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I fungicidi sò spessu usati durante a fioritura di i frutti di l'arburi è ponu minaccià l'impollinatori d'insetti. Tuttavia, si sà pocu nantu à cumu l'impollinatori chì ùn sò micca api (per esempiu, l'api solitarie, Osmia cornifrons) rispondenu à i fungicidi di cuntattu è sistemichi cumunimenti usati nantu à e mele durante a fioritura. Questa lacuna di cunniscenza limita e decisioni regulatorie chì determinanu e concentrazioni sicure è u mumentu di a spruzzatura di fungicidi. Avemu valutatu l'effetti di dui fungicidi di cuntattu (captan è mancozeb) è quattru fungicidi interstrato/fitosistema (ciprociclina, miclobutanil, pirostrobina è trifloxystrobina). Effetti nantu à l'aumentu di pesu larvale, a sopravvivenza, u rapportu sessuale è a diversità batterica. A valutazione hè stata realizata utilizendu un biotest orale crònicu in u quale u polline hè statu trattatu in trè dosi basate nantu à a dosa attualmente raccomandata per l'usu in campu (1X), mezza dosa (0,5X) è dosa bassa (0,1X). Tutte e dosi di mancozeb è piritisolina anu riduttu significativamente u pesu corpurale è a sopravvivenza larvale. Avemu tandu sequenziatu u genu 16S per caratterizà u batterioma larvale di mancozeb, u fungicida rispunsevule di a più alta mortalità. Avemu trovu chì a diversità è l'abbundanza batterica eranu significativamente ridutte in e larve alimentate cù polline trattatu cù mancozeb. I nostri risultati di laburatoriu indicanu chì a spruzzatura di alcuni di questi fungicidi durante a fioritura hè particularmente dannusu per a salute di O. cornifrons. Questa infurmazione hè pertinente per e decisioni di gestione future riguardu l'usu sustenibile di i prudutti di prutezzione di l'arburi da fruttu è serve cum'è basa per i prucessi regulatori destinati à prutege l'impollinatori.
L'ape muratrice solitaria Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) hè stata introdutta in i Stati Uniti da u Giappone à a fine di l'anni 1970 è à u principiu di l'anni 1980, è a spezia hà ghjucatu un rolu impurtante d'impollinatore in l'ecosistemi gestiti dapoi. E pupulazioni naturalizate di st'ape facenu parte di circa 50 spezie d'ape salvatiche chì cumplementanu l'ape chì impollinanu i frutteti di mandorli è di mele in i Stati Uniti2,3. L'ape muratrici affrontanu parechje sfide, cumprese a frammentazione di l'habitat, i patogeni è i pesticidi3,4. Frà l'insetticidi, i fungicidi riducenu u guadagnu energeticu, a ricerca di cibo5 è u cundizionamentu di u corpu6,7. Ancu s'è ricerche recenti suggerenu chì a salute di l'ape muratrici hè direttamente influenzata da microrganismi cummensali è ectobattici,8,9 perchè i batteri è i funghi ponu influenzà a nutrizione è e risposte immunitarie, l'effetti di l'esposizione à i fungicidi nantu à a diversità microbica di l'ape muratrici sò appena cuminciati à esse studiati.
I fungicidi di diversi effetti (cuntattu è sistemichi) sò spruzzati in i frutteti prima è durante a fioritura per trattà e malatie cum'è a scabbia di a mela, u marciume amaru, u marciume brunu è l'oidio10,11. I fungicidi sò cunsiderati innocui per l'impollinatori, dunque sò raccomandati à i giardinieri durante u periodu di fioritura; L'esposizione è l'ingestione di questi fungicidi da l'ape hè relativamente ben cunnisciuta, postu chì face parte di u prucessu di registrazione di i pesticidi da l'Agenzia di Prutezzione Ambientale di i Stati Uniti è parechje altre agenzie di regulazione naziunali12,13,14. Tuttavia, l'effetti di i fungicidi nantu à e persone chì ùn sò micca api sò menu cunnisciuti perchè ùn sò micca richiesti da l'accordi di autorizazione di cummercializazione in i Stati Uniti15. Inoltre, ùn ci sò generalmente micca protokolli standardizati per testà l'ape singole16,17, è u mantenimentu di culonie chì furniscenu api per i testi hè difficiule18. E prove di diverse api gestite sò sempre più realizate in Europa è in i Stati Uniti per studià l'effetti di i pesticidi nantu à l'ape salvatiche, è protokolli standardizati sò stati recentemente sviluppati per O. cornifrons19.
L'ape cornute sò monociti è sò aduprate cummercialmente in e culture di carpe cum'è supplementu o rimpiazzamentu per l'ape da u meli. Queste api emergenu trà marzu è aprile, cù i masci precoci chì emergenu trè o quattru ghjorni prima di e femine. Dopu l'accoppiamentu, a femina raccoglie attivamente u polline è u nettaru per furnisce una seria di cellule di covata in a cavità tubulare di u nidu (naturale o artificiale)1,20. L'ova sò deposte nantu à u polline in l'internu di e cellule; a femina custruisce tandu un muru d'argilla prima di preparà a cellula successiva. E larve di u primu stadiu sò chjuse in u corion è si nutriscenu di fluidi embrionali. Da u secondu à u quintu stadiu (prepupa), e larve si nutriscenu di polline22. Una volta chì a pruvista di polline hè cumpletamente esaurita, e larve formanu bozzoli, si impupanu è emergenu cum'è adulte in a stessa camera di covata, di solitu à a fine di l'estate20,23. L'adulti emergenu a primavera seguente. A sopravvivenza di l'adulti hè assuciata à un guadagnu nettu di energia (guadagnu di pesu) basatu annantu à l'assunzione di cibo. Cusì, a qualità nutrizionale di u polline, è ancu altri fattori cum'è u clima o l'esposizione à i pesticidi, sò determinanti di a sopravvivenza è di a salute24.
L'insetticidi è i fungicidi applicati prima di a fioritura sò capaci di spustassi in a vasculatura di a pianta à diversi gradi, da translaminare (per esempiu, capace di spustassi da a superficia superiore di e foglie à a superficia inferiore, cum'è certi fungicidi) 25 à effetti veramente sistemichi. , chì ponu penetrà a corona da e radiche, ponu entre in u nettaru di i fiori di mela 26, induve ponu tumbà l'adulti O. cornifrons 27. Certi pesticidi si filtranu ancu in u polline, affettendu u sviluppu di e larve di mais è causendu a so morte 19. Altri studii anu dimustratu chì certi fungicidi ponu alterà significativamente u cumpurtamentu di nidificazione di a spezia correlata O. lignaria 28. Inoltre, studii di laburatoriu è di campu chì simulanu scenarii di esposizione à i pesticidi (cumpresi i fungicidi) anu dimustratu chì i pesticidi affettanu negativamente a fisiologia 22 a morfologia 29 è a sopravvivenza di l'ape è di alcune api solitarie. Diversi spray fungicidi applicati direttamente à i fiori aperti durante a fioritura ponu contaminà u polline raccoltu da l'adulti per u sviluppu larvale, i cui effetti restanu da studià 30.
Hè sempre più ricunnisciutu chì u sviluppu larvale hè influenzatu da u polline è da e cumunità microbiche di u sistema digestivu. U microbioma di l'ape influenza parametri cum'è a massa corporea31, i cambiamenti metabolichi22 è a suscettibilità à i patogeni32. Studi precedenti anu esaminatu l'influenza di u stadiu di sviluppu, di i nutrienti è di l'ambiente nantu à u microbioma di l'ape solitarie. Quessi studii anu rivelatu similitudini in a struttura è l'abbundanza di i microbiomi larvali è pollinichi33, è ancu di i generi batterici più cumuni Pseudomonas è Delftia, trà e spezie d'ape solitarie. Tuttavia, ancu s'è i fungicidi sò stati assuciati à strategie per prutege a salute di l'ape, l'effetti di i fungicidi nantu à a microbiota larvale per via di l'esposizione orale diretta restanu inesplorati.
Questu studiu hà testatu l'effetti di dosi in u mondu reale di sei fungicidi cumunimenti usati registrati per l'usu nantu à i frutti di l'arburi in i Stati Uniti, cumpresi i fungicidi di cuntattu è sistemichi amministrati per via orale à e larve di falena di u verme di u granu da alimenti contaminati. Avemu trovu chì i fungicidi di cuntattu è sistemichi anu riduttu l'aumentu di pesu corpurale di l'ape è anu aumentatu a mortalità, cù l'effetti più severi assuciati à u mancozeb è u piritiopide. Avemu dopu paragunatu a diversità microbica di e larve alimentate cù a dieta di polline trattata cù mancozeb cù quelle alimentate cù a dieta di cuntrollu. Discuteremu i meccanismi putenziali chì sò à a basa di a mortalità è l'implicazioni per i prugrammi di gestione integrata di i parassiti è di l'impollinatori (IPPM)36.
L'O. cornifrons adulti chì svernanu in bozzoli sò stati ottenuti da u Fruit Research Center, Biglerville, PA, è cunservati à -3 à 2 °C (± 0,3 °C). Prima di l'esperimentu (600 bozzoli in tutale). In maghju 2022, 100 bozzoli di O. cornifrons sò stati trasferiti ogni ghjornu in bicchieri di plastica (50 bozzoli per bicchiere, DI 5 cm × 15 cm di lunghezza) è sò state piazzate salviette dentru i bicchieri per prumove l'apertura è furnisce un sustratu masticabile, riducendu u stress nantu à l'ape petrose37. Pone dui bicchieri di plastica chì cuntenenu bozzoli in una gabbia per insetti (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) cù alimentatori di 10 ml chì cuntenenu una soluzione di saccarosio à 50% è cunservate per quattru ghjorni per assicurà a chiusura è l'accoppiamentu. 23 °C, umidità relativa 60%, fotoperiodu 10 l (bassa intensità): 14 ghjorni. 100 femine è masci accoppiati sò stati liberati ogni mattina per sei ghjorni (100 per ghjornu) in dui nidi artificiali durante u piccu di a fioritura di a mela (nidu trappola: larghezza 33,66 × altezza 30,48 × lunghezza 46,99 cm; Figura Supplementare 1). Piazzati à u Pennsylvania State Arboretum, vicinu à u ciliegiu (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), u pescu (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), u peru (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), u melu coronaria (Malus coronaria) è numerose varietà di meli (Malus coronaria, Malus), u melu domesticu 'Co-op 30′ Enterprise™, u melu Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, a begonia 'Freedom', a Begonia 'Golden Delicious', a Begonia 'Nova Spy'). Ogni casetta per acelli di plastica blu si mette sopra à duie scatule di legnu. Ogni cassetta di nidu cuntene 800 tubi di carta kraft vioti (aperti à spirale, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) inseriti in tubi di cellofan opachi (0,7 OD vede I tappi di plastica (tappi T-1X) furniscenu siti di nidificazione.
E duie cassette nidu eranu orientate à livante è eranu cuperte cù una recinzione di giardinu in plastica verde (mudellu Everbilt #889250EB12, dimensione di l'apertura 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) per impedisce l'accessu di roditori è acelli è piazzate nantu à a superficia di u terrenu accantu à e cassette di terrenu di a cassetta nidu. Cassetta nidu (Figura Supplementare 1a). L'ova di a piralide di u granu sò state raccolte ogni ghjornu raccogliendu 30 tubi da i nidi è trasportenduli in u laburatoriu. Aduprendu forbici, fate un tagliu à a fine di u tubu, poi smuntate u tubu à spirale per espone e cellule di covata. L'ova individuali è u so polline sò stati rimossi aduprendu una spatula curva (kit di strumenti Microslide, BioQuip Products Inc., California). L'ova sò state incubate nantu à carta da filtru umida è piazzate in una piastra di Petri per 2 ore prima di esse aduprate in i nostri esperimenti (Figura Supplementare 1b-d).
In u laburatoriu, avemu valutatu a tossicità orale di sei fungicidi applicati prima è durante a fioritura di u melu à trè cuncentrazioni (0,1X, 0,5X è 1X, induve 1X hè a marca applicata per 100 galloni d'acqua/acre. Dose alta in campu = cuncentrazione in u campu). , Tavula 1). Ogni cuncentrazione hè stata ripetuta 16 volte (n = 16). Dui fungicidi di cuntattu (Tavula S1: mancozeb 2696,14 ppm è captan 2875,88 ppm) è quattru fungicidi sistemichi (Tavula S1: piritiostrobina 250,14 ppm; trifloxystrobina 110,06 ppm; miclobutanil azolu 75,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) anu attu una tossicità per i frutti, i ligumi è e culture ornamentali. Avemu omogeneizatu u polline cù un macinatore, trasferitu 0,20 g in un pozzu (piastra Falcon à 24 pozzi), è aghjustatu è mischiatu 1 μL di soluzione fungicida per furmà polline piramidale cù pozzi di 1 mm di prufundità in i quali sò state piazzate l'ova. Piazzate cù una mini spatula (Figura Supplementare 1c,d). E piastre Falcon sò state conservate à temperatura ambiente (25 ° C) è 70% di umidità relativa. L'avemu paragunate cù e larve di cuntrollu alimentate cù una dieta omogenea di polline trattata cù acqua pura. Avemu registratu a mortalità è misuratu u pesu larvale ogni dui ghjorni finu à chì e larve anu righjuntu l'età prepupale cù una bilancia analitica (Fisher Scientific, precisione = 0,0001 g). Infine, u rapportu trà i sessi hè statu valutatu aprendu u bozzolu dopu à 2,5 mesi.
U DNA hè statu estrattu da larve intere di O. cornifrons (n = 3 per cundizione di trattamentu, polline trattatu cù mancozeb è polline micca trattatu) è avemu realizatu analisi di diversità microbica nantu à questi campioni, soprattuttu perchè in u mancozeb a più alta mortalità hè stata osservata in e larve chì ricevenu MnZn. U DNA hè statu amplificatu, purificatu utilizendu u kit di DNA DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead (Zymo Research, Irvine, CA), è sequenziatu (600 cicli) nantu à un Illumina® MiSeq™ utilizendu u kit v3. U sequenziamentu miratu di i geni di RNA ribosomiale 16S battericu hè statu realizatu utilizendu u Kit di Preparazione di a Biblioteca Quick-16S™ NGS (Zymo Research, Irvine, CA) utilizendu primer chì miranu a regione V3-V4 di u genu rRNA 16S. Inoltre, u sequenziamentu 18S hè statu realizatu utilizendu una inclusione PhiX di 10%, è l'amplificazione hè stata realizata utilizendu a coppia di primer 18S001 è NS4.
Impurtà è trattà letture accoppiate39 aduprendu u pipeline QIIME2 (v2022.11.1). Queste letture sò state tagliate è fusionate, è e sequenze chimeriche sò state eliminate aduprendu u plugin DADA2 in QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40. L'assegnazioni di classe 16S è 18S sò state eseguite aduprendu u plugin di classificazione d'uggetti Classify-sklearn è l'artefattu pre-addestratu silva-138-99-nb-classifier.
Tutti i dati sperimentali sò stati verificati per a nurmalità (Shapiro-Wilks) è l'omogeneità di e varianze (test di Levene). Siccome l'inseme di dati ùn hà micca rispettatu l'ipotesi di l'analisi parametrica è a trasfurmazione ùn hè micca riescita à standardizà i residui, avemu realizatu un'ANOVA bidirezionale non parametrica (Kruskal-Wallis) cù dui fattori [tempu (punti di tempu trifase di 2, 5 è 8 ghjorni) è fungicida] per valutà l'effettu di u trattamentu nantu à u pesu frescu di e larve, dopu sò stati realizati paraguni post hoc non parametrici à coppie utilizendu u test di Wilcoxon. Avemu utilizatu un mudellu lineare 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'abbondanza differenziale, u numeru di varianti di sequenza di ampliconi (ASV) hè statu riduttu à u livellu di u genere. I paraguni di l'abbundanza differenziale trà i gruppi chì utilizanu 16S (livellu di genere) è l'abbundanza relativa di 18S sò stati realizati utilizendu un mudellu additivu generalizatu per a pusizione, a scala è a forma (GAMLSS) cù distribuzioni familiari beta zero-inflated (BEZI), chì sò state modellate nantu à una macro . in Microbiome R43 (v1.1). 1). Eliminate e spezie mitocondriali è cloroplastiche prima di l'analisi differenziale. A causa di i diversi livelli tassonomichi di 18S, solu u livellu più bassu di ogni taxon hè statu utilizatu per l'analisi differenziali. Tutte l'analisi statistiche sò state realizate utilizendu R (v. 3.4.3., prughjettu CRAN) (Team 2013).
L'esposizione à u mancozeb, a piritiostrobina è a trifloxystrobina hà riduttu significativamente l'aumentu di pesu corpurale in O. cornifrons (Fig. 1). Quessi effetti sò stati osservati in modu consistente per tutte e trè dosi valutate (Fig. 1a-c). A ciclostrobina è u miclobutanil ùn anu micca riduttu significativamente u pesu di e larve.
Pesu frescu mediu di e larve di perforatore di u fustu misuratu in trè punti di tempu sottu à quattru trattamenti dietetichi (alimentazione omogenea di polline + fungicida: cuntrollu, dosi 0,1X, 0,5X è 1X). (a) Dose bassa (0,1X): 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; terzu puntu di tempu (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 (unu ghjornu). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; terzu puntu di tempu (ghjornu 8) χ2: 16,47, DF = 6; (c) Situ o dosa cumpleta (1X): 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 a varianza. E barre rapprisentanu a media ± SE di paraguni à coppie (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
À a dosa a più bassa (0,1X), u pesu corpurale di e larve hè statu riduttu di 60% cù a trifloxystrobina, 49% cù u mancozeb, 48% cù u miclobutanil, è 46% cù a pirithistrobina (Fig. 1a). Quandu sò state esposte à a metà di a dosa di campu (0,5X), u pesu corpurale di e larve di mancozeb hè statu riduttu di 86%, a pirithistrobina di 52% è a trifloxystrobina di 50% (Fig. 1b). Una dosa cumpleta di campu (1X) di mancozeb hà riduttu u pesu larvale di 82%, a pirithistrobina di 70%, è a trifloxystrobina, u miclobutanil è u sangard di circa 30% (Fig. 1c).
A mortalità era a più alta trà e larve alimentate cù u polline trattatu cù mancozeb, seguitate da piritiostrobina è trifloxystrobina. A mortalità hè aumentata cù l'aumentu di e dosi di mancozeb è piritisolina (Fig. 2; Tabella 2). Tuttavia, a mortalità di a piralide di u granu hè aumentata solu ligeramente cù l'aumentu di e concentrazioni di trifloxystrobina; u ciprodinil è u captan ùn anu micca aumentatu significativamente a mortalità paragunatu à i trattamenti di cuntrollu.
A mortalità di e larve di mosca di u perro hè stata paragunata dopu l'ingestione di polline trattatu individualmente cù sei fungicidi diversi. U mancozeb è a pentopiramide eranu più sensibili à l'esposizione orale à i vermi di mais (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linea, pendenza = 0,29, P < 0,001; pendenza = 0,24, P <0,00)).
In media, in tutti i trattamenti, 39,05% di i pazienti eranu femine è 60,95% eranu masci. Trà i trattamenti di cuntrollu, a pruporzione di donne era di 40% in i studii à bassa dosa (0,1X) è à mezza dosa (0,5X), è di 30% in i studii à dosa di campu (1X). À a dosa di 0,1X, trà e larve alimentate cù polline trattate cù mancozeb è miclobutanil, 33,33% di l'adulti eranu femine, 22% di l'adulti eranu femine, 44% di e larve adulte eranu femine, 44% di e larve adulte eranu femine. 50% di e larve adulte eranu femine, 41% di e larve adulte eranu femine, è i cuntrolli eranu 31% (Fig. 3a). À 0,5 volte a dosa, 33% di i vermi adulti in u gruppu mancozeb è piritiostrobina eranu femine, 36% in u gruppu trifloxystrobina, 41% in u gruppu miclobutanil, è 46% in u gruppu ciprostrobina. Questa cifra 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 piritiostrobina, 44% di u gruppu trifloxystrobina, 38% di u gruppu miclobutanil, 50% di u gruppu di cuntrollu eranu donne - 38,5% (Fig. 3c).
Percentuale di femine è masci dopu l'esposizione à fungicidi in u stadiu larvale. (a) Dose bassa (0,1X). (b) Mezza dose (0,5X). (c) Dose di campu o dose piena (1X).
L'analisi di a sequenza 16S hà dimustratu chì u gruppu battericu differia trà e larve alimentate cù polline trattatu cù mancozeb è e larve alimentate cù polline micca trattatu (Fig. 4a). L'indice microbianu di e larve micca trattate alimentate cù polline era più altu di quellu di e larve alimentate cù polline trattatu cù mancozeb (Fig. 4b). Ancu s'è a differenza osservata in a ricchezza trà i gruppi ùn era micca statisticamente significativa, era significativamente più bassa di quella osservata per e larve chì si alimentavanu cù polline micca trattatu (Fig. 4c). L'abbundanza relativa hà dimustratu chì a microbiota di e larve alimentate cù polline di cuntrollu era più diversa di quella di e larve alimentate cù larve trattate cù mancozeb (Fig. 5a). L'analisi descrittiva hà rivelatu a presenza di 28 generi in campioni di cuntrollu è trattati cù mancozeb (Fig. 5b). c L'analisi cù u sequenziamentu 18S ùn hà rivelatu alcuna differenza significativa (Figura Supplementare 2).
I profili SAV basati nantu à e sequenze 16S sò stati paragunati cù a ricchezza di Shannon è a ricchezza osservata à u livellu di u phylum. (a) Analisi di e coordinate principali (PCoA) basata nantu à a struttura generale di a cumunità microbica in larve alimentate cù polline micca trattate o di cuntrollu (blu) è mancozeb (aranciu). Ogni puntu di dati rapprisenta un campione separatu. U PCoA hè statu calculatu utilizendu a distanza di Bray-Curtis di a distribuzione t multivariata. L'ovali rapprisentanu u livellu di fiducia di l'80%. (b) Boxplot, dati di ricchezza di Shannon grezzi (punti) è c. Ricchezza osservabile. I boxplot mostranu e caselle per a linea mediana, l'intervallu interquartile (IQR) è 1,5 × IQR (n = 3).
Cumposizione di e cumunità microbiche di larve alimentate cù polline trattatu è micca trattatu cù mancozeb. (a) Abbundanza relativa di generi microbichi letti in larve. (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); E righe di a mappa di calore sò raggruppate utilizendu a distanza di currelazione è a connettività media.
I nostri risultati mostranu chì l'esposizione orale à fungicidi di cuntattu (mancozeb) è sistemichi (pirostrobina è trifloxystrobina), largamente applicati durante a fioritura, hà riduttu significativamente l'aumentu di pesu è hà aumentatu a mortalità di e larve di mais. Inoltre, u mancozeb hà riduttu significativamente a diversità è a ricchezza di u microbioma durante a fase prepupale. U miclobutanil, un altru fungicida sistemicu, hà riduttu significativamente l'aumentu di pesu corpurale larvale à tutte e trè dosi. Questu effettu era evidente à u secondu (ghjornu 5) è à u terzu (ghjornu 8) punti di tempu. In cuntrastu, u ciprodinil è u captan ùn anu micca riduttu significativamente l'aumentu di pesu o a sopravvivenza paragunatu à u gruppu di cuntrollu. À a nostra cunniscenza, questu travagliu hè u primu à determinà l'effetti di e dosi di campu di diversi fungicidi utilizati per prutege e culture di mais per via di l'esposizione diretta à u polline.
Tutti i trattamenti fungicidi anu riduttu significativamente l'aumentu di pesu corpurale paragunatu à i trattamenti di cuntrollu. U mancozeb hà avutu u più grande effettu nantu à l'aumentu di pesu corpurale di e larve cù una riduzione media di u 51%, seguitatu da a piritiostrobina. Tuttavia, altri studii ùn anu micca signalatu effetti avversi di e dosi di fungicidi in u campu nantu à i stadi larvali44. Ancu s'è i biocidi di ditiocarbammati anu dimustratu di avè una bassa tossicità acuta45, l'etilene bisditiocarbammati (EBDCS) cum'è u mancozeb ponu degradà si in sulfuru d'etilene d'urea. Dati i so effetti mutageni in altri animali, questu pruduttu di degradazione pò esse rispunsevule di l'effetti osservati46,47. Studi precedenti anu dimustratu chì a furmazione di etilene tiourea hè influenzata da fattori cum'è a temperatura elevata48, i livelli di umidità49 è a durata di almacenamentu di u pruduttu50. E cundizioni di almacenamentu adatte per i biocidi ponu mitigà questi effetti secundari. Inoltre, l'Autorità Europea per a Sicurezza Alimentare hà espressu preoccupazione per a tossicità di u piritiopide, chì hè statu dimustratu esse cancerogenu per i sistemi digestivi di altri animali51.
L'amministrazione orale di mancozeb, piritiostrobina è trifloxystrobina aumenta a mortalità di e larve di piralide di u granu. In cuntrastu, u miclobutanil, a ciprociclina è u captan ùn anu avutu alcun effettu nantu à a mortalità. Quessi risultati sò diffirenti da quelli di Ladurner et al.52, chì anu dimustratu chì u captan hà riduttu significativamente a sopravvivenza di l'adulti O. lignaria è Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Inoltre, hè statu trovu chì i fungicidi cum'è u captan è u boscalid causanu mortalità larvale52,53,54 o alteranu u cumpurtamentu alimentariu55. Quessi cambiamenti, à u so tornu, ponu influenzà a qualità nutrizionale di u polline è infine u guadagnu energeticu di u stadiu larvale. A mortalità osservata in u gruppu di cuntrollu era coerente cù altri studii 56,57.
U rapportu sessuale favurevule à u maschile osservatu in u nostru travagliu pò esse spiegatu da fattori cum'è l'accoppiamentu insufficiente è e cattive cundizioni climatiche durante a fioritura, cum'è suggeritu prima per O. cornuta da Vicens è Bosch. Ancu s'è e femine è i masci in u nostru studiu avianu quattru ghjorni per accoppiassi (un periodu generalmente cunsideratu sufficiente per un accoppiamentu riesciutu), avemu riduttu deliberatamente l'intensità di a luce per minimizà u stress. Tuttavia, sta mudificazione pò interferisce involuntariamente cù u prucessu di accoppiamentu61. Inoltre, l'ape sperimentanu parechji ghjorni di clima sfavurevule, cumprese pioggia è basse temperature (<5°C), chì ponu ancu influenzà negativamente u successu di l'accoppiamentu4,23.
Ancu s'è u nostru studiu s'hè cuncentratu annantu à tuttu u microbioma larvale, i nostri risultati furniscenu una visione di e putenziali relazioni trà e cumunità batteriche chì ponu esse critiche per a nutrizione di l'ape è l'esposizione à i fungicidi. Per esempiu, e larve alimentate cù u polline trattatu cù mancozeb avianu una struttura è un'abbundanza di a cumunità microbica significativamente ridutte paragunate à e larve alimentate cù u polline micca trattatu. In e larve chì cunsumavanu u polline micca trattatu, i gruppi batterichi Proteobacteria è Actinobacteria eranu dominanti è eranu prevalentemente aerobici o facultativamente aerobici. I batteri di Delft, generalmente assuciati à e spezie d'ape solitarie, sò cunnisciuti per avè attività antibiotica, chì indica un putenziale rolu protettivu contr'à i patogeni. Un'altra spezia batterica, Pseudomonas, era abbundante in e larve alimentate cù u polline micca trattatu, ma era significativamente ridutta in e larve trattate 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 solitarie34. Ancu s'è l'evidenza sperimentale di u rolu di Pseudomonas in a salute di O. cornifrons ùn hè stata studiata, hè statu dimustratu chì sta batteria prumove a sintesi di tossine 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 virale è batterica durante u periodu di sviluppu di e larve di O. cornifrons. Microbacterium hè un altru generu identificatu in u nostru studiu chì hè statu signalatu per esse presente in un numeru elevatu in e larve di mosca suldatu nera in cundizioni di fame66. In e larve di O. cornifrons, i microbatteri ponu cuntribuisce à l'equilibriu è a resilienza di u microbioma intestinale in cundizioni di stress. Inoltre, Rhodococcus si trova in e larve di O. cornifrons è hè cunnisciutu per e so capacità di disintossicazione67. Stu generu si trova ancu in l'intestinu di A. florea, ma in abbundanza assai bassa68. I nostri risultati dimustranu a presenza di multiple variazioni genetiche in numerosi taxa microbici chì ponu alterà i prucessi metabolichi in e larve. Tuttavia, hè necessaria una megliu comprensione di a diversità funzionale di O. cornifrons.
In riassuntu, i risultati indicanu chì u mancozeb, a piritiostrobina è a trifloxystrobina anu riduttu l'aumentu di pesu corpurale è anu aumentatu a mortalità di e larve di a piralide di u granu. Benchì ci sia una crescente preoccupazione per l'effetti di i fungicidi nantu à l'impollinatori, ci hè bisognu di capisce megliu l'effetti di i metaboliti residuali di sti cumposti. Quessi risultati ponu esse incorporati in raccomandazioni per prugrammi integrati di gestione di l'impollinatori chì aiutanu l'agricultori à evità l'usu di certi fungicidi prima è durante a fioritura di l'arburi da fruttu selezziunendu fungicidi è variendu u mumentu di l'applicazione, o incuragendu l'usu di alternative menu dannose 36. Questa infurmazione hè impurtante per sviluppà raccomandazioni nantu à l'usu di pesticidi, cum'è l'aghjustamentu di i prugrammi di spruzzatura esistenti è u cambiamentu di u mumentu di spruzzatura quandu si selezziunanu fungicidi o prumove l'usu di alternative menu periculose. Ulteriori ricerche sò necessarie nantu à l'effetti avversi di i fungicidi nantu à u rapportu trà i sessi, u cumpurtamentu alimentariu, u microbioma intestinale è i meccanismi moleculari chì sò à a basa di a perdita di pesu è a mortalità di a piralide di u granu.
I dati surghjenti 1, 2 è 3 in e Figure 1 è 2 sò stati dipusitati in u repositoriu 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 (Fig. 4, 5) sò dispunibili in u repositoriu NCBI SRA sottu u numeru d'accessu PRJNA1023565.
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Data di publicazione: 14 di maghju 2024