Dankie dat u Nature.com besoek het. Die weergawe van die blaaier wat u gebruik, het beperkte CSS-ondersteuning. Vir die beste resultate beveel ons aan dat u 'n nuwer weergawe van u blaaier gebruik (of Verenigbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer). Intussen, om voortgesette ondersteuning te verseker, vertoon ons die webwerf sonder stilering of JavaScript.
Swamdoders word dikwels tydens boomvrugblom gebruik en kan insekbestuiwers bedreig. Min is egter bekend oor hoe nie-bybestuiwers (bv. alleenstaande bye, Osmia cornifrons) reageer op kontak- en sistemiese swamdoders wat algemeen op appels tydens blom gebruik word. Hierdie kennisgaping beperk regulatoriese besluite wat veilige konsentrasies en tydsberekening van swamdoderbespuiting bepaal. Ons het die effekte van twee kontakswamdoders (kaptan en mankoseb) en vier tussenlaag-/fitosisteem-swamdoders (siprosiklien, miklobutanil, pirostrobien en trifloksistrobien) beoordeel. Effekte op larwale gewigstoename, oorlewing, geslagsverhouding en bakteriese diversiteit. Die evaluering is uitgevoer met behulp van 'n chroniese orale bio-toets waarin stuifmeel in drie dosisse behandel is gebaseer op die tans aanbevole dosis vir veldgebruik (1X), halwe dosis (0.5X) en lae dosis (0.1X). Alle dosisse mankoseb en piritisolien het liggaamsgewig en larwale oorlewing aansienlik verminder. Ons het toe die 16S-geen gesekwensieer om die larwale bakterioom van mankoseb te karakteriseer, die swamdoder wat verantwoordelik is vir die hoogste mortaliteit. Ons het bevind dat bakteriese diversiteit en oorvloed aansienlik verminder is in larwes wat gevoer is op mankoseb-behandelde stuifmeel. Ons laboratoriumresultate dui daarop dat die bespuiting van sommige van hierdie swamdoders tydens blomtyd besonder skadelik is vir die gesondheid van O. cornifrons. Hierdie inligting is relevant vir toekomstige bestuursbesluite rakende die volhoubare gebruik van vrugteboombeskermingsprodukte en dien as die basis vir regulatoriese prosesse wat daarop gemik is om bestuiwers te beskerm.
Die eensame messelby Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) is in die laat 1970's en vroeë 1980's vanuit Japan na die Verenigde State ingevoer, en die spesie speel sedertdien 'n belangrike bestuiwerrol in bestuurde ekosisteme. Genaturaliseerde populasies van hierdie by is deel van ongeveer 50 spesies wilde bye wat die bye aanvul wat amandel- en appelboorde in die Verenigde State bestuif2,3. Messelbye staar baie uitdagings in die gesig, insluitend habitatfragmentasie, patogene en plaagdoders3,4. Onder insekdoders verminder swamdoders energiewins, voedselsoek5 en liggaamskondisionering6,7. Alhoewel onlangse navorsing daarop dui dat die gesondheid van Messelbye direk beïnvloed word deur kommensale en ektobaktiese mikroörganismes8,9 omdat bakterieë en swamme voeding- en immuunresponse kan beïnvloed, begin die effekte van swamdoderblootstelling op die mikrobiese diversiteit van Messelbye eers bestudeer word.
Swamdoders met verskeie effekte (kontak en sistemies) word voor en tydens blom in boorde gespuit om siektes soos appelskurf, bittervrot, bruinvrot en poeieragtige skimmel te behandel10,11. Swamdoders word as onskadelik vir bestuiwers beskou, daarom word hulle gedurende die blomperiode aan tuiniers aanbeveel; Die blootstelling en inname van hierdie swamdoders deur bye is relatief bekend, aangesien dit deel is van die plaagdoderregistrasieproses deur die Amerikaanse Omgewingsbeskermingsagentskap en baie ander nasionale regulerende agentskappe12,13,14. Die effekte van swamdoders op nie-bye is egter minder bekend omdat dit nie vereis word onder bemarkingsmagtigingsooreenkomste in die Verenigde State15 nie. Daarbenewens is daar oor die algemeen geen gestandaardiseerde protokolle vir die toetsing van enkele bye16,17 nie, en die instandhouding van kolonies wat bye vir toetsing verskaf, is uitdagend18. Proewe met verskillende bestuurde bye word toenemend in Europa en die VSA uitgevoer om die effekte van plaagdoders op wilde bye te bestudeer, en gestandaardiseerde protokolle is onlangs vir O. cornifrons19 ontwikkel.
Gehoornde bye is monosiete en word kommersieel in karpgewasse gebruik as 'n aanvulling of plaasvervanger vir heuningbye. Hierdie bye verskyn tussen Maart en April, met die vroegryp mannetjies wat drie tot vier dae voor die wyfies verskyn. Na paring versamel die wyfie aktief stuifmeel en nektar om 'n reeks broeiselle binne die buisvormige nesholte (natuurlik of kunsmatig) te verskaf1,20. Die eiers word op stuifmeel binne die selle gelê; die wyfie bou dan 'n kleimuur voordat sy die volgende sel voorberei. Die eerste instarlarwes word in die chorion ingesluit en voed op embrioniese vloeistowwe. Van die tweede tot die vyfde instar (prepupa) voed die larwes op stuifmeel22. Sodra die stuifmeelvoorraad heeltemal uitgeput is, vorm die larwes kokonne, verpop en verskyn as volwassenes in dieselfde broeiselkamer, gewoonlik in die laat somer20,23. Volwassenes verskyn die volgende lente. Volwasse oorlewing word geassosieer met netto energietoename (gewigstoename) gebaseer op voedselinname. Dus is die voedingsgehalte van stuifmeel, sowel as ander faktore soos weer of blootstelling aan plaagdoders, bepalende faktore van oorlewing en gesondheid24.
Insekdoders en swamdoders wat voor blom toegedien word, kan in verskillende mate binne die plantvaskulatuur beweeg, van translaminêr (bv. in staat om van die boonste oppervlak van blare na die onderste oppervlak te beweeg, soos sommige swamdoders) 25 tot werklik sistemiese effekte. , wat die kroon van die wortels kan binnedring, kan die nektar van appelblomme binnedring26, waar hulle volwasse O. cornifrons27 kan doodmaak. Sommige plaagdoders loog ook in stuifmeel in, wat die ontwikkeling van mielielarwes beïnvloed en hul dood veroorsaak19. Ander studies het getoon dat sommige swamdoders die nesgedrag van die verwante spesie O. lignaria28 aansienlik kan verander. Daarbenewens het laboratorium- en veldstudies wat blootstellingscenario's vir plaagdoders (insluitend swamdoders) simuleer, getoon dat plaagdoders die fisiologie22, morfologie29 en oorlewing van heuningbye en sommige alleenstaande bye negatief beïnvloed. Verskeie swamdodende bespuitings wat direk op oop blomme tydens blom toegedien word, kan stuifmeel wat deur volwassenes vir larwale ontwikkeling versamel word, besoedel, waarvan die effekte nog bestudeer moet word30.
Daar word toenemend erken dat larwale ontwikkeling beïnvloed word deur stuifmeel- en mikrobiese gemeenskappe van die spysverteringstelsel. Die heuningby-mikrobioom beïnvloed parameters soos liggaamsmassa31, metaboliese veranderinge22 en vatbaarheid vir patogene32. Vorige studies het die invloed van ontwikkelingsstadium, voedingstowwe en omgewing op die mikrobioom van alleenstaande bye ondersoek. Hierdie studies het ooreenkomste in die struktuur en oorvloed van die larwale- en stuifmeelmikrobiome33, sowel as die mees algemene bakteriese genera Pseudomonas en Delftia, onder alleenstaande byspesies aan die lig gebring. Alhoewel swamdoders geassosieer is met strategieë om byegesondheid te beskerm, bly die effekte van swamdoders op larwale mikrobiota deur direkte orale blootstelling onverkend.
Hierdie studie het die effekte getoets van werklike dosisse van ses algemeen gebruikte swamdoders wat geregistreer is vir gebruik op boomvrugte in die Verenigde State, insluitend kontak- en sistemiese swamdoders wat oraal toegedien word aan mieliehoringwurmmotlarwes van besmette voedsel. Ons het gevind dat kontak- en sistemiese swamdoders bye se liggaamsgewigstoename verminder en mortaliteit verhoog het, met die ernstigste effekte wat verband hou met mankoseb en piritiopied. Ons het toe die mikrobiese diversiteit van larwes wat op die mankoseb-behandelde stuifmeeldieet gevoer is, vergelyk met dié wat op die kontroledieet gevoer is. Ons bespreek potensiële meganismes onderliggend aan mortaliteit en implikasies vir geïntegreerde plaag- en bestuiwerbestuursprogramme (IPPM)36.
Volwasse O. cornifrons wat in kokonne oorwinter, is verkry van die Fruit Research Center, Biglerville, PA, en gestoor by −3 tot 2°C (±0.3°C). Voor die eksperiment (600 kokonne in totaal). In Mei 2022 is 100 O. cornifrons-kokonne daagliks in plastiekbekers oorgedra (50 kokonne per beker, DI 5 cm × 15 cm lank) en doekies is binne-in die bekers geplaas om opening te bevorder en 'n koubare substraat te verskaf, wat stres op die klipbye verminder37. Plaas twee plastiekbekers wat kokonne bevat in 'n insekhok (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) met 10 ml-voerders wat 50% sukrose-oplossing bevat en bêre vir vier dae om sluiting en paring te verseker. 23°C, relatiewe humiditeit 60%, fotoperiode 10 l (lae intensiteit): 14 dae. 100 gepaarde wyfies en mannetjies is elke oggend vir ses dae (100 per dag) in twee kunsmatige neste vrygelaat tydens die piek van appelblom (valnes: breedte 33.66 × hoogte 30.48 × lengte 46.99 cm; Aanvullende Figuur 1). Geplaas by die Pennsylvania State Arboretum, naby kersie (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), perske (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), peer (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria-appelboom (Malus coronaria) en talle variëteite van appelbome (Malus coronaria, Malus), huisappelboom 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus-appelboom 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy'). Elke blou plastiekvoëlhuis pas bo-op twee houtbokse. Elke nesboks het 800 leë kraftpapierbuise (spiraaloop, 0.8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) bevat wat in ondeursigtige sellofaanbuise (0.7 OD sien Plastiekproppe (T-1X proppe) bied nesplekke.
Beide neskaste het oos gekyk en was bedek met groen plastiek-tuinheinings (Everbilt-model #889250EB12, openinggrootte 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) om toegang van knaagdiere en voëls te voorkom en is op die grondoppervlak langs die neskaste se grondkaste geplaas. Neskast (Aanvullende Figuur 1a). Mielieboordereiers is daagliks versamel deur 30 buise uit neste te versamel en na die laboratorium te vervoer. Gebruik 'n skêr om 'n sny aan die einde van die buis te maak, en haal dan die spiraalbuis uitmekaar om die broeiselle bloot te stel. Individuele eiers en hul stuifmeel is verwyder met 'n geboë spatel (Microslide-gereedskapskit, BioQuip Products Inc., Kalifornië). Die eiers is op klam filterpapier geïnkubeer en vir 2 uur in 'n Petri-bakkie geplaas voordat dit in ons eksperimente gebruik is (Aanvullende Figuur 1b-d).
In die laboratorium het ons die orale toksisiteit van ses swamdoders geëvalueer wat voor en tydens appelbloeisel toegedien is teen drie konsentrasies (0.1X, 0.5X en 1X, waar 1X die merk is wat per 100 liter water/akker toegedien word. Hoë veld dosis = konsentrasie in die veld). , Tabel 1). Elke konsentrasie is 16 keer herhaal (n = 16). Twee kontak swamdoders (Tabel S1: mankoseb 2696.14 dpm en kaptan 2875.88 dpm) en vier sistemiese swamdoders (Tabel S1: piritiostrobien 250.14 dpm; trifloksistrobien 110.06 dpm; miklobutanielasool 75.12 dpm; siprodiniel 280.845 dpm) het toksisiteit vir vrugte, groente en siergewasse geëvalueer. Ons het die stuifmeel met 'n slypmasjien gehomogeniseer, 0.20 g na 'n putjie (24-putjie Falcon-plaat) oorgedra, en 1 μL swamdoderoplossing bygevoeg en gemeng om piramidale stuifmeel te vorm met 1 mm diep putjies waarin die eiers geplaas is. Plaas met 'n mini-spatel (Aanvullende Figuur 1c,d). Falcon-plate is by kamertemperatuur (25°C) en 70% relatiewe humiditeit gestoor. Ons het hulle vergelyk met kontrole-larwes wat 'n homogene stuifmeeldieet gevoer is wat met suiwer water behandel is. Ons het mortaliteit aangeteken en larwesgewig elke tweede dag gemeet totdat die larwes prepupa-ouderdom bereik het met behulp van 'n analitiese balans (Fisher Scientific, akkuraatheid = 0.0001 g). Laastens is die geslagsverhouding bepaal deur die kokon na 2.5 maande oop te maak.
DNS is onttrek uit hele O. cornifrons-larwes (n = 3 per behandelingskondisie, mankoseb-behandelde en onbehandelde stuifmeel) en ons het mikrobiese diversiteitsanalises op hierdie monsters uitgevoer, veral omdat die hoogste mortaliteit in mankoseb waargeneem is in larwes wat MnZn ontvang het. DNS is geamplifiseer, gesuiwer met behulp van die DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNS-kit (Zymo Research, Irvine, CA), en georden (600 siklusse) op 'n Illumina® MiSeq™ met behulp van die v3-kit. Gerigte volgordebepaling van bakteriële 16S ribosomale RNA-gene is uitgevoer met behulp van die Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) met behulp van primers wat die V3-V4-streek van die 16S rRNA-geen teiken. Daarbenewens is 18S-volgordebepaling uitgevoer met behulp van 10% PhiX-insluiting, en amplifikasie is uitgevoer met behulp van die primerpaar 18S001 en NS4.
Voer gepaarde lesings39 in en verwerk dit met behulp van die QIIME2-pyplyn (v2022.11.1). Hierdie lesings is afgesny en saamgevoeg, en chimeriese rye is verwyder met behulp van die DADA2-inprop in QIIME2 (qiime dada2-ruisparing)40. Die 16S- en 18S-klastoewysings is uitgevoer met behulp van die objekklassifiseerder-inprop Classify-sklearn en die voorafopgeleide artefak silva-138-99-nb-klassifiseerder.
Alle eksperimentele data is nagegaan vir normaliteit (Shapiro-Wilks) en homogeniteit van variansies (Levene se toets). Omdat die datastel nie aan die aannames van parametriese analise voldoen het nie en die transformasie nie daarin geslaag het om die residue te standaardiseer nie, het ons 'n nie-parametriese tweerigting-ANOVA (Kruskal-Wallis) met twee faktore [tyd (driefase 2, 5 en 8 dae tydpunte) en swamdoder] uitgevoer om die effek van behandeling op larwale varsgewig te evalueer, en daarna is post hoc nie-parametriese paarsgewyse vergelykings uitgevoer met behulp van die Wilcoxon-toets. Ons het 'n veralgemeende lineêre model (GLM) met 'n Poisson-verdeling gebruik om die effekte van swamdoders op oorlewing oor drie swamdoderkonsentrasies te vergelyk41,42. Vir differensiële oorvloed-analise is die aantal amplikon-volgordevariante (ASV's) op genusvlak saamgepers. Vergelykings van differensiële oorvloed tussen groepe met behulp van 16S (genusvlak) en 18S relatiewe oorvloed is uitgevoer met behulp van 'n veralgemeende additiewe model vir posisie, skaal en vorm (GAMLSS) met beta-nul-opgeblaasde (BEZI) familieverspreidings, wat gemodelleer is op 'n makro . in Mikrobioom R43 (v1.1). 1). Verwyder mitochondriale en chloroplastspesies voor differensiële analise. As gevolg van die verskillende taksonomiese vlakke van 18S, is slegs die laagste vlak van elke takson vir differensiële analises gebruik. Alle statistiese analises is uitgevoer met behulp van R (v. 3.4.3., CRAN-projek) (Span 2013).
Blootstelling aan mankoseb, piritiostrobien en trifloksystrobien het liggaamsgewigstoename in O. cornifrons beduidend verminder (Fig. 1). Hierdie effekte is konsekwent waargeneem vir al drie dosisse wat beoordeel is (Fig. 1a-c). Siklostrobien en miklobutanil het nie die gewig van larwes beduidend verminder nie.
Gemiddelde vars gewig van stamboorderlarwes gemeet op drie tydspunte onder vier dieetbehandelings (homogene stuifmeelvoeding + swamdoder: kontrole, 0.1X, 0.5X en 1X dosisse). (a) Lae dosis (0.1X): eerste tydspunt (dag 1): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, tweede tydspunt (dag 5): 22.83, DF = 0.0009; derde keer; punt (dag 8): χ2: 28.39, DF = 6; (b) halwe dosis (0.5X): eerste tydspunt (dag 1): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, tweede tydspunt (dag een). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; derde tydpunt (dag 8) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Plek of volle dosis (1X): eerste tydpunt (dag 1) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, tweede tydpunt (dag 5): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; derde tydpunt (dag 8): χ2: 28.39, DF = 6; nie-parametriese variansie-analise. Stawe verteenwoordig gemiddelde ± SE van paargewyse vergelykings (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Teen die laagste dosis (0.1X) is die larwale liggaamsgewig met 60% verminder met trifloksistrobien, 49% met mankoseb, 48% met miklobutaniel en 46% met piritistrobien (Fig. 1a). Wanneer dit aan die helfte van die velddosis (0.5X) blootgestel is, is die liggaamsgewig van mankoseblarwes met 86% verminder, piritiostrobien met 52% en trifloksistrobien met 50% (Fig. 1b). 'n Volle velddosis (1X) van mankoseb het die larwale gewig met 82% verminder, piritiostrobien met 70%, en trifloksistrobien, miklobutaniel en sangard met ongeveer 30% (Fig. 1c).
Mortaliteit was die hoogste onder larwes wat met mankoseb behandelde stuifmeel gevoer is, gevolg deur piritiostrobien en trifloksystrobien. Mortaliteit het toegeneem met toenemende dosisse mankoseb en piritisolien (Fig. 2; Tabel 2). Mielieboordermortaliteit het egter slegs effens toegeneem namate trifloksystrobienkonsentrasies toegeneem het; siprodinil en kaptan het nie mortaliteit beduidend verhoog in vergelyking met kontrolebehandelings nie.
Die mortaliteit van boordvlieglarwes is vergelyk na die inname van stuifmeel wat individueel met ses verskillende swamdoders behandel is. Mankoseb en pentopiramied was meer sensitief vir orale blootstelling aan mieliemaaiers (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (lyn, helling = 0.29, P < 0.001; helling = 0.24, P <0.00)).
Gemiddeld, oor alle behandelings, was 39.05% van die pasiënte vroulik en 60.95% manlik. Onder die kontrolebehandelings was die proporsie vroue 40% in beide die lae-dosis (0.1X) en half-dosis (0.5X) studies, en 30% in die veld-dosis (1X) studies. Teen 'n 0.1X dosis, onder stuifmeelgevoerde larwes wat met mankoseb en miklobutanil behandel is, was 33.33% van die volwassenes vroulik, 22% van die volwassenes vroulik, 44% van die volwasse larwes vroulik, 44% van die volwasse larwes vroulik, 41% van die volwasse larwes vroulik, en die kontroles was 31% (Fig. 3a). Teen 0.5 keer die dosis was 33% van die volwasse wurms in die mankoseb- en piritiostrobiengroep vroulik, 36% in die trifloksistrobiengroep, 41% in die miklobutanielgroep en 46% in die siprostrobiengroep. Hierdie syfer was 53% in die kaptangroep en 38% in die kontrolegroep (Fig. 3b). Teen 'n 1X dosis was 30% van die mankosebgroep vroue, 36% van die piritiostrobiengroep, 44% van die trifloksistrobiengroep, 38% van die miklobutanielgroep, 50% van die kontrolegroep vroue – 38.5% (Fig. 3c).
Persentasie vroulike en manlike boorders na blootstelling aan swamdoder in die larfstadium. (a) Lae dosis (0.1X). (b) Halwe dosis (0.5X). (c) Veld dosis of volle dosis (1X).
16S-volgorde-analise het getoon dat die bakteriese groep verskil het tussen larwes wat gevoer is met mankoseb-behandelde stuifmeel en larwes wat gevoer is met onbehandelde stuifmeel (Fig. 4a). Die mikrobiese indeks van onbehandelde larwes wat met stuifmeel gevoer is, was hoër as dié van larwes wat gevoer is met mankoseb-behandelde stuifmeel (Fig. 4b). Alhoewel die waargenome verskil in rykdom tussen groepe nie statisties beduidend was nie, was dit beduidend laer as dié wat waargeneem is vir larwes wat gevoed is met onbehandelde stuifmeel (Fig. 4c). Relatiewe oorvloed het getoon dat die mikrobiota van larwes wat gevoed is met kontrole-stuifmeel meer divers was as dié van larwes wat gevoed is met mankoseb-behandelde larwes (Fig. 5a). Beskrywende analise het die teenwoordigheid van 28 genera in kontrole- en mankoseb-behandelde monsters aan die lig gebring (Fig. 5b). c Analise met behulp van 18S-volgordebepaling het geen beduidende verskille aan die lig gebring nie (Aanvullende Figuur 2).
SAV-profiele gebaseer op 16S-reekse is vergelyk met Shannon-rykdom en waargenome rykdom op filumvlak. (a) Hoofkoördinaatanalise (PCoA) gebaseer op die algehele mikrobiese gemeenskapsstruktuur in onbehandelde stuifmeelgevoerde of kontrole- (blou) en mankoseb-gevoerde larwes (oranje). Elke datapunt verteenwoordig 'n aparte monster. PCoA is bereken met behulp van die Bray-Curtis-afstand van die meerveranderlike t-verspreiding. Ovale verteenwoordig die 80%-vertrouensvlak. (b) Boksgrafiek, rou Shannon-rykdomsdata (punte) en c. Waarneembare rykdom. Boksgrafieke toon bokse vir mediaanlyn, interkwartielreeks (IQR), en 1.5 × IQR (n = 3).
Samestelling van mikrobiese gemeenskappe van larwes wat gevoed word op mankoseb-behandelde en onbehandelde stuifmeel. (a) Relatiewe oorvloed van mikrobiese genera-lesings in larwes. (b) Hittekaart van geïdentifiseerde mikrobiese gemeenskappe. Delftia (kansverhouding (OR) = 0.67, P = 0.0030) en Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060); Hittekaartrye word gegroepeer met behulp van korrelasieafstand en gemiddelde konnektiwiteit.
Ons resultate toon dat orale blootstelling aan kontak- (mankoseb) en sistemiese (pirostrobien en trifloksistrobien) swamdoders, wat wyd toegedien is tydens blom, die gewigstoename en die mortaliteit van mielielarwes aansienlik verminder het. Daarbenewens het mankoseb die diversiteit en rykdom van die mikrobioom gedurende die prepupastadium aansienlik verminder. Myklobutanil, 'n ander sistemiese swamdoder, het die larwale liggaamsgewigstoename by al drie dosisse aansienlik verminder. Hierdie effek was duidelik by die tweede (dag 5) en derde (dag 8) tydspunte. In teenstelling hiermee het siprodinil en kaptan nie gewigstoename of oorlewing betekenisvol verminder in vergelyking met die kontrolegroep nie. Na ons wete is hierdie werk die eerste wat die effekte van veldhoeveelhede van verskillende swamdoders bepaal wat gebruik word om mielie-gewasse te beskerm deur direkte stuifmeelblootstelling.
Alle swamdoderbehandelings het liggaamsgewigstoename aansienlik verminder in vergelyking met kontrolebehandelings. Mankoseb het die grootste effek op larwale liggaamsgewigstoename gehad met 'n gemiddelde vermindering van 51%, gevolg deur piritiostrobien. Ander studies het egter nie nadelige effekte van velddosisse swamdoders op larwale stadiums gerapporteer nie44. Alhoewel ditiokarbamaatbiosiede getoon het om lae akute toksisiteit te hê45, kan etileenbisditiokarbamate (EBDCS) soos mankoseb afbreek tot ureum etileensulfied. Gegewe die mutageniese effekte daarvan in ander diere, kan hierdie afbraakproduk verantwoordelik wees vir die waargenome effekte46,47. Vorige studies het getoon dat die vorming van etileentioureum beïnvloed word deur faktore soos verhoogde temperatuur48, humiditeitsvlakke49 en lengte van produkberging50. Behoorlike bergingstoestande vir biosiede kan hierdie newe-effekte versag. Daarbenewens het die Europese Voedselveiligheidsowerheid kommer uitgespreek oor die toksisiteit van piritiopied, wat getoon het dat dit karsinogeen is vir die spysverteringstelsels van ander diere51.
Mondelinge toediening van mankoseb, piritiostrobien en trifloksystrobien verhoog die mortaliteit van mielieboorderlarwes. In teenstelling hiermee het miklobutanil, siprosiklien en kaptan geen effek op mortaliteit gehad nie. Hierdie resultate verskil van dié van Ladurner et al.52, wat getoon het dat kaptan die oorlewing van volwasse O. lignaria en Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) aansienlik verminder het. Daarbenewens is gevind dat swamdoders soos kaptan en boscalid larwale mortaliteit veroorsaak52,53,54 of voedingsgedrag verander55. Hierdie veranderinge kan weer die voedingsgehalte van die stuifmeel en uiteindelik die energiewins van die larwale stadium beïnvloed. Mortaliteit wat in die kontrolegroep waargeneem is, was in ooreenstemming met ander studies 56,57.
Die mannetjie-begunstigende geslagsverhouding wat in ons werk waargeneem is, kan verklaar word deur faktore soos onvoldoende paring en swak weerstoestande tydens blomtyd, soos voorheen deur Vicens en Bosch vir O. cornuta voorgestel. Alhoewel wyfies en mannetjies in ons studie vier dae gehad het om te paar (’n tydperk wat oor die algemeen as voldoende vir suksesvolle paring beskou word), het ons doelbewus die ligintensiteit verminder om stres te verminder. Hierdie wysiging kan egter onbedoeld inmeng met die paringsproses61. Daarbenewens ervaar bye verskeie dae van ongunstige weer, insluitend reën en lae temperature (<5°C), wat ook paringsukses negatief kan beïnvloed4,23.
Alhoewel ons studie op die hele larwale mikrobioom gefokus het, bied ons resultate insig in potensiële verwantskappe tussen bakteriese gemeenskappe wat krities kan wees vir byvoeding en blootstelling aan swamdoders. Byvoorbeeld, larwes wat met mankoseb-behandelde stuifmeel gevoer is, het 'n aansienlik verminderde mikrobiese gemeenskapsstruktuur en oorvloed gehad in vergelyking met larwes wat onbehandelde stuifmeel gevoer is. In larwes wat onbehandelde stuifmeel ingeneem het, was die bakteriese groepe Proteobacteria en Actinobacteria dominant en was dit hoofsaaklik aërobies of fakultatief aërobies. Delft-bakterieë, gewoonlik geassosieer met alleenstaande byspesies, is bekend daarvoor dat hulle antibiotiese aktiwiteit het, wat dui op 'n potensiële beskermende rol teen patogene. Nog 'n bakteriese spesie, Pseudomonas, was volop in larwes wat onbehandelde stuifmeel gevoer is, maar was aansienlik verminder in mankoseb-behandelde larwes. Ons resultate ondersteun vorige studies wat Pseudomonas as een van die volopste genera in O. bicornis35 en ander alleenstaande perdebye34 identifiseer. Alhoewel eksperimentele bewyse vir die rol van Pseudomonas in die gesondheid van O. cornifrons nie bestudeer is nie, is getoon dat hierdie bakterie die sintese van beskermende gifstowwe in die kewer Paederus fuscipes bevorder en arginienmetabolisme in vitro bevorder 35, 65. Hierdie waarnemings dui op 'n potensiële rol in virale en bakteriële verdediging gedurende die ontwikkelingstyd van O. cornifrons-larwes. Microbacterium is nog 'n genus wat in ons studie geïdentifiseer is en wat na bewering in hoë getalle in swart soldaatvlieglarwes onder hongersnoodtoestande teenwoordig is 66. In O. cornifrons-larwes kan mikrobakterieë bydra tot die balans en veerkragtigheid van die dermmikrobioom onder strestoestande. Daarbenewens word Rhodococcus in O. cornifrons-larwes aangetref en is bekend vir sy ontgiftingsvermoëns 67. Hierdie genus word ook in die derm van A. florea aangetref, maar in baie lae oorvloed 68. Ons resultate toon die teenwoordigheid van veelvuldige genetiese variasies oor talle mikrobiese taksa wat metaboliese prosesse in larwes kan verander. 'n Beter begrip van die funksionele diversiteit van O. cornifrons is egter nodig.
Opsommend dui die resultate daarop dat mankoseb, piritiostrobien en trifloksistrobien liggaamsgewigstoename verminder en mortaliteit van mielieboorderlarwes verhoog het. Alhoewel daar toenemende kommer is oor die uitwerking van swamdoders op bestuiwers, is daar 'n behoefte om die uitwerking van residuele metaboliete van hierdie verbindings beter te verstaan. Hierdie resultate kan opgeneem word in aanbevelings vir geïntegreerde bestuiwerbestuursprogramme wat boere help om die gebruik van sekere swamdoders voor en tydens vrugteboomblom te vermy deur swamdoders te kies en die tydsberekening van toediening te varieer, of deur die gebruik van minder skadelike alternatiewe 36 aan te moedig. Hierdie inligting is belangrik vir die ontwikkeling van aanbevelings oor plaagdodergebruik, soos die aanpassing van bestaande spuitprogramme en die verandering van spuittydsberekening wanneer swamdoders gekies word of die bevordering van die gebruik van minder gevaarlike alternatiewe. Verdere navorsing is nodig oor die nadelige uitwerking van swamdoders op geslagsverhouding, voedingsgedrag, dermmikrobioom en die molekulêre meganismes onderliggend aan mielieboordergewigsverlies en mortaliteit.
Brondata 1, 2 en 3 in Figure 1 en 2 is gedeponeer in die figshare-databewaarplek DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 en https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. Die rye wat in die huidige studie geanaliseer is (Fig. 4, 5) is beskikbaar in die NCBI SRA-bewaarplek onder toegangsnommer PRJNA1023565.
Bosch, J. en Kemp, WP Ontwikkeling en vestiging van heuningbyspesies as bestuiwers van landbougewasse: die voorbeeld van die genus Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) en vrugtebome. bul. Ntomore. hulpbron. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Bestuiwingspraktyke en persepsies van alternatiewe bestuiwers onder appelkwekers in New York en Pennsilvanië. opdatering. Landbou. voedselstelsels. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL en Ricketts TH Ekologie en ekonomie van amandelbestuiwing met behulp van inheemse bye. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., en Park, Y.-L. Effekte van klimaatsverandering op tragopan-fenologie: implikasies vir populasiebestuur. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR en Pitts-Singer, TL Effek van swamdoder- en bymiddels op die nesgedrag van twee bestuurde alleenstaande bye (Osmia lignaria en Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. 'n Lae-toksiese gewas-swamdoder (fenbukonasool) beïnvloed die seine van manlike voortplantingskwaliteit, wat lei tot verminderde paringsukses in wilde alleenstaande bye. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Neonikotinoïed-insekdoders en ergosterolbiosintese onderdruk sinergistiese swamdodersterfte in drie byspesies. Plaagbeheer. die wetenskap. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. en Danforth BN Eensame wespelarwes verander die bakteriese diversiteit wat deur stuifmeel aan stam-nesbye Osmia cornifrons (Megachilidae) verskaf word. front. mikro-organisme. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN en Steffan SA Die ektosimbiotiese mikroörganismes in gefermenteerde stuifmeel is net so belangrik vir die ontwikkeling van alleenlopende bye as die stuifmeel self. ekologie. evolusie. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F en Thalheimer M. Tussenry-aanplanting in appelboorde om hersaaisiektes te beheer: 'n praktiese effektiwiteitsstudie gebaseer op mikrobiese aanwysers. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG en Peter KA Bittervrot van appels in die middel-Atlantiese Verenigde State: assessering van veroorsakende spesies en die invloed van streeksweerstoestande en kultivarvatbaarheid. Fitopatologie 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. en Stanley DA Swamdoders, onkruiddoders en bye: 'n sistematiese oorsig van bestaande navorsing en metodes. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED en Jepson, PC Sinergistiese effekte van EBI-swamdoders en piretroïed-insekdoders op heuningbye (Apis mellifera). plae die wetenskap. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE en Peng, CY Effek van geselekteerde swamdoders op die groei en ontwikkeling van heuningbylarwes Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Woensdag. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., en McArt, S. Besluitnemingsgids vir die gebruik van plaagdoders om bestuiwers in boomboorde te beskerm (Cornell Universiteit, 2018).
Iwasaki, JM en Hogendoorn, K. Blootstelling van bye aan nie-plaagdoders: 'n oorsig van metodes en gerapporteerde resultate. Landbou. ekosisteem. Woensdag. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. en Pitts-Singer TL Effek van toevoertipe en blootstelling aan plaagdoders op larwale ontwikkeling van Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Woensdag. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM en Pitts-Singer TL Weë van plaagdoderblootstelling aan alleenstaande leë-nes bye. Woensdag. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. 'n Nuwe inname-bio-assay-protokol vir die beoordeling van plaagdoder-toksisiteit in volwasse Japannese tuinbye (Osmia cornifrons). die wetenskap. Verslae 10, 9517 (2020).
Plasingstyd: 14 Mei 2024