Faleminderit që vizituat Nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar CSS. Për rezultate më të mira, ne ju rekomandojmë të përdorni një version më të ri të shfletuesit tuaj (ose të çaktivizoni Modalitetin e Përputhshmërisë në Internet Explorer). Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne po e shfaqim faqen pa stilizim ose JavaScript.
Fungicidet përdoren shpesh gjatë lulëzimit të frutave të pemëve dhe mund të kërcënojnë pjalmuesit insekte. Megjithatë, dihet pak se si pjalmuesit jo-bletë (p.sh., bletët e vetmuara, Osmia cornifrons) reagojnë ndaj fungicideve të kontaktit dhe sistemike që përdoren zakonisht në mollë gjatë lulëzimit. Ky boshllëk njohurish kufizon vendimet rregullatore që përcaktojnë përqendrimet e sigurta dhe kohën e spërkatjes me fungicide. Ne vlerësuam efektet e dy fungicideve të kontaktit (kaptan dhe mancozeb) dhe katër fungicideve ndërshtresore/fitosistem (ciprociklinë, miklobutanil, pirostrobinë dhe trifloksistrobinë). Efektet në shtimin në peshë të larvave, mbijetesën, raportin gjinor dhe diversitetin bakterial. Vlerësimi u krye duke përdorur një bioanalizë kronike orale në të cilën poleni u trajtua në tre doza bazuar në dozën e rekomanduar aktualisht për përdorim në terren (1X), gjysmën e dozës (0.5X) dhe dozën e ulët (0.1X). Të gjitha dozat e mancozeb dhe piritisolinë ulën ndjeshëm peshën trupore dhe mbijetesën e larvave. Pastaj ne sekuencuam gjenin 16S për të karakterizuar bakteriomën larvale të mancozeb, fungicidin përgjegjës për vdekshmërinë më të lartë. Ne zbuluam se diversiteti dhe bollëku bakterial u zvogëluan ndjeshëm te larvat e ushqyera me polen të trajtuar me mancozeb. Rezultatet tona laboratorike tregojnë se spërkatja e disa prej këtyre fungicideve gjatë lulëzimit është veçanërisht e dëmshme për shëndetin e O. cornifrons. Ky informacion është i rëndësishëm për vendimet e ardhshme të menaxhimit në lidhje me përdorimin e qëndrueshëm të produkteve për mbrojtjen e pemëve frutore dhe shërben si bazë për proceset rregullatore që synojnë mbrojtjen e pjalmuesve.
Bleta e vetmuar mason Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) u soll në Shtetet e Bashkuara nga Japonia në fund të viteve 1970 dhe në fillim të viteve 1980, dhe që atëherë specia ka luajtur një rol të rëndësishëm si pjalmues në ekosistemet e menaxhuara. Popullatat e natyralizuara të kësaj blete janë pjesë e afërsisht 50 specieve të bletëve të egra që plotësojnë bletët që pjalmojnë pemishtet me bajame dhe mollë në Shtetet e Bashkuara2,3. Bletët mason përballen me shumë sfida, duke përfshirë fragmentimin e habitatit, patogjenët dhe pesticidet3,4. Ndër insekticidet, fungicidet zvogëlojnë fitimin e energjisë, kërkimin e ushqimit5 dhe kondicionimin e trupit6,7. Megjithëse hulumtimet e fundit sugjerojnë se shëndeti i bletëve mason ndikohet drejtpërdrejt nga mikroorganizmat komensalë dhe ektobakterialë,8,9 për shkak se bakteret dhe kërpudhat mund të ndikojnë në ushqyerjen dhe përgjigjet imune, efektet e ekspozimit ndaj fungicideve në diversitetin mikrobik të bletëve mason sapo kanë filluar të studiohen.
Fungicidet me efekte të ndryshme (kontakti dhe sistemike) spërkaten në pemishte para dhe gjatë lulëzimit për të trajtuar sëmundje të tilla si koreja e mollës, kalbja e hidhur, kalbja kafe dhe myku pluhur10,11. Fungicidet konsiderohen të padëmshme për pjalmuesit, kështu që ato u rekomandohen kopshtarëve gjatë periudhës së lulëzimit; Ekspozimi dhe gëlltitja e këtyre fungicideve nga bletët është relativisht e njohur, pasi është pjesë e procesit të regjistrimit të pesticideve nga Agjencia Amerikane e Mbrojtjes së Mjedisit dhe shumë agjenci të tjera rregullatore kombëtare12,13,14. Megjithatë, efektet e fungicideve tek jo-bletët janë më pak të njohura sepse ato nuk kërkohen sipas marrëveshjeve të autorizimit të marketingut në Shtetet e Bashkuara15. Përveç kësaj, në përgjithësi nuk ka protokolle të standardizuara për testimin e bletëve të vetme16,17, dhe mirëmbajtja e kolonive që ofrojnë bletë për testim është sfiduese18. Testet e bletëve të ndryshme të menaxhuara po kryhen gjithnjë e më shumë në Evropë dhe SHBA për të studiuar efektet e pesticideve tek bletët e egra, dhe protokollet e standardizuara janë zhvilluar kohët e fundit për O. cornifrons19.
Bletët me brirë janë monocite dhe përdoren komercialisht në kulturat e krapit si një shtesë ose zëvendësim për bletët e mjaltit. Këto bletë dalin midis marsit dhe prillit, me meshkujt e parakohshëm që dalin tre deri në katër ditë para femrave. Pas çiftëzimit, femra mbledh në mënyrë aktive polen dhe nektar për të siguruar një seri qelizash të pjelljes brenda zgavrës tubulare të folesë (natyrale ose artificiale)1,20. Vezët vendosen në polen brenda qelizave; femra më pas ndërton një mur balte para se të përgatisë qelizën tjetër. Larvat e fazës së parë të zhvillimit janë të mbyllura në korion dhe ushqehen me lëngje embrionale. Nga faza e dytë deri në të pestën e zhvillimit (prepupa), larvat ushqehen me polen22. Pasi furnizimi me polen të jetë shteruar plotësisht, larvat formojnë fshikëza, pupatohen dhe dalin si të rritur në të njëjtën dhomë të pjelljes, zakonisht në fund të verës20,23. Të rriturit dalin pranverën pasardhëse. Mbijetesa e të rriturve shoqërohet me fitimin neto të energjisë (shtim në peshë) bazuar në marrjen e ushqimit. Kështu, cilësia ushqyese e polenit, si dhe faktorë të tjerë si moti ose ekspozimi ndaj pesticideve, janë përcaktues të mbijetesës dhe shëndetit24.
Insekticidet dhe fungicidet e aplikuara para lulëzimit janë në gjendje të lëvizin brenda enëve të gjakut të bimës në shkallë të ndryshme, nga translaminare (p.sh., të afta të lëvizin nga sipërfaqja e sipërme e gjetheve në sipërfaqen e poshtme, si disa fungicide) 25 deri në efekte vërtet sistemike. , të cilat mund të depërtojnë në kurorën nga rrënjët, mund të hyjnë në nektarin e luleve të mollës 26, ku mund të vrasin O. cornifrons të rritur 27. Disa pesticide gjithashtu depërtojnë në polen, duke ndikuar në zhvillimin e larvave të misrit dhe duke shkaktuar vdekjen e tyre 19. Studime të tjera kanë treguar se disa fungicide mund të ndryshojnë ndjeshëm sjelljen e folezimit të specieve të lidhura O. lignaria 28. Përveç kësaj, studimet laboratorike dhe në terren që simulojnë skenarët e ekspozimit ndaj pesticideve (përfshirë fungicidet) kanë treguar se pesticidet ndikojnë negativisht në fiziologjinë 22, morfologjinë 29 dhe mbijetesën e bletëve të mjaltit dhe disa bletëve të vetmuara. Spërkatje të ndryshme fungicidale të aplikuara direkt në lulet e hapura gjatë lulëzimit mund të kontaminojnë polenin e mbledhur nga të rriturit për zhvillimin e larvave, efektet e të cilave mbeten për t'u studiuar 30.
Gjithnjë e më shumë po njihet se zhvillimi i larvave ndikohet nga poleni dhe komunitetet mikrobike të sistemit tretës. Mikrobioma e bletës së mjaltit ndikon në parametra të tillë si masa trupore31, ndryshimet metabolike22 dhe ndjeshmëria ndaj patogjenëve32. Studimet e mëparshme kanë shqyrtuar ndikimin e fazës së zhvillimit, lëndëve ushqyese dhe mjedisit në mikrobiomën e bletëve të vetmuara. Këto studime zbuluan ngjashmëri në strukturën dhe bollëkun e mikrobiomave të larvave dhe të polenit33, si dhe gjinitë më të zakonshme bakteriale Pseudomonas dhe Delftia, midis specieve të bletëve të vetmuara. Megjithatë, megjithëse fungicidet janë shoqëruar me strategji për të mbrojtur shëndetin e bletëve, efektet e fungicideve në mikrobiotën e larvave përmes ekspozimit të drejtpërdrejtë oral mbeten të paeksploruara.
Ky studim testoi efektet e dozave në botën reale të gjashtë fungicideve të përdorura zakonisht të regjistruara për përdorim në frutat e pemëve në Shtetet e Bashkuara, duke përfshirë fungicidet e kontaktit dhe sistemike të administruara oralisht tek larvat e fluturës së krimbit të misrit nga ushqimi i kontaminuar. Ne zbuluam se fungicidet e kontaktit dhe sistemike ulën shtimin në peshë trupore të bletëve dhe rritën vdekshmërinë, me efektet më të rënda të shoqëruara me mancozeb dhe piritiopid. Më pas krahasuam diversitetin mikrobik të larvave të ushqyera me dietën e polenit të trajtuar me mancozeb me ato të ushqyera me dietën e kontrollit. Ne diskutojmë mekanizmat e mundshëm që qëndrojnë në themel të vdekshmërisë dhe implikimet për programet e menaxhimit të integruar të dëmtuesve dhe pjalmuesve (IPPM)36.
Lëkurat e rritura O. cornifrons që dimërojnë në fshikëza u morën nga Qendra e Kërkimit të Frutave, Biglerville, PA, dhe u ruajtën në -3 deri në 2°C (±0.3°C). Përpara eksperimentit (gjithsej 600 fshikëza). Në maj 2022, 100 fshikëza O. cornifrons u transferuan çdo ditë në gota plastike (50 fshikëza për gotë, DI 5 cm × 15 cm të gjata) dhe brenda gotave u vendosën peceta për të nxitur hapjen dhe për të siguruar një substrat të përtypshëm, duke zvogëluar stresin mbi bletët me gurë37. Vendosni dy gota plastike që përmbajnë fshikëza në një kafaz insektesh (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tajvan) me ushqyes 10 ml që përmbajnë 50% tretësirë saharoze dhe ruajini për katër ditë për të siguruar mbylljen dhe çiftëzimin. 23°C, lagështia relative 60%, fotoperioda 10 l (intensitet i ulët): 14 ditë. 100 femra dhe meshkuj të çiftëzuar u liruan çdo mëngjes për gjashtë ditë (100 në ditë) në dy fole artificiale gjatë lulëzimit kulmor të mollës (foleja kurth: gjerësia 33.66 × lartësia 30.48 × gjatësia 46.99 cm; Figura plotësuese 1). Të vendosura në Arboretumin Shtetëror të Pensilvanisë, pranë qershisë (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), pjeshkës (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), dardhës (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), mollës coronaria (Malus coronaria) dhe varieteteve të shumta të pemëve të mollës (Malus coronaria, Malus), mollës shtëpiake 'Co-op 30′ Enterprise™, mollës Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy'). Çdo shtëpi zogjsh prej plastike blu vendoset sipër dy kutive prej druri. Çdo kuti foleje përmbante 800 tuba letre kraft bosh (të hapura në formë spirale, 0.8 cm ID × 15 cm G) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) të futura në tuba celofani të errët (0.7 OD shih Tapat plastike (tapat T-1X) ofrojnë vende për folezim.
Të dy kutitë e foleve ishin të kthyera nga lindja dhe ishin të mbuluara me gardh plastik të gjelbër kopshti (modeli Everbilt #889250EB12, madhësia e hapjes 5 × 5 cm, 0.95 m × 100 m) për të parandaluar aksesin e brejtësve dhe zogjve dhe të vendosura në sipërfaqen e tokës pranë kutive të dheut të kutisë së foleve. Kutia e foleve (Figura plotësuese 1a). Vezët e misrit të misrit mblidheshin çdo ditë duke mbledhur 30 tuba nga foletë dhe duke i transportuar ato në laborator. Duke përdorur gërshërë, bëni një prerje në fund të tubit, pastaj çmontoni tubin spiral për të ekspozuar qelizat e pjelljes. Vezët individuale dhe poleni i tyre u hoqën duke përdorur një shpatull të lakuar (kiti i mjeteve Microslide, BioQuip Products Inc., California). Vezët u inkubuan në letër filtri të lagur dhe u vendosën në një enë Petri për 2 orë para se të përdoren në eksperimentet tona (Figura plotësuese 1b-d).
Në laborator, ne vlerësuam toksicitetin oral të gjashtë fungicideve të aplikuara para dhe gjatë lulëzimit të mollës në tre përqendrime (0.1X, 0.5X dhe 1X, ku 1X është shenja e aplikuar për 100 gallonë ujë/akër. Doza e lartë në fushë = përqendrimi në fushë). , Tabela 1). Çdo përqendrim u përsërit 16 herë (n = 16). Dy fungicide kontakti (Tabela S1: mancozeb 2696.14 ppm dhe captan 2875.88 ppm) dhe katër fungicide sistemike (Tabela S1: piritiostrobin 250.14 ppm; trifloksistrobin 110.06 ppm; miklobutanil azole 75 0.12 ppm; ciprodinil 280.845 ppm) treguan toksicitet ndaj frutave, perimeve dhe kulturave zbukuruese. Ne homogjenizuam polenin duke përdorur një mulli, transferuam 0.20 g në një pus (Pllaka Falcon me 24 puseta) dhe shtuam e përziem 1 μL tretësirë fungicide për të formuar polen piramidale me puse 1 mm të thella në të cilat u vendosën vezët. Vendosëm duke përdorur një mini shpatull (Figura plotësuese 1c, d). Pllakat Falcon u ruajtën në temperaturë ambienti (25°C) dhe lagështi relative 70%. Ne i krahasuam ato me larvat e kontrollit të ushqyera me një dietë homogjene poleni të trajtuar me ujë të pastër. Ne regjistruam vdekshmërinë dhe matëm peshën larvale çdo ditë tjetër derisa larvat arritën moshën para pupalës duke përdorur një peshore analitike (Fisher Scientific, saktësia = 0.0001 g). Së fundmi, raporti gjinor u vlerësua duke hapur fshikëzën pas 2.5 muajsh.
ADN-ja u nxor nga larvat e plota të O. cornifrons (n = 3 për kusht trajtimi, polen i trajtuar me mancozeb dhe i patrajtuar) dhe ne kryem analiza të diversitetit mikrobik në këto mostra, veçanërisht sepse në mancozeb vdekshmëria më e lartë u vu re në larvat që morën MnZn. ADN-ja u amplifikua, u pastrua duke përdorur kitin e ADN-së DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead (Zymo Research, Irvine, CA) dhe u sekuencua (600 cikle) në një Illumina® MiSeq™ duke përdorur kitin v3. Sekuencimi i synuar i gjeneve të ARN-së ribozomale bakteriale 16S u krye duke përdorur kitin Quick-16S™ NGS Library Prep (Zymo Research, Irvine, CA) duke përdorur prajmerë që synojnë rajonin V3-V4 të gjenit 16S rRNA. Përveç kësaj, sekuencimi 18S u krye duke përdorur përfshirjen 10% PhiX, dhe amplifikimi u krye duke përdorur çiftin e prajmerëve 18S001 dhe NS4.
Importoni dhe përpunoni leximet e çiftëzuara39 duke përdorur tubacionin QIIME2 (v2022.11.1). Këto lexime u shkurtuan dhe u bashkuan, dhe sekuencat kimerike u hoqën duke përdorur shtojcën DADA2 në QIIME2 (çiftimi i zhurmës qiime dada2)40. Caktimet e klasave 16S dhe 18S u kryen duke përdorur shtojcën e klasifikuesit të objekteve Classify-sklearn dhe artifaktin e para-trajnuar silva-138-99-nb-classifier.
Të gjitha të dhënat eksperimentale u kontrolluan për normalitet (Shapiro-Wilks) dhe homogjenitet të variancave (testi i Levene). Meqenëse grupi i të dhënave nuk i plotësonte supozimet e analizës parametrike dhe transformimi dështoi të standardizonte mbetjet, ne kryem një ANOVA jo-parametrike dy-drejtimëshe (Kruskal-Wallis) me dy faktorë [kohë (pika kohore trefazore 2, 5 dhe 8 ditore) dhe fungicid] për të vlerësuar efektin e trajtimit në peshën e freskët të larvave, pastaj u kryen krahasime jo-parametrike në çifte post hoc duke përdorur testin Wilcoxon. Ne përdorëm një model linear të përgjithësuar (GLM) me një shpërndarje Poisson për të krahasuar efektet e fungicideve në mbijetesë në tre përqendrime të fungicideve41,42. Për analizën diferenciale të bollshmërisë, numri i varianteve të sekuencës së amplikonit (ASV) u rrëzua në nivelin e gjinisë. Krahasimet e bollëkut diferencial midis grupeve duke përdorur 16S (niveli i gjinisë) dhe bollëkun relativ të 18S u kryen duke përdorur një model shtesë të përgjithësuar për pozicionin, shkallën dhe formën (GAMLSS) me shpërndarje familjare të fryra me beta zero (BEZI), të cilat u modeluan në një makro. në Mikrobiomën R43 (v1.1). 1). Hiqni speciet mitokondriale dhe të kloroplastit para analizës diferenciale. Për shkak të niveleve të ndryshme taksonomike të 18S, vetëm niveli më i ulët i secilit takson u përdor për analizat diferenciale. Të gjitha analizat statistikore u kryen duke përdorur R (v. 3.4.3., projekti CRAN) (Team 2013).
Ekspozimi ndaj mancozebit, piritiostrobinës dhe trifloksistrobinës uli ndjeshëm shtimin në peshë trupore te O. cornifrons (Fig. 1). Këto efekte u vunë re vazhdimisht për të tre dozat e vlerësuara (Fig. 1a–c). Ciklostrobina dhe miklobutanili nuk e ulën ndjeshëm peshën e larvave.
Pesha mesatare e freskët e larvave të krimbit të kërcellit e matur në tre pika kohore nën katër trajtime dietike (ushqim homogjen me polen + fungicid: kontroll, doza 0.1X, 0.5X dhe 1X). (a) Dozë e ulët (0.1X): pika e parë kohore (dita 1): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, pika e dytë kohore (dita 5): 22.83, DF = 0.0009; hera e tretë; pika (dita 8): χ2: 28.39, DF = 6; (b) gjysmë doze (0.5X): pika e parë kohore (dita 1): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, pika e dytë kohore (dita e parë). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; Pika e tretë kohore (dita 8) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Doza e vendit ose doza e plotë (1X): pika e parë kohore (dita 1) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, pika e dytë kohore (dita 5): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; pika e tretë kohore (dita 8): χ2: 28.39, DF = 6; analiza joparametrike e variancës. Shiritat përfaqësojnë mesataren ± SE të krahasimeve në çifte (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Në dozën më të ulët (0.1X), pesha trupore e larvave u ul me 60% me trifloksistrobinën, 49% me mankozebën, 48% me miklobutanilin dhe 46% me pirithistrobinën (Fig. 1a). Kur u ekspozuan ndaj gjysmës së dozës në terren (0.5X), pesha trupore e larvave të mankozebës u ul me 86%, piritiostrobina me 52% dhe trifloksistrobina me 50% (Fig. 1b). Një dozë e plotë në terren (1X) e mankozebës uli peshën e larvave me 82%, piritiostrobinën me 70% dhe trifloksistrobinën, miklobutanilin dhe sangardën me afërsisht 30% (Fig. 1c).
Vdekshmëria ishte më e larta midis larvave të ushqyera me polen të trajtuar me mancozeb, e ndjekur nga piritiostrobina dhe trifloksistrobina. Vdekshmëria u rrit me rritjen e dozave të mancozebit dhe piritizolinës (Fig. 2; Tabela 2). Megjithatë, vdekshmëria e morrit të misrit u rrit vetëm pak me rritjen e përqendrimeve të trifloksistrobinës; ciprodinili dhe kaptani nuk e rritën ndjeshëm vdekshmërinë krahasuar me trajtimet kontrolluese.
Vdekshmëria e larvave të mizës së misrit u krahasua pas gëlltitjes së polenit të trajtuar individualisht me gjashtë fungicide të ndryshme. Mancozeb dhe pentopiramid ishin më të ndjeshëm ndaj ekspozimit oral ndaj krimbave të misrit (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (vija, pjerrësia = 0.29, P < 0.001; pjerrësia = 0.24, P <0.00)).
Mesatarisht, në të gjitha trajtimet, 39.05% e pacientëve ishin femra dhe 60.95% ishin meshkuj. Ndër trajtimet e kontrollit, përqindja e grave ishte 40% si në studimet me dozë të ulët (0.1X) ashtu edhe në ato me gjysmë doze (0.5X), dhe 30% në studimet me dozë në terren (1X). Me dozën 0.1X, ndër larvat e ushqyera me polen të trajtuara me mancozeb dhe miklobutanil, 33.33% e të rriturve ishin femra, 22% e të rriturve ishin femra, 44% e larvave të rritura ishin femra, 44% e larvave të rritura ishin femra, 41% e larvave të rritura ishin femra dhe kontrollet ishin 31% (Fig. 3a). Me 0.5 herë më shumë dozë, 33% e krimbave të rritur në grupin e mancozeb dhe pyrithiostrobin ishin femra, 36% në grupin e trifloxystrobin, 41% në grupin e myklobutanil dhe 46% në grupin e ciprostrobin. Kjo shifër ishte 53% në grupin e captan dhe 38% në grupin e kontrollit (Fig. 3b). Me dozën 1X, 30% e grupit të mancozeb ishin gra, 36% e grupit të pyrithiostrobin, 44% e grupit të trifloxystrobin, 38% e grupit të myklobutanil, 50% e grupit të kontrollit ishin gra - 38.5% (Fig. 3c).
Përqindja e kërpudhave femra dhe meshkuj pas ekspozimit ndaj fungicideve në fazën larvore. (a) Dozë e ulët (0.1X). (b) Gjysmë doze (0.5X). (c) Dozë në terren ose dozë e plotë (1X).
Analiza e sekuencës 16S tregoi se grupi bakterial ndryshonte midis larvave të ushqyera me polen të trajtuar me mancozeb dhe larvave të ushqyera me polen të patrajtuar (Fig. 4a). Indeksi mikrobik i larvave të patrajtuara të ushqyera me polen ishte më i lartë se ai i larvave të ushqyera me polen të trajtuar me mancozeb (Fig. 4b). Megjithëse ndryshimi i vëzhguar në pasuri midis grupeve nuk ishte statistikisht i rëndësishëm, ai ishte dukshëm më i ulët se ai i vëzhguar për larvat që ushqeheshin me polen të patrajtuar (Fig. 4c). Bollëku relativ tregoi se mikrobiota e larvave të ushqyera me polen kontrolli ishte më e larmishme se ajo e larvave të ushqyera me larva të trajtuara me mancozeb (Fig. 5a). Analiza përshkruese zbuloi praninë e 28 gjinive në mostrat e kontrollit dhe të trajtuara me mancozeb (Fig. 5b). c Analiza duke përdorur sekuencimin 18S nuk zbuloi dallime të rëndësishme (Figura Plotësuese 2).
Profilet SAV bazuar në sekuencat 16S u krahasuan me pasurinë Shannon dhe pasurinë e vëzhguar në nivelin e filumit. (a) Analiza e koordinatave kryesore (PCoA) bazuar në strukturën e përgjithshme të komunitetit mikrobik në larvat e ushqyera me polen të patrajtuar ose kontroll (blu) dhe të ushqyera me mancozeb (portokalli). Çdo pikë e të dhënave përfaqëson një mostër të veçantë. PCoA u llogarit duke përdorur distancën Bray-Curtis të shpërndarjes t shumëvariabëshe. Ovalet përfaqësojnë nivelin e besimit 80%. (b) Diagrami në kuti, të dhënat e papërpunuara të pasurisë Shannon (pikat) dhe c. Pasuria e vëzhgueshme. Diagramet në kuti tregojnë kuti për vijën mesatare, diapazonin ndërkuartil (IQR) dhe 1.5 × IQR (n = 3).
Përbërja e komuniteteve mikrobike të larvave të ushqyera me polen të trajtuar dhe të patrajtuar me mancozeb. (a) Bollëku relativ i gjinive mikrobike të lexuara në larva. (b) Harta e nxehtësisë e komuniteteve mikrobike të identifikuara. Delftia (raporti i probabilitetit (OR) = 0.67, P = 0.0030) dhe Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060); Rreshtat e hartës së nxehtësisë janë grupuar duke përdorur distancën e korrelacionit dhe lidhshmërinë mesatare.
Rezultatet tona tregojnë se ekspozimi oral ndaj fungicideve të kontaktit (mancozeb) dhe sistemike (pirostrobin dhe trifloksistrobin), të aplikuara gjerësisht gjatë lulëzimit, uli ndjeshëm shtimin në peshë dhe rriti vdekshmërinë e larvave të misrit. Përveç kësaj, mancozeb uli ndjeshëm diversitetin dhe pasurinë e mikrobiomës gjatë fazës parapupale. Miklobutanili, një tjetër fungicid sistemik, uli ndjeshëm shtimin në peshë të trupit të larvave në të tre dozat. Ky efekt ishte i dukshëm në pikat kohore të dyta (dita 5) dhe të treta (dita 8). Në të kundërt, ciprodinili dhe kaptani nuk e ulën ndjeshëm shtimin në peshë ose mbijetesën krahasuar me grupin e kontrollit. Sipas njohurive tona, kjo punë është e para që përcakton efektet e normave në fushë të fungicideve të ndryshme të përdorura për të mbrojtur të korrat e misrit përmes ekspozimit të drejtpërdrejtë ndaj polenit.
Të gjitha trajtimet me fungicide ulën ndjeshëm shtimin në peshë trupore krahasuar me trajtimet kontrolluese. Mancozeb pati efektin më të madh në shtimin në peshë trupore të larvave me një ulje mesatare prej 51%, i ndjekur nga piritiostrobina. Megjithatë, studime të tjera nuk kanë raportuar efekte negative të dozave në terren të fungicideve në fazat larvore44. Megjithëse biocidet e ditiokarbamatit kanë treguar se kanë toksicitet akut të ulët45, etilen bisditiokarbamatet (EBDCS) si mancozeb mund të degradojnë në sulfur etilen ure. Duke pasur parasysh efektet e tij mutagjene në kafshë të tjera, ky produkt degradimi mund të jetë përgjegjës për efektet e vëzhguara46,47. Studimet e mëparshme kanë treguar se formimi i etilen tiouresë ndikohet nga faktorë të tillë si temperatura e lartë48, nivelet e lagështisë49 dhe kohëzgjatja e ruajtjes së produktit50. Kushtet e duhura të ruajtjes për biocidet mund të zbusin këto efekte anësore. Përveç kësaj, Autoriteti Evropian i Sigurisë Ushqimore ka shprehur shqetësim në lidhje me toksicitetin e piritiopidit, i cili është treguar se është kancerogjen për sistemet tretëse të kafshëve të tjera51.
Administrimi oral i mancozeb, pyrithiostrobin dhe trifloxystrobin rrit vdekshmërinë e larvave të drithërave të misrit. Në të kundërt, miklobutanili, ciprociklina dhe kaptani nuk kishin efekt në vdekshmëri. Këto rezultate ndryshojnë nga ato të Ladurner et al.52, të cilët treguan se kaptani uli ndjeshëm mbijetesën e të rriturve O. lignaria dhe Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Përveç kësaj, fungicidet si kaptani dhe boskalidi janë gjetur të shkaktojnë vdekshmëri larvash52,53,54 ose të ndryshojnë sjelljen e të ushqyerit55. Këto ndryshime, nga ana tjetër, mund të ndikojnë në cilësinë ushqyese të polenit dhe në fund të fundit në fitimin e energjisë së fazës larvale. Vdekshmëria e vërejtur në grupin e kontrollit ishte në përputhje me studime të tjera 56,57.
Raporti gjinor favorizues për meshkujt i vërejtur në punën tonë mund të shpjegohet nga faktorë të tillë si çiftëzimi i pamjaftueshëm dhe kushtet e këqija të motit gjatë lulëzimit, siç është sugjeruar më parë për O. cornuta nga Vicens dhe Bosch. Edhe pse femrat dhe meshkujt në studimin tonë kishin katër ditë për t'u çiftëzuar (një periudhë që përgjithësisht konsiderohet e mjaftueshme për çiftëzim të suksesshëm), ne qëllimisht e zvogëluam intensitetin e dritës për të minimizuar stresin. Megjithatë, ky modifikim mund të ndërhyjë pa dashje në procesin e çiftëzimit61. Përveç kësaj, bletët përjetojnë disa ditë mot të pafavorshëm, duke përfshirë shiun dhe temperaturat e ulëta (<5°C), të cilat gjithashtu mund të ndikojnë negativisht në suksesin e çiftëzimit4,23.
Edhe pse studimi ynë u përqendrua në të gjithë mikrobiomën larvore, rezultatet tona ofrojnë një pasqyrë të marrëdhënieve të mundshme midis komuniteteve bakteriale që mund të jenë kritike për ushqyerjen e bletëve dhe ekspozimin ndaj fungicideve. Për shembull, larvat e ushqyera me polen të trajtuar me mancozeb kishin strukturë dhe bollëk të komunitetit mikrobik ndjeshëm të reduktuar në krahasim me larvat e ushqyera me polen të patrajtuar. Tek larvat që konsumojnë polen të patrajtuar, grupet bakteriale Proteobacteria dhe Actinobacteria ishin dominuese dhe ishin kryesisht aerobe ose fakultativisht aerobe. Bakteret Delft, zakonisht të shoqëruara me speciet e bletëve të vetmuara, dihet se kanë aktivitet antibiotik, duke treguar një rol të mundshëm mbrojtës kundër patogjenëve. Një specie tjetër bakteriale, Pseudomonas, ishte e bollshme në larvat e ushqyera me polen të patrajtuar, por ishte dukshëm e reduktuar në larvat e trajtuara me mancozeb. Rezultatet tona mbështesin studimet e mëparshme që identifikojnë Pseudomonas si një nga gjinitë më të bollshme në O. bicornis35 dhe grerëza të tjera të vetmuara34. Edhe pse provat eksperimentale për rolin e Pseudomonas në shëndetin e O. cornifrons nuk janë studiuar, ky bakter është treguar se nxit sintezën e toksinave mbrojtëse në brumbullin Paederus fuscipes dhe nxit metabolizmin e argininës in vitro 35, 65. Këto vëzhgime sugjerojnë një rol të mundshëm në mbrojtjen virale dhe bakteriale gjatë kohës së zhvillimit të larvave të O. cornifrons. Microbacterium është një gjini tjetër e identifikuar në studimin tonë që raportohet të jetë e pranishme në numër të lartë në larvat e mizës së zezë ushtarake në kushte urie66. Në larvat e O. cornifrons, mikrobakteret mund të kontribuojnë në ekuilibrin dhe rezistencën e mikrobiomës së zorrëve në kushte stresi. Përveç kësaj, Rhodococcus gjendet në larvat e O. cornifrons dhe është i njohur për aftësitë e tij të detoksifikimit67. Kjo gjini gjendet gjithashtu në zorrën e A. florea, por në bollëk shumë të ulët68. Rezultatet tona demonstrojnë praninë e variacioneve të shumta gjenetike në shumë taksa mikrobike që mund të ndryshojnë proceset metabolike në larva. Megjithatë, nevojitet një kuptim më i mirë i diversitetit funksional të O. cornifrons.
Në përmbledhje, rezultatet tregojnë se mancozeb, pyrithiostrobin dhe trifloxystrobin ulën shtimin në peshë trupore dhe rritën vdekshmërinë e larvave të morrit të misrit. Edhe pse ka shqetësim në rritje në lidhje me efektet e fungicideve te pjalmuesit, ekziston nevoja për të kuptuar më mirë efektet e metabolitëve të mbetur të këtyre komponimeve. Këto rezultate mund të përfshihen në rekomandime për programe të integruara të menaxhimit të pjalmuesve që i ndihmojnë fermerët të shmangin përdorimin e disa fungicideve para dhe gjatë lulëzimit të pemëve frutore duke zgjedhur fungicide dhe duke ndryshuar kohën e aplikimit, ose duke inkurajuar përdorimin e alternativave më pak të dëmshme 36. Ky informacion është i rëndësishëm për zhvillimin e rekomandimeve. mbi përdorimin e pesticideve, të tilla si rregullimi i programeve ekzistuese të spërkatjes dhe ndryshimi i kohës së spërkatjes gjatë përzgjedhjes së fungicideve ose promovimi i përdorimit të alternativave më pak të rrezikshme. Nevojiten kërkime të mëtejshme mbi efektet negative të fungicideve në raportin gjinor, sjelljen e të ushqyerit, mikrobiomën e zorrëve dhe mekanizmat molekularë që qëndrojnë në themel të humbjes së peshës dhe vdekshmërisë së morrit të misrit.
Të dhënat burimore 1, 2 dhe 3 në Figurat 1 dhe 2 janë depozituar në depozitën e të dhënave figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 dhe https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. Sekuencat e analizuara në studimin aktual (Fig. 4, 5) janë të disponueshme në depozitën NCBI SRA me numrin e hyrjes PRJNA1023565.
Bosch, J. dhe Kemp, WP Zhvillimi dhe vendosja e specieve të bletëve të mjaltit si pjalmuese të kulturave bujqësore: shembulli i gjinisë Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) dhe pemëve frutore. bull. Ntomore. resource. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Praktikat e pjalmimit dhe perceptimet e pjalmuesve alternativë midis kultivuesve të mollëve në New York dhe Pensilvani. përditësim. Bujqësi. sisteme ushqimore. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL dhe Ricketts TH Ekologjia dhe ekonomia e pjalmimit të bajameve duke përdorur bletë vendase. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., dhe Park, Y.-L. Efektet e ndryshimeve klimatike në fenologjinë e tragopanit: implikime për menaxhimin e popullatës. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR dhe Pitts-Singer, TL Efekti i spërkatjeve me fungicide dhe adjuvantë në sjelljen e folezimit të dy bletëve të vetmuara të menaxhuara (Osmia lignaria dhe Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Një fungicid për të korrat me toksicitet të ulët (fenbukonazoli) ndërhyn në sinjalet e cilësisë riprodhuese mashkullore duke rezultuar në uljen e suksesit të çiftëzimit te bletët e egra të vetmuara. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Insekticidet neonikotinoide dhe biosinteza e ergosterolit shtypin vdekshmërinë sinergjike të fungicideve në tre lloje bletësh. Kontrolli i dëmtuesve. shkenca. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. dhe Danforth BN Larvat e grerëzave të vetmuara ndryshojnë diversitetin bakterial të furnizuar nga poleni tek bletët folezuese në kërcell Osmia cornifrons (Megachilidae). front. mikroorganizëm. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN dhe Steffan SA Mikroorganizmat ektosimbiotikë në polenin e fermentuar janë po aq të rëndësishëm për zhvillimin e bletëve të vetmuara sa vetë poleni. ekologji. evolucion. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F dhe Thalheimer M. Mbjellja ndërrreshta në pemishtet me mollë për të kontrolluar sëmundjet e rimbjelljes: një studim praktik i efektivitetit bazuar në treguesit mikrobikë. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG dhe Peter KA Kalbja e hidhur e mollëve në Shtetet e Bashkuara të Atlantikut të Mesëm: vlerësimi i specieve shkaktare dhe ndikimi i kushteve rajonale të motit dhe ndjeshmërisë së kultivarëve. Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. dhe Stanley DA Fungicidet, herbicidet dhe bletët: një rishikim sistematik i hulumtimeve dhe metodave ekzistuese. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED dhe Jepson, PC Efektet sinergjike të fungicideve EBI dhe insekticideve piretroide në bletët e mjaltit (Apis mellifera). dëmtuesit shkencën. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE dhe Peng, CY Efekti i fungicideve të përzgjedhura në rritjen dhe zhvillimin e larvave të bletëve të mjaltit Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). E mërkurë. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., dhe McArt, S. Udhëzues për Vendimet për Përdorimin e Pesticideve për të Mbrojtur Pjalmuesit në Pemët me Pemë (Universiteti Cornell, 2018).
Iwasaki, JM dhe Hogendoorn, K. Ekspozimi i bletëve ndaj jopesticideve: një përmbledhje e metodave dhe rezultateve të raportuara. Bujqësi. ekosistem. E mërkurë. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. dhe Pitts-Singer TL Efekti i llojit të furnizimit dhe ekspozimit ndaj pesticideve në zhvillimin e larvave të Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). E mërkurë. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM dhe Pitts-Singer TL Rrugët e ekspozimit ndaj pesticideve për bletët e vetmuara në fole të zbrazëta. E mërkurë. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. Një protokoll i ri bioanalize për gëlltitje për vlerësimin e toksicitetit të pesticideve te bletët e rritura japoneze të kopshtit (Osmia cornifrons). shkenca. Raportet 10, 9517 (2020).
Koha e postimit: 14 maj 2024