Gràcies per visitar Nature.com.La versió del navegador que utilitzeu té un suport CSS limitat.Per obtenir els millors resultats, us recomanem que utilitzeu una versió més recent del vostre navegador (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer).Mentrestant, per garantir un suport permanent, estem mostrant el lloc sense estil ni JavaScript.
Els fungicides s'utilitzen sovint durant la floració dels fruits dels arbres i poden amenaçar els pol·linitzadors d'insectes.Tanmateix, se sap poc sobre com els pol·linitzadors no apícolas (per exemple, abelles solitàries, Osmia cornifrons) responen als fungicides de contacte i sistèmics que s'utilitzen habitualment a les pomes durant la floració.Aquesta bretxa de coneixement limita les decisions reguladores que determinen concentracions segures i el moment de la polvorització de fungicides.Es van avaluar els efectes de dos fungicides de contacte (captan i mancozeb) i quatre fungicides entre capes/fitosistemes (ciprociclina, myclobutanil, pirostrobina i trifloxistrobina).Efectes sobre l'augment de pes de larva, la supervivència, la proporció de sexes i la diversitat bacteriana.L'avaluació es va dur a terme mitjançant un bioassaig oral crònic en què el pol·len es va tractar en tres dosis en funció de la dosi recomanada actualment per a ús de camp (1X), mitja dosi (0,5X) i dosi baixa (0,1X).Totes les dosis de mancozeb i piritisolina van reduir significativament el pes corporal i la supervivència de larva.Després vam seqüenciar el gen 16S per caracteritzar el bacterioma larvari del mancozeb, el fungicida responsable de la major mortalitat.Vam trobar que la diversitat i l'abundància bacterianes es reduïen significativament en les larves alimentades amb pol·len tractat amb mancozeb.Els nostres resultats de laboratori indiquen que ruixar alguns d'aquests fungicides durant la floració és especialment perjudicial per a la salut d'O. cornifrons.Aquesta informació és rellevant per a futures decisions de gestió pel que fa a l'ús sostenible dels productes de protecció dels arbres fruiters i serveix de base per als processos de regulació dirigits a protegir els pol·linitzadors.
L'abella maçonera solitària Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) es va introduir als Estats Units des del Japó a finals de la dècada de 1970 i principis de la dècada de 1980, i des de llavors l'espècie ha jugat un paper pol·linitzador important en ecosistemes gestionats.Les poblacions naturalitzades d'aquesta abella formen part d'aproximadament 50 espècies d'abelles salvatges que complementen les abelles que pol·linitzen els horts d'ametllers i pomeres als Estats Units2,3.Les abelles paletes s'enfronten a molts reptes, com ara la fragmentació de l'hàbitat, els patògens i els pesticides3,4.Entre els insecticides, els fungicides redueixen el guany d'energia, l'alimentació5 i el condicionament corporal6,7.Tot i que les investigacions recents suggereixen que la salut de les abelles maçons està directament influenciada pels microorganismes comensals i ectobactics, 8,9 perquè els bacteris i els fongs poden influir en la nutrició i les respostes immunitàries, els efectes de l'exposició a fungicides sobre la diversitat microbiana de les abelles maçons estan començant a ser. estudiat.
Els fungicides d'efectes diversos (de contacte i sistèmics) s'espercen als horts abans i durant la floració per tractar malalties com la crosta de la poma, la podridura amarga, la podridura marró i l'oïdi10,11.Els fungicides es consideren inofensius per als pol·linitzadors, per la qual cosa es recomanen als jardiners durant el període de floració;L'exposició i la ingestió d'aquests fungicides per part de les abelles és relativament ben coneguda, ja que forma part del procés de registre de plaguicides per part de l'Agència de Protecció Ambiental dels EUA i moltes altres agències reguladores nacionals12,13,14.No obstant això, els efectes dels fungicides sobre les no abelles són menys coneguts perquè no són exigits pels acords d'autorització de comercialització als Estats Units15.A més, generalment no hi ha protocols estandarditzats per provar abelles individuals16,17, i mantenir colònies que proporcionen abelles per provar és un repte18.A Europa i als EUA s'estan duent a terme proves de diferents abelles gestionades per estudiar els efectes dels pesticides sobre les abelles salvatges, i recentment s'han desenvolupat protocols estandarditzats per a O. cornifrons19.
Les abelles amb banyes són monòcits i s'utilitzen comercialment en cultius de carpes com a suplement o substitució de les abelles melíferes.Aquestes abelles sorgeixen entre març i abril, i els mascles precoços emergeixen tres o quatre dies abans que les femelles.Després de l'aparellament, la femella recull activament pol·len i nèctar per proporcionar una sèrie de cèl·lules de cria dins de la cavitat tubular del niu (natural o artificial)1,20.Els ous es posen al pol·len dins de les cèl·lules;llavors la femella construeix una paret d'argila abans de preparar la següent cel·la.Les larves del primer estadi estan tancades al cor i s'alimenten de fluids embrionaris.Del segon al cinquè estadi (prepupa), les larves s'alimenten de pol·len22.Un cop el subministrament de pol·len s'ha esgotat completament, les larves formen capolls, pupen i emergeixen com a adults a la mateixa cambra de cria, normalment a finals d'estiu20,23.Els adults sorgeixen la primavera següent.La supervivència de l'adult s'associa amb l'augment net d'energia (augment de pes) basat en la ingesta d'aliments.Així, la qualitat nutricional del pol·len, així com altres factors com el clima o l'exposició a pesticides, són determinants de la supervivència i la salut24.
Els insecticides i fungicides aplicats abans de la floració són capaços de moure's dins de la vasculatura de la planta en diferents graus, des de translaminars (per exemple, capaços de moure's de la superfície superior de les fulles a la superfície inferior, com alguns fungicides) 25 fins a efectes realment sistèmics., que poden penetrar a la corona des de les arrels, poden entrar al nèctar de les flors de pomer26, on poden matar O. cornifrons27 adult.Alguns pesticides també es lixivien al pol·len, afectant el desenvolupament de les larves de blat de moro i causant-ne la mort19.Altres estudis han demostrat que alguns fungicides poden alterar significativament el comportament de nidificació de l'espècie relacionada O. lignaria28.A més, estudis de laboratori i de camp que simulen escenaris d'exposició a pesticides (inclosos fungicides) han demostrat que els pesticides afecten negativament la fisiologia 22 morfologia 29 i la supervivència de les abelles de la mel i d'algunes abelles solitàries.Diversos aerosols fungicides aplicats directament a les flors obertes durant la floració poden contaminar el pol·len recollit pels adults per al desenvolupament larvari, els efectes dels quals encara s'han d'estudiar30.
Cada cop es reconeix més que el desenvolupament larvari està influenciat pel pol·len i les comunitats microbianes del sistema digestiu.El microbioma de les abelles influeix en paràmetres com la massa corporal31, els canvis metabòlics22 i la susceptibilitat als patògens32.Estudis anteriors han examinat la influència de l'etapa de desenvolupament, els nutrients i el medi ambient en el microbioma de les abelles solitàries.Aquests estudis van revelar similituds en l'estructura i l'abundància dels microbiomes larvaris i del pol·len33, així com els gèneres bacterians més comuns Pseudomonas i Delftia, entre les espècies d'abelles solitàries.No obstant això, tot i que els fungicides s'han associat amb estratègies per protegir la salut de les abelles, els efectes dels fungicides sobre la microbiota larvària mitjançant l'exposició oral directa segueixen sense explorar.
Aquest estudi va provar els efectes de les dosis del món real de sis fungicides d'ús habitual registrats per al seu ús en fruites d'arbres als Estats Units, inclosos els fungicides de contacte i sistèmics administrats per via oral a larves d'arna del cuc de blat de moro d'aliments contaminats.Vam trobar que els fungicides de contacte i sistèmics van reduir l'augment de pes corporal de les abelles i van augmentar la mortalitat, amb els efectes més greus associats amb el mancozeb i el piritiòpide.A continuació, vam comparar la diversitat microbiana de les larves alimentades amb la dieta de pol·len tractada amb mancozeb amb les alimentades amb la dieta de control.Discutim els mecanismes potencials subjacents a la mortalitat i les implicacions per als programes de gestió integrada de plagues i pol·linitzadors (IPPM)36.
Els O. cornifrons adults que hivernen als capolls es van obtenir del Fruit Research Center, Biglerville, PA, i es van emmagatzemar entre -3 i 2 ° C (± 0, 3 ° C).Abans de l'experiment (600 capolls en total).El maig de 2022, 100 capolls d'O. cornifrons es van transferir diàriament a gots de plàstic (50 capolls per tassa, DI 5 cm × 15 cm de llarg) i es van col·locar tovalloletes dins de les tasses per afavorir l'obertura i proporcionar un substrat masticable, reduint l'estrès sobre el pedregós. abelles37 .Col·loqueu dos gots de plàstic que contenen capolls en una gàbia d'insectes (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) amb alimentadors de 10 ml que contenen una solució de sacarosa al 50% i emmagatzemeu-los durant quatre dies per garantir el tancament i l'aparellament.23°C, humitat relativa 60%, fotoperíode 10 l (intensitat baixa): 14 dies.100 femelles i mascles aparellats es van alliberar cada matí durant sis dies (100 per dia) en dos nius artificials durant la floració màxima de la poma (niu trampa: amplada 33,66 × alçada 30,48 × llargada 46,99 cm; Figura suplementària 1).Situat a l'arboretum de l'estat de Pennsilvània, a prop de la cirera (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), préssec (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pera (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), pomer coronaria (Malus coronaria) i nombroses varietats de pomeres (Malus coronaria, Malus), pomer domèstic 'Co-op 30′ Enterprise™, pomer Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Cada caseta de plàstic blau cap a sobre de dues caixes de fusta.Cada caixa niu contenia 800 tubs de paper kraft buits (espiral obert, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) inserits en tubs de cel·lofana opac (0,7 OD, vegeu Taps de plàstic (taps T-1X) que proporcionen llocs de nidificació. .
Ambdues caixes niu miraven a l'est i estaven cobertes amb tanques de plàstic verd (model Everbilt #889250EB12, mida d'obertura 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) per evitar l'accés de rosegadors i ocells i es van col·locar a la superfície del sòl al costat del sòl de la caixa niu. caixes.Caixa niu (figura suplementària 1a).Els ous de barrenador del blat de moro es van recollir diàriament recollint 30 tubs dels nius i transportant-los al laboratori.Amb unes tisores, feu un tall a l'extrem del tub i després desmunteu el tub espiral per exposar les cèl·lules de cria.Els ous individuals i el seu pol·len es van eliminar mitjançant una espàtula corba (kit d'eines Microslide, BioQuip Products Inc., Califòrnia).Els ous es van incubar en paper de filtre humit i es van col·locar en una placa de Petri durant 2 hores abans de ser utilitzats en els nostres experiments (figura suplementària 1b-d).
Al laboratori, vam avaluar la toxicitat oral de sis fungicides aplicats abans i durant la floració de la poma a tres concentracions (0,1X, 0,5X i 1X, on 1X és la marca aplicada per cada 100 galons d'aigua/acre. Dosi de camp alta = concentració). en el camp)., Taula 1).Cada concentració es va repetir 16 vegades (n = 16).Dos fungicides de contacte (Taula S1: mancozeb 2696,14 ppm i captan 2875,88 ppm) i quatre fungicides sistèmics (Taula S1: piritiostrobina 250,14 ppm; trifloxistrobina 110,06 ppm; toxicitat de myclobutanil azole 75,85 ppm) a fruites, hortalisses i cultius ornamentals .Homogeneïtzem el pol·len amb una mòlta, vam transferir 0,20 g a un pou (placa Falcon de 24 pous) i vam afegir i barrejar 1 μL de solució fungicida per formar pol·len piramidal amb pous d'1 mm de profunditat en els quals es van col·locar els ous.Col·loqueu amb una mini espàtula (figura suplementària 1c, d).Les plaques Falcon es van emmagatzemar a temperatura ambient (25 ° C) i 70% d'humitat relativa.Les vam comparar amb larves control alimentades amb una dieta homogènia de pol·len tractada amb aigua pura.Vam registrar la mortalitat i vam mesurar el pes de larva cada dos dies fins que les larves van assolir l'edat prepupal mitjançant una balança analítica (Fisher Scientific, precisió = 0,0001 g).Finalment, es va avaluar la proporció de sexes obrint el capoll després de 2,5 mesos.
L'ADN es va extreure de larves senceres d'O. cornifrons (n = 3 per condició de tractament, pol·len tractat i no tractat amb mancozeb) i vam realitzar anàlisis de diversitat microbiana en aquestes mostres, sobretot perquè al mancozeb es va observar la major mortalitat en larves.rebent MnZn.L'ADN es va amplificar, es va purificar mitjançant el kit DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) i es va seqüenciar (600 cicles) en un Illumina® MiSeq™ mitjançant el kit v3.La seqüenciació dirigida dels gens d'ARN ribosòmic 16S bacterian es va realitzar mitjançant el Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) mitjançant cebadors dirigits a la regió V3-V4 del gen 16S rRNA.A més, es va realitzar la seqüenciació 18S mitjançant la inclusió PhiX del 10% i l'amplificació es va realitzar mitjançant el parell d'imprimadors 18S001 i NS4.
Importeu i processeu lectures aparellades39 mitjançant la canalització QIIME2 (v2022.11.1).Aquestes lectures es van retallar i fusionar, i les seqüències quimèriques es van eliminar mitjançant el connector DADA2 a QIIME2 (aparellament de soroll qiime dada2)40.Les assignacions de classe 16S i 18S es van realitzar mitjançant el connector de classificador d'objectes Classify-sklearn i l'artefacte pre-entrenat silva-138-99-nb-classifier.
Es va comprovar la normalitat de totes les dades experimentals (Shapiro-Wilks) i l'homogeneïtat de les variàncies (test de Levene).Com que el conjunt de dades no va complir els supòsits de l'anàlisi paramètrica i la transformació no va poder estandarditzar els residus, vam realitzar un ANOVA no paramètric de dues vies (Kruskal-Wallis) amb dos factors [temps (tres fases 2, 5 i 8 dies). temps) i fungicida] per avaluar l'efecte del tractament sobre el pes fresc de larva, després es van realitzar comparacions per parelles no paramètriques post hoc mitjançant la prova de Wilcoxon.Hem utilitzat un model lineal generalitzat (GLM) amb una distribució de Poisson per comparar els efectes dels fungicides sobre la supervivència en tres concentracions de fungicides41,42.Per a l'anàlisi d'abundància diferencial, el nombre de variants de seqüència d'amplicons (ASV) es va col·lapsar a nivell de gènere.Les comparacions d'abundància diferencial entre grups que utilitzaven 16S (nivell de gènere) i abundància relativa 18S es van realitzar mitjançant un model additiu generalitzat per a posició, escala i forma (GAMLSS) amb distribucions familiars beta zero-inflated (BEZI), que es van modelar en una macro .al Microbiome R43 (v1.1).1).Eliminar les espècies mitocondrials i de cloroplast abans de l'anàlisi diferencial.A causa dels diferents nivells taxonòmics de 18S, només es va utilitzar el nivell més baix de cada tàxon per a les anàlisis diferencials.Totes les anàlisis estadístiques es van realitzar mitjançant R (v. 3.4.3., projecte CRAN) (Team 2013).
L'exposició a mancozeb, piritiostrobina i trifloxistrobina va reduir significativament l'augment de pes corporal en O. cornifrons (Fig. 1).Aquests efectes es van observar constantment per a les tres dosis avaluades (Fig. 1a-c).La ciclostrobina i el myclobutanil no van reduir significativament el pes de les larves.
Pes fresc mitjà de larves de barrenador de tija mesurat en tres moments de temps sota quatre tractaments dietètics (alimentació de pol·len homogeni + fungicida: control, dosis 0,1X, 0,5X i 1X).(a) Dosi baixa (0,1X): primer punt temporal (dia 1): χ2: 30,99, DF = 6;P <0,0001, segon punt temporal (dia 5): 22,83, DF = 0,0009;tercera vegada;punt (dia 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) mitja dosi (0,5X): primer punt temporal (dia 1): χ2: 35,67, DF = 6;P <0,0001, segon punt temporal (dia primer).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;tercer punt temporal (dia 8) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Lloc o dosi completa (1X): primer punt temporal (dia 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, segon punt temporal (dia 5): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;tercer punt temporal (dia 8): χ2: 28,39, DF = 6;anàlisi no paramètrica de la variància.Les barres representen la mitjana ± SE de les comparacions per parelles (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
A la dosi més baixa (0, 1X), el pes corporal de larva es va reduir un 60% amb trifloxistrobina, un 49% amb mancozeb, un 48% amb myclobutanil i un 46% amb piritistrobina (Fig. 1a).Quan es va exposar a la meitat de la dosi de camp (0, 5X), el pes corporal de les larves de mancozeb es va reduir en un 86%, la piritiostrobina en un 52% i la trifloxistrobina en un 50% (Fig. 1b).Una dosi de camp complet (1X) de mancozeb va reduir el pes de la larva en un 82%, la piritiostrobina en un 70% i la trifloxistrobina, el myclobutanil i el sangard en un 30% aproximadament (Fig. 1c).
La mortalitat va ser més alta entre les larves alimentades amb pol·len tractat amb mancozeb, seguida de la piritiostrobina i la trifloxistrobina.La mortalitat va augmentar amb l'augment de les dosis de mancozeb i pirisolina (Fig. 2; Taula 2).Tanmateix, la mortalitat del barrenador del blat de moro només va augmentar lleugerament a mesura que augmentaven les concentracions de trifloxistrobina;ciprodinil i captan no van augmentar significativament la mortalitat en comparació amb els tractaments control.
La mortalitat de les larves de mosca barrenadora es va comparar després de la ingestió de pol·len tractat individualment amb sis fungicides diferents.El mancozeb i la pentopiramida eren més sensibles a l'exposició oral als cucs de blat de moro (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (línia, pendent = 0,29, P <0,001; pendent = 0,24, P <0,00)).
De mitjana, en tots els tractaments, el 39,05% dels pacients eren dones i el 60,95% homes.Entre els tractaments control, la proporció de dones va ser del 40% tant en els estudis de dosi baixa (0,1X) com de mitja dosi (0,5X), i del 30% en els estudis de dosi de camp (1X).A una dosi 0,1X, entre les larves alimentades amb pol·len tractades amb mancozeb i myclobutanil, el 33,33% dels adults eren femelles, el 22% dels adults eren femelles, el 44% de les larves adultes eren femelles, el 44% de les larves adultes eren femelles.femella, el 41% de les larves adultes eren femelles, i els controls eren el 31% (Fig. 3a).A 0,5 vegades la dosi, el 33% dels cucs adults del grup de mancozeb i piritiostrobina eren femelles, el 36% del grup de trifloxistrobina, el 41% del grup de miclobutanil i el 46% del grup de ciprostrobina.Aquesta xifra era del 53% al grup.en el grup captan i el 38% en el grup control (Fig. 3b).A la dosi 1X, el 30% del grup de mancozeb eren dones, el 36% del grup de piritiostrobina, el 44% del grup de trifloxistrobina, el 38% del grup de miclobutanil, el 50% del grup control eren dones, el 38,5% (Fig. 3c). .
Percentatge de barrenadors femelles i mascles després de l'exposició a fungicides en fase larvària.(a) Dosi baixa (0,1X).(b) Mitja dosi (0,5X).(c) Dosi de camp o dosi completa (1X).
L'anàlisi de la seqüència 16S va mostrar que el grup bacterià era diferent entre les larves alimentades amb pol·len tractat amb mancozeb i les larves alimentades amb pol·len no tractat (Fig. 4a).L'índex microbià de les larves no tractades alimentades amb pol·len era superior al de les larves alimentades amb pol·len tractat amb mancozeb (Fig. 4b).Tot i que la diferència observada de riquesa entre grups no va ser estadísticament significativa, va ser significativament inferior a la observada per a les larves que s'alimenten de pol·len no tractat (Fig. 4c).L'abundància relativa va mostrar que la microbiota de les larves alimentades amb pol·len de control era més diversa que la de les larves alimentades amb larves tractades amb mancozeb (Fig. 5a).L'anàlisi descriptiva va revelar la presència de 28 gèneres en mostres control i tractades amb mancozeb (Fig. 5b).c L'anàlisi mitjançant la seqüenciació 18S no va revelar diferències significatives (figura suplementària 2).
Els perfils SAV basats en seqüències 16S es van comparar amb la riquesa de Shannon i es va observar la riquesa a nivell de fílum.( a ) Anàlisi de coordenades principals (PCoA) basada en l'estructura general de la comunitat microbiana en larves alimentades amb pol·len o control (blau) i mancozeb (taronja).Cada punt de dades representa una mostra separada.El PCoA es va calcular mitjançant la distància de Bray-Curtis de la distribució t multivariant.Els ovals representen el nivell de confiança del 80%.(b) Boxplot, dades brutes de riquesa de Shannon (punts) i c.Riquesa observable.Els diagrames de caixa mostren requadres per a la línia mitjana, el rang interquartil (IQR) i 1,5 × IQR (n = 3).
Composició de comunitats microbianes de larves alimentades amb pol·len tractat i no tractat amb mancozeb.( a ) L'abundància relativa de gèneres microbians es llegeix a les larves.(b) Mapa de calor de comunitats microbianes identificades.Delftia (odds ratio (OR) = 0,67, P = 0,0030) i Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Les files del mapa de calor s'agrupen mitjançant la distància de correlació i la connectivitat mitjana.
Els nostres resultats mostren que l'exposició oral a fungicides de contacte (mancozeb) i sistèmics (pirostrobina i trifloxistrobina), àmpliament aplicats durant la floració, va reduir significativament l'augment de pes i augmentar la mortalitat de les larves de blat de moro.A més, el mancozeb va reduir significativament la diversitat i la riquesa del microbioma durant l'etapa prepupal.El miclobutanil, un altre fungicida sistèmic, va reduir significativament l'augment de pes corporal de larva en les tres dosis.Aquest efecte va ser evident en el segon (dia 5) i tercer (dia 8) moments.En canvi, el ciprodinil i el captan no van reduir significativament l'augment de pes o la supervivència en comparació amb el grup control.Segons el nostre coneixement, aquest treball és el primer a determinar els efectes de les taxes de camp de diferents fungicides utilitzats per protegir els cultius de blat de moro mitjançant l'exposició directa al pol·len.
Tots els tractaments fungicides van reduir significativament l'augment de pes corporal en comparació amb els tractaments control.El mancozeb va tenir el major efecte sobre l'augment de pes corporal de larva amb una reducció mitjana del 51%, seguit de la piritiostrobina.Tanmateix, altres estudis no han informat d'efectes adversos de les dosis de camp de fungicides en els estadis larvaris44.Tot i que s'ha demostrat que els biocides de ditiocarbamat tenen una baixa toxicitat aguda45, els bisditiocarbamats d'etilè (EBDCS) com el mancozeb poden degradar-se a sulfur d'etilè urea.Donats els seus efectes mutagènics en altres animals, aquest producte de degradació pot ser responsable dels efectes observats46,47.Estudis anteriors han demostrat que la formació d'etilè tiourea està influenciada per factors com la temperatura elevada48, els nivells d'humitat49 i la durada de l'emmagatzematge del producte50.Les condicions adequades d'emmagatzematge dels biocides poden mitigar aquests efectes secundaris.A més, l'Autoritat Europea de Seguretat Alimentària ha expressat la seva preocupació per la toxicitat del piritiopide, que s'ha demostrat que és cancerígen per als sistemes digestiu d'altres animals51.
L'administració oral de mancozeb, piritiostrobina i trifloxistrobina augmenta la mortalitat de les larves del barrenador del blat de moro.En canvi, el miclobutanil, la ciprociclina i el captan no van tenir cap efecte sobre la mortalitat.Aquests resultats difereixen dels de Ladurner et al.52, que van demostrar que el captà reduïa significativament la supervivència d'O. lignaria i Apis mellifera L. adults (Hymenoptera, Apisidae).A més, s'ha trobat que fungicides com el captan i el boscalid causen mortalitat larval52,53,54 o alteren el comportament d'alimentació55.Aquests canvis, al seu torn, poden afectar la qualitat nutricional del pol·len i, en definitiva, el guany energètic de l'etapa larvària.La mortalitat observada en el grup control va ser coherent amb altres estudis 56,57.
La proporció de sexes que afavoreix el mascle observada en el nostre treball pot explicar-se per factors com l'aparellament insuficient i les males condicions meteorològiques durant la floració, tal com van suggerir anteriorment per a O. cornuta Vicens i Bosch.Tot i que les femelles i els mascles del nostre estudi van tenir quatre dies per aparellar-se (un període que generalment es considera suficient per a un aparellament reeixit), vam reduir deliberadament la intensitat de la llum per minimitzar l'estrès.Tanmateix, aquesta modificació pot interferir involuntàriament amb el procés d'aparellament61.A més, les abelles experimenten diversos dies de clima advers, inclosa la pluja i les baixes temperatures (<5 °C), que també poden afectar negativament l'èxit de l'aparellament4,23.
Tot i que el nostre estudi es va centrar en tot el microbioma larvari, els nostres resultats proporcionen una visió de les possibles relacions entre les comunitats bacterianes que poden ser crítiques per a la nutrició de les abelles i l'exposició a fungicides.Per exemple, les larves alimentades amb pol·len tractat amb mancozeb havien reduït significativament l'estructura i l'abundància de la comunitat microbiana en comparació amb les larves alimentades amb pol·len no tractat.En les larves que consumien pol·len no tractat, els grups bacterians Proteobacteria i Actinobacteria eren dominants i eren predominantment aeròbics o facultativament aeròbics.Se sap que els bacteris Delft, generalment associats amb espècies d'abelles solitàries, tenen activitat antibiòtica, cosa que indica un potencial paper protector contra els patògens.Una altra espècie bacteriana, Pseudomonas, era abundant en larves alimentades amb pol·len no tractat, però es va reduir significativament en larves tractades amb mancozeb.Els nostres resultats donen suport a estudis anteriors que identifiquen Pseudomonas com un dels gèneres més abundants en O. bicornis35 i altres vespes solitàries34.Tot i que no s'ha estudiat l'evidència experimental del paper de Pseudomonas en la salut d'O. cornifrons, s'ha demostrat que aquest bacteri promou la síntesi de toxines protectores en l'escarabat Paederus fuscipes i promou el metabolisme de l'arginina in vitro 35, 65. Aquestes observacions suggereixen un paper potencial en la defensa viral i bacteriana durant el temps de desenvolupament de les larves d'O. cornifrons.Microbacterium és un altre gènere identificat al nostre estudi que s'informa que està present en gran nombre en larves de mosca soldat negre en condicions de fam66.A les larves d'O. cornifrons, els microbacteris poden contribuir a l'equilibri i la resiliència del microbioma intestinal en condicions d'estrès.A més, Rhodococcus es troba a les larves d'O. cornifrons i és conegut per les seves capacitats de desintoxicació67.Aquest gènere també es troba a l'intestí d'A. florea, però en molt poca abundància68.Els nostres resultats demostren la presència de múltiples variacions genètiques entre nombrosos tàxons microbians que poden alterar els processos metabòlics de les larves.Tanmateix, es necessita una millor comprensió de la diversitat funcional d'O. cornifrons.
En resum, els resultats indiquen que el mancozeb, la piritiostrobina i la trifloxistrobina van reduir l'augment de pes corporal i van augmentar la mortalitat de les larves del barrenador del blat de moro.Tot i que hi ha una preocupació creixent pels efectes dels fungicides sobre els pol·linitzadors, cal entendre millor els efectes dels metabòlits residuals d'aquests compostos.Aquests resultats es poden incorporar a recomanacions per a programes de gestió integrada de pol·linitzadors que ajudin els agricultors a evitar l'ús de determinats fungicides abans i durant la floració dels arbres fruiters seleccionant fungicides i variant el moment d'aplicació, o fomentant l'ús d'alternatives menys nocives 36. Aquesta informació és important per desenvolupar recomanacions.sobre l'ús de plaguicides, com ara ajustar els programes de polvorització existents i canviar el temps de polvorització en seleccionar fungicides o promoure l'ús d'alternatives menys perilloses.Es necessiten més investigacions sobre els efectes adversos dels fungicides sobre la proporció de sexes, el comportament alimentari, el microbioma intestinal i els mecanismes moleculars subjacents a la pèrdua de pes i la mortalitat del barrenador del blat de moro.
Les dades font 1, 2 i 3 de les figures 1 i 2 s'han dipositat al DOI del dipòsit de dades figshare: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 i https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Les seqüències analitzades en l'estudi actual (Figs. 4, 5) estan disponibles al repositori NCBI SRA amb el número d'accés PRJNA1023565.
Bosch, J. i Kemp, WP Desenvolupament i establiment d'espècies d'abelles de mel com a pol·linitzadores de cultius agrícoles: l'exemple del gènere Osmia.(Himenòpters: Megachilidae) i arbres fruiters.toro.Ntomore.recurs.92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al.Pràctiques de pol·linització i percepcions dels pol·linitzadors alternatius entre els productors de pomes de Nova York i Pennsilvània.actualitzar.Agricultura.sistemes alimentaris.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL i Ricketts TH Ecologia i economia de la pol·linització d'ametlles mitjançant abelles natives.J. Economia.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. i Park, Y.-L.Efectes del canvi climàtic sobre la fenologia del tragopan: implicacions per a la gestió de la població.Escalar.Canvi 150, 305–317 (2018).
Artz, DR i Pitts-Singer, TL Efecte dels aerosols fungicides i adjuvants sobre el comportament de nidificació de dues abelles solitàries gestionades (Osmia lignaria i Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Un fungicida de cultiu poc tòxic (fenbuconazol) interfereix amb els senyals de qualitat reproductiva masculina, donant lloc a un èxit d'aparellament reduït en abelles solitàries salvatges.J. Aplicacions.ecologia.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Els insecticides neonicotinoides i la biosíntesi d'ergosterol suprimeixen la mortalitat de fungicides sinèrgics en tres espècies d'abelles.Control de plagues.la ciència.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.i les larves de vespa solitària Danforth BN alteren la diversitat bacteriana subministrada pel pol·len a les abelles nidificants Osmia cornifrons (Megachilidae).davant.microorganisme.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN i Steffan SA Els microorganismes ectosimbiòtics del pol·len fermentat són tan importants per al desenvolupament d'abelles solitàries com el propi pol·len.ecologia.evolució.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F i Thalheimer M. Plantació entre fila en pomeres per controlar les malalties de resembra: un estudi d'efectivitat pràctica basat en indicadors microbians.Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG i Peter KA Pudrició amarga de pomes als Estats Units de l'Atlàntic mitjà: avaluació de les espècies causants i la influència de les condicions meteorològiques regionals i la susceptibilitat dels conreus.Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.i Stanley DA Fungicides, herbicides i abelles: una revisió sistemàtica de la investigació i els mètodes existents.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED i Jepson, PC Efectes sinèrgics dels fungicides EBI i dels insecticides piretroides sobre les abelles de mel (Apis mellifera).plagues la ciència.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE i Peng, CY Efecte de fungicides seleccionats sobre el creixement i desenvolupament de larves d'abelles Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).dimecres.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. i McArt, S. Guia de decisió per a l'ús de plaguicides per protegir els pol·linitzadors als horts d'arbres (Universitat de Cornell, 2018).
Iwasaki, JM i Hogendoorn, K. Exposició de les abelles a no pesticides: una revisió de mètodes i resultats informats.Agricultura.ecosistema.dimecres.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.i Pitts-Singer TL Efecte del tipus de subministrament i l'exposició a pesticides sobre el desenvolupament de larves d'Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).dimecres.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM i Pitts-Singer TL Vies d'exposició a pesticides a abelles solitàries de niu buit.dimecres.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.Un nou protocol de bioassaig d'ingestió per avaluar la toxicitat dels pesticides en abelles adultes del jardí japonès (Osmia cornifrons).la ciència.Informes 10, 9517 (2020).
Hora de publicació: 14-maig-2024