaw il-medja ± SE ta' tqabbil f'pari (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Bl-inqas doża (0.1X), il-piż tal-ġisem tal-larva tnaqqas b'60% bit-trifloxystrobin, 49% bil-mancozeb, 48% bil-myclobutanil, u 46% bil-pyrithistrobin (Fig. 1a). Meta esposti għal nofs id-doża fuq il-post (0.5X), il-piż tal-ġisem tal-larva tal-mancozeb tnaqqas bi 86%, il-pyrithiostrobin b'52% u t-trifloxystrobin b'50% (Fig. 1b). Doża sħiħa fuq il-post (1X) ta' mancozeb naqqset il-piż tal-larva bi 82%, il-pyrithiostrobin b'70%, u t-trifloxystrobin, il-myclobutanil u s-sangard b'madwar 30% (Fig. 1c).
Il-mortalità kienet l-ogħla fost il-larvi mitmugħa l-polline ttrattat bil-mancozeb, segwiti minn pyrithiostrobin u trifloxystrobin. Il-mortalità żdiedet biż-żieda fid-dożi ta' mancozeb u pyritisoline (Fig. 2; Tabella 2). Madankollu, il-mortalità tal-corn borer żdiedet biss ftit hekk kif żdiedu l-konċentrazzjonijiet ta' trifloxystrobin; cyprodinil u captan ma żiedux b'mod sinifikanti l-mortalità meta mqabbla mat-trattamenti ta' kontroll.
Il-mortalità tal-larva tad-dubbiena tal-borer ġiet imqabbla wara l-inġestjoni ta' polline trattat individwalment b'sitt funġiċidi differenti. Il-mancozeb u l-pentopyramide kienu aktar sensittivi għall-espożizzjoni orali għall-larvi tal-qamħirrum (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (linja, inklinazzjoni = 0.29, P < 0.001; inklinazzjoni = 0.24, P <0.00)).
Bħala medja, fit-trattamenti kollha, 39.05% tal-pazjenti kienu nisa u 60.95% kienu rġiel. Fost it-trattamenti ta’ kontroll, il-proporzjon ta’ nisa kien ta’ 40% kemm fl-istudji b’doża baxxa (0.1X) kif ukoll f’nofs doża (0.5X), u 30% fl-istudji b’doża fuq il-post (1X). B’doża ta’ 0.1X, fost il-larvi mitmugħa bil-polline ttrattati b’mancozeb u myclobutanil, 33.33% tal-adulti kienu nisa, 22% tal-adulti kienu nisa, 44% tal-larvi adulti kienu nisa, 44% tal-larvi adulti kienu nisa. 31% tal-larvi adulti kienu nisa, 41% tal-larvi adulti kienu nisa, u l-kontrolli kienu 31% (Fig. 3a). B'0.5 darbiet id-doża, 33% tad-dud adulti fil-grupp tal-mancozeb u l-pyrithiostrobin kienu nisa, 36% fil-grupp tat-trifloxystrobin, 41% fil-grupp tal-myclobutanil, u 46% fil-grupp tas-cyprostrobin. Din iċ-ċifra kienet 53% fil-grupp tal-captan u 38% fil-grupp ta' kontroll (Fig. 3b). B'doża 1X, 30% tal-grupp tal-mancozeb kienu nisa, 36% tal-grupp tal-pyrithiostrobin, 44% tal-grupp tat-trifloxystrobin, 38% tal-grupp tal-myclobutanil, 50% tal-grupp ta' kontroll kienu nisa – 38.5% (Fig. 3c).
Perċentwal ta' insetti nisa u rġiel wara espożizzjoni għal funġiċida fl-istadju larvali. (a) Doża baxxa (0.1X). (b) Nofs doża (0.5X). (ċ) Doża fuq il-post jew doża sħiħa (1X).
L-analiżi tas-sekwenza 16S uriet li l-grupp batterjali kien differenti bejn il-larvi mitmugħa bil-polline ttrattat bil-mancozeb u l-larvi mitmugħa bil-polline mhux trattat (Fig. 4a). L-indiċi mikrobjali tal-larvi mhux trattati mitmugħa bil-polline kien ogħla minn dak tal-larvi mitmugħa bil-polline ttrattat bil-mancozeb (Fig. 4b). Għalkemm id-differenza osservata fir-rikkezza bejn il-gruppi ma kinitx statistikament sinifikanti, kienet sinifikament aktar baxxa minn dik osservata għal-larvi mitmugħa bil-polline mhux trattat (Fig. 4c). L-abbundanza relattiva wriet li l-mikrobijota tal-larvi mitmugħa bil-polline ta' kontroll kienet aktar diversa minn dik tal-larvi mitmugħa bil-larvi ttrattati bil-mancozeb (Fig. 5a). Analiżi deskrittiva żvelat il-preżenza ta' 28 ġeneru f'kampjuni ta' kontroll u ttrattati bil-mancozeb (Fig. 5b). c Analiżi bl-użu tas-sekwenzar 18S ma żvelat l-ebda differenza sinifikanti (Figura Supplimentari 2).
Il-profili SAV ibbażati fuq sekwenzi 16S tqabblu mar-rikkezza ta' Shannon u r-rikkezza osservata fil-livell tal-filu. (a) Analiżi tal-koordinati prinċipali (PCoA) ibbażata fuq l-istruttura ġenerali tal-komunità mikrobjali f'larva mitmugħa bil-polline mhux trattat jew kontroll (blu) u larva mitmugħa bil-mancozeb (oranġjo). Kull punt tad-dejta jirrappreżenta kampjun separat. Il-PCoA ġiet ikkalkulata bl-użu tad-distanza ta' Bray-Curtis tad-distribuzzjoni multivarjata t. L-ovali jirrappreżentaw il-livell ta' kunfidenza ta' 80%. (b) Boxplot, dejta mhux ipproċessata tal-rikkezza ta' Shannon (punti) u ċ. Rikkezza osservabbli. Il-boxplots juru kaxxi għal-linja medjana, medda interkwartili (IQR), u 1.5 × IQR (n = 3).
Kompożizzjoni tal-komunitajiet mikrobjali ta' larva mitmugħa fuq polline ttrattat bil-mancozeb u polline mhux trattat. (a) Abbundanza relattiva ta' qari ta' ġeneri mikrobjali fil-larva. (b) Mappa tas-sħana tal-komunitajiet mikrobjali identifikati. Delftia (odds ratio (OR) = 0.67, P = 0.0030) u Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060); Ir-ringieli tal-mappa tas-sħana huma miġbura flimkien bl-użu tad-distanza ta' korrelazzjoni u l-konnettività medja.
Ir-riżultati tagħna juru li l-espożizzjoni orali għal funġiċidi ta' kuntatt (mancozeb) u sistemiċi (pyrostrobin u trifloxystrobin), applikati b'mod wiesa' waqt il-fjoritura, naqqset b'mod sinifikanti ż-żieda fil-piż u żiedet il-mortalità tal-larva tal-qamħirrum. Barra minn hekk, il-mancozeb naqqas b'mod sinifikanti d-diversità u r-rikkezza tal-mikrobijoma matul l-istadju prepupali. Myclobutanil, funġiċida sistemiku ieħor, naqqas b'mod sinifikanti ż-żieda fil-piż tal-ġisem tal-larva fit-tliet dożi kollha. Dan l-effett kien evidenti fit-tieni (jum 5) u t-tielet (jum 8) punti ta' żmien. B'kuntrast, cyprodinil u captan ma naqqsux b'mod sinifikanti ż-żieda fil-piż jew is-sopravivenza meta mqabbla mal-grupp ta' kontroll. Sa fejn nafu aħna, dan ix-xogħol huwa l-ewwel wieħed li jiddetermina l-effetti tar-rati tal-għelejjel ta' funġiċidi differenti użati biex jipproteġu l-għelejjel tal-qamħirrum permezz ta' espożizzjoni diretta għall-polline.
It-trattamenti kollha bil-funġiċidi naqqsu b'mod sinifikanti ż-żieda fil-piż tal-ġisem meta mqabbla mat-trattamenti ta' kontroll. Il-mancozeb kellu l-akbar effett fuq iż-żieda fil-piż tal-ġisem tal-larva b'tnaqqis medju ta' 51%, segwit minn pyrithiostrobin. Madankollu, studji oħra ma rrappurtawx effetti avversi ta' dożi ta' funġiċidi fuq il-post fuq l-istadji tal-larva44. Għalkemm il-bijoċidi tad-dithiocarbamate intwerew li għandhom tossiċità akuta baxxa45, l-ethylene bisdithiocarbamates (EBDCS) bħall-mancozeb jistgħu jiddegradaw għal urea ethylene sulfide. Minħabba l-effetti mutaġeniċi tiegħu f'annimali oħra, dan il-prodott ta' degradazzjoni jista' jkun responsabbli għall-effetti osservati46,47. Studji preċedenti wrew li l-formazzjoni ta' ethylene thiourea hija influwenzata minn fatturi bħal temperatura elevata48, livelli ta' umdità49 u tul tal-ħażna tal-prodott50. Kundizzjonijiet xierqa ta' ħażna għall-bijoċidi jistgħu jimmitigaw dawn l-effetti sekondarji. Barra minn hekk, l-Awtorità Ewropea dwar is-Sigurtà fl-Ikel esprimiet tħassib dwar it-tossiċità tal-pyrithiopide, li ntwera li huwa karċinoġeniku għas-sistemi diġestivi ta' annimali oħra51.
L-għoti orali ta' mancozeb, pyrithiostrobin, u trifloxystrobin iżid il-mortalità tal-larva tal-corn borer. B'kuntrast, myclobutanil, ciprocycline u captan ma kellhom l-ebda effett fuq il-mortalità. Dawn ir-riżultati huma differenti minn dawk ta' Ladurner et al.52, li wrew li captan naqqas b'mod sinifikanti s-sopravivenza tal-adulti O. lignaria u Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Barra minn hekk, instabu funġiċidi bħal captan u boscalid li jikkawżaw mortalità tal-larva52,53,54 jew ibiddlu l-imġiba tal-għalf55. Dawn il-bidliet, imbagħad, jistgħu jaffettwaw il-kwalità nutrittiva tal-polline u fl-aħħar mill-aħħar iż-żieda fl-enerġija tal-istadju larvali. Il-mortalità osservata fil-grupp ta' kontroll kienet konsistenti ma' studji oħra 56,57.
Il-proporzjon tas-sessi li jiffavorixxi l-irġiel osservat fix-xogħol tagħna jista' jiġi spjegat minn fatturi bħal tgħammir insuffiċjenti u kundizzjonijiet ħżiena tat-temp waqt il-fjoritura, kif issuġġerit qabel għal O. cornuta minn Vicens u Bosch. Għalkemm in-nisa u l-irġiel fl-istudju tagħna kellhom erbat ijiem biex jitgħammru (perjodu ġeneralment meqjus suffiċjenti għal tgħammir b'suċċess), aħna deliberatament naqqasna l-intensità tad-dawl biex nimminimizzaw l-istress. Madankollu, din il-modifika tista' tinterferixxi mingħajr intenzjoni mal-proċess tat-tgħammir61. Barra minn hekk, in-naħal jesperjenzaw diversi jiem ta' temp ħażin, inkluż xita u temperaturi baxxi (<5°C), li jistgħu wkoll ikollhom impatt negattiv fuq is-suċċess tat-tgħammir4,23.
Għalkemm l-istudju tagħna ffoka fuq il-mikrobijoma larvali kollha, ir-riżultati tagħna jipprovdu għarfien dwar ir-relazzjonijiet potenzjali fost il-komunitajiet batteriċi li jistgħu jkunu kritiċi għan-nutrizzjoni tan-naħal u l-esponiment għall-funġiċidi. Pereżempju, il-larvi li ngħataw polline ttrattat bil-mancozeb kellhom struttura u abbundanza tal-komunità mikrobjali mnaqqsa b'mod sinifikanti meta mqabbla mal-larvi li ngħataw polline mhux trattat. Fil-larvi li kkunsmaw polline mhux trattat, il-gruppi batteriċi Proteobacteria u Actinobacteria kienu dominanti u kienu predominantement aerobiċi jew aerobiċi fakultattivi. Il-batterji Delft, ġeneralment assoċjati ma' speċi ta' naħal solitarji, huma magħrufa li għandhom attività antibijotika, li tindika rwol protettiv potenzjali kontra l-patoġeni. Speċi batterika oħra, Pseudomonas, kienet abbundanti fil-larvi li ngħataw polline mhux trattat, iżda kienet imnaqqsa b'mod sinifikanti fil-larvi ttrattati bil-mancozeb. Ir-riżultati tagħna jappoġġjaw studji preċedenti li jidentifikaw Pseudomonas bħala wieħed mill-aktar ġeneri abbundanti f'O. bicornis35 u żnażan solitarji oħra34. Għalkemm l-evidenza sperimentali għar-rwol ta' Pseudomonas fis-saħħa ta' O. cornifrons ma ġietx studjata, dan il-batterju ntwera li jippromwovi s-sintesi ta' tossini protettivi fil-ħanfusa Paederus fuscipes u jippromwovi l-metaboliżmu tal-arġinina in vitro 35, 65. Dawn l-osservazzjonijiet jissuġġerixxu rwol potenzjali fid-difiża virali u batterika matul iż-żmien tal-iżvilupp tal-larva ta' O. cornifrons. Microbacterium huwa ġeneru ieħor identifikat fl-istudju tagħna li huwa rrappurtat li huwa preżenti f'numri għoljin fil-larva tad-dubbiena s-suldat iswed f'kundizzjonijiet ta' ġuħ66. Fil-larva ta' O. cornifrons, il-mikrobatterji jistgħu jikkontribwixxu għall-bilanċ u r-reżiljenza tal-mikrobijoma tal-imsaren f'kundizzjonijiet ta' stress. Barra minn hekk, Rhodococcus jinstab fil-larva ta' O. cornifrons u huwa magħruf għall-abbiltajiet tiegħu ta' ditossifikazzjoni67. Dan il-ġeneru jinstab ukoll fl-imsaren ta' A. florea, iżda f'abbundanza baxxa ħafna68. Ir-riżultati tagħna juru l-preżenza ta' varjazzjonijiet ġenetiċi multipli f'bosta taxa mikrobjali li jistgħu jbiddlu l-proċessi metaboliċi fil-larva. Madankollu, huwa meħtieġ fehim aħjar tad-diversità funzjonali ta' O. cornifrons.
Fil-qosor, ir-riżultati jindikaw li l-mancozeb, il-pyrithiostrobin, u t-trifloxystrobin naqqsu ż-żieda fil-piż tal-ġisem u żiedu l-mortalità tal-larva tal-corn borer. Għalkemm hemm tħassib dejjem jikber dwar l-effetti tal-funġiċidi fuq il-pollinaturi, hemm bżonn li nifhmu aħjar l-effetti tal-metaboliti residwi ta’ dawn il-komposti. Dawn ir-riżultati jistgħu jiġu inkorporati f’rakkomandazzjonijiet għal programmi integrati ta’ ġestjoni tal-pollinaturi li jgħinu lill-bdiewa jevitaw l-użu ta’ ċerti funġiċidi qabel u matul il-fjoritura tas-siġar tal-frott billi jagħżlu funġiċidi u jvarjaw iż-żmien tal-applikazzjoni, jew billi jinkoraġġixxu l-użu ta’ alternattivi inqas ta’ ħsara 36. Din l-informazzjoni hija importanti għall-iżvilupp ta’ rakkomandazzjonijiet dwar l-użu tal-pestiċidi, bħall-aġġustament tal-programmi tal-isprej eżistenti u l-bidla fiż-żmien tal-isprej meta jagħżlu funġiċidi jew il-promozzjoni tal-użu ta’ alternattivi inqas perikolużi. Hija meħtieġa aktar riċerka dwar l-effetti avversi tal-funġiċidi fuq il-proporzjon tas-sessi, l-imġiba tal-għalf, il-mikrobijoma tal-imsaren, u l-mekkaniżmi molekulari li fuqhom huma bbażati t-telf fil-piż u l-mortalità tal-corn borer.
Id-dejta tas-sors 1, 2 u 3 fil-Figuri 1 u 2 ġiet depożitata fir-repożitorju tad-dejta figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 u https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. Is-sekwenzi analizzati fl-istudju attwali (Figuri 4, 5) huma disponibbli fir-repożitorju NCBI SRA bin-numru ta' aċċessjoni PRJNA1023565.
Bosch, J. u Kemp, WP Żvilupp u stabbiliment ta' speċi ta' naħal tal-għasel bħala pollinaturi ta' għelejjel agrikoli: l-eżempju tal-ġeneru Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) u siġar tal-frott. bull. Ntomore. riżorsa. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Prattiki ta' pollinazzjoni u perċezzjonijiet ta' pollinaturi alternattivi fost il-produtturi tat-tuffieħ fi New York u Pennsylvania. aġġornament. Agrikoltura. Sistemi tal-ikel. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL u Ricketts TH Ekoloġija u ekonomija tal-pollinazzjoni tal-lewż bl-użu tan-naħal indiġenu. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., u Park, Y.-L. Effetti tat-tibdil fil-klima fuq il-fenoloġija tat-tragopan: implikazzjonijiet għall-ġestjoni tal-popolazzjoni. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR u Pitts-Singer, TL Effett ta' sprejs funġiċidi u aġġuvanti fuq l-imġiba tat-tbejjit ta' żewġ naħal solitarji mmaniġġjati (Osmia lignaria u Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Funġiċida tal-għelejjel b'tossiċità baxxa (fenbuconazole) jinterferixxi mas-sinjali tal-kwalità riproduttiva maskili u dan jirriżulta f'suċċess imnaqqas tat-tgħammir fin-naħal selvaġġ solitarju. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. L-insettiċidi neonikotinojdi u l-bijosintesi tal-ergosterol jrażżnu l-mortalità sinerġistika tal-funġiċidi fi tliet speċi ta' naħal. Kontroll tal-pesti. ix-xjenza. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. u Danforth BN Il-larva tan-naħal solitarju tbiddel id-diversità batterika pprovduta mill-polline lin-naħal li jbejtu fiz-zokk Osmia cornifrons (Megachilidae). front. mikroorganiżmu. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN u Steffan SA Il-mikro-organiżmi ektosimbiotiċi fil-polline ffermentat huma importanti għall-iżvilupp tan-naħal solitarju daqs il-polline nnifsu. ecology. evolution. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F u Thalheimer M. Tħawwil bejn ir-ringieli fil-ġonna tat-tuffieħ biex jiġu kkontrollati l-mard taż-żrigħ mill-ġdid: studju prattiku tal-effettività bbażat fuq indikaturi mikrobjali. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG u Peter KA Taħsir morr tat-tuffieħ fl-Istati Uniti tan-nofs tal-Atlantiku: valutazzjoni tal-ispeċi kawżattivi u l-influwenza tal-kundizzjonijiet tat-temp reġjonali u s-suxxettibilità tal-kultivari. Fitopatoloġija 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. u Stanley DA Funġiċidi, erbiċidi u naħal: reviżjoni sistematika tar-riċerka u l-metodi eżistenti. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED u Jepson, PC Effetti sinerġistiċi tal-funġiċidi EBI u l-insettiċidi piretrojdi fuq in-naħal tal-għasel (Apis mellifera). pesti x-xjenza. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE u Peng, CY Effett ta' funġiċidi magħżula fuq it-tkabbir u l-iżvilupp tal-larva tan-naħal tal-għasel Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). L-Erbgħa. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., u McArt, S. Gwida għad-Deċiżjonijiet għall-Użu tal-Pestiċidi biex jiġu Protetti l-Pollinaturi fil-Ġonna tas-Siġar (Università ta' Cornell, 2018).
Iwasaki, JM u Hogendoorn, K. L-espożizzjoni tan-naħal għal prodotti mhux pestiċidi: reviżjoni tal-metodi u r-riżultati rrappurtati. Agrikoltura. Ekosistema. L-Erbgħa. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. u Pitts-Singer TL Effett tat-tip ta' provvista u l-espożizzjoni għall-pestiċidi fuq l-iżvilupp tal-larva ta' Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). L-Erbgħa. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM u Pitts-Singer TL Mogħdijiet ta' espożizzjoni għall-pestiċidi għal naħal solitarju b'bejta vojta. L-Erbgħa. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. Protokoll ġdid ta' bijoassaġġ ta' inġestjoni għall-valutazzjoni tat-tossiċità tal-pestiċidi fin-naħal Ġappuniż adult tal-ġnien (Osmia cornifrons). ix-xjenza. Rapporti 10, 9517 (2020).
Ħin tal-posta: 14 ta' Mejju 2024