Tack för att du besöker Nature.com.Den version av webbläsaren du använder har begränsat CSS-stöd.För bästa resultat rekommenderar vi att du använder en nyare version av din webbläsare (eller inaktiverar kompatibilitetsläge i Internet Explorer).Under tiden, för att säkerställa kontinuerlig support, visar vi webbplatsen utan styling eller JavaScript.
Fungicider används ofta under trädfruktblomning och kan hota insektspollinatorer.Lite är dock känt om hur icke-bipollinatorer (t.ex. solitära bin, Osmia cornifrons) reagerar på kontakt och systemiska fungicider som vanligtvis används på äpplen under blomningen.Denna kunskapslucka begränsar regulatoriska beslut som bestämmer säkra koncentrationer och tidpunkten för fungicidbesprutning.Vi bedömde effekterna av två kontaktfungicider (captan och mancozeb) och fyra interlager/fytosystemfungicider (ciprocyklin, myklobutanil, pyrostrobin och trifloxystrobin).Effekter på larverviktsökning, överlevnad, könsförhållande och bakteriell mångfald.Utvärderingen genomfördes med en kronisk oral bioanalys där pollen behandlades i tre doser baserat på den för närvarande rekommenderade dosen för fältbruk (1X), halv dos (0,5X) och låg dos (0,1X).Alla doser av mancozeb och pyritisolin reducerade signifikant kroppsvikten och larveröverlevnaden.Vi sekvenserade sedan 16S-genen för att karakterisera larvbakteriomen av mancozeb, den fungicid som är ansvarig för den högsta dödligheten.Vi fann att bakteriell mångfald och överflöd reducerades signifikant i larver som matades med mancozeb-behandlat pollen.Våra laboratorieresultat indikerar att sprutning av några av dessa svampmedel under blomningen är särskilt skadligt för hälsan hos O. cornifrons.Denna information är relevant för framtida förvaltningsbeslut om hållbar användning av fruktträdsskyddsprodukter och fungerar som grund för regulatoriska processer som syftar till att skydda pollinatörer.
Det ensamma murarbiet Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) introducerades till USA från Japan i slutet av 1970-talet och början av 1980-talet, och arten har spelat en viktig pollinatorroll i förvaltade ekosystem sedan dess.Naturaliserade populationer av detta bi är en del av cirka 50 arter av vilda bin som kompletterar bin som pollinerar mandel- och äppelodlingar i USA2,3.Mason bin står inför många utmaningar, inklusive habitatfragmentering, patogener och bekämpningsmedel3,4.Bland insekticider minskar fungicider energivinst, födosök5 och kroppskonditionering6,7.Även om nyare forskning tyder på att masonbinas hälsa direkt påverkas av kommensala och ektobaktiska mikroorganismer, 8,9 eftersom bakterier och svampar kan påverka näring och immunsvar, har effekterna av svampdödande exponering på den mikrobiella mångfalden hos masonbin precis börjat bli studerat.
Fungicider med olika effekter (kontakt och systemiska) sprutas i fruktträdgårdar före och under blomningen för att behandla sjukdomar som äppelskorpa, bitterröta, brunröta och mjöldagg10,11.Fungicider anses ofarliga för pollinatörer, så de rekommenderas till trädgårdsmästare under blomningsperioden;Bins exponering och intag av dessa fungicider är relativt välkänd, eftersom det är en del av bekämpningsmedelsregistreringsprocessen av US Environmental Protection Agency och många andra nationella tillsynsmyndigheter12,13,14.Effekterna av fungicider på icke-bin är dock mindre kända eftersom de inte krävs enligt avtal om försäljningstillstånd i USA15.Dessutom finns det i allmänhet inga standardiserade protokoll för att testa enstaka bin16,17, och att upprätthålla kolonier som tillhandahåller bin för testning är utmanande18.Försök med olika förvaltade bin genomförs allt oftare i Europa och USA för att studera effekterna av bekämpningsmedel på vilda bin, och standardiserade protokoll har nyligen utvecklats för O. cornifrons19.
Hornbin är monocyter och används kommersiellt i karp som ett komplement eller ersättning för honungsbin.Dessa bin dyker upp mellan mars och april, och de brådmogna hanarna dyker upp tre till fyra dagar före honorna.Efter parning samlar honan aktivt pollen och nektar för att tillhandahålla en serie yngelceller i den rörformiga bohålan (naturlig eller konstgjord)1,20.Äggen läggs på pollen inne i cellerna;honan bygger sedan en lervägg innan nästa cell förbereds.Larverna i första stadium är inneslutna i korionen och livnär sig på embryonala vätskor.Från andra till femte stadium (prepupa) livnär sig larverna på pollen22.När pollentillgången är helt uttömd bildar larverna kokonger, förpuppas och dyker upp som vuxna i samma yngelkammare, vanligtvis på sensommaren20,23.Vuxna kommer upp följande vår.Vuxenöverlevnad är förknippad med nettoenergiökning (viktökning) baserat på födointag.Pollens näringskvalitet, liksom andra faktorer som väder eller exponering för bekämpningsmedel, är således avgörande för överlevnad och hälsa24.
Insekticider och fungicider som appliceras före blomning kan röra sig i växtkärlen i varierande grad, från translaminär (t.ex. kan röra sig från den övre ytan av bladen till den nedre ytan, som vissa fungicider) 25 till verkligt systemiska effekter., som kan penetrera kronan från rötterna, kan komma in i äppelblommors nektar26, där de kan döda vuxna O. cornifrons27.Vissa bekämpningsmedel läcker också ut till pollen, vilket påverkar utvecklingen av majslarver och orsakar deras död19.Andra studier har visat att vissa fungicider avsevärt kan förändra häckningsbeteendet för den besläktade arten O. lignaria28.Dessutom har laboratorie- och fältstudier som simulerar exponeringsscenarier för bekämpningsmedel (inklusive fungicider) visat att bekämpningsmedel negativt påverkar fysiologin 22 morfologi 29 och överlevnaden för honungsbin och vissa solitära bin.Olika svampdödande sprayer som appliceras direkt på öppna blommor under blomningen kan kontaminera pollen som samlats in av vuxna för larvutveckling, vars effekter återstår att studera30.
Det är alltmer erkänt att larvutvecklingen påverkas av pollen och mikrobiella samhällen i matsmältningssystemet.Honungsbiets mikrobiomet påverkar parametrar som kroppsmassa31, metabola förändringar22 och känslighet för patogener32.Tidigare studier har undersökt inverkan av utvecklingsstadiet, näringsämnen och miljö på mikrobiomet hos solitära bin.Dessa studier avslöjade likheter i strukturen och förekomsten av larv- och pollenmikrobiomer33, såväl som de vanligaste bakteriesläktena Pseudomonas och Delftia, bland solitära biarter.Men även om fungicider har associerats med strategier för att skydda bihälsan, förblir effekterna av fungicider på larvmikrobiota genom direkt oral exponering outforskade.
Denna studie testade effekterna av verkliga doser av sex vanliga fungicider som registrerats för användning på trädfrukter i USA, inklusive kontakt- och systemiska fungicider som administreras oralt till larver från majshornmaskmallarver från kontaminerad mat.Vi fann att kontakt och systemiska fungicider minskade biernas viktökning och ökade dödligheten, med de allvarligaste effekterna förknippade med mankozeb och pyritiopid.Vi jämförde sedan den mikrobiella mångfalden av larver som utfodrats på den mancozebbehandlade pollendieten med de som matades på kontrolldieten.Vi diskuterar potentiella mekanismer som ligger bakom dödligheten och implikationer för integrerade skadedjurs- och pollinatorhanteringsprogram (IPPM)36.
Vuxna O. cornifrons som övervintrade i kokonger erhölls från Fruit Research Center, Biglerville, PA, och förvarades vid -3 till 2°C (±0,3°C).Före experimentet (600 kokonger totalt).I maj 2022 överfördes 100 O. cornifrons-kokonger dagligen till plastmuggar (50 kokonger per kopp, DI 5 cm × 15 cm långa) och dukar placerades inuti kopparna för att främja öppning och ge ett tuggbart underlag, vilket minskade stressen på stenen. bin37.Placera två plastmuggar som innehåller kokonger i en insektsbur (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) med 10 ml matare innehållande 50 % sackaroslösning och förvara i fyra dagar för att säkerställa stängning och parning.23°C, relativ luftfuktighet 60%, fotoperiod 10 l (låg intensitet): 14 dagar.100 parade honor och hanar släpptes varje morgon under sex dagar (100 per dag) i två konstgjorda bon under toppblomningen av äpplen (fällbo: bredd 33,66 × höjd 30,48 × längd 46,99 cm; kompletterande figur 1).Placerad vid Pennsylvania State Arboretum, nära körsbär (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), persika (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), päron (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria äppelträd (Malus coronaria) och många sorter av äppelträd (Malus coronaria, Malus), inhemskt äppelträd 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus äppelträd 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Varje blå plastfågelholk passar ovanpå två trälådor.Varje holk innehöll 800 tomma kraftpappersrör (spiralöppna, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) insatta i ogenomskinliga cellofanrör (0,7 OD se Plastpluggar (T-1X-pluggar) ger häckningsplatser .
Båda holkarna var vända mot öster och var täckta med grönt trädgårdsstängsel av plast (Everbilt modell #889250EB12, öppningsstorlek 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) för att förhindra att gnagare och fåglar kommer åt och placerade på jordytan bredvid holkjorden lådor.Bolåda (kompletterande bild 1a).Majsborrägg samlades in dagligen genom att samla in 30 rör från bon och transportera dem till laboratoriet.Använd en sax, gör ett snitt i änden av röret och plocka sedan isär spiralröret för att exponera yngelcellerna.Individuella ägg och deras pollen avlägsnades med användning av en krökt spatel (Microslide tool kit, BioQuip Products Inc., Kalifornien).Äggen inkuberades på fuktigt filterpapper och placerades i en petriskål i 2 timmar innan de användes i våra experiment (kompletterande figur 1b-d).
I laboratoriet utvärderade vi oral toxicitet av sex fungicider som applicerades före och under äppelblomningen i tre koncentrationer (0,1X, 0,5X och 1X, där 1X är märket som applicerats per 100 liter vatten/acre. Hög fältdos = koncentration på fältet)., Bord 1).Varje koncentration upprepades 16 gånger (n = 16).Två kontaktfungicider (Tabell S1: mancozeb 2696,14 ppm och captan 2875,88 ppm) och fyra systemiska fungicider (Tabell S1: pyrithiostrobin 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; myclobutanil 1pro frukt, grönsaker och prydnadsväxter .Vi homogeniserade pollenet med en kvarn, överförde 0,20 g till en brunn (24-brunnars Falcon Plate), och tillsatte och blandade 1 μL fungicidlösning för att bilda pyramidpollen med 1 mm djupa brunnar i vilka äggen placerades.Placera med en minispatel (kompletterande figur 1c,d).Falcon-plattor förvarades vid rumstemperatur (25°C) och 70 % relativ fuktighet.Vi jämförde dem med kontrolllarver som matades med en homogen pollendiet behandlad med rent vatten.Vi registrerade dödlighet och mätte larvvikten varannan dag tills larverna nådde prepupal ålder med hjälp av en analytisk balans (Fisher Scientific, noggrannhet = 0,0001 g).Slutligen bedömdes könsförhållandet genom att öppna kokongen efter 2,5 månader.
DNA extraherades från hela O. cornifrons-larver (n = 3 per behandlingstillstånd, mancozeb-behandlat och obehandlat pollen) och vi utförde mikrobiella diversitetsanalyser på dessa prover, särskilt för att i mancozeb observerades den högsta dödligheten i larver.tar emot MnZn.DNA amplifierades, renades med DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA-kit (Zymo Research, Irvine, CA) och sekvenserades (600 cykler) på en Illumina® MiSeq™ med v3-kitet.Riktad sekvensering av bakteriella 16S ribosomala RNA-gener utfördes med hjälp av Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) med användning av primers riktade mot V3-V4-regionen av 16S rRNA-genen.Dessutom utfördes 18S-sekvensering med användning av 10% PhiX-inklusion, och amplifiering utfördes med användning av primerparet 18S001 och NS4.
Importera och bearbeta parade läsningar39 med hjälp av QIIME2-pipeline (v2022.11.1).Dessa läsningar trimmades och slogs samman, och chimära sekvenser togs bort med hjälp av DADA2-plugin i QIIME2 (qiime dada2 brusparning)40.Klasstilldelningarna 16S och 18S utfördes med hjälp av plugin för objektklassificerare Classify-sklearn och den förtränade artefakten silva-138-99-nb-classifier.
Alla experimentella data kontrollerades för normalitet (Shapiro-Wilks) och homogenitet av varianser (Levenes test).Eftersom datamängden inte uppfyllde antagandena för parametrisk analys och transformationen misslyckades med att standardisera residualerna, utförde vi en icke-parametrisk tvåvägs ANOVA (Kruskal-Wallis) med två faktorer [tid (trefas 2, 5 och 8 dagar tidpunkter) och fungicid] för att utvärdera effekten av behandlingen på larvernas färskvikt, sedan utfördes post-hoc icke-parametriska parvisa jämförelser med användning av Wilcoxon-testet.Vi använde en generaliserad linjär modell (GLM) med en Poisson-fördelning för att jämföra effekterna av fungicider på överlevnad över tre fungicidkoncentrationer41,42.För differentiell överflödsanalys kollapsades antalet amplikonsekvensvarianter (ASV) på släktnivå.Jämförelser av differentiell överflöd mellan grupper som använder 16S (släktnivå) och 18S relativ överflöd utfördes med hjälp av en generaliserad additiv modell för position, skala och form (GAMLSS) med beta-noll-uppblåsta (BEZI) familjefördelningar, som modellerades på ett makro .i Microbiome R43 (v1.1).1).Ta bort mitokondriella och kloroplastarter före differentiell analys.På grund av de olika taxonomiska nivåerna av 18S användes endast den lägsta nivån av varje taxon för differentialanalyser.Alla statistiska analyser utfördes med R (v. 3.4.3., CRAN-projekt) (Team 2013).
Exponering för mankozeb, pyritiostrobin och trifloxystrobin minskade signifikant kroppsviktsökningen i O. cornifrons (Fig. 1).Dessa effekter observerades konsekvent för alla tre utvärderade doserna (Fig. 1a–c).Cyklostrobin och myklobutanil minskade inte signifikant vikten av larverna.
Genomsnittlig färskvikt av stamborrlarver uppmätt vid tre tidpunkter under fyra dietbehandlingar (homogent pollenfoder + fungicid: kontroll, 0,1X, 0,5X och 1X doser).(a) Låg dos (0,1X): första tidpunkten (dag 1): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, andra tidpunkt (dag 5): 22,83, DF = 0,0009;tredje gången;punkt (dag 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) halv dos (0,5X): första tidpunkten (dag 1): x2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, andra tidpunkt (dag ett).x2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;tredje tidpunkten (dag 8) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Ställe eller full dos (1X): första tidpunkten (dag 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, andra tidpunkt (dag 5): x2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;tredje tidpunkten (dag 8): χ2: 28,39, DF = 6;icke-parametrisk variansanalys.Staplar representerar medelvärde ± SE av parvisa jämförelser (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Vid den lägsta dosen (0,1X) reducerades larvkroppsvikten med 60 % med trifloxystrobin, 49 % med mankozeb, 48 % med myklobutanil och 46 % med pyrithistrobin (Fig. 1a).När de exponerades för halva fältdosen (0,5X) minskade kroppsvikten hos mancozeblarver med 86 %, pyrithiostrobin med 52 % och trifloxystrobin med 50 % (Fig. 1b).En full fältdos (1X) av mankozeb reducerade larvvikten med 82 %, pyrithiostrobin med 70 % och trifloxystrobin, myklobutanil och sangard med cirka 30 % (Fig. 1c).
Dödligheten var högst bland larver som fick mancozeb-behandlat pollen, följt av pyrithiostrobin och trifloxystrobin.Dödligheten ökade med ökande doser av mankozeb och pyritisolin (Fig. 2; Tabell 2).Emellertid ökade majsborrdödligheten endast något när trifloxystrobinkoncentrationerna ökade;cyprodinil och captan ökade inte signifikant dödligheten jämfört med kontrollbehandlingar.
Dödligheten hos borrflugelarver jämfördes efter intag av pollen individuellt behandlat med sex olika fungicider.Mankoseb och pentopyramid var mer känsliga för oral exponering för majsmagg (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linje, lutning = 0,29, P < 0,001; lutning = 0,24, P <0,00)).
I genomsnitt, för alla behandlingar, var 39,05 % av patienterna kvinnor och 60,95 % var män.Bland kontrollbehandlingarna var andelen kvinnor 40 % i både lågdos (0,1X) och halvdos (0,5X) studierna och 30 % i fältdosstudierna (1X).Vid 0,1X dos, bland pollenmatade larver behandlade med mancozeb och myclobutanil, var 33,33 % av de vuxna kvinnorna, 22 % av de vuxna var honor, 44 % av de vuxna larverna var honor, 44 % av de vuxna larverna var honor.honor, 41% av vuxna larver var honor och kontroller var 31% (Fig. 3a).Vid 0,5 gånger dosen var 33 % av vuxna maskar i mankozeb- och pyrithiostrobingruppen kvinnor, 36 % i trifloxystrobingruppen, 41 % i myklobutanilgruppen och 46 % i cyprostrobingruppen.Denna siffra var 53 % i gruppen.i captangruppen och 38 % i kontrollgruppen (fig. 3b).Vid 1X dos var 30 % av mankozebgruppen kvinnor, 36 % av pyritiostrobingruppen, 44 % av trifloxystrobingruppen, 38 % av myklobutanilgruppen, 50 % av kontrollgruppen var kvinnor – 38,5 % (fig. 3c) .
Andel kvinnliga och manliga borrare efter fungicidexponering i larvstadiet.(a) Låg dos (0,1X).(b) Halv dos (0,5X).(c) Fältdos eller full dos (1X).
16S-sekvensanalys visade att bakteriegruppen skilde sig mellan larver som matades med mancozeb-behandlat pollen och larver som matades med obehandlat pollen (Fig. 4a).Det mikrobiella indexet för obehandlade larver som matades med pollen var högre än för larver som matades med mancozeb-behandlat pollen (Fig. 4b).Även om den observerade skillnaden i rikedom mellan grupper inte var statistiskt signifikant, var den signifikant lägre än den som observerades för larver som äter på obehandlat pollen (Fig. 4c).Relativt överflöd visade att mikrobiotan hos larver som matades med kontrollpollen var mer varierande än hos larver som matades med mancozeb-behandlade larver (Fig. 5a).Beskrivande analys avslöjade närvaron av 28 släkten i kontroll- och mankozeb-behandlade prover (Fig. 5b).c Analys med 18S-sekvensering visade inga signifikanta skillnader (kompletterande figur 2).
SAV-profiler baserade på 16S-sekvenser jämfördes med Shannon-rikedom och observerad rikedom på fylumnivå.(a) Huvudkoordinatanalys (PCoA) baserad på övergripande mikrobiell gemenskapsstruktur i obehandlade pollenmatade eller kontroll (blå) och mancozebmatade larver (orange).Varje datapunkt representerar ett separat prov.PCoA beräknades med hjälp av Bray-Curtis-avståndet för den multivariata t-fördelningen.Ovaler representerar 80% konfidensnivå.(b) Boxplot, rå Shannon-förmögenhetsdata (poäng) och c.Observerbar rikedom.Boxplots visar rutor för medianlinje, interkvartilområde (IQR) och 1,5 × IQR (n = 3).
Sammansättning av mikrobiella samhällen av larver som matas på mancozeb-behandlat och obehandlat pollen.(a) Relativt överflöd av mikrobiella släkten läses i larver.(b) Värmekarta över identifierade mikrobiella samhällen.Delftia (oddskvot (OR) = 0,67, P = 0,0030) och Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Värmekartsrader är klustrade med hjälp av korrelationsavstånd och genomsnittlig anslutning.
Våra resultat visar att oral exponering för kontakt (mancozeb) och systemiska (pyrostrobin och trifloxystrobin) fungicider, som används i stor utsträckning under blomningen, signifikant minskade viktökningen och ökade dödligheten hos majslarver.Dessutom minskade mankozeb avsevärt mångfalden och rikedomen hos mikrobiomet under prepupalstadiet.Myclobutanil, en annan systemisk fungicid, minskade signifikant viktökningen hos larverna vid alla tre doserna.Denna effekt var tydlig vid den andra (dag 5) och tredje (dag 8) tidpunkterna.Däremot minskade inte cyprodinil och captan signifikant viktökning eller överlevnad jämfört med kontrollgruppen.Såvitt vi vet är detta arbete det första som bedömer effekterna av fälthastigheter av olika fungicider som används för att skydda majsgrödor genom direkt pollenexponering.
Alla svampdödande behandlingar minskade signifikant kroppsviktsökning jämfört med kontrollbehandlingar.Mancozeb hade störst effekt på larvernes viktökning med en genomsnittlig minskning på 51 %, följt av pyrithiostrobin.Andra studier har dock inte rapporterat negativa effekter av fältdoser av fungicider på larvstadierna44.Även om ditiokarbamatbiocider har visat sig ha låg akut toxicitet45, kan etylenbisditiokarbamater (EBDCS) såsom mankozeb brytas ned till urea, etylensulfid.Med tanke på dess mutagena effekter på andra djur kan denna nedbrytningsprodukt vara ansvarig för de observerade effekterna46,47.Tidigare studier har visat att bildningen av etylentiourea påverkas av faktorer som förhöjd temperatur48, fuktighetsnivåer49 och längden på produktlagring50.Lämpliga lagringsförhållanden för biocider kan mildra dessa biverkningar.Dessutom har Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet uttryckt oro över toxiciteten hos pyritiopid, som har visat sig vara cancerframkallande för andra djurs matsmältningssystem51.
Oral administrering av mankozeb, pyritiostrobin och trifloxystrobin ökar dödligheten hos majsborlarver.Däremot hade myklobutanil, ciprocyklin och kaptan ingen effekt på dödligheten.Dessa resultat skiljer sig från de av Ladurner et al.52, som visade att captan signifikant minskade överlevnaden för vuxna O. lignaria och Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Dessutom har fungicider som captan och boscalid visat sig orsaka larvdödlighet52,53,54 eller förändra matningsbeteende55.Dessa förändringar kan i sin tur påverka pollenets näringskvalitet och i slutändan energivinsten i larvstadiet.Den observerade dödligheten i kontrollgruppen överensstämde med andra studier 56,57.
Det manliga könsförhållandet som observerats i vårt arbete kan förklaras av faktorer som otillräcklig parning och dåliga väderförhållanden under blomningen, som tidigare föreslagits för O. cornuta av Vicens och Bosch.Även om honor och hanar i vår studie hade fyra dagar på sig att para sig (en period som allmänt anses tillräcklig för framgångsrik parning), minskade vi medvetet ljusintensiteten för att minimera stress.Denna modifiering kan dock oavsiktligt störa parningsprocessen61.Dessutom upplever bin flera dagar av ogynnsamt väder, inklusive regn och låga temperaturer (<5°C), vilket också kan påverka parningsframgången negativt4,23.
Även om vår studie fokuserade på hela larvmikrobiomet, ger våra resultat insikt i potentiella relationer mellan bakteriesamhällen som kan vara avgörande för binäring och exponering för svampdödande medel.Till exempel hade larver som matades med mancozeb-behandlat pollen signifikant minskad struktur och förekomst av mikrobiell gemenskap jämfört med larver som matades med obehandlat pollen.Hos larver som konsumerade obehandlat pollen var bakteriegrupperna Proteobacteria och Actinobacteria dominerande och var övervägande aeroba eller fakultativt aeroba.Delftbakterier, vanligtvis förknippade med solitära biarter, är kända för att ha antibiotikaaktivitet, vilket indikerar en potentiell skyddande roll mot patogener.En annan bakterieart, Pseudomonas, fanns rikligt i larver som matades med obehandlat pollen, men reducerades signifikant i mancozeb-behandlade larver.Våra resultat stödjer tidigare studier som identifierar Pseudomonas som ett av de vanligaste släktena i O. bicornis35 och andra solitära getingar34.Även om experimentella bevis för Pseudomonas roll i hälsan hos O. cornifrons inte har studerats, har denna bakterie visat sig främja syntesen av skyddande toxiner i skalbaggen Paederus fuscipes och främja argininmetabolism in vitro 35, 65. Dessa observationer tyder på. en potentiell roll i viralt och bakteriellt försvar under utvecklingstiden för O. cornifrons larver.Microbacterium är ett annat släkte som identifierats i vår studie som rapporteras vara närvarande i höga antal i svarta soldatfluglarver under svältförhållanden66.I O. cornifrons larver kan mikrobakterier bidra till balansen och motståndskraften hos tarmmikrobiomet under stressförhållanden.Dessutom finns Rhodococcus i O. cornifrons larver och är känd för sina avgiftningsförmåga67.Detta släkte finns också i tarmen hos A. florea, men i mycket låg mängd68.Våra resultat visar närvaron av flera genetiska variationer över många mikrobiella taxa som kan förändra metaboliska processer i larver.Det behövs dock en bättre förståelse för den funktionella mångfalden av O. cornifrons.
Sammanfattningsvis indikerar resultaten att mankozeb, pyritiostrobin och trifloxystrobin minskade kroppsviktsökningen och ökade dödligheten hos majsborlarver.Även om det finns en växande oro för effekterna av fungicider på pollinatörer, finns det ett behov av att bättre förstå effekterna av kvarvarande metaboliter av dessa föreningar.Dessa resultat kan införlivas i rekommendationer för integrerade program för hantering av pollinatörer som hjälper jordbrukare att undvika användningen av vissa fungicider före och under fruktträdets blomning genom att välja fungicider och variera tidpunkten för applicering, eller genom att uppmuntra användningen av mindre skadliga alternativ 36. Denna information är viktigt för att ta fram rekommendationer.om användning av bekämpningsmedel, som att justera befintliga besprutningsprogram och ändra besprutningstider vid val av fungicider eller främja användningen av mindre farliga alternativ.Ytterligare forskning behövs om de negativa effekterna av fungicider på könsförhållandet, utfodringsbeteende, tarmmikrobiom och de molekylära mekanismerna bakom viktminskning och dödlighet för majsborrar.
Källdata 1, 2 och 3 i figurerna 1 och 2 har deponerats i figshare-dataförrådet DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 och https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Sekvenserna som analyserats i den aktuella studien (fig. 4, 5) finns tillgängliga i NCBI SRA-förvaret under accessionsnummer PRJNA1023565.
Bosch, J. och Kemp, WP Utveckling och etablering av honungsbiarter som pollinerare av jordbruksgrödor: exemplet med släktet Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) och fruktträd.tjur.Ntomore.resurs.92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al.Pollineringsmetoder och uppfattningar om alternativa pollinatörer bland äppelodlare i New York och Pennsylvania.uppdatering.Lantbruk.livsmedelssystem.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL och Ricketts TH Ekologi och ekonomi för mandelpollinering med hjälp av inhemska bin.J. Ekonomi.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. och Park, Y.-L.Effekter av klimatförändringar på tragopan-fenologi: konsekvenser för befolkningsförvaltning.Klättra.Ändring 150, 305–317 (2018).
Artz, DR och Pitts-Singer, TL Effekt av fungicider och adjuvanssprayer på häckningsbeteendet hos två skötta solitära bin (Osmia lignaria och Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.En lågtoxisk växtfungicid (fenbukonazol) stör signalerna för manlig reproduktionskvalitet vilket resulterar i minskad parningsframgång hos vilda solitära bin.J. Appar.ekologi.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Neonicotinoida insekticider och ergosterolbiosyntes undertrycker synergistisk fungiciddödlighet hos tre biarter.Pestkontroll.vetenskapen.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.och Danforth BN Solitary getinglarver förändrar den bakteriella mångfalden som tillförs av pollen till stamhäckande bin Osmia cornifrons (Megachilidae).främre.mikroorganism.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN och Steffan SA De ektosymbiotiska mikroorganismerna i fermenterat pollen är lika viktiga för utvecklingen av solitära bin som själva pollenet.ekologi.Evolution.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F och Thalheimer M. Plantering mellan rader i äppelodlingar för att kontrollera återsåddssjukdomar: en praktisk effektivitetsstudie baserad på mikrobiella indikatorer.Plantjord 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG och Peter KA Bitterröta av äpplen i mitten av Atlanten i USA: bedömning av orsakande arter och påverkan av regionala väderförhållanden och känslighet för sorter.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.och Stanley DA Fungicider, herbicider och bin: en systematisk genomgång av befintlig forskning och metoder.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED och Jepson, PC Synergistiska effekter av EBI-fungicider och pyretroidinsekticider på honungsbin (Apis mellifera).skadar vetenskapen.39, 293-297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE och Peng, CY Effekt av utvalda fungicider på tillväxt och utveckling av honungsbilarver Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).onsdag.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. och McArt, S. Decision Guide for Pesticide Use to Protect Pollinators in Tree Orchards (Cornell University, 2018).
Iwasaki, JM och Hogendoorn, K. Exponering av bin för icke-bekämpningsmedel: en genomgång av metoder och rapporterade resultat.Lantbruk.ekosystem.onsdag.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.och Pitts-Singer TL Effekt av tillförseltyp och exponering för bekämpningsmedel på larvutvecklingen av Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).onsdag.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM och Pitts-Singer TL Vägar för exponering av bekämpningsmedel för ensamma bin med tomma bo.onsdag.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.Ett nytt intagsbioanalysprotokoll för att bedöma pesticidtoxicitet hos vuxna japanska trädgårdsbin (Osmia cornifrons).vetenskapen.Rapporter 10, 9517 (2020).
Posttid: 14 maj 2024