Grazas por visitar Nature.com. A versión do navegador que estás a usar ten compatibilidade limitada con CSS. Para obter mellores resultados, recomendámosche que uses unha versión máis recente do teu navegador (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer). Mentres tanto, para garantir a asistencia continua, mostramos o sitio sen estilos nin JavaScript.
Os funxicidas úsanse a miúdo durante a floración dos froitos das árbores e poden ameazar os insectos polinizadores. Non obstante, sábese pouco sobre como os polinizadores non abellas (por exemplo, as abellas solitarias, Osmia cornifrons) responden aos funxicidas de contacto e sistémicos que se usan habitualmente nas mazás durante a floración. Esta lagoa de coñecemento limita as decisións regulamentarias que determinan as concentracións seguras e o momento da pulverización con funxicidas. Avaliamos os efectos de dous funxicidas de contacto (captan e mancozeb) e catro funxicidas intercapa/fitosistema (ciprociclina, miclobutanilo, pirostrobina e trifloxistrobina). Efectos sobre o aumento de peso larvario, a supervivencia, a proporción de sexos e a diversidade bacteriana. A avaliación realizouse mediante un bioensaio oral crónico no que o pole se tratou en tres doses baseadas na dose actualmente recomendada para o seu uso no campo (1X), media dose (0,5X) e dose baixa (0,1X). Todas as doses de mancozeb e piritisolina reduciron significativamente o peso corporal e a supervivencia larvaria. Despois secuenciamos o xene 16S para caracterizar o bacterioma larvario do mancozeb, o funxicida responsable da maior mortalidade. Descubrimos que a diversidade e a abundancia bacterianas reducíronse significativamente nas larvas alimentadas con pole tratado con mancozeb. Os nosos resultados de laboratorio indican que a pulverización dalgúns destes funxicidas durante a floración é particularmente prexudicial para a saúde de *O. cornifrons*. Esta información é relevante para futuras decisións de xestión con respecto ao uso sostible de produtos de protección de árbores froiteiras e serve como base para os procesos regulatorios destinados a protexer os polinizadores.
A abella albanel solitaria *Osmia cornifrons* (Hymenoptera: Megachilidae) foi introducida nos Estados Unidos desde o Xapón a finais da década de 1970 e principios da de 1980, e a especie desempeñou un importante papel polinizador nos ecosistemas xestionados desde entón. As poboacións naturalizadas desta abella forman parte de aproximadamente 50 especies de abellas silvestres que complementan as abellas que polinizan as amendoeiras e as maceiras nos Estados Unidos2,3. As abellas albanel enfróntanse a moitos desafíos, incluíndo a fragmentación do hábitat, os patóxenos e os pesticidas3,4. Entre os insecticidas, os funxicidas reducen a ganancia de enerxía, a busca de alimento5 e o acondicionamento corporal6,7. Aínda que investigacións recentes suxiren que a saúde das abellas albanel está directamente influenciada por microorganismos comensais e ectobácticos8,9, debido a que as bacterias e os fungos poden influír na nutrición e as respostas inmunitarias, os efectos da exposición a funxicidas na diversidade microbiana das abellas albanel apenas están a comezar a estudarse.
Os funxicidas de diversos efectos (de contacto e sistémicos) pulverízanse nos pomares antes e durante a floración para tratar enfermidades como a sarna da mazá, a podremia amarga, a podremia marrón e o oídio10,11. Os funxicidas considéranse inofensivos para os polinizadores, polo que se lles recomendan aos xardineiros durante o período de floración; A exposición e inxestión destes funxicidas por parte das abellas é relativamente ben coñecida, xa que forma parte do proceso de rexistro de pesticidas por parte da Axencia de Protección Ambiental dos Estados Unidos e moitas outras axencias reguladoras nacionais12,13,14. Non obstante, os efectos dos funxicidas en organismos que non son abellas son menos coñecidos porque non son esixidos polos acordos de autorización de comercialización nos Estados Unidos15. Ademais, xeralmente non existen protocolos estandarizados para realizar probas con abellas individuais16,17, e manter colonias que proporcionen abellas para as probas é un reto18. Cada vez se realizan máis ensaios con diferentes abellas xestionadas en Europa e nos Estados Unidos para estudar os efectos dos pesticidas nas abellas silvestres, e recentemente desenvolvéronse protocolos estandarizados para O. cornifrons19.
As abellas con cornos son monocitos e utilízanse comercialmente nos cultivos de carpas como suplemento ou substituto das abellas melíferas. Estas abellas emerxen entre marzo e abril, e os machos precoces emerxen de tres a catro días antes que as femias. Despois do apareamento, a femia recolle activamente pole e néctar para proporcionar unha serie de celas de cría dentro da cavidade tubular do niño (natural ou artificial)1,20. Os ovos póñense sobre o pole dentro das celas; a femia constrúe entón unha parede de arxila antes de preparar a seguinte cela. As larvas do primeiro estadio quedan encerradas no corion e aliméntanse de fluídos embrionarios. Do segundo ao quinto estadio (prepupa), as larvas aliméntanse de pole22. Unha vez que o subministro de pole se esgota por completo, as larvas forman casulos, pupan e emerxen como adultas na mesma cámara de cría, xeralmente a finais do verán20,23. Os adultos emerxen na primavera seguinte. A supervivencia dos adultos está asociada a un aumento neto de enerxía (ganancia de peso) baseado na inxesta de alimentos. Polo tanto, a calidade nutricional do pole, así como outros factores como o tempo ou a exposición a pesticidas, son determinantes da supervivencia e a saúde24.
Os insecticidas e funxicidas aplicados antes da floración poden moverse dentro da vasculatura da planta en diversos graos, desde translaminares (por exemplo, capaces de moverse desde a superficie superior das follas á superficie inferior, como algúns funxicidas)25 ata efectos verdadeiramente sistémicos. , que poden penetrar na coroa desde as raíces, poden entrar no néctar das flores de maceira26, onde poden matar os O. cornifrons adultos27. Algúns pesticidas tamén se filtran no pole, afectando o desenvolvemento das larvas de millo e causando a súa morte19. Outros estudos demostraron que algúns funxicidas poden alterar significativamente o comportamento de aniñamento da especie relacionada O. lignaria28. Ademais, estudos de laboratorio e de campo que simulan escenarios de exposición a pesticidas (incluídos os funxicidas) demostraron que os pesticidas afectan negativamente a fisioloxía22, a morfoloxía29 e a supervivencia das abellas melíferas e algunhas abellas solitarias. Varios aerosoles funxicidas aplicados directamente ás flores abertas durante a floración poden contaminar o pole recollido polos adultos para o desenvolvemento larvario, cuxos efectos aínda están por estudar30.
Cada vez se recoñece máis que o desenvolvemento larvario está influenciado polo pole e as comunidades microbianas do sistema dixestivo. O microbioma das abellas melíferas inflúe en parámetros como a masa corporal31, os cambios metabólicos22 e a susceptibilidade aos patóxenos32. Estudos previos examinaron a influencia da etapa de desenvolvemento, os nutrientes e o ambiente no microbioma das abellas solitarias. Estes estudos revelaron semellanzas na estrutura e abundancia dos microbiomas larvarios e de pole33, así como nos xéneros bacterianos máis comúns, Pseudomonas e Delftia, entre as especies de abellas solitarias. Non obstante, aínda que os funxicidas se asociaron con estratexias para protexer a saúde das abellas, os efectos dos funxicidas na microbiota larvaria a través da exposición oral directa seguen sen explorarse.
Este estudo aprobou os efectos de doses reais de seis funxicidas de uso común rexistrados para o seu uso en froitas de árbores nos Estados Unidos, incluídos funxicidas de contacto e sistémicos administrados por vía oral a larvas de avelaíña do córnego do millo procedentes de alimentos contaminados. Descubrimos que os funxicidas de contacto e sistémicos reducían o aumento de peso corporal das abellas e aumentaban a mortalidade, cos efectos máis graves asociados co mancozeb e o piritiópido. Despois comparamos a diversidade microbiana das larvas alimentadas coa dieta de pole tratada con mancozeb coas alimentadas coa dieta de control. Analizamos os posibles mecanismos subxacentes á mortalidade e as implicacións para os programas de xestión integrada de pragas e polinizadores (IPPM)36.
Os casulos adultos de *O. cornifrons* que invernan en casulos obtivéronse do Fruit Research Center de Biglerville, Pensilvania, e almacenáronse a unha temperatura de −3 a 2 °C (±0,3 °C). Antes do experimento (600 casulos en total). En maio de 2022, transferíronse diariamente 100 casulos de *O. cornifrons* a vasos de plástico (50 casulos por vaso, DI 5 cm × 15 cm de longo) e colocáronse toalliñas dentro dos vasos para promover a apertura e proporcionar un substrato mastigable, reducindo o estrés nas abellas pétreas37. Colocar dous vasos de plástico que conteñan casulos nunha gaiola para insectos (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwán) con alimentadores de 10 ml que conteñan unha solución de sacarosa ao 50 % e almacenar durante catro días para garantir o peche e o apareamento. 23 °C, humidade relativa do 60 %, fotoperíodo 10 l (baixa intensidade): 14 días. Liberáronse 100 femias e machos apareados cada mañá durante seis días (100 por día) en dous niños artificiais durante o pico de floración da maceira (niño trampa: ancho 33,66 × alto 30,48 × longo 46,99 cm; Figura suplementaria 1). Colocados no Arboreto Estatal de Pensilvania, preto de cerdeira (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), pexego (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pereira (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), maceira coronaria (Malus coronaria) e numerosas variedades de maceiras (Malus coronaria, Malus), maceira doméstica 'Co-op 30′ Enterprise™, maceira Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', begonia 'Golden Delicious' e begonia 'Nova Spy'). Cada casiña para paxaros de plástico azul cabe enriba de dúas caixas de madeira. Cada caixa niño contiña 800 tubos de papel kraft baleiros (abertos en espiral, 0,8 cm de diámetro interior × 15 cm de longo) (Jonesville Paper Tube Co., Míchigan) inseridos en tubos de celofán opacos (0,7 cm de diámetro exterior, ver Os tapóns de plástico (tapóns T-1X) proporcionan sitios de aniñamento.
Ambas as caixas niño estaban orientadas ao leste e estaban cubertas con valos de plástico verde para xardín (modelo Everbilt n.º 889250EB12, tamaño de abertura 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) para evitar o acceso de roedores e aves, e colocáronse na superficie do solo xunto ás caixas de terra da caixa niño. Caixa niño (Figura suplementaria 1a). Os ovos da broca do millo recolléronse diariamente recollendo 30 tubos dos niños e transportándoos ao laboratorio. Usando tesoiras, faga un corte no extremo do tubo e despois desmonte o tubo en espiral para expoñer as células de cría. Os ovos individuais e o seu pole retiráronse cunha espátula curva (kit de ferramentas Microslide, BioQuip Products Inc., California). Os ovos incubáronse en papel de filtro húmido e colocáronse nunha placa de Petri durante 2 horas antes de usalos nos nosos experimentos (Figura suplementaria 1b-d).
No laboratorio, avaliamos a toxicidade oral de seis funxicidas aplicados antes e durante a floración da maceira a tres concentracións (0,1X, 0,5X e 1X, onde 1X é a marca aplicada por cada 100 galóns de auga/acre. Dose alta de campo = concentración no campo). , Táboa 1). Cada concentración repetiuse 16 veces (n = 16). Dous funxicidas de contacto (Táboa S1: mancozeb 2696,14 ppm e captan 2875,88 ppm) e catro funxicidas sistémicos (Táboa S1: piritiostrobina 250,14 ppm; trifloxistrobina 110,06 ppm; miclobutanilazol 75,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) avaliaron a toxicidade para froitas, verduras e cultivos ornamentais. Homoxeneizamos o pole usando un moedor, transferimos 0,20 g a un pozo (placa Falcon de 24 pozos) e engadimos e mesturamos 1 μL de solución funxicida para formar pole piramidal con pozos de 1 mm de profundidade nos que se colocaron os ovos. Colocámolo usando unha miniespátula (Figura suplementaria 1c,d). As placas Falcon almacenáronse a temperatura ambiente (25 °C) e 70 % de humidade relativa. Comparámolas con larvas de control alimentadas cunha dieta homoxénea de pole tratada con auga pura. Rexistramos a mortalidade e medimos o peso larvario cada dous días ata que as larvas alcanzaron a idade prepupal usando unha balanza analítica (Fisher Scientific, precisión = 0,0001 g). Finalmente, a proporción de sexos avaliouse abrindo o casulo despois de 2,5 meses.
Extraeuse ADN de larvas enteiras de *O. cornifrons* (n = 3 por condición de tratamento, pole tratado e non tratado con mancozeb) e realizamos análises de diversidade microbiana nestas mostras, especialmente porque no mancozeb observouse a maior mortalidade nas larvas que recibiron MnZn. O ADN amplificouse, purificouse usando o kit de ADN DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead (Zymo Research, Irvine, CA) e secuenciause (600 ciclos) nun Illumina® MiSeq™ usando o kit v3. A secuenciación dirixida dos xenes do ARN ribosómico 16S bacteriano realizouse usando o kit de preparación da biblioteca Quick-16S™ NGS (Zymo Research, Irvine, CA) usando cebadores dirixidos á rexión V3-V4 do xene ARNr 16S. Ademais, realizouse a secuenciación 18S usando unha inclusión de PhiX ao 10 % e a amplificación realizouse usando o par de cebadores 18S001 e NS4.
Importar e procesar lecturas emparelladas39 usando a canle QIIME2 (v2022.11.1). Estas lecturas foron recortadas e fusionadas, e as secuencias quiméricas foron eliminadas usando o complemento DADA2 en QIIME2 (emparellamento de ruído qiime dada2)40. As asignacións de clases 16S e 18S realizáronse usando o complemento clasificador de obxectos Classify-sklearn e o artefacto preadesenado silva-138-99-nb-classifier.
Comprobouse a normalidade (Shapiro-Wilks) e a homoxeneidade das varianzas (proba de Levene) de todos os datos experimentais. Dado que o conxunto de datos non cumpría as hipóteses da análise paramétrica e a transformación non conseguiu estandarizar os residuos, realizamos unha ANOVA bidireccional non paramétrica (Kruskal-Wallis) con dous factores [tempo (puntos de tempo trifásicos de 2, 5 e 8 días) e funxicida] para avaliar o efecto do tratamento no peso fresco das larvas e, a continuación, realizáronse comparacións por pares non paramétricas post hoc mediante a proba de Wilcoxon. Empregamos un modelo lineal xeneralizado (GLM) cunha distribución de Poisson para comparar os efectos dos funxicidas na supervivencia en tres concentracións de funxicidas41,42. Para a análise de abundancia diferencial, o número de variantes de secuencia de amplicóns (ASV) reduciuse a nivel de xénero. As comparacións da abundancia diferencial entre grupos utilizando 16S (nivel de xénero) e a abundancia relativa de 18S realizáronse empregando un modelo aditivo xeneralizado para posición, escala e forma (GAMLSS) con distribucións familiares infladas con beta cero (BEZI), que foron modeladas nunha macro . en Microbiome R43 (v1.1). 1). Eliminar as especies mitocondriais e cloroplasticas antes da análise diferencial. Debido aos diferentes niveis taxonómicos de 18S, só se utilizou o nivel máis baixo de cada taxon para as análises diferenciais. Todas as análises estatísticas realizáronse empregando R (v. 3.4.3., proxecto CRAN) (Team 2013).
A exposición a mancozeb, piritiostrobina e trifloxistrobina reduciu significativamente o aumento de peso corporal en O. cornifrons (Fig. 1). Estes efectos observáronse de forma consistente para as tres doses avaliadas (Fig. 1a–c). A ciclostrobina e o miclobutanilo non reduciron significativamente o peso das larvas.
Peso fresco medio das larvas de barrenadores do talo medido en tres puntos temporais baixo catro tratamentos dietéticos (alimento homoxéneo de pole + funxicida: control, doses 0,1X, 0,5X e 1X). (a) Dose baixa (0,1X): primeiro punto temporal (día 1): χ2: 30,99, DF = 6; P < 0,0001, segundo punto temporal (día 5): 22,83, DF = 0,0009; terceiro punto temporal (día 8): χ2: 28,39, DF = 6; (b) media dose (0,5X): primeiro punto temporal (día 1): χ2: 35,67, DF = 6; P < 0,0001, segundo punto temporal (día un). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; terceiro punto temporal (día 8) χ2: 16,47, DF = 6; (c) Sitio ou dose completa (1X): primeiro punto temporal (día 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, segundo punto temporal (día 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; terceiro punto temporal (día 8): χ2: 28,39, DF = 6; análise non paramétrica da varianza. As barras representan a media ± EE das comparacións por pares (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Na dose máis baixa (0,1X), o peso corporal larvario reduciuse nun 60 % con trifloxistrobina, nun 49 % con mancozeb, nun 48 % con miclobutanilo e nun 46 % con piritistrobina (Fig. 1a). Cando se expuxeron á metade da dose de campo (0,5X), o peso corporal das larvas de mancozeb reduciuse nun 86 %, a piritiostrobina nun 52 % e a trifloxistrobina nun 50 % (Fig. 1b). Unha dose de campo completa (1X) de mancozeb reduciu o peso larvario nun 82 %, a piritiostrobina nun 70 % e a trifloxistrobina, o miclobutanilo e o sangard en aproximadamente 30 % (Fig. 1c).
A mortalidade foi maior entre as larvas alimentadas con pole tratado con mancozeb, seguidas de piritiostrobina e trifloxistrobina. A mortalidade aumentou co aumento das doses de mancozeb e piritisolina (Fig. 2; Táboa 2). Non obstante, a mortalidade da broca do millo aumentou só lixeiramente a medida que aumentaban as concentracións de trifloxistrobina; o ciprodinilo e o captan non aumentaron significativamente a mortalidade en comparación cos tratamentos de control.
Comparouse a mortalidade das larvas da mosca barrenadora despois da inxestión de pole tratado individualmente con seis funxicidas diferentes. O mancozeb e a pentopiramida foron máis sensibles á exposición oral aos vermes do millo (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (liña, pendente = 0,29, P < 0,001; pendente = 0,24, P <0,00)).
De media, en todos os tratamentos, o 39,05 % dos pacientes eran mulleres e o 60,95 % eran homes. Entre os tratamentos de control, a proporción de mulleres foi do 40 % tanto nos estudos de dose baixa (0,1 X) como nos de media dose (0,5 X), e do 30 % nos estudos de dose de campo (1 X). Coa dose de 0,1 X, entre as larvas alimentadas con pole tratadas con mancozeb e miclobutanilo, o 33,33 % dos adultos eran mulleres, o 22 % dos adultos eran mulleres, o 44 % das larvas adultas eran mulleres, o 44 % das larvas adultas eran mulleres. Os controis foron do 31 % (Fig. 3a). Con 0,5 veces a dose, o 33 % dos vermes adultos no grupo de mancozeb e piritiostrobina eran femias, o 36 % no grupo de trifloxistrobina, o 41 % no grupo de miclobutanilo e o 46 % no grupo de ciprostrobina. Esta cifra foi do 53 % no grupo de captán e do 38 % no grupo de control (Fig. 3b). Con 1 dose, o 30 % do grupo de mancozeb eran mulleres, o 36 % do grupo de piritiostrobina, o 44 % do grupo de trifloxistrobina, o 38 % do grupo de miclobutanilo e o 50 % do grupo de control eran mulleres (38,5 %) (Fig. 3c).
Porcentaxe de femias e machos de barrenadores despois da exposición a funxicidas en fase larvaria. (a) Dose baixa (0,1X). (b) Media dose (0,5X). (c) Dose de campo ou dose completa (1X).
A análise da secuencia 16S mostrou que o grupo bacteriano difería entre as larvas alimentadas con pole tratado con mancozeb e as larvas alimentadas con pole non tratado (Fig. 4a). O índice microbiano das larvas non tratadas alimentadas con pole foi maior que o das larvas alimentadas con pole tratado con mancozeb (Fig. 4b). Aínda que a diferenza observada na riqueza entre os grupos non foi estatisticamente significativa, foi significativamente menor que a observada para as larvas alimentadas con pole non tratado (Fig. 4c). A abundancia relativa mostrou que a microbiota das larvas alimentadas con pole de control era máis diversa que a das larvas alimentadas con larvas tratadas con mancozeb (Fig. 5a). A análise descritiva revelou a presenza de 28 xéneros en mostras de control e tratadas con mancozeb (Fig. 5b). c A análise mediante secuenciación 18S non revelou diferenzas significativas (Figura suplementaria 2).
Os perfís de SAV baseados en secuencias 16S comparáronse coa riqueza de Shannon e a riqueza observada a nivel de filo. (a) Análise de coordenadas principais (PCoA) baseada na estrutura xeral da comunidade microbiana en larvas alimentadas con pole non tratado ou de control (azul) e alimentadas con mancozeb (laranxa). Cada punto de datos representa unha mostra separada. O PCoA calculouse usando a distancia de Bray-Curtis da distribución t multivariante. Os óvalos representan o nivel de confianza do 80 %. (b) Diagrama de caixa, datos de riqueza de Shannon brutos (puntos) e c. Riqueza observable. Os diagramas de caixa mostran caixas para a liña mediana, o rango intercuartil (IQR) e 1,5 × IQR (n = 3).
Composición das comunidades microbianas de larvas alimentadas con pole tratado e non tratado con mancozeb. (a) Abundancia relativa de xéneros microbianos leídos nas larvas. (b) Mapa de calor das comunidades microbianas identificadas. Delftia (odds ratio (OR) = 0,67, P = 0,0030) e Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060); As filas do mapa de calor agrúpanse usando a distancia de correlación e a conectividade media.
Os nosos resultados amosan que a exposición oral a funxicidas de contacto (mancozeb) e sistémicos (pirostrobina e trifloxistrobina), amplamente aplicados durante a floración, reduciu significativamente o aumento de peso e aumentou a mortalidade das larvas de millo. Ademais, o mancozeb reduciu significativamente a diversidade e a riqueza do microbioma durante a fase prepupal. O miclobutanilo, outro funxicida sistémico, reduciu significativamente o aumento de peso corporal larvario nas tres doses. Este efecto foi evidente no segundo (día 5) e no terceiro (día 8) puntos de tempo. En contraste, o ciprodinilo e o captano non reduciron significativamente o aumento de peso nin a supervivencia en comparación co grupo de control. Ata onde sabemos, este traballo é o primeiro en determinar os efectos das doses de campo de diferentes funxicidas utilizados para protexer os cultivos de millo mediante a exposición directa ao pole.
Todos os tratamentos con funxicidas reduciron significativamente o aumento de peso corporal en comparación cos tratamentos de control. O mancozeb tivo o maior efecto no aumento de peso corporal larvario cunha redución media do 51 %, seguido da piritiostrobina. Non obstante, outros estudos non informaron de efectos adversos das doses de campo de funxicidas nas etapas larvarias44. Aínda que se demostrou que os biocidas de ditiocarbamato teñen unha baixa toxicidade aguda45, os bisditiocarbamatos de etileno (EBDCS), como o mancozeb, poden degradarse a sulfuro de etileno e urea. Dados os seus efectos mutaxénicos noutros animais, este produto de degradación pode ser responsable dos efectos observados46,47. Estudos previos demostraron que a formación de etileno tiourea está influenciada por factores como a temperatura elevada48, os niveis de humidade49 e a duración do almacenamento do produto50. Unhas condicións de almacenamento axeitadas para os biocidas poden mitigar estes efectos secundarios. Ademais, a Autoridade Europea de Seguridade Alimentaria expresou a súa preocupación pola toxicidade do piritiopídeo, que se demostrou que é canceríxeno para os sistemas dixestivos doutros animais51.
A administración oral de mancozeb, piritiostrobina e trifloxistrobina aumenta a mortalidade das larvas do barrenador do millo. En contraste, o miclobutanilo, a ciprociclina e o captán non tiveron ningún efecto sobre a mortalidade. Estes resultados difiren dos de Ladurner et al.52, que demostraron que o captán reduciu significativamente a supervivencia dos adultos de O. lignaria e Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Ademais, descubriuse que os funxicidas como o captán e o boscalid causan mortalidade larvaria52,53,54 ou alteran o comportamento alimentario55. Estes cambios, á súa vez, poden afectar a calidade nutricional do pole e, en última instancia, a ganancia de enerxía da fase larvaria. A mortalidade observada no grupo de control foi consistente con outros estudos56,57.
A proporción de sexos que favorece aos machos observada no noso traballo pode explicarse por factores como o apareamento insuficiente e as malas condicións meteorolóxicas durante a floración, como xa suxeriran Vicens e Bosch para O. cornuta. Aínda que as femias e os machos do noso estudo tiveron catro días para aparearse (un período que xeralmente se considera suficiente para un apareamento exitoso), reducimos deliberadamente a intensidade da luz para minimizar o estrés. Non obstante, esta modificación pode interferir involuntariamente co proceso de apareamento61. Ademais, as abellas experimentan varios días de clima adverso, incluíndo choiva e baixas temperaturas (<5 °C), que tamén poden afectar negativamente o éxito do apareamento4,23.
Aínda que o noso estudo se centrou en todo o microbioma larvario, os nosos resultados proporcionan información sobre as posibles relacións entre as comunidades bacterianas que poden ser fundamentais para a nutrición das abellas e a exposición a funxicidas. Por exemplo, as larvas alimentadas con pole tratado con mancozeb tiveron unha estrutura e abundancia da comunidade microbiana significativamente reducidas en comparación coas larvas alimentadas con pole non tratado. Nas larvas que consumían pole non tratado, os grupos bacterianos Proteobacteria e Actinobacteria foron dominantes e foron predominantemente aeróbicas ou facultativamente aeróbicas. Sábese que as bacterias de Delft, xeralmente asociadas a especies de abellas solitarias, teñen actividade antibiótica, o que indica un posible papel protector contra os patóxenos. Outra especie bacteriana, Pseudomonas, era abundante nas larvas alimentadas con pole non tratado, pero reducíase significativamente nas larvas tratadas con mancozeb. Os nosos resultados apoian estudos previos que identifican Pseudomonas como un dos xéneros máis abundantes en O. bicornis35 e outras avespas solitarias34. Aínda que non se estudaron probas experimentais sobre o papel de Pseudomonas na saúde de O. cornifrons, demostrouse que esta bacteria promove a síntese de toxinas protectoras no escaravello Paederus fuscipes e promove o metabolismo da arxinina in vitro 35, 65. Estas observacións suxiren un posible papel na defensa viral e bacteriana durante o tempo de desenvolvemento das larvas de O. cornifrons. Microbacterium é outro xénero identificado no noso estudo que, segundo se informa, está presente en grandes cantidades nas larvas da mosca soldado negra en condicións de inanición66. Nas larvas de O. cornifrons, as microbacterias poden contribuír ao equilibrio e á resiliencia do microbioma intestinal en condicións de estrés. Ademais, Rhodococcus atópase nas larvas de O. cornifrons e é coñecido polas súas capacidades de desintoxicación67. Este xénero tamén se atopa no intestino de A. florea, pero en moi baixa abundancia68. Os nosos resultados demostran a presenza de múltiples variacións xenéticas en numerosos taxons microbianos que poden alterar os procesos metabólicos nas larvas. Non obstante, é necesaria unha mellor comprensión da diversidade funcional de O. cornifrons.
En resumo, os resultados indican que o mancozeb, a piritiostrobina e a trifloxistrobina reduciron o aumento de peso corporal e aumentaron a mortalidade das larvas do barrenador do millo. Aínda que existe unha crecente preocupación polos efectos dos funxicidas nos polinizadores, é necesario comprender mellor os efectos dos metabolitos residuais destes compostos. Estes resultados pódense incorporar ás recomendacións para programas de xestión integrada de polinizadores que axuden aos agricultores a evitar o uso de certos funxicidas antes e durante a floración das árbores froiteiras seleccionando funxicidas e variando o momento da aplicación, ou fomentando o uso de alternativas menos nocivas 36. Esta información é importante para desenvolver recomendacións sobre o uso de pesticidas, como o axuste dos programas de pulverización existentes e o cambio do momento da pulverización ao seleccionar funxicidas ou a promoción do uso de alternativas menos perigosas. É necesaria máis investigación sobre os efectos adversos dos funxicidas na proporción de sexos, o comportamento alimentario, o microbioma intestinal e os mecanismos moleculares subxacentes á perda de peso e á mortalidade do barrenador do millo.
Os datos fonte 1, 2 e 3 das figuras 1 e 2 foron depositados no repositorio de datos de Figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 e https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. As secuencias analizadas no presente estudo (figuras 4 e 5) están dispoñibles no repositorio SRA do NCBI co número de acceso PRJNA1023565.
Bosch, J. e Kemp, WP. Desenvolvemento e establecemento de especies de abellas melíferas como polinizadores de cultivos agrícolas: o exemplo do xénero Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) e árbores froiteiras. Bull. Ntomore. Resource. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Prácticas de polinización e percepcións de polinizadores alternativos entre os produtores de mazás de Nova York e Pensilvania. actualización. Agricultura. Sistemas alimentarios. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL e Ricketts TH Ecoloxía e economía da polinización da améndoa mediante abellas autóctonas. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. e Park, Y.-L. Efectos do cambio climático na fenoloxía do tragopan: implicacións para a xestión da poboación. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR e Pitts-Singer, TL Efecto dos funxicidas e adxuvantes en aerosol no comportamento de nidificación de dúas abellas solitarias controladas (Osmia lignaria e Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Un funxicida para cultivos de baixa toxicidade (fenbuconazol) interfire cos sinais de calidade reprodutiva masculina, o que resulta nun menor éxito de apareamento en abellas solitarias salvaxes. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Os insecticidas neonicotinoides e a biosíntese de ergosterol suprimen a mortalidade sinérxica por funxicidas en tres especies de abellas. Pest control. the science. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. e Danforth BN As larvas de avespa solitaria alteran a diversidade bacteriana subministrada polo pole ás abellas Osmia cornifrons (Megachilidae) que aniñan nos talos. front. microorganism. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN e Steffan SA Os microorganismos ectosimbiontes no pole fermentado son tan importantes para o desenvolvemento das abellas solitarias como o propio pole. ecology. evolution. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F e Thalheimer M. Plantación entre liñas en pomares de maceiras para controlar enfermidades de resementeira: un estudo práctico de eficacia baseado en indicadores microbianos. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG e Peter KA Podremia amarga das mazás no Atlántico medio dos Estados Unidos: avaliación das especies causantes e influencia das condicións meteorolóxicas rexionais e a susceptibilidade dos cultivares. Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. e Stanley DA Funxicidas, herbicidas e abellas: unha revisión sistemática da investigación e os métodos existentes. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED e Jepson, PC Efectos sinérxicos dos funxicidas EBI e dos insecticidas piretroides nas abellas melíferas (Apis mellifera). Pestes the Science. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE e Peng, CY. Efecto de funxicidas seleccionados no crecemento e desenvolvemento das larvas de abella melífera Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Mércores. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. e McArt, S. Guía de decisións para o uso de pesticidas para protexer os polinizadores en pomares (Universidade de Cornell, 2018).
Iwasaki, JM e Hogendoorn, K. Exposición das abellas a produtos non pesticidas: unha revisión dos métodos e resultados notificados. Agricultura. Ecosistema. Mércores. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA e Pitts-Singer TL. Efecto do tipo de subministración e a exposición a pesticidas no desenvolvemento larvario de Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Mércores. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM e Pitts-Singer TL Vías de exposición a pesticidas en abellas solitarias de niño baleiro. Mércores. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. Un novo protocolo de bioensaio de inxestión para avaliar a toxicidade de pesticidas en abellas xaponesas adultas (Osmia cornifrons). The Science. Reports 10, 9517 (2020).
Data de publicación: 14 de maio de 2024