Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz.Kullandığınız tarayıcı sürümünün CSS desteği sınırlıdır.En iyi sonuçları elde etmek için tarayıcınızın daha yeni bir sürümünü kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz.Bu arada desteğin sürekliliğini sağlamak için siteyi stil veya JavaScript olmadan görüntülüyoruz.
Mantar öldürücüler genellikle ağaç meyvelerinin çiçeklenmesi sırasında kullanılır ve tozlayıcı böcekleri tehdit edebilir.Bununla birlikte, arı dışı polen taşıyıcıların (örn. yalnız arılar, Osmia cornifrons) çiçeklenme sırasında elmalarda yaygın olarak kullanılan temas ve sistemik fungisitlere nasıl tepki verdiği hakkında çok az şey bilinmektedir.Bu bilgi açığı, fungisit ilaçlamanın güvenli konsantrasyonlarını ve zamanlamasını belirleyen düzenleyici kararları sınırlamaktadır.İki kontak fungisitinin (captan ve mancozeb) ve dört katman arası/bitki sistemi fungisitinin (siprosiklin, miklobutanil, pirostrobin ve trifloksistrobin) etkilerini değerlendirdik.Larvaların ağırlık artışı, hayatta kalma, cinsiyet oranı ve bakteri çeşitliliği üzerindeki etkileri.Değerlendirme, polenin halihazırda saha kullanımı için önerilen doza (1X), yarım doza (0.5X) ve düşük doza (0.1X) dayalı olarak üç dozda tedavi edildiği kronik bir oral biyoanaliz kullanılarak gerçekleştirildi.Mankozeb ve piritolin'in tüm dozları vücut ağırlığını ve larvaların hayatta kalmasını önemli ölçüde azalttı.Daha sonra, en yüksek ölüm oranından sorumlu fungisit olan mancozeb'in larva bakteriyomunu karakterize etmek için 16S genini sıraladık.Mankozeb ile muamele edilmiş polenle beslenen larvalarda bakteri çeşitliliğinin ve bolluğunun önemli ölçüde azaldığını bulduk.Laboratuvar sonuçlarımız, bu fungisitlerden bazılarının çiçeklenme döneminde ilaçlanmasının özellikle O. cornifrons'un sağlığına zararlı olduğunu göstermektedir.Bu bilgi, meyve ağacı koruma ürünlerinin sürdürülebilir kullanımına ilişkin gelecekteki yönetim kararları için geçerlidir ve tozlaştırıcıları korumayı amaçlayan düzenleyici süreçler için temel oluşturur.
Yalnız yaşayan mason arı Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae), 1970'lerin sonu ve 1980'lerin başında Japonya'dan Amerika Birleşik Devletleri'ne tanıtıldı ve tür, o zamandan beri yönetilen ekosistemlerde önemli bir tozlaştırıcı rol oynadı.Bu arının doğallaştırılmış popülasyonları, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki badem ve elma bahçelerini tozlaştıran arıları tamamlayan yaklaşık 50 yabani arı türünün bir parçasıdır2,3.Mason arılar, habitat parçalanması, patojenler ve pestisitler dahil olmak üzere birçok zorlukla karşı karşıyadır3,4.Böcek ilaçları arasında mantar ilaçları enerji kazanımını, yiyecek aramayı5 ve vücut kondisyonunu6,7 azaltır.Her ne kadar son araştırmalar Mason arılarının sağlığının kommensal ve ektobaktik mikroorganizmalardan doğrudan etkilendiğini öne sürse de8,9 bakteri ve mantarlar beslenmeyi ve bağışıklık tepkilerini etkileyebildiği için, fungisitlere maruz kalmanın Mason arıların mikrobiyal çeşitliliği üzerindeki etkileri yeni yeni ortaya çıkmaya başlıyor. okudu.
Meyve bahçelerinde elma kabuğu, acı çürüklüğü, kahverengi çürüklüğü ve külleme gibi hastalıkların tedavisi için çiçeklenme öncesinde ve çiçeklenme sırasında çeşitli etkilere sahip (temaslı ve sistemik) fungisitler püskürtülmektedir10,11.Mantar ilaçlarının tozlaştırıcılara zararsız olduğu düşünülür, bu nedenle çiçeklenme döneminde bahçıvanlara tavsiye edilirler;Arıların bu fungisitlere maruz kalması ve bunları yutması, ABD Çevre Koruma Ajansı ve diğer birçok ulusal düzenleyici kurumun pestisit kayıt sürecinin bir parçası olduğundan nispeten iyi bilinmektedir12,13,14.Ancak fungisitlerin arılar dışındakiler üzerindeki etkileri daha az bilinmektedir çünkü Amerika Birleşik Devletleri'ndeki pazarlama izin anlaşmaları kapsamında bunlara gerek duyulmamaktadır15.Buna ek olarak, genellikle tek arıları test etmek için standartlaştırılmış protokoller yoktur16,17 ve test için arı sağlayan kolonilerin bakımı zordur18.Pestisitlerin yabani arılar üzerindeki etkilerini incelemek için Avrupa ve ABD'de farklı yönetilen arılarla ilgili denemeler giderek daha fazla yapılıyor ve yakın zamanda O. cornifrons için standartlaştırılmış protokoller geliştirildi19.
Boynuzlu arılar monositlerdir ve ticari olarak sazan mahsullerinde bal arılarına destek veya ikame olarak kullanılırlar.Bu arılar Mart ve Nisan ayları arasında ortaya çıkar ve erken gelişmiş erkekler dişilerden üç ila dört gün önce ortaya çıkar.Çiftleşmeden sonra dişi, boru şeklindeki yuva boşluğunda (doğal veya yapay) bir dizi kuluçka hücresi sağlamak için aktif olarak polen ve nektarı toplar1,20.Yumurtalar hücrelerin içindeki polenlerin üzerine bırakılır;dişi daha sonra bir sonraki hücreyi hazırlamadan önce kilden bir duvar inşa eder.İlk dönem larvalar koryon içinde bulunur ve embriyonik sıvılarla beslenir.İkinci evreden beşinci evreye kadar (prepupa) larvalar polenle beslenir22.Polen kaynağı tamamen tükendiğinde, larvalar koza oluşturur, pupa olur ve genellikle yaz sonlarında aynı kuluçka odasında yetişkinler olarak ortaya çıkar20,23.Yetişkinler bir sonraki baharda ortaya çıkar.Yetişkinlerin hayatta kalması, gıda alımına bağlı olarak net enerji kazanımı (kilo alımı) ile ilişkilidir.Bu nedenle, polenin beslenme kalitesinin yanı sıra hava durumu veya pestisitlere maruz kalma gibi diğer faktörler hayatta kalma ve sağlığın belirleyicileridir24.
Çiçeklenmeden önce uygulanan insektisitler ve fungisitler, bitki damar sistemi içinde translaminardan (örneğin, bazı fungisitler gibi yaprakların üst yüzeyinden alt yüzeyine hareket edebilir)25 gerçek sistemik etkilere kadar değişen derecelerde hareket edebilir.Köklerden taca nüfuz edebilen elma çiçeklerinin26 nektarına girebilir ve burada yetişkin O. cornifrons'u27 öldürebilirler.Bazı pestisitler ayrıca polene sızarak mısır larvalarının gelişimini etkileyerek ölümlerine neden olur19.Diğer çalışmalar, bazı fungisitlerin ilgili O. lignaria türünün yuvalama davranışını önemli ölçüde değiştirebildiğini göstermiştir28.Ek olarak, pestisitlere maruz kalma senaryolarını (mantar ilaçları dahil) simüle eden laboratuvar ve saha çalışmaları, pestisitlerin bal arılarının ve bazı yalnız arıların fizyolojisini 22 morfolojisini 29 ve hayatta kalmasını olumsuz etkilediğini göstermiştir.Çiçeklenme sırasında açık çiçeklere doğrudan uygulanan çeşitli fungisit spreyler, yetişkinler tarafından larva gelişimi için toplanan polenleri kirletebilir ve bunların etkileri henüz araştırılmamıştır30.
Larva gelişiminin sindirim sistemindeki polen ve mikrobiyal topluluklardan etkilendiği giderek daha fazla kabul edilmektedir.Bal arısı mikrobiyomu vücut kütlesi31, metabolik değişiklikler22 ve patojenlere karşı duyarlılık32 gibi parametreleri etkiler.Önceki çalışmalar gelişim aşamasının, besinlerin ve çevrenin yalnız arıların mikrobiyomu üzerindeki etkisini incelemişti.Bu çalışmalar, yalnız arı türleri arasında larva ve polen mikrobiyomlarının33 yanı sıra en yaygın bakteri türleri Pseudomonas ve Delftia'nın yapısı ve bolluğu açısından benzerlikleri ortaya çıkardı.Bununla birlikte, fungisitlerin arı sağlığını korumaya yönelik stratejilerle ilişkilendirilmesine rağmen, fungisitlerin doğrudan ağız yoluyla maruz kalma yoluyla larva mikrobiyotası üzerindeki etkileri henüz keşfedilmemiştir.
Bu çalışma, kontamine gıdalardan mısır boynuz kurdu güvesi larvalarına ağız yoluyla uygulanan temaslı ve sistemik fungisitler de dahil olmak üzere, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ağaç meyveleri üzerinde kullanılmak üzere kayıtlı altı yaygın olarak kullanılan fungisitin gerçek dünya dozlarının etkilerini test etti.Temas ve sistemik fungisitlerin arının vücut ağırlığı artışını azalttığını ve ölüm oranlarını artırdığını, en ciddi etkilerin ise mankozeb ve piritiopid ile ilişkili olduğunu bulduk.Daha sonra mankozeb ile tedavi edilen polen diyetiyle beslenen larvaların mikrobiyal çeşitliliğini kontrol diyetiyle beslenenlerle karşılaştırdık.Ölümlerin altında yatan potansiyel mekanizmaları ve entegre haşere ve tozlaştırıcı yönetimi (IPPM)36 programlarına yönelik sonuçları tartışıyoruz.
Kozalarda kışlayan yetişkin O. cornifron'lar Biglerville, PA'daki Meyve Araştırma Merkezi'nden elde edildi ve -3 ila 2°C'de (±0,3°C) saklandı.Deneyden önce (toplamda 600 koza).Mayıs 2022'de, her gün 100 O. cornifrons kozası plastik kaplara (fincan başına 50 koza, DI 5 cm x 15 cm uzunluğunda) aktarıldı ve açılmayı teşvik etmek ve çiğnenebilir bir alt tabaka sağlamak, taşlı yüzeydeki stresi azaltmak için kapların içine mendiller yerleştirildi. arılar37.% 50 sakaroz çözeltisi içeren 10 ml besleyicili bir böcek kafesine (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tayvan) koza içeren iki plastik kap yerleştirin ve kapatma ve çiftleşmeyi sağlamak için dört gün boyunca saklayın.23°C, bağıl nem %60, fotoperiyot 10 l (düşük yoğunluk): 14 gün.100 çiftleşmiş dişi ve erkek, her sabah altı gün boyunca (günde 100) elma çiçeklenmesinin zirvesi sırasında iki yapay yuvaya serbest bırakıldı (tuzak yuvası: genişlik 33.66 x yükseklik 30.48 x uzunluk 46.99 cm; Ek Şekil 1).Pensilvanya Eyalet Arboretumunda kiraz (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), şeftali (Prunus persica 'Yarışmacı'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), armut (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus) yakınında yer almaktadır. perifolia ' Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), Coronaria elma ağacı (Malus coronaria) ve çok sayıda elma ağacı çeşidi (Malus coronaria, Malus), yerli elma ağacı 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus elma ağacı 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonya 'Özgürlük', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Her mavi plastik kuş evi iki ahşap kutunun üzerine sığar.Her yuva kutusu, opak selofan tüplere yerleştirilmiş 800 boş kraft kağıt tüp (spiral açık, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) içeriyordu (0,7 OD bkz. Plastik tapalar (T-1X tapalar) yuvalama alanları sağlar) .
Her iki yuva kutusu da doğuya bakıyordu ve kemirgenlerin ve kuşların erişimini önlemek için yeşil plastik bahçe çitleriyle (Everbilt model #889250EB12, açıklık boyutu 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) kaplandı ve yuva kutusu toprağının yanındaki toprak yüzeyine yerleştirildi. kutular.Yuva kutusu (Ek Şekil 1a).Mısır kurdu yumurtaları günlük olarak yuvalardan 30 tüp alınarak laboratuvara taşınarak toplandı.Makas kullanarak tüpün ucunda bir kesim yapın, ardından kuluçka hücrelerini ortaya çıkarmak için spiral tüpü sökün.Bireysel yumurtalar ve bunların polenleri, kavisli bir spatula (Microslide araç kiti, BioQuip Products Inc., California) kullanılarak çıkarıldı.Yumurtalar nemli filtre kağıdı üzerinde inkübe edildi ve deneylerimizde kullanılmadan önce 2 saat boyunca bir Petri kabına yerleştirildi (Ek Şekil 1b-d).
Laboratuvarda, elma çiçeği öncesinde ve sırasında uygulanan altı fungisitin oral toksisitesini üç konsantrasyonda (0,1X, 0,5X ve 1X; burada 1X, 100 galon su/dönüm başına uygulanan işarettir. Yüksek alan dozu = konsantrasyon) değerlendirdik. alan içerisinde)., Tablo 1).Her konsantrasyon 16 kez tekrarlandı (n = 16).İki kontak fungisit (Tablo S1: mancozeb 2696,14 ppm ve captan 2875,88 ppm) ve dört sistemik fungisit (Tablo S1: piritiyostrobin 250,14 ppm; trifloksistrobin 110,06 ppm; miklobutanil azol 75,12 ppm; cyprodinil 280,845 ppm) meyve, sebze ve süs bitkilerine .Poleni bir öğütücü kullanarak homojenize ettik, 0,20 g'ı bir kuyuya (24 kuyulu Falcon Plate) aktardık ve içine yumurtaların yerleştirildiği 1 mm derinliğinde kuyucuklarla piramidal polen oluşturmak için 1 μL fungisit çözeltisi ekleyip karıştırdık.Mini bir spatula kullanarak yerleştirin (Ek Şekil 1c,d).Falcon plakaları oda sıcaklığında (25°C) ve %70 bağıl nemde saklandı.Bunları saf su ile muamele edilmiş homojen bir polen diyetiyle beslenen kontrol larvalarıyla karşılaştırdık.Analitik bir denge (Fisher Scientific, doğruluk = 0,0001 g) kullanarak larvalar pupa öncesi yaşa ulaşana kadar ölüm oranlarını kaydettik ve larva ağırlığını günaşırı ölçtük.Son olarak 2,5 ay sonra kozanın açılmasıyla cinsiyet oranı değerlendirildi.
Tam O. cornifrons larvalarından DNA ekstrakte edildi (muamele koşulu başına n = 3, mancozeb ile tedavi edilmiş ve tedavi edilmemiş polen) ve özellikle mancozeb'de en yüksek mortalitenin larvalarda gözlenmesi nedeniyle bu numuneler üzerinde mikrobiyal çeşitlilik analizleri yaptık.MnZn alıyor.DNA, DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA kiti (Zymo Research, Irvine, CA) kullanılarak çoğaltıldı, saflaştırıldı ve v3 kiti kullanılarak bir Illumina® MiSeq™ üzerinde dizilendi (600 döngü).Bakteriyel 16S ribozomal RNA genlerinin hedeflenen dizilimi, 16S rRNA geninin V3-V4 bölgesini hedefleyen primerler kullanılarak Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) kullanılarak gerçekleştirildi.Ek olarak, %10 PhiX katılımı kullanılarak 18S dizilimi yapıldı ve 18S001 ve NS4 primer çifti kullanılarak amplifikasyon yapıldı.
QIIME2 hattını (v2022.11.1) kullanarak eşleştirilmiş okumaları39 içe aktarın ve işleyin.Bu okumalar kırpıldı ve birleştirildi ve kimerik diziler, QIIME2'deki (qiime dada2 gürültü eşleştirme)40 DADA2 eklentisi kullanılarak kaldırıldı.16S ve 18S sınıfı atamaları, Classify-sklearn nesne sınıflandırıcı eklentisi ve önceden eğitilmiş eser silva-138-99-nb-sınıflandırıcı kullanılarak gerçekleştirildi.
Tüm deneysel veriler normallik (Shapiro-Wilks) ve varyansların homojenliği (Levene testi) açısından kontrol edildi.Veri seti parametrik analizin varsayımlarını karşılamadığından ve dönüşüm artıkları standartlaştırmada başarısız olduğundan, iki faktörlü [zaman (üç aşamalı 2, 5 ve 8 gün) parametrik olmayan iki yönlü bir ANOVA (Kruskal-Wallis) gerçekleştirdik. Tedavinin larva taze ağırlığı üzerindeki etkisini değerlendirmek için zaman noktaları) ve fungisit] kullanıldı, ardından Wilcoxon testi kullanılarak post hoc parametrik olmayan ikili karşılaştırmalar yapıldı.Üç fungisit konsantrasyonunda fungisitlerin hayatta kalma üzerindeki etkilerini karşılaştırmak için Poisson dağılımına sahip genelleştirilmiş bir doğrusal model (GLM) kullandık41,42.Diferansiyel bolluk analizi için amplikon dizi varyantlarının (ASV'ler) sayısı cins düzeyinde daraltıldı.16S (cins düzeyi) ve 18S bağıl bolluğu kullanan gruplar arasındaki diferansiyel bolluğun karşılaştırmaları, bir makro üzerinde modellenen beta sıfır şişirilmiş (BEZI) aile dağılımları ile konum, ölçek ve şekil için genelleştirilmiş bir toplamsal model (GAMLSS) kullanılarak gerçekleştirildi. .Mikrobiyom R43'te (v1.1).1).Diferansiyel analizden önce mitokondriyal ve kloroplast türlerini çıkarın.18S'nin farklı taksonomik seviyeleri nedeniyle, diferansiyel analizler için her taksonun yalnızca en düşük seviyesi kullanıldı.Tüm istatistiksel analizler R (v. 3.4.3., CRAN projesi) kullanılarak yapıldı (Team 2013).
Mankozeb, piritiyostrobin ve trifloksistrobin'e maruz kalma, O. cornifrons'ta vücut ağırlığı artışını önemli ölçüde azalttı (Şekil 1).Bu etkiler değerlendirilen üç dozun tümü için tutarlı bir şekilde gözlemlendi (Şekil 1a-c).Siklostrobin ve miklobutanil larvaların ağırlığını önemli ölçüde azaltmadı.
Dört diyet uygulaması (homojen polen yemi + fungisit: kontrol, 0,1X, 0,5X ve 1X dozlar) altında üç zaman noktasında ölçülen kök kurdu larvalarının ortalama taze ağırlığı.(a) Düşük doz (0,1X): ilk zaman noktası (1. gün): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, ikinci zaman noktası (5. gün): 22,83, DF = 0,0009;üçüncü zaman;nokta (8. gün): χ2: 28.39, DF = 6;(b) yarım doz (0,5X): ilk zaman noktası (1. gün): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, ikinci zaman noktası (birinci gün).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;üçüncü zaman noktası (8. gün) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Bölge veya tam doz (1X): ilk zaman noktası (1. gün) χ2: 20.64, P = 6;P = 0,0326, ikinci zaman noktası (5. gün): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;üçüncü zaman noktası (8. gün): χ2: 28.39, DF = 6;parametrik olmayan varyans analizi.Çubuklar ikili karşılaştırmaların ortalama ± SE'sini temsil eder (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
En düşük dozda (0.1X), larva vücut ağırlığı trifloksistrobin ile %60, mankozeb ile %49, miklobutanil ile %48 ve piritistrobin ile %46 oranında azaltılmıştır (Şekil 1a).Tarla dozunun yarısına (0.5X) maruz bırakıldığında mankozeb larvalarının vücut ağırlığı %86, piritiyostrobin %52 ve trifloksistrobin %50 azaldı (Şekil 1b).Mankozeb'in tam alan dozu (1X), larva ağırlığını %82, piritiyostrobin'i %70 ve trifloksistrobin, miklobutanil ve sangard'ı yaklaşık %30 azalttı (Şekil 1c).
Ölüm oranı, mankozeb ile muamele edilmiş polenle beslenen larvalar arasında en yüksekti, bunu piritiyostrobin ve trifloksistrobin takip ediyordu.Mankozeb ve piritolin dozlarının artmasıyla mortalite arttı (Şekil 2; Tablo 2).Bununla birlikte, trifloksistrobin konsantrasyonları arttıkça mısır kurdu ölüm oranı yalnızca çok az arttı;Cyprodinil ve captan, kontrol tedavileriyle karşılaştırıldığında mortaliteyi önemli ölçüde artırmadı.
Altı farklı fungisit ile ayrı ayrı tedavi edilen polenlerin yenmesinden sonra delici sinek larvalarının ölüm oranı karşılaştırıldı.Mankozeb ve pentopiramid, mısır kurtçuklarına ağızdan maruz kalmaya daha duyarlıydı (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (çizgi, eğim = 0,29, P <0,001; eğim = 0,24, P <0,00)).
Ortalama olarak, tüm tedavilerde hastaların %39,05'i kadın ve %60,95'i erkekti.Kontrol tedavileri arasında kadınların oranı hem düşük doz (0.1X) hem de yarım doz (0.5X) çalışmalarında %40, saha dozu (1X) çalışmalarında ise %30 idi.0,1X dozda, mankozeb ve miklobutanil ile tedavi edilen polenle beslenen larvalar arasında yetişkinlerin %33,33'ü dişi, yetişkinlerin %22'si dişi, yetişkin larvaların %44'ü dişi, yetişkin larvaların %44'ü dişiydi.dişi, yetişkin larvaların %41'i dişiydi ve kontroller %31'di (Şekil 3a).Dozun 0,5 katı dozda, mankozeb ve piritiyostrobin grubundaki yetişkin solucanların %33'ü dişi, trifloksistrobin grubunda %36'sı, miklobutanil grubunda %41'i ve siprostrobin grubunda %46'sı dişiydi.Bu rakam grupta yüzde 53 oldu.kaptan grubunda ve kontrol grubunda %38 (Şekil 3b).1X dozunda mankozeb grubunun %30'u kadın, piritiyostrobin grubunun %36'sı, trifloksistrobin grubunun %44'ü, miklobutanil grubunun %38'i, kontrol grubunun %50'si kadındı - %38,5 (Şekil 3c) .
Larva aşamasında fungisitlere maruz kaldıktan sonra dişi ve erkek delicilerin yüzdesi.(a) Düşük doz (0,1X).(b) Yarım doz (0,5X).(c) Alan dozu veya tam doz (1X).
16S sekans analizi, bakteri grubunun, mankozeb ile muamele edilmiş polenle beslenen larvalar ile işlenmemiş polenle beslenen larvalar arasında farklılık gösterdiğini gösterdi (Şekil 4a).Polenle beslenen işlenmemiş larvaların mikrobiyal indeksi, mankozeb ile işlenmiş polenle beslenen larvalarınkinden daha yüksekti (Şekil 4b).Gruplar arasında gözlenen zenginlik farkı istatistiksel olarak anlamlı olmasa da, işlenmemiş polenle beslenen larvalarda gözlemlenenden önemli ölçüde daha düşüktü (Şekil 4c).Göreceli bolluk, kontrol poleniyle beslenen larvaların mikrobiyotasının, mankozeb ile tedavi edilen larvalarla beslenen larvalardan daha çeşitli olduğunu gösterdi (Şekil 5a).Tanımlayıcı analiz, kontrol ve mankozeb ile tedavi edilen numunelerde 28 cinsin varlığını ortaya çıkardı (Şekil 5b).c 18S dizilimi kullanılarak yapılan analiz, anlamlı bir fark ortaya çıkarmadı (Ek Şekil 2).
16S dizilerine dayalı SAV profilleri Shannon zenginliği ve filum düzeyinde gözlenen zenginlik ile karşılaştırıldı.(a) İşlenmemiş polenle beslenen veya kontrol (mavi) ve mankozeb ile beslenen larvalarda (turuncu) genel mikrobiyal topluluk yapısına dayanan temel koordinat analizi (PCoA).Her veri noktası ayrı bir örneği temsil eder.PCoA, çok değişkenli t dağılımının Bray-Curtis mesafesi kullanılarak hesaplandı.Ovaller %80 güven düzeyini temsil eder.(b) Kutu grafiği, ham Shannon servet verileri (puanları) ve c.Gözlemlenebilir zenginlik.Kutu grafikleri medyan çizgi, çeyrekler arası aralık (IQR) ve 1,5 × IQR (n = 3) için kutuları gösterir.
Mankozeb ile muamele edilmiş ve işlenmemiş polenle beslenen mikrobiyal larva topluluklarının bileşimi.(a) Larvalarda mikrobiyal cinslerin göreceli bolluğu okunur.(b) Tanımlanan mikrobiyal toplulukların ısı haritası.Delftia (olasılık oranı (OR) = 0,67, P = 0,0030) ve Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Isı haritası satırları korelasyon mesafesi ve ortalama bağlantı kullanılarak kümelenir.
Sonuçlarımız, çiçeklenme sırasında yaygın olarak uygulanan temas (mancozeb) ve sistemik (pirostrobin ve trifloksistrobin) fungisitlere ağız yoluyla maruz kalmanın, mısır larvalarının ağırlık artışını önemli ölçüde azalttığını ve ölüm oranını artırdığını göstermektedir.Ayrıca mancozeb, prepupal aşamada mikrobiyomun çeşitliliğini ve zenginliğini önemli ölçüde azalttı.Başka bir sistemik fungisit olan Myclobutanil, her üç dozda da larvaların vücut ağırlığı artışını önemli ölçüde azalttı.Bu etki ikinci (5. gün) ve üçüncü (8. gün) zaman noktalarında belirgindi.Buna karşılık siprodinil ve kaptan, kontrol grubuyla karşılaştırıldığında kilo alımını veya hayatta kalma oranını önemli ölçüde azaltmadı.Bildiğimiz kadarıyla bu çalışma, mısır mahsullerini doğrudan polen maruziyeti yoluyla korumak için kullanılan farklı fungisitlerin tarla oranlarının etkilerini belirleyen ilk çalışmadır.
Tüm fungisit uygulamaları, kontrol uygulamalarıyla karşılaştırıldığında canlı ağırlık artışını önemli ölçüde azalttı.Mancozeb, ortalama %51'lik bir azalmayla larvaların vücut ağırlığı artışında en büyük etkiye sahip oldu ve bunu piritiyostrobin izledi.Ancak diğer çalışmalarda fungisitlerin tarla dozlarının larva evreleri üzerinde olumsuz etkileri bildirilmemiştir44.Ditiyokarbamat biyositlerin düşük akut toksisiteye sahip olduğu gösterilmiş olsa da45, mankozeb gibi etilen bisditiyokarbamatlar (EBDCS) üre etilen sülfüre bozunabilir.Diğer hayvanlardaki mutajenik etkileri göz önüne alındığında, bu bozunma ürünü gözlemlenen etkilerden sorumlu olabilir46,47.Önceki çalışmalar, etilen tiyoüre oluşumunun yüksek sıcaklık48, nem seviyeleri49 ve ürünün depolama süresi50 gibi faktörlerden etkilendiğini göstermiştir.Biyositler için uygun saklama koşulları bu yan etkileri azaltabilir.Buna ek olarak, Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi, diğer hayvanların sindirim sistemleri için kanserojen olduğu gösterilen piritiopidin toksisitesine ilişkin endişelerini dile getirmiştir51.
Mankozeb, piritiyostrobin ve trifloksistrobin'in ağızdan uygulanması mısır kurdu larvalarının ölüm oranını artırır.Buna karşılık miklobutanil, siprosiklin ve kaptanın mortalite üzerinde hiçbir etkisi yoktu.Bu sonuçlar, kaptanın yetişkin O. lignaria ve Apis mellifera L.'nin (Hymenoptera, Apisidae) hayatta kalma oranını önemli ölçüde azalttığını gösteren Ladurner ve ark.52'nin sonuçlarından farklıdır.Ayrıca captan ve boscalid gibi fungisitlerin larva ölümlerine neden olduğu52,53,54 veya beslenme davranışını değiştirdiği bulunmuştur55.Bu değişiklikler polenin beslenme kalitesini ve sonuçta larva aşamasındaki enerji kazanımını etkileyebilir.Kontrol grubunda gözlenen mortalite diğer çalışmalarla uyumluydu56,57.
Çalışmamızda gözlemlenen erkek lehine cinsiyet oranı, daha önce Vicens ve Bosch tarafından O. cornuta için önerildiği gibi, yetersiz çiftleşme ve çiçeklenme sırasındaki kötü hava koşulları gibi faktörlerle açıklanabilir.Çalışmamızdaki dişi ve erkeklerin çiftleşmek için dört günü olmasına rağmen (bu süre genellikle başarılı çiftleşme için yeterli kabul edilir), stresi en aza indirmek için ışık yoğunluğunu bilinçli olarak azalttık.Ancak bu değişiklik istemeden çiftleşme sürecine müdahale edebilir61.Buna ek olarak, arılar birkaç gün boyunca yağmur ve düşük sıcaklıklar (<5°C) dahil olmak üzere olumsuz hava koşullarına maruz kalır ve bu da çiftleşme başarısını olumsuz yönde etkileyebilir4,23.
Çalışmamız larva mikrobiyomunun tamamına odaklanmış olsa da, sonuçlarımız bakteri toplulukları arasındaki arı beslenmesi ve fungisit maruziyeti açısından kritik olabilecek potansiyel ilişkiler hakkında fikir vermektedir.Örneğin, mankozeb ile işlenmiş polenle beslenen larvalar, işlenmemiş polenle beslenen larvalara kıyasla mikrobiyal topluluk yapısını ve bolluğunu önemli ölçüde azalttı.Tedavi edilmemiş polen tüketen larvalarda, Proteobakteriler ve Actinobakteriler bakteri grupları baskındı ve ağırlıklı olarak aerobik veya fakültatif aerobikti.Genellikle yalnız arı türleriyle ilişkilendirilen Delft bakterilerinin antibiyotik aktiviteye sahip olduğu biliniyor ve bu da patojenlere karşı potansiyel bir koruyucu role işaret ediyor.Başka bir bakteri türü olan Pseudomonas, işlenmemiş polenle beslenen larvalarda bol miktarda bulunuyordu, ancak mankozeb ile tedavi edilen larvalarda önemli ölçüde azaldı.Sonuçlarımız, Pseudomonas'ın O. bicornis35 ve diğer yalnız eşekarısı34'te en bol bulunan cinslerden biri olduğunu tanımlayan önceki çalışmaları desteklemektedir.Her ne kadar Pseudomonas'ın O. cornifrons'un sağlığındaki rolüne ilişkin deneysel kanıtlar araştırılmamış olsa da, bu bakterinin Paederus fuscipes böceğinde koruyucu toksinlerin sentezini teşvik ettiği ve in vitro arginin metabolizmasını teşvik ettiği gösterilmiştir 35, 65. Bu gözlemler göstermektedir ki O. cornifrons larvalarının gelişim döneminde viral ve bakteriyel savunmada potansiyel bir rol.Çalışmamızda tespit edilen ve açlık koşullarında kara asker sineği larvalarında yüksek sayılarda bulunduğu bildirilen bir diğer tür ise mikrobakteridir66.O. cornifrons larvalarında mikrobakteriler, stres koşulları altında bağırsak mikrobiyomunun dengesine ve esnekliğine katkıda bulunabilir.Ek olarak Rhodococcus, O. cornifrons larvalarında bulunur ve detoksifikasyon yetenekleriyle bilinir67.Bu cins aynı zamanda A. florea'nın bağırsaklarında da bulunur, ancak çok düşük miktarda bulunur68.Sonuçlarımız, larvalardaki metabolik süreçleri değiştirebilen çok sayıda mikrobiyal taksonda çoklu genetik varyasyonların varlığını göstermektedir.Ancak O. cornifrons'un fonksiyonel çeşitliliğinin daha iyi anlaşılmasına ihtiyaç vardır.
Özetle, sonuçlar mankozeb, piritiyostrobin ve trifloksistrobinin vücut ağırlığı artışını azalttığını ve mısır kurdu larvalarının ölüm oranını arttırdığını göstermektedir.Fungisitlerin polen taşıyıcılar üzerindeki etkileri konusunda artan bir endişe olmasına rağmen, bu bileşiklerin kalıntı metabolitlerinin etkilerinin daha iyi anlaşılmasına ihtiyaç vardır.Bu sonuçlar, fungisitleri seçerek ve uygulama zamanlamasını değiştirerek veya daha az zararlı alternatiflerin kullanımını teşvik ederek, çiftçilerin meyve ağaçlarının çiçeklenmesinden önce ve meyve ağacı çiçeklenme sırasında belirli fungisitlerin kullanımından kaçınmasına yardımcı olan entegre tozlayıcı yönetimi programlarına yönelik önerilere dahil edilebilir 36. Bu bilgi önerilerin geliştirilmesi açısından önemlidir.mevcut sprey programlarının ayarlanması ve fungisitleri seçerken sprey zamanlamasının değiştirilmesi veya daha az tehlikeli alternatiflerin kullanımının teşvik edilmesi gibi pestisit kullanımına ilişkin.Mantar öldürücülerin cinsiyet oranı, beslenme davranışı, bağırsak mikrobiyomu ve mısır kurdunun kilo kaybı ve ölüm oranının altında yatan moleküler mekanizmalar üzerindeki olumsuz etkileri konusunda daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Şekil 1 ve 2'deki kaynak veriler 1, 2 ve 3, figshare veri deposu DOI'de saklanmıştır: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 ve https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Mevcut çalışmada analiz edilen diziler (Şekil 4, 5), PRJNA1023565 erişim numarası altında NCBI SRA deposunda mevcuttur.
Bosch, J. ve Kemp, WP Tarımsal mahsullerin tozlaştırıcısı olarak bal arısı türlerinin geliştirilmesi ve kurulması: Osmia cinsi örneği.(Hymenoptera: Megachilidae) ve meyve ağaçları.Boğa.Daha fazla.kaynak.92, 3–16 (2002).
Parker, MG ve ark.New York ve Pensilvanya'daki elma yetiştiricileri arasında tozlaşma uygulamaları ve alternatif tozlaştırıcıların algıları.güncelleme.Tarım.Gıda sistemleri.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL ve Ricketts TH Yerli arılar kullanılarak badem tozlaşmasının ekolojisi ve ekonomisi.J. Ekonomi.Daha fazla.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. ve Park, Y.-L.İklim değişikliğinin tragopan fenolojisi üzerindeki etkileri: nüfus yönetimine etkileri.Tırmanmak.Değişiklik 150, 305–317 (2018).
Artz, DR ve Pitts-Singer, TL Mantar ilacı ve yardımcı spreylerin, yönetilen iki yalnız arının (Osmia lignaria ve Megachile rotundata) yuvalama davranışı üzerindeki etkisi.PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. ve diğerleri.Düşük toksik mahsul mantar ilacı (fenbuconazole), erkek üreme kalitesi sinyallerine müdahale ederek yabani yalnız arılarda çiftleşme başarısının azalmasına neden olur.J. Uygulamalar.ekoloji.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. ve diğerleri.Neonikotinoid insektisitler ve ergosterol biyosentezi, üç arı türünde sinerjistik fungisit ölümlerini baskılar.Haşere kontrolü.Bilim.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.ve Danforth BN Yalnız yaban arısı larvaları, polen tarafından gövdede yuva yapan arılar Osmia cornifrons'a (Megachilidae) sağlanan bakteri çeşitliliğini değiştirir.ön.mikroorganizma.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN ve Steffan SA Fermente polendeki ektosimbiyotik mikroorganizmalar, yalnız arıların gelişimi için polenin kendisi kadar önemlidir.ekoloji.evrim.12.e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F ve Thalheimer M. Yeniden tohumlama hastalıklarını kontrol etmek için elma bahçelerinde sıra arası ekim: mikrobiyal göstergelere dayalı pratik bir etkinlik çalışması.Bitki Toprağı 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG ve Peter KA Orta Atlantik Amerika Birleşik Devletleri'nde elmaların acı çürüklüğü: nedensel türlerin değerlendirilmesi ve bölgesel hava koşullarının ve çeşit duyarlılığının etkisi.Fitopatoloji 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.ve Stanley DA Fungisitler, herbisitler ve arılar: mevcut araştırma ve yöntemlerin sistematik bir incelemesi.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED ve Jepson, PC EBI fungisitlerinin ve piretroid böcek ilaçlarının bal arıları (Apis mellifera) üzerindeki sinerjistik etkileri.bilime zarar verir.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE ve Peng, CY Seçilen fungisitlerin bal arısı larvaları Apis mellifera L.'nin (Hymenoptera: Apidae) büyümesi ve gelişimi üzerindeki etkisi.Çarşamba.Daha fazla.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. ve McArt, S. Ağaç Bahçelerinde Tozlaştırıcıları Korumak İçin Pestisit Kullanımına İlişkin Karar Kılavuzu (Cornell Üniversitesi, 2018).
Iwasaki, JM ve Hogendoorn, K. Arıların pestisit olmayan maddelere maruz kalması: yöntemlerin ve rapor edilen sonuçların gözden geçirilmesi.Tarım.ekosistem.Çarşamba.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.ve Pitts-Singer TL Tedarik türü ve pestisit maruziyetinin Osmia lignaria'nın (Hymenoptera: Megachilidae) larva gelişimi üzerindeki etkisi.Çarşamba.Daha fazla.51, 240–251 (2022).
Kopit AM ve Pitts-Singer TL Yalnız boş yuvalı arıların pestisit maruziyetinin yolları.Çarşamba.Daha fazla.47, 499–510 (2018).
Pan, NT ve ark.Yetişkin Japon bahçe arılarında (Osmia cornifrons) pestisit toksisitesini değerlendirmek için yeni bir sindirim biyoanalizi protokolü.Bilim.Raporlar 10, 9517 (2020).
Gönderim zamanı: Mayıs-14-2024