Terima kasih kerana melawat Nature.com.Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad.Untuk hasil terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan versi penyemak imbas anda yang lebih baharu (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami memaparkan tapak tanpa penggayaan atau JavaScript.
Racun kulat sering digunakan semasa berbunga buah pokok dan boleh mengancam pendebunga serangga.Walau bagaimanapun, sedikit yang diketahui tentang cara pendebunga bukan lebah (cth, lebah bersendirian, Osmia cornifrons) bertindak balas terhadap sentuhan dan racun kulat sistemik yang biasa digunakan pada epal semasa berbunga.Jurang pengetahuan ini mengehadkan keputusan kawal selia yang menentukan kepekatan selamat dan masa penyemburan racun kulat.Kami menilai kesan dua racun kulat sentuhan (captan dan mancozeb) dan empat racun kulat interlayer/phytosystem (ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobin dan trifloxystrobin).Kesan pada penambahan berat badan larva, kemandirian, nisbah jantina dan kepelbagaian bakteria.Penilaian dijalankan menggunakan bioassay oral kronik di mana debunga dirawat dalam tiga dos berdasarkan dos yang disyorkan pada masa ini untuk kegunaan lapangan (1X), separuh dos (0.5X) dan dos rendah (0.1X).Semua dos mancozeb dan pyritisoline mengurangkan berat badan dan kelangsungan hidup larva dengan ketara.Kami kemudian menyusun gen 16S untuk mencirikan bakteria larva mancozeb, racun kulat yang bertanggungjawab untuk kematian tertinggi.Kami mendapati bahawa kepelbagaian dan kelimpahan bakteria telah dikurangkan dengan ketara dalam larva yang diberi makan debunga yang dirawat mancozeb.Keputusan makmal kami menunjukkan bahawa menyembur beberapa racun kulat ini semasa berbunga amat berbahaya kepada kesihatan O. cornifrons.Maklumat ini adalah relevan untuk keputusan pengurusan masa hadapan mengenai penggunaan mampan produk perlindungan pokok buah-buahan dan berfungsi sebagai asas untuk proses pengawalseliaan yang bertujuan untuk melindungi pendebunga.
Lebah mason tunggal Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) telah diperkenalkan ke Amerika Syarikat dari Jepun pada akhir 1970-an dan awal 1980-an, dan spesies itu telah memainkan peranan pendebunga yang penting dalam ekosistem terurus sejak itu.Populasi semula jadi lebah ini adalah sebahagian daripada kira-kira 50 spesies lebah liar yang melengkapi lebah yang mendebungakan kebun badam dan epal di Amerika Syarikat2,3.Lebah Mason menghadapi banyak cabaran, termasuk pemecahan habitat, patogen, dan racun perosak3,4.Antara racun serangga, racun kulat mengurangkan perolehan tenaga, mencari makan5 dan penyaman badan6,7.Walaupun penyelidikan baru-baru ini menunjukkan bahawa kesihatan lebah Mason secara langsung dipengaruhi oleh mikroorganisma komensal dan ektobaktik, 8,9 kerana bakteria dan kulat boleh mempengaruhi tindak balas pemakanan dan imun, kesan pendedahan racun kulat terhadap kepelbagaian mikrob lebah Mason baru mula menjadi. belajar.
Racun kulat pelbagai kesan (sentuhan dan sistemik) disembur di kebun sebelum dan semasa berbunga untuk merawat penyakit seperti kudis epal, reput pahit, reput perang dan cendawan serbuk10,11.Racun kulat dianggap tidak berbahaya kepada pendebunga, jadi ia disyorkan kepada tukang kebun semasa tempoh berbunga;Pendedahan dan pengambilan racun kulat ini oleh lebah agak terkenal, kerana ia adalah sebahagian daripada proses pendaftaran racun perosak oleh Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS dan banyak agensi kawal selia kebangsaan yang lain12,13,14.Walau bagaimanapun, kesan racun kulat pada bukan lebah kurang diketahui kerana ia tidak diperlukan di bawah perjanjian kebenaran pemasaran di Amerika Syarikat15.Di samping itu, secara amnya tiada protokol piawai untuk menguji lebah tunggal16,17, dan mengekalkan koloni yang menyediakan lebah untuk ujian adalah mencabar18.Percubaan terhadap lebah terurus yang berbeza semakin banyak dijalankan di Eropah dan Amerika Syarikat untuk mengkaji kesan racun perosak ke atas lebah liar, dan protokol piawai baru-baru ini telah dibangunkan untuk O. cornifrons19.
Lebah bertanduk adalah monosit dan digunakan secara komersil dalam tanaman karp sebagai tambahan atau pengganti lebah madu.Lebah ini muncul antara bulan Mac dan April, dengan jantan pramatang muncul tiga hingga empat hari sebelum betina.Selepas mengawan, betina secara aktif mengumpul debunga dan nektar untuk menyediakan satu siri sel induk dalam rongga sarang tiub (semula jadi atau buatan)1,20.Telur diletakkan di atas debunga di dalam sel;betina kemudian membina dinding tanah liat sebelum menyediakan sel seterusnya.Larva instar pertama dimasukkan ke dalam korion dan memakan cecair embrio.Dari instar kedua hingga kelima (prepupa), larva memakan debunga22.Setelah bekalan debunga habis sepenuhnya, larva membentuk kepompong, menjadi pupa dan muncul sebagai dewasa dalam bilik induk yang sama, biasanya pada akhir musim panas20,23.Dewasa muncul pada musim bunga berikutnya.Kemandirian dewasa dikaitkan dengan penambahan tenaga bersih (pertambahan berat badan) berdasarkan pengambilan makanan.Oleh itu, kualiti pemakanan debunga, serta faktor lain seperti cuaca atau pendedahan kepada racun perosak, adalah penentu kemandirian dan kesihatan24.
Insektisida dan racun kulat yang digunakan sebelum berbunga boleh bergerak di dalam vaskular tumbuhan kepada tahap yang berbeza-beza, daripada translaminar (cth, boleh bergerak dari permukaan atas daun ke permukaan bawah, seperti beberapa racun kulat) 25 kepada kesan sistemik yang benar-benar., yang boleh menembusi mahkota dari akar, boleh memasuki nektar bunga epal26, di mana ia boleh membunuh O. cornifrons dewasa27.Sesetengah racun perosak juga meresap ke dalam debunga, menjejaskan perkembangan larva jagung dan menyebabkan kematiannya19.Kajian lain menunjukkan bahawa beberapa racun kulat boleh mengubah tingkah laku bersarang spesies O. lignaria28 yang berkaitan dengan ketara.Di samping itu, kajian makmal dan lapangan yang mensimulasikan senario pendedahan racun perosak (termasuk racun kulat) telah menunjukkan bahawa racun perosak memberi kesan negatif kepada fisiologi 22 morfologi 29 dan kemandirian lebah madu dan beberapa lebah bersendirian.Pelbagai semburan racun kulat yang digunakan terus pada bunga terbuka semasa berbunga boleh mencemari debunga yang dikumpul oleh orang dewasa untuk perkembangan larva, yang kesannya masih perlu dikaji30.
Semakin diakui bahawa perkembangan larva dipengaruhi oleh debunga dan komuniti mikrob sistem pencernaan.Mikrobiom lebah madu mempengaruhi parameter seperti jisim badan31, perubahan metabolik22 dan kerentanan kepada patogen32.Kajian terdahulu telah mengkaji pengaruh peringkat perkembangan, nutrien, dan persekitaran ke atas mikrobiom lebah bersendirian.Kajian ini mendedahkan persamaan dalam struktur dan kelimpahan mikrobiom larva dan debunga33, serta genera bakteria yang paling biasa Pseudomonas dan Delftia, dalam kalangan spesies lebah bersendirian.Walau bagaimanapun, walaupun racun kulat telah dikaitkan dengan strategi untuk melindungi kesihatan lebah, kesan racun kulat pada mikrobiota larva melalui pendedahan oral secara langsung masih belum diterokai.
Kajian ini menguji kesan dos dunia sebenar bagi enam racun kulat yang biasa digunakan yang didaftarkan untuk digunakan pada buah pokok di Amerika Syarikat, termasuk racun kulat sentuhan dan sistemik yang diberikan secara lisan kepada larva rama-rama cacing tanduk jagung daripada makanan yang tercemar.Kami mendapati bahawa racun kulat sentuhan dan sistemik mengurangkan penambahan berat badan lebah dan meningkatkan kematian, dengan kesan paling teruk yang dikaitkan dengan mancozeb dan pyrithiopide.Kami kemudian membandingkan kepelbagaian mikrob larva yang diberi makan pada diet debunga yang dirawat mancozeb dengan yang diberi makan pada diet kawalan.Kami membincangkan mekanisme berpotensi yang mendasari kematian dan implikasi untuk program pengurusan perosak dan pendebunga (IPPM)36 bersepadu.
O. cornifron dewasa yang mengalami musim sejuk dalam kepompong diperolehi dari Pusat Penyelidikan Buah, Biglerville, PA, dan disimpan pada suhu -3 hingga 2°C (±0.3°C).Sebelum eksperimen (600 kepompong kesemuanya).Pada Mei 2022, 100 kepompong O. cornifrons dipindahkan setiap hari ke dalam cawan plastik (50 kepompong setiap cawan, DI 5 cm × 15 cm panjang) dan kain lap diletakkan di dalam cawan untuk menggalakkan pembukaan dan menyediakan substrat yang boleh dikunyah, mengurangkan tekanan pada berbatu. lebah37 .Letakkan dua cawan plastik yang mengandungi kepompong dalam sangkar serangga (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) dengan penyuap 10 ml yang mengandungi larutan sukrosa 50% dan simpan selama empat hari untuk memastikan penutupan dan mengawan .23°C, kelembapan bandingan 60%, tempoh foto 10 l (intensiti rendah): 14 hari.100 ekor betina dan jantan yang dikawinkan dilepaskan setiap pagi selama enam hari (100 sehari) ke dalam dua sarang tiruan semasa berbunga puncak epal (sarang perangkap: lebar 33.66 × tinggi 30.48 × panjang 46.99 sm; Rajah Tambahan 1).Diletakkan di Arboretum Negeri Pennsylvania, berhampiran ceri (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), pic (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pear (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia ' Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), pokok epal coronaria (Malus coronaria) dan pelbagai jenis pokok epal (Malus coronaria, Malus), pokok epal domestik 'Co-op 30' Enterprise™, pokok epal Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Setiap rumah burung plastik biru muat di atas dua kotak kayu.Setiap kotak sarang mengandungi 800 tiub kertas kraft kosong (spiral terbuka, 0.8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) dimasukkan ke dalam tiub selofan legap (0.7 OD lihat Palam plastik (palam T-1X) menyediakan tapak bersarang .
Kedua-dua kotak sarang menghadap ke timur dan ditutup dengan pagar taman plastik hijau (model Everbilt #889250EB12, saiz bukaan 5 × 5 cm, 0.95 m × 100 m) untuk menghalang akses tikus dan burung dan diletakkan di permukaan tanah di sebelah tanah kotak sarang kotak.Kotak sarang (Tambahan Rajah 1a).Telur pengorek jagung dikumpul setiap hari dengan mengumpul 30 tiub dari sarang dan mengangkutnya ke makmal.Dengan menggunakan gunting, buat potongan di hujung tiub, kemudian buka tiub lingkaran untuk mendedahkan sel induk.Telur individu dan debunganya dikeluarkan menggunakan spatula melengkung (kit alat Microslide, BioQuip Products Inc., California).Telur telah diinkubasi pada kertas penapis lembap dan diletakkan dalam hidangan Petri selama 2 jam sebelum digunakan dalam eksperimen kami (Tambahan Rajah 1b-d).
Di makmal, kami menilai ketoksikan oral enam racun kulat yang digunakan sebelum dan semasa epal mekar pada tiga kepekatan (0.1X, 0.5X, dan 1X, di mana 1X ialah tanda yang digunakan bagi setiap 100 gelen air/ekar. Dos medan tinggi = kepekatan dalam bidang)., Jadual 1).Setiap kepekatan diulang 16 kali (n = 16).Dua racun kulat sentuhan (Jadual S1: mancozeb 2696.14 ppm dan kaptan 2875.88 ppm) dan empat racun kulat sistemik (Jadual S1: pyrithiostrobin 250.14 ppm; trifloxystrobin 110.06 ppm; myclobutanil azol. ppm.2 ppm.8.0 ppm.2 ppm.8.0 toksis; 8.0 ppm , sayur-sayuran dan tanaman hiasan .Kami menghomogenkan debunga menggunakan pengisar, memindahkan 0.20 g ke telaga (24-well Falcon Plate), dan menambah dan mencampurkan 1 μL larutan racun kulat untuk membentuk debunga piramid dengan telaga sedalam 1 mm di mana telur diletakkan.Letakkan menggunakan spatula mini (Tambahan Rajah 1c, d).Plat Falcon disimpan pada suhu bilik (25°C) dan 70% kelembapan relatif.Kami membandingkannya dengan larva kawalan yang diberi diet debunga homogen yang dirawat dengan air tulen.Kami merekodkan kematian dan mengukur berat larva setiap hari sehingga larva mencapai umur prapupa menggunakan neraca analitik (Fisher Scientific, ketepatan = 0.0001 g).Akhirnya, nisbah jantina dinilai dengan membuka kepompong selepas 2.5 bulan.
DNA telah diekstrak daripada keseluruhan larva O. cornifrons (n = 3 setiap keadaan rawatan, debunga yang dirawat mancozeb dan tidak dirawat) dan kami melakukan analisis kepelbagaian mikrob pada sampel ini, terutamanya kerana dalam mancozeb kematian tertinggi diperhatikan dalam larva.menerima MnZn.DNA telah dikuatkan, disucikan menggunakan kit DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) dan dijujukan (600 kitaran) pada Illumina® MiSeq™ menggunakan kit v3.Penjujukan sasaran gen RNA ribosom 16S bakteria telah dilakukan menggunakan Kit Persediaan Perpustakaan Quick-16S™ NGS (Zymo Research, Irvine, CA) menggunakan primer yang menyasarkan rantau V3-V4 gen 16S rRNA.Selain itu, penjujukan 18S dilakukan menggunakan kemasukan PhiX 10%, dan penguatan dilakukan menggunakan pasangan primer 18S001 dan NS4.
Import dan proses bacaan berpasangan39 menggunakan saluran paip QIIME2 (v2022.11.1).Bacaan ini telah dipangkas dan digabungkan, dan jujukan chimeric telah dialih keluar menggunakan pemalam DADA2 dalam QIIME2 (gandingan hingar qiime dada2)40.Tugasan kelas 16S dan 18S telah dilakukan menggunakan pemalam pengelas objek Classify-sklearn dan pengelas artifak silva-138-99-nb yang telah terlatih.
Semua data eksperimen telah diperiksa untuk kenormalan (Shapiro-Wilks) dan kehomogenan varians (ujian Levene).Oleh kerana set data tidak memenuhi andaian analisis parametrik dan transformasi gagal menyeragamkan baki, kami melakukan ANOVA dua hala bukan parametrik (Kruskal-Wallis) dengan dua faktor [masa (tiga fasa 2, 5, dan 8 hari). titik masa) dan racun kulat] untuk menilai kesan rawatan ke atas berat segar larva, kemudian perbandingan berpasangan bukan parametrik post hoc dilakukan menggunakan ujian Wilcoxon.Kami menggunakan model linear umum (GLM) dengan taburan Poisson untuk membandingkan kesan racun kulat terhadap kemandirian merentasi tiga kepekatan racun kulat41,42.Untuk analisis kelimpahan pembezaan, bilangan varian jujukan amplicon (ASV) telah runtuh pada tahap genus.Perbandingan kelimpahan perbezaan antara kumpulan yang menggunakan kelimpahan relatif 16S (tahap genus) dan 18S dilakukan menggunakan model tambahan umum untuk kedudukan, skala dan bentuk (GAMLSS) dengan taburan keluarga beta-inflated (BEZI) beta, yang dimodelkan pada makro. .dalam Microbiome R43 (v1.1).1).Keluarkan spesies mitokondria dan kloroplas sebelum analisis pembezaan.Oleh kerana tahap taksonomi 18S yang berbeza, hanya tahap terendah setiap takson digunakan untuk analisis pembezaan.Semua analisis statistik dilakukan menggunakan R (v. 3.4.3., projek CRAN) (Pasukan 2013).
Pendedahan kepada mancozeb, pyrithiostrobin, dan trifloxystrobin dengan ketara mengurangkan pertambahan berat badan dalam O. cornifrons (Rajah 1).Kesan ini diperhatikan secara konsisten untuk ketiga-tiga dos yang dinilai (Rajah 1a–c).Cyclostrobin dan myclobutanil tidak mengurangkan berat larva dengan ketara.
Purata berat segar larva pengorek batang diukur pada tiga titik masa di bawah empat rawatan pemakanan (suapan debunga homogen + racun kulat: kawalan, dos 0.1X, 0.5X dan 1X).(a) Dos rendah (0.1X): titik kali pertama (hari 1): χ2: 30.99, DF = 6;P <0.0001, titik masa kedua (hari 5): 22.83, DF = 0.0009;kali ketiga;titik (hari 8): χ2: 28.39, DF = 6;(b) separuh dos (0.5X): titik kali pertama (hari 1): χ2: 35.67, DF = 6;P <0.0001, titik masa kedua (hari pertama).): χ2: 15.98, DF = 6;P = 0.0090;mata kali ketiga (hari ke-8) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Tapak atau dos penuh (1X): titik kali pertama (hari 1) χ2: 20.64, P = 6;P = 0.0326, titik masa kedua (hari 5): χ2: 22.83, DF = 6;P = 0.0009;mata kali ketiga (hari 8): χ2: 28.39, DF = 6;analisis varians bukan parametrik.Bar mewakili min ± SE perbandingan berpasangan (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Pada dos terendah (0.1X), berat badan larva dikurangkan sebanyak 60% dengan trifloxystrobin, 49% dengan mancozeb, 48% dengan myclobutanil, dan 46% dengan pyrithistrobin (Rajah 1a).Apabila terdedah kepada separuh dos medan (0.5X), berat badan larva mancozeb dikurangkan sebanyak 86%, pyrithiostrobin sebanyak 52% dan trifloxystrobin sebanyak 50% (Rajah 1b).Dos medan penuh (1X) mancozeb mengurangkan berat larva sebanyak 82%, pyrithiostrobin sebanyak 70%, dan trifloxystrobin, myclobutanil dan sangard sebanyak lebih kurang 30% (Rajah 1c).
Kematian adalah tertinggi dalam kalangan larva yang diberi makan debunga yang dirawat mancozeb, diikuti oleh pyrithiostrobin dan trifloxystrobin.Kematian meningkat dengan peningkatan dos mancozeb dan pyritisoline (Rajah 2; Jadual 2).Walau bagaimanapun, kematian pengorek jagung meningkat hanya sedikit apabila kepekatan trifloxystrobin meningkat;cyprodinil dan captan tidak meningkatkan mortaliti dengan ketara berbanding dengan rawatan kawalan.
Kematian larva lalat pengorek dibandingkan selepas pengambilan debunga secara individu dirawat dengan enam racun kulat yang berbeza.Mancozeb dan pentopyramide lebih sensitif terhadap pendedahan lisan kepada ulat jagung (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (garisan, cerun = 0.29, P <0.001; cerun = 0.24, P <0.00)).
Secara purata, dalam semua rawatan, 39.05% pesakit adalah wanita dan 60.95% adalah lelaki.Di antara rawatan kawalan, perkadaran wanita adalah 40% dalam kedua-dua kajian dos rendah (0.1X) dan separuh dos (0.5X), dan 30% dalam kajian dos lapangan (1X).Pada dos 0.1X, dalam kalangan larva yang diberi makan debunga yang dirawat dengan mancozeb dan myclobutanil, 33.33% orang dewasa adalah perempuan, 22% orang dewasa adalah perempuan, 44% daripada larva dewasa adalah perempuan, 44% daripada larva dewasa adalah perempuan.betina, 41% larva dewasa adalah betina, dan kawalan adalah 31% (Rajah 3a).Pada 0.5 kali dos, 33% cacing dewasa dalam kumpulan mancozeb dan pyrithiostrobin adalah wanita, 36% dalam kumpulan trifloxystrobin, 41% dalam kumpulan myclobutanil, dan 46% dalam kumpulan cyprostrobin.Angka ini adalah 53% dalam kumpulan.dalam kumpulan kaptan dan 38% dalam kumpulan kawalan (Rajah 3b).Pada dos 1X, 30% daripada kumpulan mancozeb adalah wanita, 36% daripada kumpulan pyrithiostrobin, 44% daripada kumpulan trifloxystrobin, 38% daripada kumpulan myclobutanil, 50% daripada kumpulan kawalan adalah wanita - 38.5% (Rajah 3c) .
Peratusan pengorek betina dan jantan selepas pendedahan racun kulat peringkat larva.(a) Dos rendah (0.1X).(b) Separuh dos (0.5X).(c) Dos lapangan atau dos penuh (1X).
Analisis jujukan 16S menunjukkan bahawa kumpulan bakteria berbeza antara larva yang diberi makan debunga yang dirawat mancozeb dan larva yang diberi makan dengan debunga yang tidak dirawat (Rajah 4a).Indeks mikrob larva yang tidak dirawat yang diberi makan debunga adalah lebih tinggi daripada larva yang diberi makan debunga yang dirawat mancozeb (Rajah 4b).Walaupun perbezaan yang diperhatikan dalam kekayaan antara kumpulan tidak signifikan secara statistik, ia adalah jauh lebih rendah daripada yang diperhatikan untuk larva memakan debunga yang tidak dirawat (Rajah 4c).Kelimpahan relatif menunjukkan bahawa mikrobiota larva yang diberi makan debunga kawalan adalah lebih pelbagai daripada larva yang diberi makan larva yang dirawat mancozeb (Rajah 5a).Analisis deskriptif mendedahkan kehadiran 28 genera dalam kawalan dan sampel yang dirawat mancozeb (Rajah 5b).c Analisis menggunakan penjujukan 18S tidak menunjukkan perbezaan yang ketara (Tambahan Rajah 2).
Profil SAV berdasarkan jujukan 16S dibandingkan dengan kekayaan Shannon dan kekayaan diperhatikan pada peringkat filum.(a) Analisis koordinat utama (PCoA) berdasarkan struktur komuniti mikrob keseluruhan dalam debunga yang tidak dirawat atau kawalan (biru) dan larva yang diberi makan mancozeb (oren).Setiap titik data mewakili sampel yang berasingan.PCoA dikira menggunakan jarak Bray-Curtis bagi taburan t multivariate.Bujur mewakili tahap keyakinan 80%.(b) Boxplot, data kekayaan Shannon mentah (mata) dan c.Kekayaan yang boleh diperhatikan.Petak kotak menunjukkan kotak untuk garis median, julat antara kuartil (IQR), dan 1.5 × IQR (n = 3).
Komposisi komuniti mikrob larva yang diberi makan debunga yang dirawat mancozeb dan tidak dirawat.(a) Kelimpahan relatif genera mikrob dibaca dalam larva.(b) Peta haba komuniti mikrob yang dikenal pasti.Delftia (nisbah odds (OR) = 0.67, P = 0.0030) dan Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060);Baris peta haba dikelompokkan menggunakan jarak korelasi dan ketersambungan purata.
Keputusan kami menunjukkan bahawa pendedahan lisan kepada racun kulat sentuhan (mancozeb) dan sistemik (pyrostrobin dan trifloxystrobin), digunakan secara meluas semasa berbunga, mengurangkan pertambahan berat badan dengan ketara dan meningkatkan kematian larva jagung.Di samping itu, mancozeb mengurangkan kepelbagaian dan kekayaan mikrobiom dengan ketara semasa peringkat prapupa.Myclobutanil, satu lagi racun kulat sistemik, telah mengurangkan pertambahan berat badan larva dengan ketara pada ketiga-tiga dos.Kesan ini terbukti pada titik masa kedua (hari 5) dan ketiga (hari 8).Sebaliknya, cyprodinil dan captan tidak mengurangkan berat badan atau kelangsungan hidup dengan ketara berbanding dengan kumpulan kawalan.Untuk pengetahuan kami, kerja ini adalah yang pertama untuk menentukan kesan kadar medan racun kulat yang berbeza yang digunakan untuk melindungi tanaman jagung melalui pendedahan debunga secara langsung.
Semua rawatan racun kulat mengurangkan penambahan berat badan dengan ketara berbanding rawatan kawalan.Mancozeb mempunyai kesan yang paling besar terhadap penambahan berat badan larva dengan purata pengurangan sebanyak 51%, diikuti oleh pyrithiostrobin.Walau bagaimanapun, kajian lain tidak melaporkan kesan buruk dos lapangan racun kulat pada peringkat larva44.Walaupun biosid dithiocarbamate telah ditunjukkan mempunyai ketoksikan akut yang rendah45, etilena bisdithiokarbamat (EBDCS) seperti mancozeb boleh merosot kepada urea etilena sulfida.Memandangkan kesan mutageniknya pada haiwan lain, produk degradasi ini mungkin bertanggungjawab terhadap kesan yang diperhatikan46,47.Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa pembentukan etilena tiourea dipengaruhi oleh faktor seperti peningkatan suhu48, tahap kelembapan49 dan panjang penyimpanan produk50.Keadaan penyimpanan yang betul untuk biosid boleh mengurangkan kesan sampingan ini.Di samping itu, Pihak Berkuasa Keselamatan Makanan Eropah telah menyatakan kebimbangan mengenai ketoksikan pyrithiopide, yang telah terbukti karsinogenik kepada sistem pencernaan haiwan lain51.
Pemberian oral mancozeb, pyrithiostrobin, dan trifloxystrobin meningkatkan kematian larva pengorek jagung.Sebaliknya, myclobutanil, ciprocycline dan captan tidak mempunyai kesan ke atas kematian.Keputusan ini berbeza daripada keputusan Ladurner et al.52, yang menunjukkan bahawa captan telah mengurangkan kemandirian O. lignaria dewasa dan Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) dengan ketara.Selain itu, racun kulat seperti captan dan boscalid telah didapati menyebabkan kematian larva52,53,54 atau mengubah tingkah laku pemakanan55.Perubahan ini, seterusnya, boleh menjejaskan kualiti pemakanan debunga dan akhirnya perolehan tenaga peringkat larva.Kematian yang diperhatikan dalam kumpulan kawalan adalah konsisten dengan kajian lain 56,57.
Nisbah jantina yang memihak kepada lelaki yang diperhatikan dalam kerja kami mungkin dijelaskan oleh faktor-faktor seperti mengawan yang tidak mencukupi dan keadaan cuaca yang buruk semasa berbunga, seperti yang dicadangkan sebelum ini untuk O. cornuta oleh Vicens dan Bosch.Walaupun perempuan dan lelaki dalam kajian kami mempunyai empat hari untuk mengawan (tempoh yang umumnya dianggap mencukupi untuk mengawan berjaya), kami sengaja mengurangkan intensiti cahaya untuk meminimumkan tekanan.Walau bagaimanapun, pengubahsuaian ini mungkin secara tidak sengaja mengganggu proses mengawan61.Di samping itu, lebah mengalami beberapa hari cuaca buruk, termasuk hujan dan suhu rendah (<5°C), yang juga boleh memberi kesan negatif kepada kejayaan mengawan4,23.
Walaupun kajian kami memberi tumpuan kepada keseluruhan mikrobiom larva, hasil kami memberikan gambaran tentang potensi hubungan di kalangan komuniti bakteria yang mungkin penting untuk pemakanan lebah dan pendedahan racun kulat.Sebagai contoh, larva yang diberi makan debunga yang dirawat mancozeb telah mengurangkan struktur dan kelimpahan komuniti mikrob dengan ketara berbanding larva yang diberi makan debunga yang tidak dirawat.Dalam larva yang memakan debunga yang tidak dirawat, kumpulan bakteria Proteobacteria dan Actinobacteria adalah dominan dan kebanyakannya aerobik atau aerobik fakultatif.Bakteria Delft, biasanya dikaitkan dengan spesies lebah bersendirian, diketahui mempunyai aktiviti antibiotik, menunjukkan potensi peranan perlindungan terhadap patogen.Satu lagi spesies bakteria, Pseudomonas, banyak terdapat dalam larva yang diberi debunga yang tidak dirawat, tetapi telah berkurangan dengan ketara dalam larva yang dirawat mancozeb.Keputusan kami menyokong kajian terdahulu yang mengenal pasti Pseudomonas sebagai salah satu genera yang paling banyak dalam O. bicornis35 dan tebuan bersendirian yang lain34.Walaupun bukti eksperimen untuk peranan Pseudomonas dalam kesihatan O. cornifrons belum dikaji, bakteria ini telah ditunjukkan untuk menggalakkan sintesis toksin pelindung dalam kumbang Paederus fuscipes dan menggalakkan metabolisme arginin secara in vitro 35, 65. Pemerhatian ini mencadangkan peranan yang berpotensi dalam pertahanan virus dan bakteria semasa masa pembangunan larva O. cornifrons.Microbacterium adalah satu lagi genus yang dikenal pasti dalam kajian kami yang dilaporkan terdapat dalam jumlah yang tinggi dalam larva lalat askar hitam di bawah keadaan kelaparan66.Dalam larva O. cornifrons, mikrobakteria boleh menyumbang kepada keseimbangan dan daya tahan mikrobiom usus di bawah keadaan tekanan.Selain itu, Rhodococcus ditemui dalam larva O. cornifrons dan terkenal dengan kebolehan detoksifikasi67.Genus ini juga terdapat dalam usus A. florea, tetapi dalam kelimpahan yang sangat rendah68.Keputusan kami menunjukkan kehadiran pelbagai variasi genetik merentasi pelbagai taksonomi mikrob yang boleh mengubah proses metabolik dalam larva.Walau bagaimanapun, pemahaman yang lebih baik tentang kepelbagaian fungsi O. cornifrons diperlukan.
Secara ringkasnya, keputusan menunjukkan bahawa mancozeb, pyrithiostrobin, dan trifloxystrobin mengurangkan penambahan berat badan dan meningkatkan kematian larva pengorek jagung.Walaupun terdapat kebimbangan yang semakin meningkat tentang kesan racun kulat pada pendebunga, terdapat keperluan untuk memahami dengan lebih baik kesan metabolit sisa sebatian ini.Keputusan ini boleh dimasukkan ke dalam cadangan untuk program pengurusan pendebunga bersepadu yang membantu petani mengelakkan penggunaan racun kulat tertentu sebelum dan semasa pokok buah-buahan berbunga dengan memilih racun kulat dan mengubah masa permohonan, atau dengan menggalakkan penggunaan alternatif yang kurang berbahaya 36. Maklumat ini adalah penting untuk membangunkan cadangan.mengenai penggunaan racun perosak, seperti melaraskan program semburan sedia ada dan menukar masa semburan apabila memilih racun kulat atau menggalakkan penggunaan alternatif yang kurang berbahaya.Kajian lanjut diperlukan terhadap kesan buruk racun kulat pada nisbah jantina, tingkah laku pemakanan, mikrobiom usus, dan mekanisme molekul yang mendasari penurunan berat badan dan kematian pengorek jagung.
Data sumber 1, 2 dan 3 dalam Rajah 1 dan 2 telah disimpan dalam repositori data figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 dan https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Urutan yang dianalisis dalam kajian semasa (Rajah 4, 5) boleh didapati dalam repositori NCBI SRA di bawah nombor penyertaan PRJNA1023565.
Bosch, J. dan Kemp, WP Pembangunan dan penubuhan spesies lebah madu sebagai pendebunga tanaman pertanian: contoh genus Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) dan pokok buah-buahan.lembu jantan.Ntomore.sumber.92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al.Amalan pendebungaan dan persepsi pendebunga alternatif dalam kalangan penanam epal di New York dan Pennsylvania.kemas kini.pertanian.sistem makanan.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL dan Ricketts TH Ekologi dan ekonomi pendebungaan badam menggunakan lebah asli.J. Ekonomi.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., dan Park, Y.-L.Kesan perubahan iklim pada fenologi tragopan: implikasi untuk pengurusan populasi.Memanjat.Tukar 150, 305–317 (2018).
Artz, DR dan Pitts-Singer, TL Kesan racun kulat dan semburan pembantu pada tingkah laku bersarang dua lebah bersendirian terurus (Osmia lignaria dan Megachile rotundata).PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al.Racun kulat tanaman bertoksik rendah (fenbuconazole) mengganggu isyarat kualiti pembiakan lelaki yang mengakibatkan kejayaan mengawan berkurangan dalam lebah bersendirian liar.J. Apl.ekologi.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al.Insektisida neonicotinoid dan biosintesis ergosterol menyekat kematian racun kulat sinergi dalam tiga spesies lebah.Kawalan serangga.Sains.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.dan Danforth BN Solitari larva tebuan mengubah kepelbagaian bakteria yang dibekalkan oleh debunga kepada lebah bersarang batang Osmia cornifrons (Megachilidae).hadapan.mikroorganisma.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN dan Steffan SA Mikroorganisma ektosimbiotik dalam debunga yang ditapai adalah sama pentingnya dengan perkembangan lebah bersendirian seperti debunga itu sendiri.ekologi.evolusi.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F dan Thalheimer M. Penanaman antara baris di kebun epal untuk mengawal penyakit pembenihan semula: kajian keberkesanan praktikal berdasarkan penunjuk mikrob.Tanah Tumbuhan 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG dan Peter KA Reput pahit epal di pertengahan Atlantik Amerika Syarikat: penilaian spesies penyebab dan pengaruh keadaan cuaca serantau dan kerentanan kultivar.Fitopatologi 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.dan Stanley DA Racun kulat, racun herba dan lebah: kajian sistematik terhadap penyelidikan dan kaedah sedia ada.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED dan Jepson, PC Kesan sinergistik racun kulat EBI dan racun serangga pyrethroid pada lebah madu (Apis mellifera).merosakkan sains.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE dan Peng, CY Kesan racun kulat terpilih terhadap pertumbuhan dan perkembangan larva lebah madu Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).Rabu.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., dan McArt, S. Panduan Keputusan untuk Penggunaan Racun Perosak untuk Melindungi Pendebunga dalam Kebun Pokok (Cornell University, 2018).
Iwasaki, JM dan Hogendoorn, K. Pendedahan lebah kepada bukan racun perosak: kajian semula kaedah dan keputusan yang dilaporkan.pertanian.ekosistem.Rabu.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.dan Pitts-Singer TL Kesan jenis bekalan dan pendedahan racun perosak terhadap perkembangan larva Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).Rabu.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM dan Pitts-Singer TL Laluan pendedahan racun perosak kepada lebah sarang kosong yang bersendirian.Rabu.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al.Protokol bioassay pengingesan baharu untuk menilai ketoksikan racun perosak dalam lebah taman Jepun dewasa (Osmia cornifrons).Sains.Laporan 10, 9517 (2020).
Masa siaran: Mei-14-2024