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I fungicidi sò spessu usati durante a fioritura di frutti di l'arburu è ponu minaccia i polinizatori d'insetti. In ogni casu, pocu hè cunnisciutu di cumu i polinizatori non-apicultori (per esempiu, l'api sulitariu, l'Osmia cornifrons) rispundenu à u cuntattu è i fungicidi sistemici cumunimenti utilizati nantu à i pomi durante a fioritura. Questa lacuna di cunniscenza limita e decisioni regulatori chì determinanu a cuncentrazione sicura è u timing di a spruzzatura di fungicidi. Avemu valutatu l'effetti di dui fungicidi di cuntattu (captan è mancozeb) è quattru fungicidi interlayer/phytosystem (ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobin è trifloxystrobin). Effetti nantu à l'aumentu di pesu di larva, sopravvivenza, rapportu di sessu è diversità bacteriale. A valutazione hè stata realizata utilizendu un bioassay orale cronicu in quale u polline hè statu trattatu in trè dosi basati nantu à a dosa attualmente cunsigliata per l'usu di u campu (1X), a meza dosa (0.5X) è a dosa bassa (0.1X). Tutte e dosi di mancozeb è pyritisoline anu riduciutu significativamente u pesu di u corpu è a sopravvivenza di larva. Dopu avemu sequenziatu u genu 16S per caratterizà u bacterioma larvale di mancozeb, u fungicida rispunsevuli di a più alta mortalità. Avemu trovu chì a diversità bacteriana è l'abbundanza sò ridutta significativamente in larva alimentata da u polline trattatu cù mancozeb. I nostri risultati di u laboratoriu indicanu chì spraying alcuni di sti fungicidi durante a fioritura hè particularmente preghjudiziu per a salute di O. cornifrons. Questa infurmazione hè pertinente per e decisioni di gestione futuri in quantu à l'usu sustinibili di i prudutti di prutezzione di l'arbureti di fruttu è serve com'è a basa per i prucessi regulatori destinati à prutege i polinizatori.
L'apicultore solitario Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) hè statu introduttu in i Stati Uniti da u Giappone à a fini di l'anni 1970 è à l'iniziu di l'anni 1980, è l'spezia hà ghjucatu un rolu impurtante di polinizatore in l'ecosistema amministratu dapoi. I pupulazioni naturali di questa ape sò parti di circa 50 spezie d'api salvatichi chì cumplementanu l'abi chì polinizzanu l'arbureti d'amanduli è di mela in i Stati Uniti2,3. L'api di mason face parechje sfide, cumprese a frammentazione di l'habitat, i patogeni è i pesticidi3,4. Trà l'insetticidi, i fungicidi reducenu u guadagnu di energia, l'alimentazione5 è l'acondicionamentu di u corpu6,7. Ancu s'è ricerche recenti suggerenu chì a salute di l'api Mason hè influinzata direttamente da i microorganismi commensali è ectobactic, 8,9 perchè i battìri è i fungi ponu influenzà a nutrizione è e risposti immune, l'effetti di l'esposizione fungicida nantu à a diversità microbica di l'api Mason sò appena cuminciati à esse studiatu.
I fungicidi di diversi effetti (cuntatti è sistemichi) sò spruzzati in l'arbureti prima è durante a fioritura per trattà e malatie cum'è l'apple scab, a putrezza amara, a putenza marrone è u mildiu pulveru10,11. I fungicidi sò cunsiderati innocu à i polinizatori, per quessa, sò cunsigliati à i ghjardinari durante u periodu di fioritura; L'esposizione è l'ingerimentu di sti fungicidi da l'api hè relativamente ben cunnisciuta, postu chì face parte di u prucessu di registrazione di pesticidi da l'Agenzia di Proteczione Ambientale di i Stati Uniti è parechje altre agenzie regulatori naziunali12,13,14. Tuttavia, l'effetti di i fungicidi nantu à i non-api sò menu cunnisciuti perchè ùn sò micca richiesti in accordi d'autorizazione di cummercializazione in i Stati Uniti15. Inoltre, ùn ci sò generalmente micca protokolli standardizati per pruvà l'api singuli16,17, è mantene e culonii chì furnisce l'api per a prova hè sfida18. I prucessi di diverse api gestite sò sempre più realizati in Europa è in i Stati Uniti per studià l'effetti di i pesticidi nantu à l'api salvatichi, è i protokolli standardizati sò stati sviluppati recentemente per O. cornifrons19.
L'api di cornu sò monociti è sò usati cummerciale in i culturi di carpa cum'è supplementu o sustituzione per l'api di meli. Queste api emergenu trà marzu è aprili, cù i masci precoci chì emergenu trè o quattru ghjorni prima di e femine. Dopu à l'accoppiamentu, a femina coglie attivamente u polline è u nettaru per furnisce una seria di cellule di cova in a cavità di u nidu tubulare (naturale o artificiale)1,20. L'ova sò posti nantu à u polu in i celi; a femina poi custruisce un muru di argilla prima di preparà a cellula dopu. I primi larvi instar sò chjusi in u chorion è si alimentanu di fluidi embrionali. Da u sicondu à u quintu instar (prepupa), e larve si alimentanu di u polu22. Una volta chì l'approvvigionamentu di u polline hè cumpletamente sguassatu, e larve formanu coconi, pupate è emergenu cum'è adulti in a stessa camara di cova, di solitu à a fine di l'estiu20,23. L'adulti emergenu a primavera dopu. A sopravvivenza di l'adulti hè assuciata cù l'aumentu di l'energia netta (aumentu di pesu) basatu annantu à l'ingesta alimentaria. Cusì, a qualità nutrizionale di u polline, è ancu altri fatturi, cum'è u clima o l'esposizione à i pesticidi, sò determinanti di a sopravvivenza è a salute24.
L'insetticidi è i fungicidi applicati prima di a fioritura sò capaci di trasfurmà in a vasculatura di a pianta à varii gradi, da traslaminar (per esempiu, capace di trasfurmà da a superficia superiore di e foglie à a superficia più bassa, cum'è certi fungicidi) 25 à effetti veramente sistemichi. , chì ponu penetrà a corona da e radiche, ponu entre in u nettaru di fiori di manzana26, induve puderanu tumbà l'adulti O. cornifrons27. Certi pesticidi si filtranu ancu in u polline, affettendu u sviluppu di e larve di mais è pruvucannu a so morte19. Altri studii anu dimustratu chì certi fungicidi ponu mudificà significativamente u cumpurtamentu di nidificazione di l'spezie rilativi O. lignaria28. Inoltre, studii di laboratori è di campu chì simulanu scenarii di esposizione à pesticidi (cumpresi i fungicidi) anu dimustratu chì i pesticidi affettanu negativamente a fisiologia 22 morfologia 29 è a sopravvivenza di l'api di meli è di certi api solitari. Diversi spruzzi fungicidi appiicati direttamente à i fiori aperti durante a fioritura ponu contaminà u polline cullatu da l'adulti per u sviluppu di larva, l'effetti di quale restanu da studià30.
Hè sempre più ricunnisciutu chì u sviluppu di larva hè influinzatu da u polu è e cumunità microbiche di u sistema digestivu. U microbioma di l'api influenza paràmetri cum'è a massa di u corpu31, i cambiamenti metabolichi22 è a suscettibilità à i patogeni32. Studi precedenti anu esaminatu l'influenza di u stadiu di u sviluppu, i nutrienti è l'ambiente nantu à u microbioma di l'api solitarie. Questi studii anu revelatu similitudini in a struttura è l'abbundanza di i microbiomi larvali è di u polline33, è ancu i generi bacteriali più cumuni Pseudomonas è Delftia, trà e spezie d'api solitarie. In ogni casu, ancu se i fungicidi sò stati assuciati cù strategie per prutege a salute di l'api, l'effetti di i fungicidi nantu à a microbiota larvale per via di l'esposizione orale diretta restanu inesplorati.
Stu studiu hà pruvatu l'effetti di e dosi di u mondu reale di sei fungicidi cumunimenti utilizati registrati per l'usu nantu à i frutti di l'arburu in i Stati Uniti, cumpresi i fungicidi di cuntattu è sistemici amministrati per via orale à e larve di cornhornworm moth da l'alimentu contaminatu. Avemu trovu chì i fungicidi di u cuntattu è sistemichi anu riduciutu u pesu di u corpu di l'api è a mortalità aumentata, cù l'effetti più severi assuciati cù mancozeb è pyrithiopide. Dopu avemu paragunatu a diversità microbiana di larva alimentata nantu à a dieta di polline trattata cù mancozeb cù quelli alimentati cù a dieta di cuntrollu. Discutemu di i meccanismi potenziali sottumessi à a mortalità è l'implicazioni per i prugrammi di gestione integrata di pesti è polinizatori (IPPM)36.
Adulti O. cornifrons overwintering in cocoons sò stati ottenuti da u Fruit Research Center, Biglerville, PA, è guardatu à -3 à 2 ° C (± 0,3 ° C). Prima di l'esperimentu (600 coconi in totale). In May 2022, 100 O. cornifrons cocoons sò stati trasferiti ogni ghjornu in cups di plastica (50 cocoons per cup, DI 5 cm × 15 cm long) è e salviette sò stati posti in i cups per prumove l'apertura è furnisce un sustrato masticabile, riducendu l'estressi nantu à l'abi di petre37. Pone dui tazzi di plastica chì cuntenenu cocoons in una cage d'insetti (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) cù alimentatori di 10 ml chì cuntenenu 50% solu suluzione di saccarosi è guardate per quattru ghjorni per assicurà a chiusura è l'accoppiamentu. 23 ° C, umidità relativa 60%, fotoperiodu 10 l (intensità bassa): 14 ghjorni. 100 e femine è i masci sò stati liberati ogni matina per sei ghjorni (100 per ghjornu) in dui nidi artificiali durante a fioritura di u piccu di mela (nidu trappula: larghezza 33,66 × altezza 30,48 × lunghezza 46,99 cm; Supplementary Figure 1). Situatu à l'Arboretum di u Pennsylvania State, vicinu à a ciliegia (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), a pesca (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), a pera (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia) è 'Shinko apple coronaria') numerose varietà di mele (Malus coronaria, Malus), mela domestica 'Co-op 30' Enterprise™, Malus apple tree 'Co-Op 31' Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy'). Ogni birdhouse di plastica blu si mette nantu à duie scatuli di legnu. Ogni scatula nidu cuntene 800 tubi di carta kraft vacanti (spirale aperta, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) inseriti in tubi di cellophane opachi (0,7 OD vede Tappi di plastica (tappi T-1X) furnisce siti di nidificazione.
E duie casette di nidificate facevanu à u livante è sò state cuparti cù una scherma di giardinu di plastica verde (model d'Everbilt # 889250EB12, apertura di dimensione 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) per impediscenu l'accessu di roditori è uccelli è posti nantu à a superficia di a terra vicinu à i boxes di terra di u nidu. Nest box (Figura supplementaria 1a). L'ova di corn borer sò stati cullucati ogni ghjornu, cullendu 30 tubi da i nidi è traspurtendu à u laboratoriu. Utilizendu forbici, fate un tagliu à a fine di u tubu, dopu disassemble u tubu spirale per espose e cellule di brood. L'ova individuali è u so polline sò stati eliminati cù una spatula curva (kit di strumenti Microslide, BioQuip Products Inc., California). L'ova sò stati incubati nantu à carta di filtru umida è posti in una piastra Petri per 2 ore prima di esse utilizati in i nostri esperimenti (Figura supplementaria 1b-d).
In u laburatoriu, avemu evaluatu a toxicità orale di sei fungicidi applicati prima è durante a fioritura di manzana à trè cuncentrazioni (0.1X, 0.5X, è 1X, induve 1X hè a marca applicata per 100 gallons d'acqua / acre. High field dose = concentrazione in u campu). , Table 1). Ogni cuncentrazione hè stata ripetuta 16 volte (n = 16). Dui fungicidi di cuntattu (Table S1: mancozeb 2696,14 ppm è captan 2875,88 ppm) è quattru fungicidi sistemici (Table S1: pyrithiostrobin 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; myclobutanil azole 75,12 ppm; ppm) tossicità per frutti, verdura è culturi ornamentali. Omogenizemu u polline cù un macinatu, trasfirìu 0,20 g à un pozzu (24-well Falcon Plate), è aghjunghje è mischjà 1 μL di suluzione fungicida per furmà u polline piramidale cù pozzi di 1 mm di profonda in quale l'ova sò stati posti. Pone cù una mini spatula (Figura supplementaria 1c, d). I platti Falcon sò stati guardati à a temperatura di l'ambienti (25 ° C) è 70% umidità relativa. L'avemu paragunatu cù larva di cuntrollu alimentata da una dieta di polline homogenea trattata cù acqua pura. Avemu registratu a mortalità è misurà u pesu di larva ogni ghjornu finu à chì e larve righjunghjenu l'età prepupale cù un equilibriu analiticu (Fisher Scientific, precisione = 0,0001 g). Infine, u rapportu di u sessu hè statu evaluatu aprendu u coconu dopu à 2,5 mesi.
L'ADN hè stata estratta da e larva di O. cornifrons sanu (n = 3 per cundizione di trattamentu, polen trattatu cù mancozeb è micca trattatu) è avemu realizatu analisi di diversità microbiale nantu à questi campioni, soprattuttu perchè in mancozeb a più alta mortalità hè stata osservata in larva. riceve MnZn. L'ADN hè statu amplificatu, purificatu cù u kit DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA), è sequenziatu (600 cicli) in un Illumina® MiSeq™ cù u kit v3. A sequenza mirata di i geni di RNA ribosomiali 16S batterica hè stata realizata cù u Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) utilizendu primers destinati à a regione V3-V4 di u gene 16S rRNA. Inoltre, a sequenza 18S hè stata realizata cù l'inclusione PhiX di 10%, è l'amplificazione hè stata realizata utilizendu a coppia di primer 18S001 è NS4.
Importa è processà letture accoppiate39 utilizendu a pipeline QIIME2 (v2022.11.1). Queste letture sò state tagliate è unite, è e sequenze chimeriche sò state eliminate cù u plugin DADA2 in QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40. L'assignazioni di classi 16S è 18S sò state realizate utilizendu u plugin di classificatore d'ughjettu Classify-sklearn è l'artifact pre-addestratu silva-138-99-nb-classifier.
Tutti i dati sperimentali sò stati verificati per a normalità (Shapiro-Wilks) è l'homogeneità di varianze (test di Levene). Perchè u settore di dati ùn hà micca scontru l'assunzioni di l'analisi parametrica è a trasfurmazione ùn hà fallutu standardizà i residui, avemu realizatu un ANOVA bidirezionale non parametricu (Kruskal-Wallis) cù dui fattori [tempu (trifasi 2, 5, è 8 punti di ghjornu) è fungicida] per valutà l'effettu di u trattamentu nantu à u pesu frescu di larva, dopu sò stati testati dopu a comparazione non parametrica di Wilcowic. Avemu usatu un mudellu lineale generalizatu (GLM) cù una distribuzione di Poisson per paragunà l'effetti di i fungicidi nantu à a sopravvivenza in trè concentrazioni di fungicidi41,42. Per l'analisi di l'abbundanza differenziale, u numeru di varianti di sequenza di amplicone (ASV) hè statu colapsatu à u livellu di u genus. I paraguni di l'abbundanza differenziale trà i gruppi chì utilizanu 16S (livellu di genus) è 18S abbundanza relativa sò stati realizati utilizendu un mudellu additivu generalizatu per a pusizione, scala è forma (GAMLSS) cù distribuzioni di famiglia beta zero-inflated (BEZI), chì sò stati modellati nantu à una macro. in Microbiome R43 (v1.1). 1). Eliminate spezie mitocondriali è cloroplasti prima di l'analisi differenziale. A causa di i diversi livelli tassonomici di 18S, solu u livellu più bassu di ogni taxon hè stata utilizata per analisi differenziali. Tutte l'analisi statistiche sò state realizate cù R (v. 3.4.3., prughjettu CRAN) (Team 2013).
L'esposizione à mancozeb, pyrithiostrobin è trifloxystrobin hà riduciutu significativamente u pesu di u corpu in O. cornifrons (Fig. 1). Questi effetti sò stati osservati constantemente per tutti i trè dosi valutati (Fig. 1a-c). Cyclostrobin è myclobutanil ùn anu micca riduciutu significativamente u pesu di larva.
U pesu mediu frescu di e larva di u boreru di u troncu misuratu in trè punti di tempu sottu quattru trattamenti dietetichi (alimentu di polline omogeneu + fungicida: cuntrollu, dosi 0,1X, 0,5X è 1X). (a) Dose bassa (0.1X): u primu puntu di tempu (ghjornu 1): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0,0001, secondu puntu di tempu (ghjornu 5): 22,83, DF = 0,0009; terza volta; puntu (ghjornu 8): χ2: 28,39, DF = 6; (b) mezza dose (0,5X): primu puntu di tempu (ghjornu 1): χ2: 35,67, DF = 6; P < 0,0001, secondu puntu di tempu (u ghjornu). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; terzu puntu di tempu (ghjornu 8) χ2: 16,47, DF = 6; (c) Situ o dosa piena (1X): u primu puntu di tempu (ghjornu 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, secondu puntu di tempu (ghjornu 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; terzu puntu di tempu (ghjornu 8): χ2: 28,39, DF = 6; analisi non parametrica di varianza. I bars rapprisentanu a media ± SE di paraguni à coppia (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
À a dosa più bassu (0.1X), u pesu di u corpu di larva hè ridutta da 60% cù trifloxystrobin, 49% cù mancozeb, 48% cù myclobutanil, è 46% cù pyrithistrobin (Fig. 1a). Quandu espunutu à a mità di a dosa di campu (0.5X), u pesu di u corpu di larva di mancozeb hè stata ridutta da 86%, pyrithiostrobin da 52% è trifloxystrobin da 50% (Fig. 1b). A dosa di campu sanu (1X) di mancozeb hà riduciutu u pesu di larva da 82%, pyrithiostrobin da 70%, è trifloxystrobin, myclobutanil è sangard da circa 30% (Fig. 1c).
A mortalità era più altu trà e larve alimentate cù u polline trattatu cù mancozeb, seguita da pirithiostrobin è trifloxystrobin. A mortalità aumenta cù dosi crescente di mancozeb è pyritisoline (Fig. 2; Table 2). In ogni casu, a mortalità di corn borer hà aumentatu solu pocu cum'è a cuncentrazione di trifloxystrobin aumentava; cyprodinil è captan ùn anu micca aumentatu significativamente a mortalità cumparatu cù i trattamenti di cuntrollu.
A mortalità di e larve di mosche borer hè stata paragunata dopu l'ingestimentu di u polline trattatu individualmente cù sei fungicidi diffirenti. Mancozeb è pentopyramide eranu più sensibili à l'esposizione orale à i vermi di mais (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (linea, slope = 0.29, P <0.001; slope = 0.24, P <0.00)).
In media, in tutti i trattamenti, 39.05% di i pazienti eranu femine è 60.95% eranu maschili. Trà i trattamenti di cuntrollu, a proporzione di e donne era di 40% in i studii di dosi bassu (0.1X) è di mezza dose (0.5X), è 30% in i studii di dosi di campu (1X). À a dosa 0.1X, trà e larve alimentate da polline trattate cù mancozeb è myclobutanil, 33.33% di l'adulti eranu femine, 22% di l'adulti eranu femine, 44% di larva adulta eranu femine, 44% di larva adulta eranu femine. femina, 41% di larva adulta eranu femine, è cuntrolli eranu 31% (Fig. 3a). À 0,5 volte a dosa, 33% di i vermi adulti in u gruppu mancozeb è pyrithiostrobin eranu femine, 36% in u gruppu trifloxystrobin, 41% in u gruppu myclobutanil, è 46% in u gruppu cyprostrobin. Questa figura era 53% in u gruppu. in u gruppu captan è 38% in u gruppu di cuntrollu (Fig. 3b). À a dosa 1X, 30% di u gruppu mancozeb eranu donne, 36% di u gruppu pyrithiostrobin, 44% di u gruppu trifloxystrobin, 38% di u gruppu myclobutanil, 50% di u gruppu di cuntrollu eranu donne - 38.5% (Fig. 3c).
Percentuale di femmine è maschili fore dopu l'esposizione fungicida in u stadiu larvale. (a) Dose bassa (0,1X). (b) A meza dosa (0,5X). (c) Dose di campu o dosa piena (1X).
L'analisi di a sequenza 16S hà dimustratu chì u gruppu bacteriale diffirendu trà e larve alimentate cù u polen trattatu cù mancozeb è i larvi alimentati cù u polen senza trattamentu (Fig. 4a). L'indici microbiale di e larve micca trattate alimentate da u polen era più altu ch'è quella di e larve alimentate da u polline di mancozeb (Fig. 4b). Ancu s'ellu a diferenza osservata in a ricchezza trà i gruppi ùn era micca statisticamente significativu, era significativamente più bassu di quellu osservatu per i larvati chì si alimentanu di u polline micca trattatu (Fig. 4c). L'abbundanza relativa hà dimustratu chì a microbiota di larva alimentata da u polu di cuntrollu era più diversa da quella di larva alimentata da larva di mancozeb (Fig. 5a). L'analisi descriptiva palesa a prisenza di 28 generi in u cuntrollu è i mostri trattati cù mancozeb (Fig. 5b). c L'analisi utilizendu a sequenza 18S ùn hà revelatu nisuna differenza significativa (Figura supplementaria 2).
I profili SAV basati nantu à sequenze 16S sò stati paragunati cù a ricchezza di Shannon è a ricchezza osservata à u livellu di u filu. (a) Analisi di coordinate principali (PCoA) basatu annantu à a struttura generale di a cumunità microbica in larve alimentate da polline o cuntrullate (blu) è mancozeb (aranciu). Ogni puntu di dati rapprisenta una mostra separata. PCoA hè stata calculata utilizendu a distanza di Bray-Curtis di a distribuzione t multivariata. L'ovali rapprisentanu u nivellu di fiducia di 80%. (b) Boxplot, data di ricchezza di Shannon cruda (punti) è c. Ricchezza osservabile. I boxplots mostranu scatuli per a linea mediana, intervallu interquartile (IQR) è 1,5 × IQR (n = 3).
A cumpusizioni di e cumunità microbiche di larve alimentate da u polline trattatu cù mancozeb è micca trattatu. (a) L'abbundanza relativa di generi microbiali leghje in larva. (b) Mappa di calore di e cumunità microbiche identificate. Delftia (odds ratio (OR) = 0,67, P = 0,0030) è Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060); I file di carte di calore sò raggruppati utilizendu a distanza di correlazione è a connettività media.
I nostri risultati mostranu chì l'esposizione orale à i fungicidi di cuntattu (mancozeb) è sistemichi (pirostrobin è trifloxystrobin), largamente appiicati durante a fioritura, hà riduciutu significativamente l'aumentu di pisu è aumentatu a mortalità di e larva di mais. Inoltre, mancozeb hà riduciutu significativamente a diversità è a ricchezza di u microbioma durante u stadiu prepupal. Myclobutanil, un altru fungicida sistemicu, hà riduciutu significativamente l'aumentu di pesu di u corpu di larva à e trè dosi. Stu effettu era evidenti à u sicondu (ghjornu 5) è u terzu (ghjornu 8) punti di tempu. In cuntrastu, cyprodinil è captan ùn anu micca riduciutu significativamente l'aumentu di pisu o sopravvivenza cumparatu cù u gruppu di cuntrollu. À a nostra cunniscenza, stu travagliu hè u primu per determinà l'effetti di i tassi di campu di diversi fungicidi utilizati per prutege i culturi di granu per via di l'esposizione diretta di u polline.
Tutti i trattamenti fungicidi anu riduciutu significativamente l'aumentu di pesu di u corpu cumparatu cù i trattamenti di cuntrollu. Mancozeb hà avutu u più grande effettu nantu à l'aumentu di pesu di u corpu di larva cù una riduzzione media di 51%, seguita da pyrithiostrobin. Tuttavia, altri studii ùn anu micca infurmatu effetti avversi di e dosi di fungicidi in u campu nantu à i stadi larvali44. Ancu s'ellu hè statu dimustratu chì i biocidi di dithiocarbamate anu una bassa toxicità aguda45, i bisdithiocarbamates d'etilene (EBDCS) cum'è mancozeb ponu degrada à u sulfuru di etilene urea. Data i so effetti mutageni in altri animali, stu pruduttu di degradazione pò esse rispunsevuli di l'effetti osservati46,47. Studi precedenti anu dimustratu chì a furmazione di etilene tiourea hè influinzata da fatturi cum'è a temperatura elevata48, i livelli di umidità49 è a durata di u almacenamentu di u produttu50. Cundizioni di almacenamentu adattate per i biocidi ponu mitigà questi effetti secundari. Inoltre, l'Autorità Europea per a Seguretat Alimentaria hà manifestatu preoccupazione per a toxicità di pirithiopide, chì hè statu dimustratu per esse carcinogena per u sistema digestivu di altri animali51.
L'amministrazione orale di mancozeb, pyrithiostrobin è trifloxystrobin aumenta a mortalità di e larve di corn borer. In cuntrastu, myclobutanil, ciprocycline è captan ùn anu micca effettu nantu à a mortalità. Questi risultati differenu da quelli di Ladurner et al.52, chì anu dimustratu chì u captan hà riduciutu significativamente a sopravvivenza di l'adulti O. lignaria è Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Inoltre, i fungicidi cum'è u captan è u boscalid sò stati trovati chì causanu a mortalità di larva52,53,54 o alteranu u cumpurtamentu di l'alimentazione55. Questi cambiamenti, à u turnu, ponu influenzà a qualità nutrizionale di u polline è in ultimamente u guadagnu energeticu di u stadiu larvali. A mortalità osservata in u gruppu di cuntrollu era coherente cù altri studii 56,57.
U rapportu di u sessu favuritu di u maschile osservatu in u nostru travagliu pò esse spiegatu da fatturi cum'è l'accoppiamentu insufficiente è e cundizioni climatichi poveri durante a fioritura, cum'è prima suggeritu per O. cornuta da Vicens è Bosch. Ancu s'è e femine è i masci in u nostru studiu avianu quattru ghjorni per accoppià (un periodu generalmente cunsideratu abbastanza per l'accoppiamentu successu), avemu riduciutu deliberatamente l'intensità di a luce per minimizzà u stress. Tuttavia, sta mudificazione pò interferiscenu involontariamente cù u prucessu di accoppiamentu61. Inoltre, l'abi sperienze parechji ghjorni di u clima avversu, cumpresa a pioggia è a bassa temperatura (<5 ° C), chì ponu ancu avè un impattu negativu in u successu di l'accoppiamentu4,23.
Ancu s'ellu u nostru studiu si focalizeghja nantu à tuttu u microbioma larvale, i nostri risultati furniscenu una visione di e relazioni potenziali trà e cumunità batteriche chì ponu esse critichi per a nutrizione di l'api è l'esposizione à i fungicidi. Per esempiu, e larve alimentate cù u polline trattatu cù mancozeb anu riduciutu significativamente a struttura di a cumunità microbiana è l'abbundanza cumparatu cù e larve alimentate cù u polline micca trattatu. In i larvati chì cunsumanu u polline micca trattatu, i gruppi batterichi Proteobacteria è Actinobacteria eranu dominanti è eranu principarmenti aerobichi o facultatively aerobichi. A bacteria di Delft, generalmente assuciata à spezie d'api solitarie, hè cunnisciuta per avè attività antibiotica, chì indica un rolu protettivu potenziale contr'à i patogeni. Un'altra spezia bacteriana, Pseudomonas, era abbundante in i larvati alimentati cù u polline micca trattatu, ma hè stata ridutta significativamente in i larvi trattati cù mancozeb. I nostri risultati sustenenu studii precedenti chì identificanu Pseudomonas cum'è unu di i generi più abbundanti in O. bicornis35 è altre vespe sulitariu34. Ancu l'evidenza sperimentale per u rolu di Pseudomonas in a salute di O. cornifrons ùn hè micca stata studiata, sta bacteria hè statu dimustratu per prumove a sintesi di toxine protettive in u scarabeu Paederus fuscipes è prumove u metabolismu di l'arginina in vitro 35, 65. Queste osservazioni suggerenu un rolu potenziale in a difesa virali è bacteriale durante u tempu di sviluppu di O. corniefrons. Microbacterium hè un altru genus identificatu in u nostru studiu chì hè infurmatu per esse prisente in quantità elevate in e larve di mosca suldati neri in cundizioni di fame66. In larva di O. cornifrons, i microbacteria pò cuntribuisce à l'equilibriu è a resilienza di u microbioma intestinale in cundizioni di stress. Inoltre, Rhodococcus si trova in larva di O. cornifrons è hè cunnisciutu per e so capacità di disintossicazione67. Stu genus si trova ancu in l’intestinu di A. florea, ma in abbundanza assai bassa68. I nostri risultati dimustranu a prisenza di variazioni genetiche multiple in numerosi taxoni microbichi chì ponu altere i prucessi metabolichi in larva. In ogni casu, hè necessariu un megliu capiscenu di a diversità funziunale di O. cornifrons.
In riassuntu, i risultati indicanu chì mancozeb, pyrithiostrobin è trifloxystrobin riduttanu l'aumentu di pisu corpu è aumentanu a mortalità di e larve di corn piral. Ancu s'ellu ci hè una preoccupazione crescente annantu à l'effetti di i fungicidi nantu à i polinizatori, ci hè bisognu di capisce megliu l'effetti di i metaboliti residuali di questi composti. Questi risultati ponu esse incorpori in ricunniscenza per i prugrammi integrati di gestione di polinizatori chì aiutanu à l'agricultori per evitari l'usu di certi fungicidi prima è durante a fioritura di l'arbureti di fruttu selezziunendu fungicidi è variendu u timing di l'applicazione, o incuraghjendu l'utilizazione di alternative menu dannusu 36. Questa informazione hè impurtante per sviluppà cunsiglii. nantu à l'usu di pesticidi, cum'è l'aghjustà i prugrammi di spruzzo esistenti è u cambiamentu di u tempu di spruzzamentu quandu selezziunate fungicidi o prumove l'usu di alternative menu periculose. Hè necessariu più ricerca nantu à l'effetti avversi di i fungicidi nantu à u rapportu di sessu, u cumpurtamentu di l'alimentazione, u microbioma intestinale, è i meccanismi molecolari sottumessi à a perdita di pisu è a mortalità.
I dati di fonte 1, 2 è 3 in i Figure 1 è 2 sò stati dipositati in u repository di dati figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 è https://doi.org/10.6084/m9. figshare.24996233. E sequenze analizate in u studiu attuale (Figs. 4, 5) sò dispunibuli in u repository NCBI SRA sottu u numeru d'accession PRJNA1023565.
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Tempu di post: 14-May-2024