Merci fir Äre Besuch op Nature.com. D'Versioun vum Browser, déi Dir benotzt, huet limitéiert CSS-Ënnerstëtzung. Fir déi bescht Resultater empfeelen mir Iech, eng méi nei Versioun vun Ärem Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten). An der Zwëschenzäit, fir déi weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir d'Websäit ouni Styling oder JavaScript un.
Fungiziden ginn dacks während der Bléiung vu Beem benotzt a kënnen Insektenbestäuber menacéieren. Wéineg ass awer bekannt, wéi Net-Bienenbestäuber (z. B. Solitärbienen, Osmia cornifrons) op Kontakt- a systemesch Fungiziden reagéieren, déi dacks op Äppel während der Bléiung benotzt ginn. Dës Wëssenslück limitéiert d'Reguléierungsentscheedungen, déi sécher Konzentratiounen an den Zäitpunkt vun der Fungizidsprëtzung bestëmmen. Mir hunn d'Effekter vun zwee Kontaktfungiziden (Captan a Mancozeb) a véier Zwëschenschicht-/Phytosystem-Fungiziden (Ciprocyclin, Myclobutanil, Pyrostrobin an Trifloxystrobin) ënnersicht. Auswierkungen op d'Gewiichtszunahme vun de Larven, d'Iwwerliewe, d'Geschlechtsverhältnis an d'bakteriell Diversitéit. D'Evaluatioun gouf mat engem chroneschen orale Bioassay duerchgefouert, bei deem de Pollen an dräi Dosen behandelt gouf, baséiert op der aktuell empfohlener Dosis fir den Asaz am Feld (1X), enger hallwer Dosis (0,5X) an enger gerénger Dosis (0,1X). All Dosen Mancozeb a Pyritsolin hunn d'Kierpergewiicht an d'Iwwerliewe vun de Larven däitlech reduzéiert. Mir hunn dann den 16S-Gen sequenzéiert, fir de Larvebakteriom vum Mancozeb ze charakteriséieren, dem Fungizid, deen fir déi héchst Mortalitéit verantwortlech ass. Mir hunn festgestallt, datt d'bakteriell Diversitéit an d'Heefegkeet bei Larven, déi mat Mancozeb behandelte Pollen gefiddert goufen, däitlech reduzéiert waren. Eis Laborresultater weisen drop hin, datt d'Sprëtze vun e puer vun dëse Fungiziden während der Bléi besonnesch schiedlech fir d'Gesondheet vun O. cornifrons ass. Dës Informatioun ass relevant fir zukünfteg Managemententscheedungen iwwer déi nohalteg Notzung vu Schutzmëttel fir Uebstbeem a déngt als Basis fir Reguléierungsprozesser, déi op de Schutz vu Bestäuber abzielen.
Déi solitär Mauerbiene Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) gouf Enn vun den 1970er an Ufank vun den 1980er Joren aus Japan an d'USA agefouert, an d'Aart spillt zënterhier eng wichteg Roll als Bestäuber a geréierten Ökosystemer. Naturaliséiert Populatioune vun dëser Bei gehéieren zu ongeféier 50 Aarte vu wëlle Bienen, déi d'Bienen ergänzen, déi Mandel- an Äppelbamgaarten an den USA bestäuben2,3. Mauerbiene stinn viru ville Erausfuerderungen, dorënner d'Fragmentéierung vum Liewensraum, Pathogenen a Pestiziden3,4. Ënnert den Insektiziden reduzéieren d'Fungiziden den Energiegewënn, d'Fuddersammlung5 an d'Kierperkonditionéierung6,7. Obwuel rezent Fuerschung drop hiweist, datt d'Gesondheet vu Mauerbiene direkt vun kommensalen an ektobaktischen Mikroorganismen beaflosst gëtt,8,9 well Bakterien a Pilze d'Ernährung an d'Immunreaktiounen beaflosse kënnen, fänken d'Auswierkunge vun der Fungizidbelaaschtung op déi mikrobiell Diversitéit vu Mauerbiene just un, ënnersicht ze ginn.
Fungiziden mat verschiddenen Effekter (Kontakt a systemesch) ginn a Bongerten virun an während der Bléizäit gesprëtzt, fir Krankheeten wéi Apfelscrub, Bitterfaulnis, Braunfaulnis a Mehltau ze behandelen10,11. Fungiziden gëllen als harmlos fir Bestäuber, dofir gi se Gärtner während der Bléizäit recommandéiert; D'Expositioun an d'Opnam vun dëse Fungiziden duerch Bienen ass relativ gutt bekannt, well et Deel vum Pestizidregistréierungsprozess vun der US Environmental Protection Agency a ville aner nationalen Reguléierungsagenturen12,13,14 ass. Wéi och ëmmer, d'Effekter vu Fungiziden op Net-Bienen sinn manner bekannt, well se net ënner Marketingautorisatiounsofkommes an den USA15 verlaangt sinn. Zousätzlech gëtt et am Allgemengen keng standardiséiert Protokoller fir d'Testung vun eenzelne Bienen16,17, an d'Erhalen vu Kolonien, déi Bienen fir d'Tester ubidden, ass eng Erausfuerderung18. Tester mat verschiddene verwaltete Bienen ginn ëmmer méi an Europa an den USA duerchgefouert, fir d'Effekter vu Pestiziden op wëll Bienen ze studéieren, a standardiséiert Protokoller goufen viru kuerzem fir O. cornifrons19 entwéckelt.
Hornbiene si Monozyten a gi kommerziell a Karpfen als Ergänzung oder Ersatz fir Hunnegbiene benotzt. Dës Biene kommen tëscht Mäerz an Abrëll eraus, woubäi déi virzäiteg Männercher dräi bis véier Deeg virun de Weibercher erauskommen. No der Paarung sammelt d'Weibchen aktiv Pollen an Nektar fir eng Serie vu Brutzellen an der röhreger Naschthöhl (natierlech oder künstlech)1,20 ze liwweren. D'Eeër ginn op Pollen an de Zellen geluecht; d'Weibchen baut dann eng Lehmwand op, ier se déi nächst Zell virbereet. Déi éischt Instarlarve sinn am Chorion agespaart a ernähren sech vun embryonale Flëssegkeeten. Vum zweeten bis zum fënneften Instar (Prepupa) ernähren sech d'Larve vu Pollen22. Soubal d'Pollenversuergung komplett opgebraucht ass, bilden d'Larve Kokonen, verpuppen sech a kommen als Erwuessener an der selwechter Brutkammer eraus, normalerweis am spéide Summer20,23. Erwuessener kommen am nächste Fréijoer eraus. D'Iwwerliewe vun den Erwuessenen ass mat engem Nettoenergiegewënn (Gewiichtsgewënn) baséiert op der Nahrungsaufnahme verbonnen. Dofir sinn d'Ernärungsqualitéit vum Pollen, souwéi aner Faktoren wéi Wieder oder Belaaschtung duerch Pestiziden, Determinanten vum Iwwerliewe a Gesondheet24.
Insektiziden a Fungiziden, déi virum Bléien applizéiert ginn, kënne sech a verschiddene Mooss an de Planzevaskulatur beweegen, vu translaminar (z. B. fäeg, sech vun der ieweschter Uewerfläch vun de Blieder op déi ënnescht Uewerfläch ze beweegen, wéi e puer Fungiziden) 25 bis zu wierklech systemeschen Effekter. , déi vun de Wuerzelen aus an d'Kroun andrénge kënnen, kënnen an den Nektar vun Apelbléien26 andréngen, wou se erwuesse O. cornifrons27 ëmbrénge kënnen. E puer Pestiziden si och an de Pollen agebonnen, wou se d'Entwécklung vu Maislarven beaflossen an hiren Doud verursaachen19. Aner Studien hunn gewisen, datt e puer Fungiziden d'Nistverhalen vun der verwandter Aart O. lignaria28 däitlech verännere kënnen. Zousätzlech hunn Labor- a Feldstudien, déi Pestizidbelaaschtungsszenarien (inklusiv Fungiziden) simuléieren, gewisen, datt Pestiziden d'Physiologie22 Morphologie29 an d'Iwwerliewe vun Hunnegbeien a verschiddene Solitärbeien negativ beaflossen. Verschidde fungizid Spraydousen, déi direkt op oppe Blummen während der Bléi applizéiert ginn, kënnen de Pollen kontaminéieren, deen vun erwuessene Bienen fir d'Larvenentwécklung gesammelt gëtt, deenen hir Effekter nach ënnersicht musse ginn30.
Et gëtt ëmmer méi unerkannt, datt d'Larvenentwécklung duerch Pollen a mikrobiell Gemeinschaften vum Verdauungssystem beaflosst gëtt. Den Hunnegbeie-Mikrobiom beaflosst Parameteren wéi Kierpermass31, metabolesch Verännerungen22 an Empfindlechkeet fir Pathogenen32. Fréier Studien hunn den Afloss vum Entwécklungsstadium, Nährstoffer an Ëmwelt op de Mikrobiom vu Solitärbeien ënnersicht. Dës Studien hunn Ähnlechkeeten an der Struktur an der Heefegkeet vun de Larven- a Pollen-Mikrobiomen33, souwéi déi heefegst bakteriell Gattungen Pseudomonas an Delftia, bei Solitärbeien-Aarten opgedeckt. Obwuel Fungiziden mat Strategien fir de Schutz vun der Bienengesondheet a Verbindung bruecht goufen, bleiwen d'Auswierkunge vu Fungiziden op d'Larven-Mikrobiota duerch direkt mëndlech Belaaschtung onerfuerscht.
Dës Studie huet d'Auswierkunge vu realen Dosen vu sechs gängeg benotzte Fungiziden an den USA getest, dorënner Kontakt- a systemesch Fungiziden, déi oral u Larve vun der Maishornwuermmott aus kontaminéierte Liewensmëttel verabreicht goufen. Mir hunn festgestallt, datt Kontakt- a systemesch Fungiziden d'Kierpergewiichtszunahme vun de Bienen reduzéiert an d'Mortalitéit erhéicht hunn, mat de schwéiersten Auswierkunge verbonne mat Mancozeb a Pyrithiopid. Mir hunn duerno d'mikrobiell Diversitéit vu Larven, déi mat der Mancozeb-behandelter Pollen-Diät gefüttert goufen, mat deenen verglach, déi mat der Kontroll-Diät gefüttert goufen. Mir diskutéieren déi potenziell Mechanismen, déi der Mortalitéit zugrond leien, an d'Implikatioune fir integréiert Schädlings- a Bestäubermanagementprogrammer (IPPM)36.
Erwuessene O. cornifrons, déi a Kokonen iwwerwinteren, goufen vum Fruit Research Center zu Biglerville, PA, kritt a bei −3 bis 2°C (±0,3°C) gelagert. Virum Experiment (am Ganzen 600 Kokonen). Am Mee 2022 goufen all Dag 100 O. cornifrons Kokonen a Plastikbecher transferéiert (50 Kokonen pro Becher, DI 5 cm × 15 cm laang) an et goufen Tücher an d'Becher geluecht, fir d'Ouverture ze förderen an e kaubares Substrat ze bidden, wat de Stress vun de Steebienen reduzéiert huet37. Setzt zwou Plastikbecher mat Kokonen an en Insektenkäfeg (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) mat 10 ml Fudderbehälter mat 50% Saccharoseléisung a lagert se véier Deeg, fir den Zoumaache an d'Paarung ze garantéieren. 23°C, relativ Fiichtegkeet 60%, Fotoperiod 10 l (niddreg Intensitéit): 14 Deeg. 100 gepaart Weibchen a Männchen goufen all Moie sechs Deeg laang (100 pro Dag) an zwee künstlech Näschter wärend dem Héichpunkt vun der Apelbléi fräigelooss (Fallnascht: Breet 33,66 × Héicht 30,48 × Längt 46,99 cm; Ergänzungsfigur 1). Am Pennsylvania State Arboretum placéiert, bei Kiischtebam (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), Peach (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), Bir (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), Coronaria-Apelbam (Malus coronaria) a ville Varietéiten vun Apelbeem (Malus coronaria, Malus), häuslechen Apelbam 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus-Apelbam 'Co-Op 31′ Winecrisp™, Begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy'). All bloe Vullehaus aus Plastik passt op zwou Holzkëschten. All Naschtkëscht huet 800 eidel Kraftpabeierréier (spiralfërmeg, 0,8 cm bannenzegen Duerchmiesser × 15 cm laang) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) enthale, déi an opak Cellophanréier (0,7 baussenzegen Duerchmiesser, kuckt Plastikstopfen (T-1X Stopfen) bidden Nistplazen.
Béid Nistkëschte ware Richtung Osten geriicht a ware mat engem grénge Plastikgaartenzaun (Everbilt Modell #889250EB12, Ëffnungsgréisst 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) bedeckt, fir den Zougang vun Nager a Vullen ze verhënneren, a goufen op der Buedemuewerfläch nieft de Buedemkëschte vun der Nistkëscht placéiert. Nistkëscht (Ergänzungsfigur 1a). Maisbuerer-Eeër goufen all Dag gesammelt, andeems 30 Réier aus den Näschter gesammelt an an de Laboratoire transportéiert goufen. Mat enger Schéier gouf e Schnëtt um Enn vum Réier gemaach, an dann gouf d'Spiralréier auserneegeholl, fir d'Brutzellen fräizeleeën. Déi eenzel Eeër an hire Pollen goufen mat engem gebéite Spatel (Microslide Tool Kit, BioQuip Products Inc., Kalifornien) ewechgeholl. D'Eeër goufen op fiichte Filterpabeier inkubéiert an 2 Stonnen an eng Petrischüssel geluecht, ier se an eisen Experimenter benotzt goufen (Ergänzungsfigur 1b-d).
Am Laboratoire hu mir d'oral Toxizitéit vu sechs Fungiziden evaluéiert, déi virun an während der Äppelbléi an dräi Konzentratioune benotzt goufen (0,1X, 0,5X an 1X, wou 1X d'Mark ass, déi pro 100 Gallonen Waasser/Hektar ugewannt gouf. Héich Felddosis = Konzentratioun um Feld). , Tabelle 1). All Konzentratioun gouf 16 Mol widderholl (n = 16). Zwee Kontaktfungiziden (Tabell S1: Mancozeb 2696,14 ppm a Captan 2875,88 ppm) a véier systemesch Fungiziden (Tabell S1: Pyrithiostrobin 250,14 ppm; Trifloxystrobin 110,06 ppm; Myclobutanilazol 75,12 ppm; Cyprodinil 280,845 ppm) hunn d'Toxizitéit fir Uebst, Geméis a Zierplanzen bewäert. Mir hunn de Pollen mat engem Schleifer homogeniséiert, 0,20 g an e Lach (24-Lach Falcon Plate) transferéiert an 1 μL Fungizidléisung bäigefüügt a gemëscht fir pyramidefërmeg Pollen mat 1 mm déiwe Lach ze bilden, an déi d'Eeër geluecht goufen. Mat engem Mini-Spatel geluecht (Ergänzungsfigur 1c,d). Falcon Placke goufen bei Raumtemperatur (25 °C) a 70% relativer Loftfiichtegkeet gelagert. Mir hunn se mat Kontrolllarven verglach, déi eng homogen Pollen-Diät kritt hunn, déi mat purem Waasser behandelt gouf. Mir hunn d'Mortalitéit opgeholl an d'Larvegewiicht all zweeten Dag gemooss, bis d'Larven d'prepupaalt Alter erreecht hunn, mat enger analytescher Balance (Fisher Scientific, Genauegkeet = 0,0001 g). Schlussendlech gouf d'Geschlechterverhältnis bewäert andeems de Kokon no 2,5 Méint opgemaach gouf.
DNA gouf aus ganze O. cornifrons Larven extrahéiert (n = 3 pro Behandlungsbedingung, mat Mancozeb behandelt an onbehandelt Pollen) an mir hunn mikrobiell Diversitéitsanalysen op dëse Prouwe gemaach, besonnesch well beim Mancozeb déi héchst Mortalitéit bei Larven observéiert gouf, déi MnZn kruten. D'DNA gouf amplifizéiert, mat dem DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA Kit (Zymo Research, Irvine, CA) gereinegt a sequenzéiert (600 Zyklen) op engem Illumina® MiSeq™ mat dem v3 Kit. Gezielte Sequenzéierung vu bakteriellen 16S ribosomalen RNA Genen gouf mat dem Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) duerchgefouert andeems Primer benotzt goufen, déi op d'V3-V4 Regioun vum 16S rRNA Gen gezielt sinn. Zousätzlech gouf 18S Sequenzéierung mat 10% PhiX Inklusioun duerchgefouert, an Amplifikatioun gouf mat dem Primerpaar 18S001 an NS4 duerchgefouert.
Importéiert a veraarbecht gepaarte Liesungen39 mat der QIIME2 Pipeline (v2022.11.1). Dës Liesungen goufen ofgeschnidden a fusionéiert, a chimäresch Sequenzen goufen mat dem DADA2 Plugin am QIIME2 (qiime dada2 Noise Pairing)40 ewechgeholl. D'16S an 18S Klassenzouweisungen goufen mat dem Objektklassifizéierer Plugin Classify-sklearn an dem virtrainéierten Artefakt silva-138-99-nb-classifier duerchgefouert.
All experimentell Donnéeë goufen op Normalitéit (Shapiro-Wilks) an Homogenitéit vun de Varianzen (Levene-Test) iwwerpréift. Well den Datesaz den Unnahmen vun der parametrescher Analyse net entsprach huet an d'Transformatioun d'Residuen net standardiséiert huet, hu mir eng netparametresch Zwei-Weeër-ANOVA (Kruskal-Wallis) mat zwee Faktoren [Zäit (Dräiphasen 2, 5 an 8 Deeg Zäitpunkten) a Fungizid] duerchgefouert fir den Effekt vun der Behandlung op d'Frëschgewiicht vun de Larven ze evaluéieren, duerno goufen post-hoc netparametresch Paarweisvergläicher mam Wilcoxon-Test duerchgefouert. Mir hunn e generaliséiert lineart Modell (GLM) mat enger Poisson-Verdeelung benotzt fir d'Effekter vu Fungiziden op d'Iwwerliewe iwwer dräi Fungizidkonzentratioune ze vergläichen41,42. Fir d'Differenzial-Heefegkeetsanalyse gouf d'Zuel vun den Amplikon-Sequenzvarianten (ASVs) op Gattungsniveau zesummegefaasst. Vergläicher vun der differentieller Heefegkeet tëscht Gruppen mat 16S (Genusniveau) an 18S relativer Heefegkeet goufen mat engem generaliséierten additive Modell fir Positioun, Skala a Form (GAMLSS) mat Beta-Null-inflated (BEZI) Familljeverdeelungen duerchgefouert, déi op engem Makromodell am Microbiome R43 (v1.1) modeléiert goufen. 1). Mitochondrien- an Chloroplast-Aarten virun der Differenzialanalyse ewechhuelen. Wéinst den ënnerschiddlechen taxonomeschen Niveauen vun 18S gouf nëmmen den niddregsten Niveau vun all Taxon fir d'Differenzialanalysen benotzt. All statistesch Analysen goufen mat R (v. 3.4.3., CRAN Projet) (Team 2013) duerchgefouert.
D'Expositioun mat Mancozeb, Pyrithiostrobin an Trifloxystrobin huet d'Kierpergewiichtszunahme bei O. cornifrons däitlech reduzéiert (Fig. 1). Dës Effekter goufen konsequent fir all dräi bewäert Dosen observéiert (Fig. 1a-c). Cyclostrobin a Myclobutanil hunn d'Gewiicht vun de Larven net däitlech reduzéiert.
Duerchschnëttlecht frëscht Gewiicht vun de Stammbuerlarven, gemooss zu dräi Zäitpunkten ënner véier Diätbehandlungen (homogen Pollenfudder + Fungizid: Kontroll, 0,1X, 0,5X an 1X Dosen). (a) Niddreg Dosis (0,1X): éischten Zäitpunkt (Dag 1): χ2: 30,99, DF = 6; P < 0,0001, zweeten Zäitpunkt (Dag 5): 22,83, DF = 0,0009; drëtten Zäitpunkt; Punkt (Dag 8): χ2: 28,39, DF = 6; (b) hallef Dosis (0,5X): éischten Zäitpunkt (Dag 1): χ2: 35,67, DF = 6; P < 0,0001, zweeten Zäitpunkt (Dag een). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; Drëtten Zäitpunkt (Dag 8) χ2: 16,47, DF = 6; (c) Plaz oder voll Dosis (1X): éischten Zäitpunkt (Dag 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, zweeten Zäitpunkt (Dag 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; drëtten Zäitpunkt (Dag 8): χ2: 28,39, DF = 6; netparametresch Varianzanalyse. D'Balke stellen de Mëttelwäert ± SE vu paarweise Vergläicher duer (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Bei der niddregster Dosis (0,1X) gouf d'Kierpergewiicht vun de Larven ëm 60% mat Trifloxystrobin, 49% mat Mancozeb, 48% mat Myclobutanil a 46% mat Pyrithistrobin reduzéiert (Fig. 1a). Bei der Belaaschtung mat der hallwer Felddosis (0,5X) gouf d'Kierpergewiicht vun de Mancozeb-Larven ëm 86%, Pyrithiostrobin ëm 52% an Trifloxystrobin ëm 50% reduzéiert (Fig. 1b). Eng voll Felddosis (1X) vu Mancozeb huet d'Larvegewiicht ëm 82%, Pyrithiostrobin ëm 70% an Trifloxystrobin, Myclobutanil a Sangard ëm ongeféier 30% reduzéiert (Fig. 1c).
D'Mortalitéit war am héchsten bei Larven, déi mat Mancozeb behandelte Pollen gefiddert goufen, gefollegt vu Pyrithiostrobin an Trifloxystrobin. D'Mortalitéit ass mat zouhuelenden Dosen Mancozeb a Pyritosolin eropgaang (Fig. 2; Tabelle 2). D'Mortalitéit vun de Maisbéier ass awer nëmme liicht eropgaang, wéi d'Trifloxystrobin-Konzentratioune eropgaange sinn; Cyprodinil a Captan hunn d'Mortalitéit am Verglach mat Kontrollbehandlungen net signifikant erhéicht.
D'Mortalitéit vun de Larve vun der Buerméck gouf no der Opnam vu Pollen verglach, deen eenzel mat sechs verschiddene Fungiziden behandelt gouf. Mancozeb a Pentopyramid ware méi empfindlech op mëndlech Belaaschtung mat Maislarven (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (Linn, Steigung = 0,29, P < 0,001; Steigung = 0,24, P < 0,00)).
Am Duerchschnëtt waren iwwer all Behandlungen 39,05% vun de Patienten weiblech a 60,95% männlech. Ënnert de Kontrollbehandlungen louch den Undeel vu Fraen bei 40% souwuel an de Studien mat gerénger Dosis (0,1X) wéi och an de Studien mat hallwer Dosis (0,5X), an 30% an de Studien mat Feldosis (1X). Bei enger Dosis vun 0,1X waren ënner de Pollengefidderte Larven, déi mat Mancozeb a Myclobutanil behandelt goufen, 33,33% vun den Erwuessenen weiblech, 22% weiblech, 44% weiblech, 44% weiblech, 41% weiblech an d'Kontroll 31% (Fig. 3a). Bei der 0,5-facher Dosis waren 33% vun den erwuessene Wierm an der Mancozeb- a Pyrithiostrobin-Grupp weiblech, 36% an der Trifloxystrobin-Grupp, 41% an der Myclobutanil-Grupp a 46% an der Cyprostrobin-Grupp. Dës Zuel war 53% an der Grupp, an der Captan-Grupp an 38% an der Kontrollgrupp (Fig. 3b). Bei der 1X Dosis waren 30% vun der Mancozeb-Grupp Fraen, 36% vun der Pyrithiostrobin-Grupp, 44% vun der Trifloxystrobin-Grupp, 38% vun der Myclobutanil-Grupp, 50% vun der Kontrollgrupp ware Fraen – 38,5% (Fig. 3c).
Prozentsaz vu weiblechen a männleche Buerer no der Expositioun am Fungizid am Larvestadium. (a) Niddreg Dosis (0,1X). (b) Hallef Dosis (0,5X). (c) Felddosis oder voll Dosis (1X).
D'16S-Sequenzanalyse huet gewisen, datt d'Bakteriegrupp sech tëscht Larven, déi mat Mancozeb-behandelte Pollen gefiddert goufen, an Larven, déi mat onbehandelte Pollen gefiddert goufen, ënnerscheet huet (Fig. 4a). De mikrobiellen Index vun onbehandelte Larven, déi mat Pollen gefiddert goufen, war méi héich wéi dee vun de Larven, déi mat Mancozeb-behandelte Pollen gefiddert goufen (Fig. 4b). Och wann den observéierten Ënnerscheed an der Räichtum tëscht de Gruppen net statesch signifikant war, war en däitlech méi niddreg wéi dee fir Larven, déi mat onbehandelte Pollen gefiddert goufen (Fig. 4c). Déi relativ Heefegkeet huet gewisen, datt d'Mikrobiota vun de Larven, déi mat Kontrollpollen gefiddert goufen, méi divers war wéi déi vun de Larven, déi mat Mancozeb-behandelte Larven gefiddert goufen (Fig. 5a). Déi deskriptiv Analyse huet d'Präsenz vun 28 Gattungen a Kontroll- a Mancozeb-behandelte Proben opgedeckt (Fig. 5b). c D'Analyse mat 18S-Sequenzéierung huet keng signifikant Ënnerscheeder opgedeckt (Ergänzungsfigur 2).
SAV-Profiler baséiert op 16S-Sequenzen goufen mam Shannon-Räichtum an dem observéierte Räichtum op Phylum-Niveau verglach. (a) Haaptkoordinatenanalyse (PCoA) baséiert op der gesamter Struktur vun de mikrobiellen Gemeinschaften an onbehandelte Pollen-gefidderten oder Kontroll- (blo) a Mancozeb-gefidderten Larven (orange). All Datenpunkt representéiert eng separat Prouf. PCoA gouf mat der Bray-Curtis-Distanz vun der multivariater t-Verdeelung berechent. Ovalen representéieren den 80%-Konfidenzniveau. (b) Boxplot, réi Shannon-Räichtumsdaten (Punkten) a c. Observéierbare Räichtum. Boxplots weisen d'Këschte fir d'Medianlinn, den Interquartilberäich (IQR) an 1,5 × IQR (n = 3).
Zesummesetzung vu mikrobiellen Gemeinschaften vu Larven, déi mat Mancozeb behandeltem a onbehandeltem Pollen gefiddert goufen. (a) Relativ Heefegkeet vu mikrobiellen Gattungen an de Larven. (b) Hëtzekaart vun identifizéierte mikrobiellen Gemeinschaften. Delftia (Odds Ratio (OR) = 0,67, P = 0,0030) a Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060); Hëtzekaartreihen sinn no Korrelatiounsdistanz an duerchschnëttlecher Konnektivitéit gegruppéiert.
Eis Resultater weisen datt d'oral Belaaschtung mat Kontakt- (Mancozeb) a systemesche (Pyrostrobin an Trifloxystrobin) Fungiziden, déi wäit verbreet während der Bléiung benotzt goufen, d'Gewiichtszunahme an d'Mortalitéit vun de Maislarven däitlech reduzéiert huet. Zousätzlech huet Mancozeb d'Diversitéit an de Räichtum vum Mikrobiom während der präpupaler Phas däitlech reduzéiert. Myclobutanil, en anert systemescht Fungizid, huet d'Kierpergewiichtszunahme vun de Larven bei allen dräi Dosen däitlech reduzéiert. Dësen Effekt war um zweeten (Dag 5) an drëtten (Dag 8) Zäitpunkt evident. Am Géigesaz dozou hunn Cyprodinil a Captan d'Gewiichtszunahme oder d'Iwwerliewe am Verglach mat der Kontrollgrupp net däitlech reduzéiert. No eisem Wëssen ass dës Aarbecht déi éischt, déi d'Effekter vun de Feldmengen vun ënnerschiddleche Fungiziden bestëmmt, déi benotzt gi fir Mais duerch direkt Pollenexpositioun ze schützen.
All Fungizidbehandlungen hunn d'Kierpergewiichtszunahme am Verglach mat Kontrollbehandlungen däitlech reduzéiert. Mancozeb hat dee gréissten Effekt op d'Kierpergewiichtszunahme vun de Larven mat enger duerchschnëttlecher Reduktioun vun 51%, gefollegt vu Pyrithiostrobin. Wéi och ëmmer, aner Studien hunn keng negativ Auswierkunge vu Felddosen vu Fungiziden op d'Larvestadien gemellt44. Och wann Dithiocarbamatbioziden eng niddreg akut Toxizitéit45 gewisen hunn, kënnen Ethylenbisdithiocarbamater (EBDCS) wéi Mancozeb zu Harnstoffethylensulfid ofbauen. Wéinst senge mutagenen Effekter bei aneren Déieren kéint dëst Ofbauprodukt fir déi observéiert Effekter verantwortlech sinn46,47. Fréier Studien hunn gewisen, datt d'Bildung vun Ethylenthiourea duerch Faktoren wéi erhéicht Temperatur48, Fiichtegkeet49 an Dauer vun der Produktlagerung50 beaflosst gëtt. Déi richteg Lagerkonditioune fir Bioziden kënnen dës Niewewierkunge reduzéieren. Zousätzlech huet d'Europäesch Liewensmëttelsécherheetsautoritéit sech Suergen iwwer d'Toxizitéit vu Pyrithiopid ausgedréckt, wat sech als karzinogen fir d'Verdauungssystem vun aneren Déieren51 gewisen huet.
Déi mëndlech Verabreichung vu Mancozeb, Pyrithiostrobin an Trifloxystrobin erhéicht d'Mortalitéit vun de Maisbéierlarven. Am Géigesaz dozou haten Myclobutanil, Ciprocyclin a Captan keen Afloss op d'Mortalitéit. Dës Resultater ënnerscheede sech vun deene vum Ladurner et al.52, déi gewisen hunn, datt Captan d'Iwwerliewe vun erwuessene O. lignaria an Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) däitlech reduzéiert huet. Zousätzlech gouf festgestallt, datt Fungiziden wéi Captan a Boscalid d'Mortalitéit vun de Larven verursaachen52,53,54 oder d'Ernierungsverhalen änneren55. Dës Ännerunge kënnen dann d'Ernärungsqualitéit vum Pollen an letztendlich den Energiegewënn vum Larvestadium beaflossen. D'Mortalitéit, déi an der Kontrollgrupp observéiert gouf, war am Aklang mat anere Studien 56,57.
Dat Geschlechtsverhältnis, dat de Männchen an eiser Aarbecht favoriséiert huet, kéint duerch Faktoren erkläert ginn, wéi z. B. net genuch Paarung a schlecht Wiederkonditiounen während der Bléi, wéi virdru vum Vicens a Bosch fir O. cornuta proposéiert. Obwuel d'Weibercher an d'Männercher an eiser Studie véier Deeg Zäit haten, fir sech ze paaren (eng Period, déi allgemeng als ausreechend fir eng erfollegräich Paarung ugesi gëtt), hu mir d'Liichtintensitéit bewosst reduzéiert, fir de Stress ze minimiséieren. Dës Modifikatioun kann awer ongewollt de Paarungsprozess stéieren61. Zousätzlech erliewen d'Bienen e puer Deeg schlecht Wieder, dorënner Reen an niddreg Temperaturen (<5°C), wat sech och negativ op den Paarungserfolleg auswierke kann4,23.
Obwuel eis Studie sech op de ganze Larve-Mikrobiom konzentréiert huet, bidden eis Resultater Abléck an déi potenziell Bezéiungen tëscht Bakteriengemeinschaften, déi fir d'Ernährung vu Bienen an d'Expositioun géint Fungiziden entscheedend kënne sinn. Zum Beispill haten Larven, déi mat Mancozeb-behandelte Pollen gefiddert goufen, eng däitlech reduzéiert Struktur a Fülle vun de mikrobiellen Gemeinschaften am Verglach mat Larven, déi onbehandelt Pollen gefiddert goufen. Bei Larven, déi onbehandelt Pollen konsuméiert hunn, waren d'Bakteriegruppen Proteobacteria an Actinobacteria dominant a ware virun allem aerob oder fakultativ aerob. Delft-Bakterien, déi normalerweis mat solitäre Bienenarten assoziéiert ginn, si bekannt fir antibiotesch Aktivitéit, wat op eng potenziell schützende Roll géint Pathogenen hiweist. Eng aner Bakterienart, Pseudomonas, war a Larven, déi onbehandelt Pollen gefiddert goufen, reichlech präsent, awer war a Larven, déi mat Mancozeb behandelt goufen, däitlech reduzéiert. Eis Resultater ënnerstëtzen fréier Studien, déi Pseudomonas als eng vun den heefegsten Gattungen an O. bicornis35 an aner solitär Wëpsen34 identifizéiert hunn. Obwuel experimentell Beweiser fir d'Roll vu Pseudomonas an der Gesondheet vun O. cornifrons net ënnersicht goufen, gouf gewisen, datt dëst Bakterium d'Synthese vu Schutztoxinen am Käfer Paederus fuscipes fördert an den Argininmetabolismus in vitro fördert 35, 65. Dës Observatioune suggeréieren eng potenziell Roll an der viraler a bakterieller Ofwier während der Entwécklungszäit vun O. cornifrons Larven. Microbacterium ass eng aner Gattung, déi an eiser Studie identifizéiert gouf, an déi a groussen Zuelen a Larve vun der schwaarzer Zaldotefléi ënner Hongerbedingungen präsent ass66. A O. cornifrons Larven kënne Mikrobakterien zum Gläichgewiicht a Widderstandsfäegkeet vum Darmmikrobiom ënner Stressbedingungen bäidroen. Zousätzlech gëtt Rhodococcus a O. cornifrons Larven fonnt a ass bekannt fir seng Entgiftungsfäegkeeten67. Dëse Gattung gëtt och am Darm vun A. florea fonnt, awer a ganz gerénger Heefegkeet68. Eis Resultater weisen d'Präsenz vu multiple genetesche Variatiounen iwwer vill mikrobiell Taxa, déi metabolesch Prozesser a Larven verännere kënnen. Wéi och ëmmer ass e besser Verständnis vun der funktioneller Diversitéit vun O. cornifrons néideg.
Zesummegefaasst weisen d'Resultater drop hin, datt Mancozeb, Pyrithiostrobin an Trifloxystrobin d'Gewiichtszunahme reduzéiert an d'Mortalitéit vun de Maisbéierlarve erhéicht hunn. Obwuel et eng wuessend Suerg iwwer d'Auswierkunge vu Fungiziden op Bestäuber gëtt, ass et néideg, d'Auswierkunge vun de Reschtmetabolitte vun dëse Verbindungen besser ze verstoen. Dës Resultater kënnen an Empfehlungen fir integréiert Bestäubermanagementprogrammer integréiert ginn, déi de Baueren hëllefen, d'Benotzung vu bestëmmte Fungiziden virun an während der Bléiung vun Uebstbeem ze vermeiden, andeems se Fungiziden auswielen an den Zäitpunkt vun der Applikatioun variéieren, oder andeems se d'Benotzung vu manner schiedlechen Alternativen encouragéieren 36. Dës Informatioun ass wichteg fir d'Entwécklung vun Empfehlungen zum Pestizidverbrauch, wéi z. B. d'Upassung vun existente Sprëtzprogrammer an d'Ännerung vum Sprëtzzäitpunkt bei der Auswiel vu Fungiziden oder d'Fërderung vun der Benotzung vu manner geféierlechen Alternativen. Weider Fuerschung ass néideg iwwer déi negativ Auswierkunge vu Fungiziden op d'Geschlechtsverhältnis, d'Iessverhalen, den Darmmikrobiom an déi molekular Mechanismen, déi dem Gewiichtsverloscht a Mortalitéit vu Maisbéier zugronn leien.
D'Quelldaten 1, 2 an 3 an de Figuren 1 an 2 goufen am figshare Datenrepository DOI deposéiert: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 an https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. D'Sequenzen, déi an der aktueller Studie analyséiert goufen (Fig. 4, 5), sinn am NCBI SRA Repository ënner der Zougangsnummer PRJNA1023565 verfügbar.
Bosch, J. a Kemp, WP Entwécklung an Etabléierung vun Hunnegbeienarten als Bestäuber vu landwirtschaftleche Kulturen: d'Beispill vun der Gattung Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) a Friichtebeem. bull. Ntomore. resource. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Bestäubungspraktiken a Wahrnehmungen vun alternativen Bestäuber bei Apelbaueren zu New York a Pennsylvania. Aktualiséierung. Landwirtschaft. Liewensmëttelsystemer. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL a Ricketts TH. Ökologie an Ekonomie vun der Mandelbestäubung mat Hëllef vun heemesche Bienen. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., a Park, Y.-L. Auswierkunge vum Klimawandel op d'Phänologie vun den Tragopanen: Implikatioune fir d'Populatiounsmanagement. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR a Pitts-Singer, TL Effekt vu Fungizid- a Spraydousen mat Adjuvans op d'Nistverhalen vun zwou kontrolléierte Solitärbienen (Osmia lignaria a Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. E Fungizid mat nidderegem Gëftgehalt a Planzen (Fenbuconazol) stéiert d'Qualitéitssignaler vun der männlecher Reproduktioun a féiert zu engem reduzéierte Paarungserfolleg bei wëlle Solitärbienen. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Neonicotinoid-Insektiziden an Ergosterol-Biosynthese ënnerdrécken d'Mortalitéit vu synergistesche Fungiziden bei dräi Bienenarten. Pest control. the science. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. an Danforth BN Solitär Wesplarven änneren d'bakteriell Diversitéit, déi duerch Pollen un d'Stammnëschbienen Osmia cornifrons (Megachilidae) geliwwert gëtt. front. microorganism. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN a Steffan SA Déi ektosymbiotesch Mikroorganismen am fermentéierte Pollen si fir d'Entwécklung vu solitäre Bienen genee sou wichteg wéi de Pollen selwer. Ökologie. Evolutioun. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F an Thalheimer M. Reieplanzung an Apelbongerten fir d'Kontroll vu Säukrankheeten: eng praktesch Effektivitéitsstudie baséiert op mikrobiellen Indikatoren. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG a Peter KA Bitterfaulnis vun Äppel am Mëttleren Atlantik vun den USA: Bewäertung vun den Ursaachen an den Afloss vu regionale Wiederkonditiounen an der Empfindlechkeet vu Kultivaren. Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. a Stanley DA Fungiziden, Herbiziden a Bienen: eng systematesch Iwwerpréiwung vun existéierender Fuerschung a Methoden. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED a Jepson, PC Synergistesch Effekter vun EBI-Fungiziden a Pyrethroidinsektiziden op Hunnegbienen (Apis mellifera). pests the science. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE a Peng, CY Effekt vun ausgewählten Fungiziden op d'Wuesstem an d'Entwécklung vun Hunnegbeienlarven Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Mëttwoch. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., a McArt, S. Entscheedungsguide fir d'Benotzung vu Pestiziden zum Schutz vu Bestäuber a Bamgäert (Cornell University, 2018).
Iwasaki, JM an Hogendoorn, K. Belaaschtung vu Bienen duerch Net-Pestiziden: eng Iwwerpréiwung vu Methoden a gemellten Resultater. Landwirtschaft. Ökosystem. Mëttwoch. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. a Pitts-Singer TL Effekt vum Versuergungstyp a Pestizidbelaaschtung op d'Larvenentwécklung vun Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Wednesday. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM a Pitts-Singer TL Weeër vun der Pestizidexpositioun bei solitäre Bienen aus eidele Näschter. Mëttwoch. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. E neit Verschluchsbioassay-Protokoll fir d'Bewäertung vun der Pestizidtoxizitéit bei erwuessene japanesche Gaardebienen (Osmia cornifrons). the science. Reports 10, 9517 (2020).
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 14. Mee 2024