Gràcies per visitar Nature.com. La versió del navegador que esteu utilitzant té compatibilitat limitada amb CSS. Per obtenir els millors resultats, us recomanem que utilitzeu una versió més recent del vostre navegador (o que desactiveu el mode de compatibilitat a l'Internet Explorer). Mentrestant, per garantir una assistència contínua, mostrem el lloc web sense estils 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 abelles (per exemple, les abelles solitàries, Osmia cornifrons) responen als fungicides de contacte i sistèmics que s'utilitzen habitualment a les pomeres durant la floració. Aquesta manca de coneixement limita les decisions reguladores que determinen concentracions segures i el moment de la polvorització amb fungicides. Vam avaluar els efectes de dos fungicides de contacte (captà i mancozeb) i quatre fungicides intercapa/fitosistema (ciprociclina, miclobutanil, pirostrobina i trifloxistrobina). Efectes sobre l'augment de pes larvari, 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 basades en la dosi actualment recomanada per a ús al 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 larvària. A continuació, vam seqüenciar el gen 16S per caracteritzar el bacterioma larvari del mancozeb, el fungicida responsable de la mortalitat més alta. Vam trobar que la diversitat i l'abundància bacteriana es van reduir significativament en les larves alimentades amb pol·len tractat amb mancozeb. Els nostres resultats de laboratori indiquen que la polvorització d'alguns d'aquests fungicides durant la floració és particularment 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 de productes de protecció d'arbres fruiters i serveix com a base per als processos reguladors destinats a protegir els pol·linitzadors.
L'abella maçonera solitària Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) va ser introduïda als Estats Units des del Japó a finals dels anys setanta i principis dels vuitanta, i l'espècie ha tingut un paper important de pol·linitzadora en ecosistemes gestionats des de llavors. Les poblacions naturalitzades d'aquesta abella formen part d'aproximadament 50 espècies d'abelles silvestres que complementen les abelles que pol·linitzen els horts d'ametllers i pomeres als Estats Units2,3. Les abelles maçoneres 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, la recerca d'aliment5 i el condicionament corporal6,7. Tot i que investigacions recents suggereixen que la salut de les abelles maçoneres està directament influenciada per microorganismes comensals i ectobàctics8,9, com que 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 maçoneres tot just comencen a estudiar-se.
Els fungicides de diversos efectes (de contacte i sistèmics) es ruixen als horts abans i durant la floració per tractar malalties com la sarna de la pomera, 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 pesticides per part de l'Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units i moltes altres agències reguladores nacionals12,13,14. Tanmateix, els efectes dels fungicides en organismes que no són abelles són menys coneguts perquè no són obligatoris en virtut dels acords d'autorització de comercialització als Estats Units15. A més, generalment no hi ha protocols estandarditzats per a les proves d'abelles individuals16,17, i mantenir colònies que proporcionin abelles per a les proves és un repte18. Cada cop es duen a terme més assajos amb diferents abelles gestionades a Europa i els EUA per estudiar els efectes dels pesticides sobre les abelles silvestres, i recentment s'han desenvolupat protocols estandarditzats per a O. cornifrons19.
Les abelles banyudes són monòcits i s'utilitzen comercialment en cultius de carpes com a suplement o substitut de les abelles de la mel. Aquestes abelles emergeixen entre març i abril, i els mascles precoços emergeixen de tres a quatre dies abans que les femelles. Després de l'aparellament, la femella recull activament pol·len i nèctar per proporcionar una sèrie de cel·les de cria dins de la cavitat tubular del niu (natural o artificial)1,20. Els ous es ponen sobre el pol·len dins de les cel·les; la femella construeix una paret d'argila abans de preparar la següent cel·la. Les larves del primer estadi queden tancades al corió i s'alimenten de fluids embrionaris. Del segon al cinquè estadi (prepupa), les larves s'alimenten de pol·len22. Un cop esgotat completament el subministrament de pol·len, les larves formen capolls, pupen i emergeixen com a adultes a la mateixa cambra de cria, generalment a finals d'estiu20,23. Els adults emergeixen la primavera següent. La supervivència dels adults s'associa amb un augment net d'energia (augment de pes) basat en la ingesta d'aliments. Per tant, 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 diversos graus, des de translaminar (per exemple, capaços de moure's des de la superfície superior de les fulles fins a la superfície inferior, com alguns fungicides) 25 fins a efectes veritablement sistèmics. , que poden penetrar la corona des de les arrels, poden entrar al nèctar de les flors de pomera 26, on poden matar O. cornifrons adults 27. Alguns pesticides també es filtren al pol·len, afectant el desenvolupament de les larves de blat de moro i causant la seva mort 19. Altres estudis han demostrat que alguns fungicides poden alterar significativament el comportament de nidificació de l'espècie relacionada O. lignaria 28. A més, estudis de laboratori i de camp que simulen escenaris d'exposició a pesticides (inclosos els fungicides) han demostrat que els pesticides afecten negativament la fisiologia 22 morfologia 29 i la supervivència de les abelles de la mel i 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'estudiar 30.
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 l'entorn en el microbioma de les abelles solitàries. Aquests estudis van revelar similituds en l'estructura i l'abundància dels microbiomes larvaris i de pol·len33, així com els gèneres bacterians més comuns, Pseudomonas i Delftia, entre les espècies d'abelles solitàries. Tanmateix, 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 a través de l'exposició oral directa continuen sense explorar.
Aquest estudi va provar els efectes de dosis reals de sis fungicides d'ús comú registrats per al seu ús en fruiters als Estats Units, incloent-hi fungicides de contacte i sistèmics administrats per via oral a larves d'arna del cuc del blat de moro a partir d'aliments contaminats. Vam descobrir que els fungicides de contacte i sistèmics reduïen l'augment de pes corporal de les abelles i augmentaven la mortalitat, amb els efectes més greus associats amb el mancozeb i el piritiòpid. 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 possibles mecanismes subjacents a la mortalitat i les implicacions per als programes de gestió integrada de plagues i pol·linitzadors (IPPM)36.
Els capolls d'O. cornifrons adults que hivernen en 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, es van transferir diàriament 100 capolls d'O. cornifrons a gots de plàstic (50 capolls per got, DI 5 cm × 15 cm de llarg) i es van col·locar tovalloletes dins dels gots per afavorir l'obertura i proporcionar un substrat masticable, reduint l'estrès a les abelles pedregoses37. Col·loqueu dos gots de plàstic que continguin capolls en una gàbia d'insectes (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) amb alimentadors de 10 ml que continguin una solució de sacarosa al 50% i emmagatzemar-los durant quatre dies per garantir el tancament i l'aparellament. 23 °C, humitat relativa 60%, fotoperíode 10 l (baixa intensitat): 14 dies. Cada matí durant sis dies es van alliberar 100 femelles i mascles aparellats (100 per dia) en dos nius artificials durant el pic de floració de la pomera (niu trampa: amplada 33,66 × alçada 30,48 × longitud 46,99 cm; Figura suplementària 1). Col·locats a l'Arboretum Estatal de Pennsilvània, a prop de cirerer (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), presseguer (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), perera (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), pomera coronària (Malus coronaria) i nombroses varietats de pomeres (Malus coronaria, Malus), pomera domèstica 'Co-op 30′ Enterprise™, pomera Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begònia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy'). Cada caseta per a ocells de plàstic blau cap a sobre de dues caixes de fusta. Cada caixa niu contenia 800 tubs de paper kraft buits (oberts en espiral, 0,8 cm de diàmetre interior × 15 cm de llargada) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) inserits en tubs de cel·lofana opacs (0,7 de diàmetre exterior, vegeu els taps de plàstic (taps T-1X) que proporcionen llocs de nidificació.
Ambdues caixes niu estaven orientades a l'est i estaven cobertes amb tanques de jardí 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 de les caixes niu de terra. Caixa niu (Figura suplementària 1a). Els ous del barrinador del blat de moro es van recollir diàriament recollint 30 tubs dels nius i transportant-los al laboratori. Amb tisores, feu un tall a l'extrem del tub i després desmunteu el tub en espiral per exposar les cèl·lules de cria. Els ous individuals i el seu pol·len es van treure amb 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 pomera a tres concentracions (0,1X, 0,5X i 1X, on 1X és la marca aplicada per cada 100 galons d'aigua/acre. Dosi alta de camp = concentració al camp). , Taula 1). Cada concentració es va repetir 16 vegades (n = 16). Dos fungicides de contacte (Taula S1: mancozeb 2696,14 ppm i captà 2875,88 ppm) i quatre fungicides sistèmics (Taula S1: piritiostrobina 250,14 ppm; trifloxistrobina 110,06 ppm; miclobutanil azol 75,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) van avaluar la toxicitat per a fruites, verdures i cultius ornamentals. Vam homogeneïtzar el pol·len amb un molinet, 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 on es van col·locar els ous. Col·locar-los amb una miniespàtula (Figura suplementària 1c,d). Les plaques Falcon es van emmagatzemar a temperatura ambient (25 °C) i humitat relativa del 70%. Les vam comparar amb larves de control alimentades amb una dieta de pol·len homogènia tractada amb aigua pura. Vam registrar la mortalitat i vam mesurar el pes larvari cada dos dies fins que les larves van arribar a l'edat prepupal mitjançant una balança analítica (Fisher Scientific, precisió = 0,0001 g). Finalment, la proporció de sexes es va avaluar obrint el capoll després de 2,5 mesos.
Es va extreure ADN de larves senceres d'O. cornifrons (n = 3 per condició de tractament, pol·len tractat amb mancozeb i no tractat) i es van realitzar anàlisis de diversitat microbiana en aquestes mostres, especialment perquè en el mancozeb es va observar la mortalitat més alta en les larves que van rebre MnZn. L'ADN es va amplificar, purificar mitjançant el kit d'ADN DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead (Zymo Research, Irvine, CA) i seqüenciar (600 cicles) en un Illumina® MiSeq™ mitjançant el kit v3. La seqüenciació dirigida dels gens d'ARN ribosòmic 16S bacterià es va realitzar mitjançant el kit de preparació de la biblioteca Quick-16S™ NGS (Zymo Research, Irvine, CA) utilitzant encebadors dirigits a la regió V3-V4 del gen rRNA 16S. A més, es va realitzar la seqüenciació 18S mitjançant una inclusió PhiX al 10% i l'amplificació es va realitzar mitjançant el parell d'encebadors 18S001 i NS4.
Importeu i processeu lectures aparellades39 utilitzant el pipeline QIIME2 (v2022.11.1). Aquestes lectures es van retallar i fusionar, i les seqüències quimèriques es van eliminar mitjançant el connector DADA2 a QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40. Les assignacions de classes 16S i 18S es van realitzar mitjançant el connector classificador d'objectes Classify-sklearn i l'artefacte preentrenat silva-138-99-nb-classifier.
Es va comprovar la normalitat de totes les dades experimentals (Shapiro-Wilks) i l'homogeneïtat de les variàncies (prova de Levene). Com que el conjunt de dades no complia els supòsits de l'anàlisi paramètrica i la transformació no va aconseguir estandarditzar els residuals, vam realitzar una ANOVA bidireccional no paramètrica (Kruskal-Wallis) amb dos factors [temps (punts de temps trifàsics de 2, 5 i 8 dies) i fungicida] per avaluar l'efecte del tractament sobre el pes fresc de les larves, i després es van realitzar comparacions post hoc no paramètriques per parells mitjançant la prova de Wilcoxon. Vam utilitzar 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 reduir a nivell de gènere. Les comparacions de l'abundància diferencial entre grups utilitzant 16S (nivell de gènere) i l'abundància relativa de 18S es van realitzar mitjançant un model additiu generalitzat per a la posició, l'escala i la forma (GAMLSS) amb distribucions familiars inflades amb beta zero (BEZI), que es van modelar en una macro . al Microbioma R43 (v1.1). 1). Elimineu les espècies mitocondrials i de cloroplasts 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 de manera consistent per a les tres dosis avaluades (Fig. 1a-c). La ciclostrobina i el miclobutanil no van reduir significativament el pes de les larves.
Pes fresc mitjà de les larves de perforador de la tija mesurat en tres punts temporals sota quatre tractaments dietètics (aliment homogeni de pol·len + 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; tercer punt temporal (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 u): 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 parells (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 les larves es va reduir en un 60% amb trifloxistrobina, un 49% amb mancozeb, un 48% amb miclobutanil i un 46% amb piritistrobina (Fig. 1a). Quan es van 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 completa (1X) de mancozeb va reduir el pes larval en un 82%, la piritiostrobina en un 70% i la trifloxistrobina, el miclobutanil i el sangard en aproximadament un 30% (Fig. 1c).
La mortalitat va ser més alta entre les larves alimentades amb pol·len tractat amb mancozeb, seguida de piritiostrobina i trifloxistrobina. La mortalitat va augmentar amb l'augment de les dosis de mancozeb i piritisolina (Fig. 2; Taula 2). Tanmateix, la mortalitat del barrinador del blat de moro només va augmentar lleugerament a mesura que augmentaven les concentracions de trifloxistrobina; el ciprodinil i el captan no van augmentar significativament la mortalitat en comparació amb els tractaments de control.
Es va comparar la mortalitat de les larves de la mosca perforadora després de la ingestió de pol·len tractat individualment amb sis fungicides diferents. El mancozeb i la pentopiramida van ser més sensibles a l'exposició oral als cucs del 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% eren homes. Entre els tractaments de 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). Amb una dosi de 0,1X, entre les larves alimentades amb pol·len tractades amb mancozeb i miclobutanil, el 33,33% dels adults eren dones, el 22% dels adults eren dones, el 44% de les larves adultes eren femelles, el 44% de les larves adultes eren femelles. Els controls van ser del 31% (Fig. 3a). Amb una dosi 0,5 vegades superior, 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 va ser del 53% del grup de captà i del 38% del grup de control (Fig. 3b). Amb 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 i el 50% del grup de control eren dones: un 38,5% (Fig. 3c).
Percentatge de femelles i mascles de perforadors després de l'exposició al fungicida 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 diferia 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 va ser més alt que el de les larves alimentades amb pol·len tractat amb mancozeb (Fig. 4b). Tot i que la diferència observada en la riquesa entre els grups no va ser estadísticament significativa, va ser significativament inferior a la observada per a les larves alimentades amb 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 de control i tractades amb mancozeb (Fig. 5b). c L'anàlisi mitjançant la seqüenciació 18S no va revelar diferències significatives (Figura suplementària 2).
Els perfils de SAV basats en seqüències 16S es van comparar amb la riquesa de Shannon i la riquesa observada 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 no tractat o de control (blau) i alimentades amb mancozeb (taronja). Cada punt de dades representa una mostra separada. El PCoA es va calcular utilitzant la distància de Bray-Curtis de la distribució t multivariant. Els ovals representen el nivell de confiança del 80%. (b) Diagrama de caixa, dades de riquesa de Shannon en brut (punts) i c. Riquesa observable. Els diagrames de caixa mostren les caselles per a la línia mitjana, el rang interquartílic (IQR) i 1,5 × IQR (n = 3).
Composició de les comunitats microbianes de larves alimentades amb pol·len tractat i no tractat amb mancozeb. (a) Abundància relativa de gèneres microbians llegits en larves. (b) Mapa de calor de les 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 utilitzant 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), aplicats àmpliament durant la floració, va reduir significativament l'augment de pes i va 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 larval en les tres dosis. Aquest efecte va ser evident en el segon (dia 5) i tercer (dia 8) punts temporals. En canvi, el ciprodinil i el captà no van reduir significativament l'augment de pes ni la supervivència en comparació amb el grup de control. Segons el nostre coneixement, aquest treball és el primer a determinar els efectes de les dosis de camp de diferents fungicides utilitzats per protegir els cultius de blat de moro mitjançant l'exposició directa al pol·len.
Tots els tractaments amb fungicides van reduir significativament l'augment de pes corporal en comparació amb els tractaments de control. El mancozeb va tenir el major efecte sobre l'augment de pes corporal larval 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 sobre els estadis larvals44. Tot i que s'ha demostrat que els biocides de ditiocarbamat tenen una baixa toxicitat aguda45, els bisditiocarbamats d'etilè (EBDCS) com el mancozeb es poden degradar a sulfur d'etilè d'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. Unes condicions d'emmagatzematge adequades per als biocides poden mitigar aquests efectes secundaris. A més, l'Autoritat Europea de Seguretat Alimentària ha expressat la seva preocupació per la toxicitat del piritiopid, que s'ha demostrat que és cancerigen per als sistemes digestius d'altres animals51.
L'administració oral de mancozeb, piritiostrobina i trifloxistrobina augmenta la mortalitat de les larves del barrinador del blat de moro. En canvi, el miclobutanil, la ciprociclina i el captà 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 dels adults d'O. lignaria i Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). A més, s'ha trobat que fungicides com el captà i el boscàlid causen mortalitat larvària52,53,54 o alteren el comportament alimentari55. Aquests canvis, al seu torn, poden afectar la qualitat nutricional del pol·len i, en última instància, el guany d'energia de l'etapa larvària. La mortalitat observada en el grup de control va ser coherent amb altres estudis56,57.
La proporció de sexes a favor dels mascles observada en el nostre treball es pot explicar per factors com ara un aparellament insuficient i 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 tenien quatre dies per aparellar-se (un període generalment considerat 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, incloent pluja i 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 informació sobre 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 tenien una estructura i abundància de la comunitat microbiana significativament reduïdes 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 de Delft, generalment associats amb espècies d'abelles solitàries, tenen activitat antibiòtica, cosa que indica un possible paper protector contra els patògens. Una altra espècie bacteriana, Pseudomonas, era abundant en les larves alimentades amb pol·len no tractat, però es va reduir significativament en les 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'han estudiat proves experimentals sobre el 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'ha informat que és present en un gran nombre en larves de mosca soldat negra en condicions de inanició66. En 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 en 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 baixa abundància68. Els nostres resultats demostren la presència de múltiples variacions genètiques en nombrosos tàxons microbians que poden alterar els processos metabòlics de les larves. Tanmateix, cal 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 barrinador del blat de moro. Tot i que hi ha una preocupació creixent pels efectes dels fungicides sobre els pol·linitzadors, cal comprendre millor els efectes dels metabòlits residuals d'aquests compostos. Aquests resultats es poden incorporar a les recomanacions per a programes integrats de gestió de pol·linitzadors que ajudin els agricultors a evitar l'ús de certs fungicides abans i durant la floració dels arbres fruiters seleccionant fungicides i variant el moment de l'aplicació, o fomentant l'ús d'alternatives menys nocives 36. Aquesta informació és important per desenvolupar recomanacions sobre l'ús de pesticides, com ara ajustar els programes de polvorització existents i canviar el moment de la polvorització a l'hora de seleccionar fungicides o promoure l'ús d'alternatives menys perilloses. Cal més investigació 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 barrinador del blat de moro.
Les dades font 1, 2 i 3 de les figures 1 i 2 s'han dipositat al repositori de dades de Figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 i https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. Les seqüències analitzades en l'estudi actual (figures 4 i 5) estan disponibles al repositori SRA del NCBI amb el número d'accés PRJNA1023565.
Bosch, J. i Kemp, WP Desenvolupament i establiment d'espècies d'abelles melíferes com a pol·linitzadores de cultius agrícoles: l'exemple del gènere Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) i arbres fruiters. Bull. Ntomore. Resource. 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. actualització. 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'ametllers mitjançant abelles natives. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., i Park, Y.-L. Efectes del canvi climàtic en la fenologia del tragopan: implicacions per a la gestió de la població. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR i Pitts-Singer, TL Efecte dels ruixats fungicides i adjuvants sobre el comportament de nidificació de dues abelles solitàries controlades (Osmia lignaria i Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Un fungicida de cultius de baixa tòxicitat (fenbuconazol) interfereix amb els senyals de qualitat reproductiva masculina, cosa que redueix l'èxit d'aparellament en abelles solitàries salvatges. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Els insecticides neonicotinoides i la biosíntesi d'ergosterol suprimeixen la mortalitat sinèrgica dels fungicides en tres espècies d'abelles. Pest control. the science. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. i Danforth BN Les larves de vespa solitària alteren la diversitat bacteriana subministrada pel pol·len a les abelles que nien a les tiges Osmia cornifrons (Megachilidae). front. microorganisme. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN i Steffan SA Els microorganismes ectosimbiòtics del pol·len fermentat són tan importants per al desenvolupament de les abelles solitàries com el pol·len mateix. ecology. evolution. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F i Thalheimer M. Plantació entre fileres en horts de pomeres per controlar les malalties de resembra: un estudi pràctic d'eficàcia basat en indicadors microbians. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG i Peter KA Podridura amarga de les 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 cultivars. 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 recerca i els mètodes existents. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED i Jepson, PC Efectes sinèrgics dels fungicides EBI i els insecticides piretroides sobre les abelles de la mel (Apis mellifera). plagues the science. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE i Peng, CY Efecte de fungicides seleccionats sobre el creixement i desenvolupament de les larves d'abella de la mel Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Dimecres. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., i McArt, S. Guia de decisions per a l'ús de pesticides per protegir els pol·linitzadors en horts (Universitat de Cornell, 2018).
Iwasaki, JM i Hogendoorn, K. Exposició de les abelles a productes no pesticides: una revisió dels mètodes i els resultats reportats. 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 larvari d'Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Dimecres. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM i Pitts-Singer TL. Vies d'exposició als pesticides en 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 de pesticides en abelles japoneses adultes (Osmia cornifrons). The Science. Reports 10, 9517 (2020).
Data de publicació: 14 de maig de 2024