Tankewol foar jo besite oan Nature.com. De ferzje fan 'e browser dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe. Foar de bêste resultaten riede wy oan dat jo in nijere ferzje fan jo browser brûke (of de kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer útskeakelje). Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, werjaan wy de side sûnder styling of JavaScript.
Fungiciden wurde faak brûkt tidens de bloei fan beamfruchten en kinne ynsektenbestuivers bedriigje. Der is lykwols net folle bekend oer hoe't net-bijebestuivers (bygelyks solitêre bijen, Osmia cornifrons) reagearje op kontakt- en systemyske fungiciden dy't faak brûkt wurde op appels tidens de bloei. Dizze kenniskloof beheint regeljouwingsbeslissingen dy't feilige konsintraasjes en timing fan fungicidespuiten bepale. Wy hawwe de effekten fan twa kontaktfungiciden (captan en mancozeb) en fjouwer tuskenlaach/fytosysteemfungiciden (ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobine en trifloxystrobine) beoardiele. Effekten op larvale gewichtstoename, oerlibjen, geslachtsferhâlding en baktearjele ferskaat. De evaluaasje waard útfierd mei in groanyske orale bioassay wêrby't pollen waard behannele yn trije doses basearre op de op it stuit oanrikkemandearre doasis foar fjildgebrûk (1X), heale doasis (0.5X) en lege doasis (0.1X). Alle doses fan mancozeb en pyritisoline fermindere it lichemsgewicht en larvale oerlibjen signifikant. Wy hawwe doe it 16S-gen sekwinsjeare om it larvale bakteiome fan mancozeb te karakterisearjen, it fungicide ferantwurdlik foar de heechste mortaliteit. Wy hawwe fûn dat baktearjele ferskaat en oerfloed signifikant fermindere wiene yn larven dy't fiede waarden mei mancozeb-behannele pollen. Us laboratoariumresultaten jouwe oan dat it spuiten fan guon fan dizze fungiciden tidens de bloei benammen skealik is foar de sûnens fan O. cornifrons. Dizze ynformaasje is relevant foar takomstige behearbeslissingen oangeande it duorsume gebrûk fan fruitbeambeskermingsprodukten en tsjinnet as basis foar regeljouwingsprosessen dy't rjochte binne op it beskermjen fan bestowers.
De solitêre mitselbij Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) waard yn 'e lette jierren '70 en iere jierren '80 út Japan yn 'e Feriene Steaten yntrodusearre, en de soarte hat sûnt dy tiid in wichtige rol as bestuiver spile yn behearde ekosystemen. Naturalisearre populaasjes fan dizze bij binne ûnderdiel fan sawat 50 soarten wylde bijen dy't de bijen oanfolje dy't amandel- en appelbeamgaarden yn 'e Feriene Steaten bestuivje2,3. Metselbijen stean foar in protte útdagings, ynklusyf habitatfragmentaasje, patogenen en bestridingsmiddels3,4. Under ynsektisiden ferminderje fungiciden enerzjywinst, foeraazje5 en lichemskondysje6,7. Hoewol resint ûndersyk suggerearret dat de sûnens fan Metselbijen direkt beynfloede wurdt troch kommensale en ektobaktyske mikroorganismen,8,9 om't baktearjes en skimmels ynfloed kinne hawwe op fieding en ymmúnreaksjes, binne de effekten fan bleatstelling oan fungiciden op 'e mikrobiële ferskaat fan Metselbijen krekt begûn te wurden bestudearre.
Fungiciden mei ferskate effekten (kontakt en systemysk) wurde foar en tidens de bloei yn boomgaarden spuite om sykten lykas appelskurf, bittere rot, brune rot en skimmel10,11 te behanneljen. Fungiciden wurde beskôge as ûnskealik foar bestuivers, dus wurde se oanrikkemandearre oan túnkers tidens de bloeiperioade; De bleatstelling oan en opname fan dizze fungiciden troch bijen is relatyf bekend, om't it ûnderdiel is fan it registraasjeproses fan bestridingsmiddels troch it US Environmental Protection Agency en in protte oare nasjonale regeljouwingsynstânsjes12,13,14. De effekten fan fungiciden op net-bijen binne lykwols minder bekend, om't se net fereaske binne ûnder marketingautorisaasje-oerienkomsten yn 'e Feriene Steaten15. Derneist binne d'r oer it algemien gjin standerdisearre protokollen foar it testen fan ienige bijen16,17, en it ûnderhâlden fan koloanjes dy't bijen leverje foar testen is in útdaging18. Proeven mei ferskate behearde bijen wurde hieltyd faker útfierd yn Jeropa en de FS om de effekten fan bestridingsmiddels op wylde bijen te bestudearjen, en standerdisearre protokollen binne koartlyn ûntwikkele foar O. cornifrons19.
Hoarnbijen binne monositen en wurde kommersjeel brûkt yn karpergewaaksen as oanfolling of ferfanging foar huningbijen. Dizze bijen komme tusken maart en april út, wêrby't de foartidige mantsjes trije oant fjouwer dagen foar de wyfkes útkomme. Nei it pearjen sammelet it wyfke aktyf pollen en nektar om in searje broedsellen te leverjen binnen de buisfoarmige nêstholte (natuerlik of keunstmjittich)1,20. De aaien wurde lein op pollen yn 'e sellen; it wyfke bout dan in klaaimuorre foardat it de folgjende sel taret. De larven fan it earste stadium wurde ynsletten yn it chorion en fiede har mei embryonale floeistoffen. Fan it twadde oant it fyfde stadium (prepupa) fiede de larven har mei pollen22. Sadree't de pollenfoarrie folslein útput is, foarmje de larven kokons, ferpoppe har en komme se as folwoeksenen út yn deselde broedkeamer, meastal yn 'e lette simmer20,23. Folwoeksenen komme de folgjende maitiid út. It oerlibjen fan folwoeksenen wurdt assosjeare mei netto enerzjywinst (gewichtswinst) basearre op fiedingsopname. Sa binne de fiedingskwaliteit fan pollen, lykas oare faktoaren lykas waar of bleatstelling oan bestridingsmiddels, bepalend foar oerlibjen en sûnens24.
Ynsektisiden en fungiciden dy't foar de bloei tapast wurde, kinne har yn ferskate mjitte yn 'e plantvaskulatuer ferpleatse, fan translaminêr (bygelyks, yn steat om fan it boppeste oerflak fan blêden nei it ûnderste oerflak te ferpleatsen, lykas guon fungiciden) 25 oant echt systemyske effekten. , dy't de kroan fan 'e woartels kinne penetrearje, kinne de nektar fan appelblommen yngean 26, dêr't se folwoeksen O. cornifrons 27 kinne deadzje. Guon bestridingsmiddels lekke ek yn pollen, wêrtroch't de ûntwikkeling fan maislarven beynfloede wurdt en har dea feroarsake wurdt 19. Oare stúdzjes hawwe oantoand dat guon fungiciden it nêstgedrach fan 'e besibbe soarte O. lignaria 28 signifikant kinne feroarje. Derneist hawwe laboratoarium- en fjildstúdzjes dy't bleatstellingsscenario's foar bestridingsmiddels simulearje (ynklusyf fungiciden) oantoand dat bestridingsmiddels in negative ynfloed hawwe op 'e fysiology 22 morphology 29 en it oerlibjen fan huningbijen en guon solitêre bijen. Ferskate fungicide sprays dy't direkt tapast wurde op iepen blommen tidens de bloei kinne pollen fersmoargje dy't troch folwoeksenen sammele wurdt foar larvale ûntwikkeling, wêrfan de effekten noch bestudearre wurde moatte 30.
It wurdt hieltyd mear erkend dat de ûntwikkeling fan larven beynfloede wurdt troch pollen en mikrobiële mienskippen fan it spiisfertarringssysteem. It mikrobioom fan 'e huningbij beynfloedet parameters lykas lichemsmassa31, metabolike feroarings22 en gefoelichheid foar patogenen32. Eardere stúdzjes hawwe de ynfloed fan ûntwikkelingsstadium, fiedingsstoffen en omjouwing op it mikrobioom fan solitêre bijen ûndersocht. Dizze stúdzjes lieten oerienkomsten sjen yn 'e struktuer en oerfloed fan' e larvale en pollenmikrobiomen33, lykas de meast foarkommende baktearjele geslachten Pseudomonas en Delftia, ûnder solitêre bijesoarten. Hoewol fungiciden binne assosjeare mei strategyen om de sûnens fan bijen te beskermjen, bliuwe de effekten fan fungiciden op larvale mikrobiota troch direkte orale bleatstelling ûnûndersocht.
Dizze stúdzje testte de effekten fan echte doses fan seis faak brûkte fungiciden dy't registrearre binne foar gebrûk op beamfruchten yn 'e Feriene Steaten, ynklusyf kontakt- en systemyske fungiciden dy't oraal waarden tapast oan larven fan 'e maishoarnwjirmmot út fersmoarge iten. Wy fûnen dat kontakt- en systemyske fungiciden de gewichtstoename fan bijen fermindere en de mortaliteit ferhegen, mei de earnstichste effekten assosjeare mei mancozeb en pyrithiopide. Wy fergelike doe de mikrobiële ferskaat fan larven dy't fiede waarden op it mei mancozeb behannele pollendieet mei dyjingen dy't fiede waarden op it kontrôledieet. Wy besprekke potinsjele meganismen dy't ûnderlizze oan mortaliteit en ymplikaasjes foar yntegreare pest- en bestuiverbehear (IPPM)36-programma's.
Folwoeksen O. cornifrons dy't oerwinterden yn kokons waarden krigen fan it Fruit Research Center, Biglerville, PA, en opslein by −3 oant 2 °C (± 0,3 °C). Foar it eksperimint (600 kokons yn totaal). Yn maaie 2022 waarden 100 O. cornifrons kokons deistich oerdroegen yn plestik bekers (50 kokons per beker, DI 5 sm × 15 sm lang) en waarden doekjes yn 'e bekers pleatst om it iepenjen te befoarderjen en in kauwber substraat te leverjen, wêrtroch stress op 'e stiennen bijen fermindere wurdt37. Plak twa plestik bekers mei kokons yn in ynsektenkoai (30 × 30 × 30 sm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) mei 10 ml feeders mei 50% sukrose-oplossing en bewarje fjouwer dagen om sluting en peartiid te garandearjen. 23 °C, relative fochtigens 60%, fotoperioade 10 l (lege yntensiteit): 14 dagen. 100 pearde wyfkes en mantsjes waarden elke moarns seis dagen lang (100 deis) frijlitten yn twa keunstmjittige nêsten tidens de pyk fan 'e appelbloei (fangnêst: breedte 33,66 × hichte 30,48 × lingte 46,99 sm; Oanfoljende figuer 1). Pleatst yn it Pennsylvania State Arboretum, tichtby kers (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), perzik (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pear (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria-appelbeam (Malus coronaria) en ferskate farianten fan appelbeammen (Malus coronaria, Malus), húsappelbeam 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus-appelbeam 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy'). Elk blau plestik fûgelhûs past boppe op twa houten doazen. Elk nêstkastje befette 800 lege kraftpapierbuizen (spiraalfoarmich iepen, 0,8 sm ID × 15 sm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) ynfoege yn ûntrochsichtige sellofaanbuizen (0,7 OD sjoch Plestik pluggen (T-1X pluggen) soargje foar nêstplakken.
Beide nêstkasten stiene nei it easten ta en wiene bedekt mei griene plestik túnhekwurken (Everbilt model #889250EB12, iepeninggrutte 5 × 5 sm, 0,95 m × 100 m) om tagong fan knaagdieren en fûgels te foarkommen en waarden op it boaiemoerflak neist de boaiemkasten fan 'e nêstkast pleatst. Nêstkast (Oanfoljende figuer 1a). Maisboarraaien waarden deistich sammele troch 30 buizen út nêsten te sammeljen en se nei it laboratoarium te ferfieren. Meitsje mei in skjirre in sneed oan 'e ein fan 'e buis, en demontearje dan de spiraalbuis om de broedsellen bleat te lizzen. Yndividuele aaien en har pollen waarden fuorthelle mei in kromme spatel (Microslide tool kit, BioQuip Products Inc., Kalifornje). De aaien waarden ynkubearre op fochtich filterpapier en 2 oeren yn in petriskûtel pleatst foardat se brûkt waarden yn ús eksperiminten (Oanfoljende figuer 1b-d).
Yn it laboratoarium hawwe wy de orale toksisiteit evaluearre fan seis fungiciden dy't foar en tidens appelbloesem tapast waarden by trije konsintraasjes (0.1X, 0.5X, en 1X, wêrby't 1X de mark is dy't tapast wurdt per 100 gallon wetter/acre. Hege fjilddosis = konsintraasje yn it fjild). , Tabel 1). Elke konsintraasje waard 16 kear werhelle (n = 16). Twa kontaktfungiciden (Tabel S1: mancozeb 2696.14 ppm en captan 2875.88 ppm) en fjouwer systemyske fungiciden (Tabel S1: pyrithiostrobine 250.14 ppm; trifloxystrobine 110.06 ppm; myclobutanil azole 75.12 ppm; cyprodinil 280.845 ppm) toksisiteit foar fruit, griente en siergewaaksen. Wy homogenisearren it pollen mei in grinder, oerdroegen 0,20 g nei in put (Falcon-plaat mei 24 putten), en foegen 1 μL fungicide-oplossing ta en mingden om piramidefoarmich pollen te foarmjen mei 1 mm djippe putten wêryn't de aaien pleatst waarden. Plak mei in mini-spatel (Oanfoljende figuer 1c,d). Falcon-platen waarden opslein by keamertemperatuer (25 °C) en 70% relative fochtigens. Wy fergelike se mei kontrôlelarven dy't in homogeen pollendieet fiede waarden dat behannele waard mei suver wetter. Wy registrearren de mortaliteit en metten it larvegewicht om de oare dei oant de larven de prepupa-leeftyd berikten mei in analytyske lykwicht (Fisher Scientific, krektens = 0,0001 g). Uteinlik waard de geslachtsferhâlding beoardiele troch de kokon nei 2,5 moannen te iepenjen.
DNA waard ekstrahearre út hiele O. cornifrons-larven (n = 3 per behannelingsbetingst, mei mancozeb behannele en net-behannele pollen) en wy hawwe mikrobiële ferskaatanalyses útfierd op dizze samples, foaral om't yn mancozeb de heechste mortaliteit waarnommen waard yn larven dy't MnZn krigen. DNA waard amplifisearre, suvere mei de DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA-kit (Zymo Research, Irvine, CA), en sekwinsjearre (600 syklusen) op in Illumina® MiSeq™ mei de v3-kit. Rjochte sekwinsjearring fan baktearjele 16S ribosomale RNA-genen waard útfierd mei de Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) mei primers dy't rjochte wiene op 'e V3-V4-regio fan it 16S rRNA-gen. Derneist waard 18S-sekwinsjearring útfierd mei 10% PhiX-ynklúzje, en amplifikaasje waard útfierd mei it primerpear 18S001 en NS4.
Ymportearje en ferwurkje paired reads39 mei de QIIME2 pipeline (v2022.11.1). Dizze reads waarden trimme en gearfoege, en chimere sekwinsjes waarden fuorthelle mei de DADA2 plugin yn QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40. De 16S en 18S klasse tawizings waarden útfierd mei de objektklassifikator plugin Classify-sklearn en de foarôf traine artefakt silva-138-99-nb-classifier.
Alle eksperimintele gegevens waarden kontrolearre op normaliteit (Shapiro-Wilks) en homogeniteit fan fariânsjes (Levene's test). Omdat de dataset net foldie oan 'e oannames fan parametryske analyze en de transformaasje de residuen net standardisearre, hawwe wy in net-parametryske twa-wei ANOVA (Kruskal-Wallis) útfierd mei twa faktoaren [tiid (trije-faze 2, 5 en 8 dagen tiidpunten) en fungicide] om it effekt fan behanneling op it farske gewicht fan 'e larven te evaluearjen, en doe waarden post hoc net-parametryske peargewize fergelikingen útfierd mei de Wilcoxon-test. Wy brûkten in generalisearre lineêr model (GLM) mei in Poisson-ferdieling om de effekten fan fungiciden op oerlibjen oer trije fungicide-konsintraasjes te fergelykjen41,42. Foar differinsjele oerfloedanalyse waard it oantal amplikonsekwinsjefarianten (ASV's) op geslachtsnivo ynstoart. Ferlikings fan ferskillende oerfloed tusken groepen mei 16S (genusnivo) en 18S relative oerfloed waarden útfierd mei in generalisearre addityf model foar posysje, skaal en foarm (GAMLSS) mei beta-nul-opblaasde (BEZI) famyljeferdielingen, dy't modellearre waarden op in makro . yn Microbiome R43 (v1.1). 1). Ferwiderje mitochondriale en chloroplastsoarten foar ferskillende analyze. Fanwegen de ferskillende taksonomyske nivo's fan 18S waard allinich it leechste nivo fan elk takson brûkt foar ferskillende analyzes. Alle statistyske analyzes waarden útfierd mei R (v. 3.4.3., CRAN-projekt) (Team 2013).
Bleatstelling oan mancozeb, pyrithiostrobine en trifloxystrobine fermindere de gewichtstoename by O. cornifrons signifikant (Fig. 1). Dizze effekten waarden konsekwint waarnommen foar alle trije beoardielde doses (Fig. 1a-c). Cyclostrobine en myclobutanil fermindere it gewicht fan larven net signifikant.
Trochsneed farsk gewicht fan stamboarlarven metten op trije tiidpunten ûnder fjouwer dieetbehannelingen (homogene pollenfoer + fungicide: kontrôle, 0.1X, 0.5X en 1X doses). (a) Lege doasis (0.1X): earste tiidpunt (dei 1): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, twadde tiidpunt (dei 5): 22.83, DF = 0.0009; tredde kear; punt (dei 8): χ2: 28.39, DF = 6; (b) heale doasis (0.5X): earste tiidpunt (dei 1): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, twadde tiidpunt (dei ien). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; tredde tiidpunt (dei 8) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Lokaasje of folsleine doasis (1X): earste tiidpunt (dei 1) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, twadde tiidpunt (dei 5): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; tredde tiidpunt (dei 8): χ2: 28.39, DF = 6; net-parametryske fariânsje-analyze. Balken fertsjintwurdigje gemiddelde ± SE fan peargewijze fergelikingen (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
By de leechste doasis (0.1X) waard it lichemsgewicht fan 'e larven mei 60% fermindere mei trifloxystrobine, 49% mei mancozeb, 48% mei myclobutanil, en 46% mei pyrithistrobine (Fig. 1a). By bleatstelling oan de helte fan 'e fjilddosis (0.5X) waard it lichemsgewicht fan 'e mancozeblarven mei 86% fermindere, pyrithiostrobine mei 52% en trifloxystrobine mei 50% (Fig. 1b). In folsleine fjilddosis (1X) fan mancozeb fermindere it larvegewicht mei 82%, pyrithiostrobine mei 70%, en trifloxystrobine, myclobutanil en sangard mei sawat 30% (Fig. 1c).
De mortaliteit wie it heechst ûnder larven dy't mei mancozeb behannele pollen fiede waarden, folge troch pyrithiostrobine en trifloxystrobine. De mortaliteit naam ta mei tanimmende doses mancozeb en pyritisoline (Fig. 2; Tabel 2). De mortaliteit fan maisboarders naam lykwols mar in bytsje ta doe't de trifloxystrobinekonsintraasjes tanamen; cyprodinil en captan ferhegen de mortaliteit net signifikant yn ferliking mei kontrôlebehannelingen.
De mortaliteit fan larven fan 'e boarfliege waard fergelike nei it opnimmen fan pollen dy't yndividueel behannele wiene mei seis ferskillende fungiciden. Mancozeb en pentopyramide wiene gefoeliger foar orale bleatstelling oan maismaggots (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (line, helling = 0.29, P < 0.001; helling = 0.24, P < 0.00)).
Gemiddeld, oer alle behannelingen, wie 39,05% fan 'e pasjinten froulik en 60,95% manlik. Under de kontrôlebehannelingen wie it oandiel froulju 40% yn sawol de stúdzjes mei lege doasis (0,1X) as mei heale doasis (0,5X), en 30% yn 'e stúdzjes mei fjilddosis (1X). By in dosis fan 0,1X, ûnder de larven dy't mei pollen fiede waarden en behannele waarden mei mancozeb en myclobutanil, wie 33,33% fan 'e folwoeksenen froulik, 22% fan 'e folwoeksenen froulik, 44% fan 'e folwoeksen larven froulik, 44% fan 'e folwoeksen larven froulik, 41% fan 'e folwoeksen larven froulik, en de kontrôles wiene 31% (Fig. 3a). By 0,5 kear de doasis wiene 33% fan 'e folwoeksen wjirms yn 'e mancozeb- en pyrithiostrobinegroep froulik, 36% yn 'e trifloxystrobinegroep, 41% yn 'e myclobutanilgroep en 46% yn 'e cyprostrobinegroep. Dit sifer wie 53% yn 'e groep yn 'e captangroep en 38% yn 'e kontrôlegroep (Fig. 3b). By 1X doasis wiene 30% fan 'e mancozebgroep froulju, 36% fan 'e pyrithiostrobinegroep, 44% fan 'e trifloxystrobinegroep, 38% fan 'e myclobutanilgroep, 50% fan 'e kontrôlegroep wiene froulju - 38,5% (Fig. 3c).
Persintaazje froulike en manlike boarders nei bleatstelling oan fungiciden yn it larvestadium. (a) Lege doasis (0.1X). (b) Heale doasis (0.5X). (c) Fjilddoasis of folsleine doasis (1X).
16S-sekwinsje-analyze liet sjen dat de baktearjegroep ferskilde tusken larven dy't fiede waarden mei mancozeb-behannele pollen en larven dy't fiede waarden mei ûnbehannele pollen (Fig. 4a). De mikrobiële yndeks fan ûnbehannele larven dy't fiede waarden mei pollen wie heger as dy fan larven dy't fiede waarden mei mancozeb-behannele pollen (Fig. 4b). Hoewol it waarnommen ferskil yn rykdom tusken groepen net statistysk signifikant wie, wie it signifikant leger as dat waarnommen foar larven dy't fiede mei ûnbehannele pollen (Fig. 4c). Relative oerfloed liet sjen dat de mikrobiota fan larven dy't fiede waarden mei kontrôlepollen ferskaatder wie as dy fan larven dy't fiede waarden mei mancozeb-behannele larven (Fig. 5a). Beskriuwende analyze liet de oanwêzigens fan 28 genera sjen yn kontrôle- en mancozeb-behannele samples (Fig. 5b). c Analyse mei 18S-sekwinsje liet gjin signifikante ferskillen sjen (Oanfoljende figuer 2).
SAV-profilen basearre op 16S-sekwinsjes waarden fergelike mei Shannon-rykdom en waarnommen rykdom op it fylumnivo. (a) Haadkoördinaatanalyse (PCoA) basearre op 'e algemiene mikrobiële mienskipsstruktuer yn net-behannele pollen-fiede of kontrôle- (blau) en mancozeb-fiede larven (oranje). Elk datapunt fertsjintwurdiget in apart stekproef. PCoA waard berekkene mei de Bray-Curtis-ôfstân fan 'e multivariate t-ferdieling. Ovalen fertsjintwurdigje it 80% fertrouwensnivo. (b) Boxplot, rûge Shannon-rykdomsgegevens (punten) en c. Waarnimbere rykdom. Boxplots litte fakjes sjen foar mediaanline, ynterkwartielberik (IQR), en 1.5 × IQR (n = 3).
Gearstalling fan mikrobiële mienskippen fan larven dy't fiede mei mancozeb-behannele en net-behannele pollen. (a) Relative oerfloed fan mikrobiële genera-lêzingen yn larven. (b) Waarmtekaart fan identifisearre mikrobiële mienskippen. Delftia (odds ratio (OR) = 0.67, P = 0.0030) en Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060); Waarmtekaartrigen binne klustere mei korrelaasjeôfstân en gemiddelde ferbining.
Us resultaten litte sjen dat orale bleatstelling oan kontakt- (mancozeb) en systemyske (pyrostrobine en trifloxystrobine) fungiciden, breed tapast tidens de bloei, de gewichtstoename signifikant fermindere en de mortaliteit fan maislarven ferhege. Derneist fermindere mancozeb de ferskaat en rykdom fan it mikrobioom signifikant tidens de prepupale faze. Myclobutanil, in oar systemysk fungicide, fermindere de gewichtstoename fan larven signifikant by alle trije doses. Dit effekt wie dúdlik op it twadde (dei 5) en tredde (dei 8) tiidpunt. Yn tsjinstelling, cyprodinil en captan fermindere de gewichtstoename of oerlibjen net signifikant yn ferliking mei de kontrôlegroep. Foar safier't wy witte, is dit wurk it earste dat de effekten bepaalt fan fjildsifers fan ferskate fungiciden dy't brûkt wurde om maisgewaaksen te beskermjen troch direkte bleatstelling oan pollen.
Alle fungicidebehannelingen fermindere de gewichtstoename signifikant yn ferliking mei kontrôlebehannelingen. Mancozeb hie it grutste effekt op 'e gewichtstoename fan larven mei in gemiddelde reduksje fan 51%, folge troch pyrithiostrobine. Oare stúdzjes hawwe lykwols gjin negative effekten rapportearre fan fjilddoses fan fungiciden op larvale stadia44. Hoewol dithiocarbamaatbiociden in lege akute toksisiteit hawwe45, kinne etyleenbisdithiocarbamaten (EBDCS) lykas mancozeb ôfbrekke ta urea etyleensulfide. Mei it each op syn mutagene effekten by oare bisten kin dit ôfbraakprodukt ferantwurdlik wêze foar de waarnommen effekten46,47. Eardere stúdzjes hawwe oantoand dat de foarming fan etyleenthiourea beynfloede wurdt troch faktoaren lykas ferhege temperatuer48, fochtigensnivo's49 en lingte fan produktopslach50. Juiste opslachomstannichheden foar biociden kinne dizze side-effekten ferminderje. Derneist hat de Jeropeeske Autoriteit foar Fiedingsfeiligens soargen útsprutsen oer de toksisiteit fan pyrithiopide, dat karsinogenysk is bliken te wêzen foar it spiisfertarringssystemen fan oare bisten51.
Orale administraasje fan mancozeb, pyrithiostrobine en trifloxystrobine fergruttet de mortaliteit fan larven fan maisboarders. Yn tsjinstelling hienen myclobutanil, ciprocycline en captan gjin effekt op 'e mortaliteit. Dizze resultaten ferskille fan dy fan Ladurner et al.52, dy't oantoanden dat captan it oerlibjen fan folwoeksen O. lignaria en Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) signifikant fermindere. Derneist is fûn dat fungiciden lykas captan en boscalid larvale mortaliteit feroarsaakje52,53,54 of it fiedingsgedrach feroarje55. Dizze feroarings kinne op har beurt de fiedingskwaliteit fan it pollen en úteinlik de enerzjywinst fan it larvale stadium beynfloedzje. De mortaliteit dy't waarnommen waard yn 'e kontrôlegroep wie yn oerienstimming mei oare stúdzjes 56,57.
De geslachtsferhâlding dy't de manlju befoarderet en dy't yn ús wurk waarnommen is, kin ferklearre wurde troch faktoaren lykas ûnfoldwaande pearfoarming en minne waarsomstannichheden tidens de bloei, lykas earder suggerearre foar O. cornuta troch Vicens en Bosch. Hoewol wyfkes en mantsjes yn ús stúdzje fjouwer dagen hiene om te pearjen (in perioade dy't oer it algemien as genôch beskôge wurdt foar suksesfolle pearfoarming), hawwe wy bewust de ljochtintensiteit fermindere om stress te minimalisearjen. Dizze modifikaasje kin lykwols ûnbedoeld it pearproses bemuoie61. Derneist hawwe bijen ferskate dagen min waar, ynklusyf rein en lege temperatueren (<5 °C), wat ek in negative ynfloed kin hawwe op it pearsukses4,23.
Hoewol ús stúdzje rjochte wie op it heule larvale mikrobioom, jouwe ús resultaten ynsjoch yn potinsjele relaasjes tusken baktearjele mienskippen dy't kritysk kinne wêze foar de fieding fan bijen en bleatstelling oan fungiciden. Bygelyks, larven dy't mei mancozeb behannele pollen fiede, hienen in signifikant fermindere mikrobiële mienskipsstruktuer en oerfloed yn ferliking mei larven dy't net-behannele pollen krigen. By larven dy't net-behannele pollen konsumearren, wiene de baktearjele groepen Proteobacteria en Actinobacteria dominant en wiene se foaral aeroob of fakultatyf aeroob. Delftske baktearjes, meastentiids assosjeare mei solitêre bijesoarten, binne bekend om antibiotika-aktiviteit te hawwen, wat in potinsjele beskermjende rol tsjin patogenen oanjout. In oare baktearjele soarte, Pseudomonas, wie oerfloedich yn larven dy't net-behannele pollen krigen, mar wie signifikant fermindere yn larven dy't mei mancozeb behannele waarden. Us resultaten stypje eardere stúdzjes dy't Pseudomonas identifisearren as ien fan 'e meast oerfloedige genera yn O. bicornis35 en oare solitêre wespen34. Hoewol eksperiminteel bewiis foar de rol fan Pseudomonas yn 'e sûnens fan O. cornifrons net bestudearre is, is oantoand dat dizze baktearje de synteze fan beskermjende gifstoffen yn 'e kever Paederus fuscipes befoarderet en argininemetabolisme yn vitro befoarderet 35, 65. Dizze waarnimmings suggerearje in potinsjele rol yn firale en baktearjele ferdigening tidens de ûntwikkelingstiid fan O. cornifrons-larven. Microbacterium is in oar geslacht dat yn ús stúdzje identifisearre is en dat nei alle gedachten yn hege oantallen oanwêzich is yn larven fan 'e swarte soldaatfliege ûnder hongersomstannichheden 66. Yn O. cornifrons-larven kinne mikrobaktearjes bydrage oan it lykwicht en de fearkrêft fan it darmmikrobioom ûnder stressomstannichheden. Derneist wurdt Rhodococcus fûn yn O. cornifrons-larven en is bekend om syn ûntgiftingsfeardigens 67. Dit geslacht wurdt ek fûn yn 'e darm fan A. florea, mar yn heul lege oerfloed 68. Us resultaten litte de oanwêzigens sjen fan meardere genetyske fariaasjes oer ferskate mikrobiële taxa dy't metabolike prosessen yn larven kinne feroarje. In better begryp fan 'e funksjonele ferskaat fan O. cornifrons is lykwols nedich.
Gearfetsjend jouwe de resultaten oan dat mancozeb, pyrithiostrobine en trifloxystrobine de gewichtstoename fermindere en de mortaliteit fan maisboarlarven ferhege. Hoewol d'r groeiende soargen binne oer de effekten fan fungiciden op bestuivers, is d'r in needsaak om de effekten fan oerbleaune metaboliten fan dizze ferbiningen better te begripen. Dizze resultaten kinne wurde opnommen yn oanbefellings foar yntegreare bestuiverbehearprogramma's dy't boeren helpe om it gebrûk fan bepaalde fungiciden foar en tidens de bloei fan fruitbeammen te foarkommen troch fungiciden te selektearjen en de timing fan tapassing te fariearjen, of troch it gebrûk fan minder skealike alternativen 36 oan te moedigjen. Dizze ynformaasje is wichtich foar it ûntwikkeljen fan oanbefellings oer it gebrûk fan bestridingsmiddels, lykas it oanpassen fan besteande spuitprogramma's en it feroarjen fan spuittiming by it selektearjen fan fungiciden of it befoarderjen fan it gebrûk fan minder gefaarlike alternativen. Fierder ûndersyk is nedich nei de negative effekten fan fungiciden op geslachtsferhâlding, fiedingsgedrach, darmmikrobioom, en de molekulêre meganismen dy't ten grondslach lizze oan gewichtsferlies en mortaliteit fan maisboarders.
Boarnegegevens 1, 2 en 3 yn figueren 1 en 2 binne opslein yn 'e figshare-gegevensrepository DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 en https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. De sekwinsjes dy't yn 'e hjoeddeiske stúdzje analysearre binne (fig. 4, 5) binne beskikber yn 'e NCBI SRA-repository ûnder tagongsnûmer PRJNA1023565.
Bosch, J. en Kemp, WP Untwikkeling en fêstiging fan huningbijesoarten as bestuivers fan lânbougewaaksen: it foarbyld fan it skaai Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) en fruitbeammen. bolle. Ntomore. boarne. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Bestuivingspraktiken en persepsjes fan alternative bestowers ûnder appelkwekers yn New York en Pennsylvania. update. Lânbou. fiedselsystemen. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL en Ricketts TH Ekology en ekonomy fan amandelbestuiving mei ynheemse bijen. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., en Park, Y.-L. Effekten fan klimaatferoaring op tragopan-fenology: ymplikaasjes foar populaasjebehear. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR en Pitts-Singer, TL Effekt fan fungicide en adjuvante sprays op it nêstgedrach fan twa behearde solitaire bijen (Osmia lignaria en Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. In leech-giftige gewaaksfungizid (fenbuconazol) bemuoit him mei de kwaliteitssignalen fan 'e manlike reproduktive aktiviteit, wat resulteart yn fermindere paringsukses by wylde solitêre bijen. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Neonicotinoïde ynsektisiden en ergosterolbiosynteze ûnderdrukke synergistyske fungicidemortaliteit yn trije bijesoarten. Pest control. the science. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. en Danforth BN Solitêre wesplarven feroarje de baktearjele ferskaat dy't troch pollen levere wurdt oan stamnêstbijen Osmia cornifrons (Megachilidae). front. microorganism. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN en Steffan SA De ektosymbiotyske mikroorganismen yn fermentearre pollen binne like wichtich foar de ûntwikkeling fan solitêre bijen as it pollen sels. ekology. evolúsje. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F en Thalheimer M. Ynterrigeplanting yn appelbeamgaarden om opnij siedzjende sykten te kontrolearjen: in praktyske effektiviteitsstúdzje basearre op mikrobiële yndikatoaren. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG en Peter KA Bittere rot fan appels yn 'e midden-Atlantyske Feriene Steaten: beoardieling fan feroarsaakjende soarten en de ynfloed fan regionale waarsomstannichheden en gefoelichheid foar kultivars. Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. en Stanley DA Fungiciden, herbiciden en bijen: in systematyske resinsje fan besteand ûndersyk en metoaden. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED en Jepson, PC Synergistyske effekten fan EBI-fungiciden en pyrethroid-ynsektiziden op huningbijen (Apis mellifera). pleaget de wittenskip. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE en Peng, CY Effekt fan selektearre fungiciden op 'e groei en ûntwikkeling fan huningbijlarven Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Woansdei. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., en McArt, S. Beslútgids foar it gebrûk fan bestridingsmiddels om bestowers yn beamgaarden te beskermjen (Cornell University, 2018).
Iwasaki, JM en Hogendoorn, K. Bleatstelling fan bijen oan net-bestridingsmiddels: in oersjoch fan metoaden en rapportearre resultaten. Lânbou. ekosysteem. Woansdei. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. en Pitts-Singer TL Effekt fan oanfiertype en bleatstelling oan bestridingsmiddels op larvale ûntwikkeling fan Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Woansdei. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM en Pitts-Singer TL Paden fan bleatstelling oan bestridingsmiddels by solitêre bijen mei in leech nêst. Woansdei. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. In nij opnamebioassayprotokol foar it beoardieljen fan bestridingsmiddeltoksisiteit by folwoeksen Japanske túnbijen (Osmia cornifrons). de wittenskip. Rapporten 10, 9517 (2020).
Pleatsingstiid: 14 maaie 2024