Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Útgáfan af vafranum sem þú notar hefur takmarkaðan CSS-stuðning. Til að ná sem bestum árangri mælum við með að þú notir nýrri útgáfu af vafranum þínum (eða slökkvir á samhæfingarstillingu í Internet Explorer). Á meðan, til að tryggja áframhaldandi stuðning, birtum við síðuna án stíl eða JavaScript.
Sveppalyf eru oft notuð meðan á blómgun trjáa stendur og geta ógnað frævurum skordýra. Hins vegar er lítið vitað um hvernig frævurar sem ekki eru býflugur (t.d. einbýlisflugur, Osmia cornifrons) bregðast við snerti- og kerfisbundnum sveppalyfjum sem almennt eru notuð á epli meðan á blómgun stendur. Þessi þekkingarbil takmarkar ákvarðanir í reglugerðum sem ákvarða örugga styrk og tímasetningu úðunar með sveppalyfjum. Við metum áhrif tveggja snertisveppalyfja (kaptan og mankóseb) og fjögurra millilags-/plöntukerfissveppalyfja (síprósýklíns, mýklóbútaníls, pýrostróbíns og trífloxýstróbíns). Áhrif á þyngdaraukningu lirfa, lifun, kynjahlutfall og fjölbreytni baktería. Matið var framkvæmt með langvinnri munnlegri lífprófun þar sem frjókorn voru meðhöndluð í þremur skömmtum byggt á núverandi ráðlögðum skammti til notkunar á vettvangi (1X), hálfum skammti (0,5X) og lágum skammti (0,1X). Allir skammtar af mankósebi og pýritisólíni minnkuðu verulega líkamsþyngd og lifun lirfa. Við raðgreindum síðan 16S genið til að einkenna lirfubakteríóm mankósebs, sveppalyfsins sem ber ábyrgð á hæstu dánartíðni. Við komumst að því að fjölbreytni og gnægð baktería minnkaði verulega í lirfum sem fengu frjókorn meðhöndluð með mankósebi. Niðurstöður rannsóknarstofu okkar benda til þess að úðun sumra þessara sveppalyfja á blómgun sé sérstaklega skaðleg heilsu O. cornifrons. Þessar upplýsingar eru mikilvægar fyrir framtíðarákvarðanir varðandi sjálfbæra notkun verndarvara fyrir ávaxtatrjá og þjóna sem grundvöllur fyrir reglugerðarferla sem miða að því að vernda frævunardýr.
Einræktaða múrbýflugan Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) var flutt til Bandaríkjanna frá Japan seint á áttunda áratugnum og snemma á níunda áratugnum og hefur tegundin gegnt mikilvægu hlutverki sem frævunaraðili í stýrðum vistkerfum síðan þá. Náttúrulegir stofnar þessarar býflugu eru hluti af um það bil 50 tegundum villtra býflugna sem bæta upp býflugurnar sem fræva möndlu- og eplatrjár í Bandaríkjunum2,3. Múrbýflugur standa frammi fyrir mörgum áskorunum, þar á meðal sundrun búsvæða, sýklum og skordýraeitri3,4. Meðal skordýraeiturs draga sveppalyf úr orkunýtingu, fæðuöflun5 og líkamsþjálfun6,7. Þó að nýlegar rannsóknir bendi til þess að heilsa múrbýflugna sé undir beinum áhrifum frá kommensal og utanbakteríum8,9 þar sem bakteríur og sveppir geta haft áhrif á næringu og ónæmissvörun, eru áhrif sveppalyfja á örverufjölbreytni múrbýflugna rétt að byrja að vera rannsökuð.
Sveppalyf með ýmsum áhrifum (snerti- og kerfisbundin) eru úðuð í ávaxtargörðum fyrir og meðan á blómgun stendur til að meðhöndla sjúkdóma eins og eplahrúður, beiska rotnun, brúnrotnun og duftkennda myglu10,11. Sveppalyf eru talin skaðlaus fyrir frævunardýr, þannig að þau eru ráðlögð garðyrkjumönnum á blómgunartímanum. Útsetning og inntaka þessara sveppalyfja af býflugum er tiltölulega vel þekkt, þar sem það er hluti af skráningarferli skordýraeiturs hjá Umhverfisstofnun Bandaríkjanna og mörgum öðrum innlendum eftirlitsstofnunum12,13,14. Hins vegar eru áhrif sveppalyfja á aðrar býflugur minna þekkt þar sem þeirra er ekki krafist samkvæmt markaðsleyfissamningum í Bandaríkjunum15. Að auki eru almennt engar stöðluð verklagsreglur fyrir prófanir á einstökum býflugum16,17, og það er krefjandi að viðhalda nýlendum sem sjá fyrir býflugum til prófana18. Tilraunir með mismunandi stýrðum býflugum eru í auknum mæli gerðar í Evrópu og Bandaríkjunum til að rannsaka áhrif skordýraeiturs á villtar býflugur, og stöðluð verklagsreglur hafa nýlega verið þróaðar fyrir O. cornifrons19.
Hornbýflugur eru einstofna frumur og eru notaðar í atvinnuskyni í karparækt sem viðbót eða staðgengill fyrir hunangsbýflugur. Þessar býflugur koma fram á milli mars og apríl, og forþroska karldýrin koma fram þremur til fjórum dögum á undan kvendýrunum. Eftir mökun safnar kvendýrið virkan frjókornum og nektar til að mynda röð af ungfrumum innan rörlaga hreiðurholsins (náttúrulegra eða gervi)1,20. Eggin eru lögð á frjókorn inni í frumunum; kvendýrið byggir síðan leirvegg áður en það undirbýr næstu frumu. Lirfurnar í fyrsta stigi eru lokaðar inni í æðarvöðvanum og nærast á fósturvökva. Frá öðru til fimmta stigi (forpúpu) nærast lirfurnar á frjókornum22. Þegar frjókornaforðinn er alveg uppurinn mynda lirfurnar púpur, púpa sig og koma fram sem fullorðnar í sama unghólfinu, venjulega síðsumars20,23. Fullorðnar býflugur koma fram vorið eftir. Lifun fullorðinna er tengd nettóorkuaukningu (þyngdaraukningu) byggðri á fæðuinntöku. Þannig eru næringargæði frjókorna, sem og aðrir þættir eins og veður eða útsetning fyrir skordýraeitri, ákvarðandi þættir lifunar og heilsu24.
Skordýraeitur og sveppalyf sem notuð eru fyrir blómgun geta færst innan æðakerfis plöntunnar í mismunandi mæli, allt frá því að vera translaminar (t.d. fært frá efri yfirborði laufblaða að neðri yfirborði, eins og sum sveppalyf) 25 til raunverulegra kerfisbundinna áhrifa. , sem geta komist inn í krónuna frá rótum, geta komist inn í nektar eplatrjánna 26, þar sem þau geta drepið fullorðna O. cornifrons 27. Sum skordýraeitur leka einnig út í frjókorn, sem hefur áhrif á þroska maíslirfa og veldur dauða þeirra 19. Aðrar rannsóknir hafa sýnt að sum sveppalyf geta breytt verulega hreiðurhegðun skyldrar tegundar O. lignaria 28. Að auki hafa rannsóknarstofu- og vettvangsrannsóknir sem herma eftir útsetningarsviðsmyndum fyrir skordýraeitur (þar á meðal sveppalyf) sýnt að skordýraeitur hefur neikvæð áhrif á lífeðlisfræði 22 formgerð 29 og lifun hunangsflugna og sumra einbýlisflugna. Ýmsar sveppaeyðandi úðar sem notaðar eru beint á opin blóm meðan á blómgun stendur geta mengað frjókorn sem fullorðnir fuglar safna til lirfuþroska, en áhrif þess eru enn ekki rannsökuð 30.
Það er sífellt meira viðurkennt að þroski lirfa er undir áhrifum frjókorna og örverusamfélaga meltingarkerfisins. Örveruflóran hjá hunangsflugum hefur áhrif á þætti eins og líkamsþyngd31, efnaskiptabreytingar22 og næmi fyrir sýklum32. Fyrri rannsóknir hafa skoðað áhrif þroskastigs, næringarefna og umhverfis á örveruflóru einbýlisbýflugna. Þessar rannsóknir leiddu í ljós líkt í uppbyggingu og fjölda lirfa- og frjókornaörveruflórunnar33, sem og algengustu bakteríuættkvíslunum Pseudomonas og Delftia, meðal einbýlisbýflugna. Þó að sveppalyf hafi verið tengd við aðferðir til að vernda heilsu býflugna, eru áhrif sveppalyfja á örveruflóru lirfa í gegnum beinan munnlegan sýkil enn órannsökuð.
Þessi rannsókn prófaði áhrif raunverulegra skammta af sex algengum sveppalyfjum sem skráð eru til notkunar á trjáávexti í Bandaríkjunum, þar á meðal snerti- og kerfisbundnum sveppalyfjum sem gefin eru lirfum maíshornorms til inntöku úr mengaðri matvælum. Við komumst að því að snerti- og kerfisbundin sveppalyf drógu úr þyngdaraukningu býflugna og juku dánartíðni, þar sem alvarlegustu áhrifin tengdust mankósebi og pýrítíópíði. Við bárum síðan saman örverufjölbreytni lirfa sem fengu frjókornmeðhöndlað fæði með mankósebi við þær sem fengu samanburðarfæði. Við ræðum hugsanlega aðferðir sem liggja að baki dánartíðni og áhrif á samþættar meindýra- og frævunaráætlanir (IPPM)36.
Fullorðnar O. cornifrons-púpur sem vetruðu í púpum voru fengnar frá Fruit Research Center í Biglerville í Pennsylvaníu og geymdar við −3 til 2°C (±0,3°C). Fyrir tilraunina (600 púpur samtals). Í maí 2022 voru 100 O. cornifrons-púpur fluttar daglega í plastbikara (50 púpur í hverjum bikar, DI 5 cm × 15 cm langir) og þurrkur settar í bikarana til að auðvelda opnun og veita tyggjanlegt undirlag, sem minnkar streitu á steinbýflugurnar37. Setjið tvo plastbikara með púpum í skordýrabúr (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taívan) með 10 ml fóðrara sem innihalda 50% súkrósalausn og geymið í fjóra daga til að tryggja lokun og mökun. 23°C, rakastig 60%, ljóstími 10 l (lágur styrkur): 14 dagar. 100 pöruðum kvenkyns og karldýrum var sleppt lausum á hverjum morgni í sex daga (100 á dag) í tvö gervihreiður á meðan eplablómgun stóð yfir (gildruhreiður: breidd 33,66 × hæð 30,48 × lengd 46,99 cm; Viðbótarmynd 1). Hreiðurnar voru settar upp í Pennsylvania State Arboretum, nálægt kirsuberjatrjám (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), ferskjum (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), peru (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coronaria-eplatré (Malus coronaria) og fjölmörgum afbrigðum af eplatrjám (Malus coronaria, Malus), heimiliseplatré 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus-eplatré 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begoníu 'Freedom', begoníu 'Golden Delicious' og begoníu 'Nova Spy'). Hvert blátt plastfuglahús passar ofan á tvo trékassa. Hvert hreiðurkassi innihélt 800 tóm kraftpappírsrör (opin í spíral, 0,8 cm í þvermál × 15 cm í lengd) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) sem voru sett í ógegnsæ sellófanrör (0,7 cm í ytra þvermál, sjá nánar). Plasttappa (T-1X tappa) mynda hreiðurstaði.
Báðir hreiðurkassarnir sneru í austur og voru þaktir grænum plastgirðingum fyrir garðinn (Everbilt gerð #889250EB12, opnunarstærð 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) til að koma í veg fyrir aðgang nagdýra og fugla og settir á jarðvegsyfirborðið við hliðina á jarðvegskössum hreiðurkassanna. Hreiðurkassinn (viðbótarmynd 1a). Maísborunaregg voru safnað daglega með því að safna 30 rörum úr hreiðrunum og flytja þau á rannsóknarstofuna. Með skærum er klippt á enda rörsins og síðan er spíralrörið tekið í sundur til að afhjúpa ungviðið. Einstök egg og frjókorn þeirra voru fjarlægð með bogadregnum spaða (Microslide verkfærakista, BioQuip Products Inc., Kaliforníu). Eggin voru ræktuð á rökum síupappír og sett í Petri-skál í 2 klukkustundir áður en þau voru notuð í tilraunum okkar (viðbótarmynd 1b-d).
Í rannsóknarstofunni metum við eituráhrif sex sveppalyfja sem borin voru á fyrir og meðan á eplablómgun stóð í þremur styrkleikum (0,1X, 0,5X og 1X, þar sem 1X er markið sem borið er á hverja 100 gallon af vatni/hektara. Hár skammtur á vettvangi = styrkur á vettvangi). , Tafla 1). Hver styrkur var endurtekinn 16 sinnum (n = 16). Tvö snertisveppalyf (Tafla S1: mankóseb 2696,14 ppm og kaptan 2875,88 ppm) og fjögur altæk sveppalyf (Tafla S1: pýríþíóstróbín 250,14 ppm; trífloxýstróbín 110,06 ppm; mýklóbútanílasól 75,12 ppm; sýpródíníl 280,845 ppm) höfðu eituráhrif á ávexti, grænmeti og skrautjurtir. Við gerðum frjókornin einsleit með kvörn, færðum 0,20 g í brunn (24 brunna Falcon-plata) og bættum við og blönduðum 1 μL af sveppalyfjalausn til að mynda pýramídaformað frjókorn með 1 mm djúpum brunnum þar sem eggin voru sett. Sett með litlum spaða (viðbótarmynd 1c,d). Falcon-plöturnar voru geymdar við stofuhita (25°C) og 70% rakastig. Við bárum þær saman við samanburðarlirfur sem fengu einsleitt frjókornafæði sem meðhöndlað var með hreinu vatni. Við skráðum dánartíðni og mældum þyngd lirfanna annan hvern dag þar til lirfurnar náðu púpualdri með greiningarvog (Fisher Scientific, nákvæmni = 0,0001 g). Að lokum var kynjahlutfallið metið með því að opna púpuna eftir 2,5 mánuði.
DNA var unnið úr heilum O. cornifrons lirfum (n = 3 fyrir hverja meðferðaraðstæðu, bæði meðhöndluð með mankósebi og ómeðhöndluð frjókorn) og við framkvæmdum greiningar á örverufjölbreytni á þessum sýnum, sérstaklega vegna þess að í mankósebi sást hæsta dánartíðni hjá lirfum sem fengu MnZn. DNA var magnað, hreinsað með DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA settinu (Zymo Research, Irvine, Kaliforníu) og raðgreint (600 lotur) á Illumina® MiSeq™ með v3 settinu. Markviss raðgreining á 16S ríbósóm RNA genum baktería var framkvæmd með Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, Kaliforníu) með því að nota praimera sem miða á V3-V4 svæðið í 16S rRNA geninu. Að auki var 18S raðgreining framkvæmd með 10% PhiX innlimun og mögnun var framkvæmd með praimeraparinu 18S001 og NS4.
Flytja inn og vinna úr pöruðum lestrum39 með því að nota QIIME2 leiðsluna (v2022.11.1). Þessum lestrum var klippt og sameinað, og kímæraraðir fjarlægðar með því að nota DADA2 viðbótina í QIIME2 (qiime dada2 hávaðapörun)40. 16S og 18S flokkaúthlutunin var framkvæmd með því að nota hlutaflokkara viðbótina Classify-sklearn og forþjálfaða artifact silva-138-99-nb-classifier.
Öll tilraunagögn voru könnuð með tilliti til eðlilegra gagna (Shapiro-Wilks) og einsleitni dreifni (Levene-próf). Þar sem gagnasafnið uppfyllti ekki forsendur breytugreiningar og umbreytingin náði ekki að staðla leifarnar, framkvæmdum við tvíhliða óbreytanlega ANOVA (Kruskal-Wallis) með tveimur þáttum [tími (þriggja fasa 2, 5 og 8 daga tímapunktar) og sveppaeyðir] til að meta áhrif meðferðar á ferskþyngd lirfanna, og síðan voru óbreyttar paraðar samanburðir framkvæmdar eftir á með Wilcoxon-prófinu. Við notuðum alhæft línulegt líkan (GLM) með Poisson-dreifingu til að bera saman áhrif sveppaeyðis á lifun yfir þrjá styrkleika sveppaeyðis41,42. Fyrir mismunandi gnægðargreiningu var fjöldi afbrigða af amplikonraða (ASV) tekinn saman á ættkvíslarstigi. Samanburður á mismunandi gnægð milli hópa með því að nota 16S (ættkvíslarstig) og hlutfallslega gnægð 18S var gerður með því að nota almennt samlagningarlíkan fyrir staðsetningu, mælikvarða og lögun (GAMLSS) með beta-núll-uppblásinni (BEZI) fjölskyldudreifingu, sem var líkanað á stóru formi í örveruflóru R43 (útg. 1.1). 1). Fjarlægið hvatbera- og grænukornategundir fyrir mismunagreiningu. Vegna mismunandi flokkunarstiga 18S var aðeins lægsta stig hvers flokks notað fyrir mismunagreiningar. Allar tölfræðilegar greiningar voru framkvæmdar með R (útg. 3.4.3., CRAN verkefni) (Team 2013).
Útsetning fyrir mankósebi, pýrítíóstróbíni og trífloxýstróbíni dró marktækt úr þyngdaraukningu hjá O. cornifrons (Mynd 1). Þessi áhrif komu fram í öllum þremur skömmtum sem metnir voru (Mynd 1a–c). Sýklóstróbín og mýklóbútaníl drógu ekki marktækt úr þyngd lirfanna.
Meðalþyngd lirfa stilkboranna, mæld á þremur tímapunktum undir fjórum fóðrunarmeðferðum (einsleitt frjókornafóðrun + sveppaeyðir: samanburður, 0,1X, 0,5X og 1X skammtar). (a) Lágur skammtur (0,1X): fyrsti tímapunktur (dagur 1): χ2: 30,99, DF = 6; P < 0,0001, annar tímapunktur (dagur 5): 22,83, DF = 0,0009; þriðji tímapunktur; tímapunktur (dagur 8): χ2: 28,39, DF = 6; (b) hálfur skammtur (0,5X): fyrsti tímapunktur (dagur 1): χ2: 35,67, DF = 6; P < 0,0001, annar tímapunktur (dagur eitt). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; Þriðji tímapunktur (dagur 8) χ2: 16,47, DF = 6; (c) Staðsetning eða fullur skammtur (1X): fyrsti tímapunktur (dagur 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, annar tímapunktur (dagur 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; þriðji tímapunktur (dagur 8): χ2: 28,39, DF = 6; óbreytileg dreifnigreining. Súlur tákna meðaltal ± staðalfrávik para samanburða (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Við lægsta skammt (0,1X) minnkaði líkamsþyngd lirfanna um 60% með trífloxýstróbíni, 49% með mankósebi, 48% með mýklóbútaníli og 46% með pýrítróbíni (Mynd 1a). Þegar lirfurnar fengu helming af vettvangsskammtinum (0,5X) minnkaði líkamsþyngd mankósebi um 86%, pýrítíóstróbín um 52% og trífloxýstróbín um 50% (Mynd 1b). Fullur vettvangsskammtur (1X) af mankósebi minnkaði þyngd lirfanna um 82%, pýrítíóstróbín um 70% og trífloxýstróbín, mýklóbútaníl og sangard um það bil 30% (Mynd 1c).
Dánartíðni var hæst hjá lirfum sem fengu frjókorn meðhöndluð með mankósebi, þar á eftir komu pýrítíóstróbín og trífloxýstróbín. Dánartíðni jókst með auknum skömmtum af mankósebi og pýritisólíni (Mynd 2; Tafla 2). Hins vegar jókst dánartíðni maísbora aðeins lítillega þegar styrkur trífloxýstróbíns jókst; sýpródíníl og kaptan juku ekki dánartíðni marktækt samanborið við samanburðarmeðferðir.
Dánartíðni lirfa borflugna var borin saman eftir inntöku frjókorna sem höfðu verið meðhöndlaðir með sex mismunandi sveppalyfjum. Mankóseb og pentópýramíð voru næmari fyrir inntöku maísmaðka (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (lína, halla = 0,29, P < 0,001; halla = 0,24, P < 0,00)).
Að meðaltali voru 39,05% sjúklinga konur og 60,95% karlar í öllum meðferðum. Meðal samanburðarhópsins var hlutfall kvenna 40% bæði í lágskammta rannsóknunum (0,1X) og hálfskammta rannsóknunum (0,5X) og 30% í vettvangsrannsóknunum (1X). Við 0,1-faldan skammt, meðal frjókornafóðraðra lirfa sem meðhöndlaðar voru með mankósebi og mýklóbútaníli, voru 33,33% fullorðinna lirfa kvenkyns, 22% fullorðinna lirfa kvenkyns, 44% fullorðinna lirfa kvenkyns, 41% fullorðinna lirfa kvenkyns og 31% í samanburðarhópnum (Mynd 3a). Við 0,5-faldan skammt voru 33% fullorðinna orma í mankóseb- og pýríþíóstróbínhópnum kvenkyns, 36% í trífloxýstróbínhópnum, 41% í mýklóbútanílhópnum og 46% í cýpróstróbínhópnum. Þessi tala var 53% í kaptanhópnum og 38% í samanburðarhópnum (Mynd 3b). Við 1X skammt voru 30% í mankósebhópnum konur, 36% í pýríþíóstróbínhópnum, 44% í trífloxýstróbínhópnum, 38% í mýklóbútanílhópnum og 50% í samanburðarhópnum konur – 38,5% (Mynd 3c).
Hlutfall kvenkyns og karlkyns borunarplantna eftir notkun sveppalyfja á lirfustigi. (a) Lágur skammtur (0,1X). (b) Hálfur skammtur (0,5X). (c) Skammtur á vettvangi eða fullur skammtur (1X).
16S raðgreining sýndi að bakteríuhópurinn var ólíkur milli lirfa sem fengu frjókorn meðhöndluð með mankósebi og lirfa sem fengu ómeðhöndluð frjókorn (Mynd 4a). Örveruvísitala ómeðhöndlaðra lirfa sem fengu frjókorn var hærri en hjá lirfum sem fengu frjókorn meðhöndluð með mankósebi (Mynd 4b). Þó að munurinn á örveruflóru milli hópa væri ekki tölfræðilega marktækur, var hann marktækt lægri en sá sem sást hjá lirfum sem fengu ómeðhöndluð frjókorn (Mynd 4c). Hlutfallsleg örveruflóra sýndi að örveruflóra lirfa sem fengu frjókorn meðhöndluð með mankósebi var fjölbreyttari en hjá lirfum sem fengu frjókorn meðhöndluð með mankósebi (Mynd 5a). Lýsandi greining leiddi í ljós tilvist 28 ættkvísla í samanburðarsýnum og sýnum sem fengu frjókorn meðhöndluð með mankósebi (Mynd 5b). c Greining með 18S raðgreiningu leiddi í ljós engan marktækan mun (Viðbótarmynd 2).
SAV snið byggð á 16S raðgreiningum voru borin saman við Shannon auðlegð og mældan auðlegð á fylkingarstigi. (a) Aðalhnitgreining (PCoA) byggð á heildarbyggingu örverusamfélagsins í ómeðhöndluðum frjókornafóðruðum eða samanburðar- (bláum) og mankósebfóðruðum lirfum (appelsínugulum). Hver gagnapunktur táknar aðskilið sýni. PCoA var reiknað með Bray-Curtis fjarlægðinni fyrir fjölbreytu t-dreifinguna. Sporöskjulaga línurit tákna 80% öryggisstig. (b) Kassarit, hrá Shannon auðlegðargögn (punktar) og c. Mælanlegur auðlegð. Kassarit sýna kassa fyrir miðlínu, millifjórðungsbil (IQR) og 1,5 × IQR (n = 3).
Samsetning örverusamfélaga lirfa sem nærast á frjókornum með og án mankóseba. (a) Hlutfallsleg fjöldi örveruættkvísla í lirfum. (b) Hitakort yfir greind örverusamfélög. Delftia (hlutfallslíkinda (OR) = 0,67, P = 0,0030) og Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060); Raðir hitakortsins eru flokkaðar með fylgnifjarlægð og meðaltengingu.
Niðurstöður okkar sýna að útsetning fyrir snerti- (mancozeb) og kerfisbundnum (pyrostróbín og trífloxýstróbín) sveppalyfjum, sem voru mikið notuð á blómgunartíma, dró verulega úr þyngdaraukningu og aukinni dánartíðni maíslirfa. Að auki dró mancozeb verulega úr fjölbreytileika og auðlegð örveruflórunnar á forpúpustigi. Mýklóbútaníl, annað kerfisbundið sveppalyf, dró verulega úr þyngdaraukningu lirfanna við alla þrjá skammta. Þessi áhrif voru augljós á öðrum tímapunkti (dagur 5) og þriðja (dagur 8). Aftur á móti drógu sýpródíníl og kaptan ekki marktækt úr þyngdaraukningu eða lifun samanborið við samanburðarhópinn. Okkur vitandi er þessi vinna sú fyrsta til að ákvarða áhrif mismunandi sveppalyfja sem notuð eru til að vernda maísræktun með beinni frjókornaútsetningu.
Allar sveppaeyðandi meðferðir drógu verulega úr þyngdaraukningu samanborið við samanburðarmeðferðir. Mankóseb hafði mest áhrif á þyngdaraukningu lirfa með meðalminnkun upp á 51%, þar á eftir kom pýrítíóstróbín. Hins vegar hafa aðrar rannsóknir ekki greint frá aukaverkunum sveppaeyðandi skammta á lirfustigum44. Þótt sýnt hafi verið fram á að dítíókarbamat lífeiturefni hafa lága bráðaeitrun45, geta etýlen bisdítíókarbamöt (EBDCS) eins og mankóseb brotnað niður í þvagefnisetýlensúlfíð. Miðað við stökkbreytandi áhrif þess á önnur dýr gæti þetta niðurbrotsefni verið ábyrgt fyrir þeim áhrifum sem komu fram46,47. Fyrri rannsóknir hafa sýnt að myndun etýlen þíóúrea er undir áhrifum þátta eins og hækkaðs hitastigs48, rakastigs49 og geymslutíma vörunnar50. Rétt geymsluskilyrði fyrir lífeiturefni geta dregið úr þessum aukaverkunum. Að auki hefur Matvælaöryggisstofnun Evrópu lýst yfir áhyggjum af eituráhrifum pýrítíópíðs, sem hefur reynst krabbameinsvaldandi í meltingarfærum annarra dýra51.
Inntaka mankósebs, pýrítíóstróbíns og trífloxýstróbíns eykur dánartíðni lirfa maísborana. Aftur á móti höfðu mýklóbútaníl, síprósýklín og kaptan engin áhrif á dánartíðni. Þessar niðurstöður eru frábrugðnar niðurstöðum Ladurner o.fl.52, sem sýndu fram á að kaptan minnkaði verulega lifun fullorðinna O. lignaria og Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Að auki hefur komið í ljós að sveppalyf eins og kaptan og boscalid valda dánartíðni lirfa52,53,54 eða breyta fæðuhegðun55. Þessar breytingar geta aftur á móti haft áhrif á næringargæði frjókornanna og að lokum orkunýtingu lirfustigsins. Dánartíðni sem kom fram í samanburðarhópnum var í samræmi við aðrar rannsóknir 56,57.
Kynjahlutfallið sem kom fram í rannsókn okkar, þar sem karldýrin eru í hag, gæti verið skýrt með þáttum eins og ófullnægjandi mökun og slæmum veðurskilyrðum meðan á blómgun stóð, eins og áður var lagt til fyrir O. cornuta af Vicens og Bosch. Þó að kvenkyns og karldýr í rannsókn okkar hefðu fjóra daga til að makast (tími sem almennt er talinn nægjanlegur fyrir farsæla mökun), minnkuðum við vísvitandi ljósstyrk til að lágmarka streitu. Hins vegar getur þessi breyting óviljandi truflað mökunarferlið61. Að auki upplifa býflugur nokkra daga af slæmu veðri, þar á meðal rigningu og lágum hita (<5°C), sem getur einnig haft neikvæð áhrif á mökunarárangur4,23.
Þó að rannsókn okkar hafi einbeitt sér að öllu örveruflórunni í lirfunum, veita niðurstöður okkar innsýn í hugsanleg tengsl milli bakteríusamfélaga sem geta skipt sköpum fyrir næringu býflugna og útsetningu fyrir sveppalyfjum. Til dæmis höfðu lirfur sem fengu frjókorn meðhöndluð með mankósebi marktækt minnkaða uppbyggingu og fjölda örverusamfélaga samanborið við lirfur sem fengu ómeðhöndluð frjókorn. Í lirfum sem neyttu ómeðhöndlaðs frjókorns voru bakteríuhóparnir Proteobacteria og Actinobacteria ríkjandi og voru aðallega loftháðir eða valfrjálst loftháðir. Delft-bakteríur, sem venjulega tengjast einbýlisbýflugum, eru þekktar fyrir að hafa sýklalyfjavirkni, sem bendir til hugsanlegs verndandi hlutverks gegn sýklum. Önnur bakteríutegund, Pseudomonas, var algeng í lirfum sem fengu ómeðhöndluð frjókorn, en var marktækt minni í lirfum sem fengu mankósebi. Niðurstöður okkar styðja fyrri rannsóknir sem benda á Pseudomonas sem eina algengustu ættkvíslina í O. bicornis35 og öðrum einbýlisvespum34. Þó að tilraunakenndar sannanir fyrir hlutverki Pseudomonas í heilsu O. cornifrons hafi ekki verið rannsakaðar, hefur verið sýnt fram á að þessi baktería stuðlar að myndun verndandi eiturefna í bjöllunni Paederus fuscipes og stuðlar að arginínumbrotum in vitro 35, 65. Þessar athuganir benda til hugsanlegs hlutverks í vörn veira og baktería á þroskatíma O. cornifrons lirfa. Microbacterium er önnur ættkvísl sem greind var í rannsókn okkar og greint er frá að sé til staðar í miklu magni í lirfum svartflugna við hungurskilyrði 66. Í O. cornifrons lirfum geta örverur stuðlað að jafnvægi og seiglu þarmaflórunnar við streituaðstæður. Að auki finnst Rhodococcus í O. cornifrons lirfum og er þekkt fyrir afeitrunarhæfni sína 67. Þessi ættkvísl finnst einnig í þörmum A. florea, en í mjög litlu magni 68. Niðurstöður okkar sýna fram á tilvist margra erfðabreytileika í fjölmörgum örverutegundum sem geta breytt efnaskiptaferlum í lirfum. Hins vegar er þörf á betri skilningi á virkni O. cornifrons.
Í stuttu máli benda niðurstöðurnar til þess að mankóseb, pýríþíóstróbín og trífloxýstróbín hafi dregið úr þyngdaraukningu og aukið dánartíðni lirfa maísborana. Þó að vaxandi áhyggjur séu af áhrifum sveppalyfja á frævunardýr er þörf á að skilja betur áhrif leifar af umbrotsefnum þessara efnasambanda. Þessar niðurstöður má fella inn í ráðleggingar um samþættar stjórnunaráætlanir fyrir frævunardýr sem hjálpa bændum að forðast notkun ákveðinna sveppalyfja fyrir og meðan á blómgun ávaxtatrjáa stendur með því að velja sveppalyf og breyta tímasetningu úðunar, eða með því að hvetja til notkunar á minna skaðlegum valkostum 36. Þessar upplýsingar eru mikilvægar til að þróa ráðleggingar um notkun skordýraeiturs, svo sem að aðlaga núverandi úðunaráætlanir og breyta úðunartíma þegar sveppalyf eru valin eða stuðla að notkun á minna hættulegum valkostum. Frekari rannsókna er þörf á skaðlegum áhrifum sveppalyfja á kynjahlutfall, fæðuhegðun, þarmaflóruna og sameindaferla sem liggja að baki þyngdartapi og dánartíðni maísborana.
Gögnin 1, 2 og 3 á myndum 1 og 2 hafa verið geymd í gagnageymslu figshare, DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 og https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. Röðin sem greind var í þessari rannsókn (myndir 4, 5) er aðgengileg í gagnageymslu NCBI SRA undir aðgangsnúmerinu PRJNA1023565.
Bosch, J. og Kemp, WP Þróun og stofnun hunangsflugnategunda sem frævunaraðila landbúnaðarafurða: dæmið um ættkvíslina Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) og ávaxtatré. bull. Ntomore. resource. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG o.fl. Frævunaraðferðir og skynjun á öðrum frævunaraðilum meðal eplaræktenda í New York og Pennsylvaníu. uppfærsla. Landbúnaður. Matvælakerfi. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL og Ricketts TH Vistfræði og hagfræði möndlufrævunar með innlendum býflugum. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., og Park, Y.-L. Áhrif loftslagsbreytinga á fænfræði tragopana: áhrif á stofnstjórnun. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR og Pitts-Singer, TL Áhrif sveppaeyðandi og hjálparefnaúða á hreiðurhegðun tveggja einbýlisbýflugna (Osmia lignaria og Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. o.fl. Lítið eiturefni í plöntum (fenbúkónazól) truflar gæði æxlunar karldýra og leiðir til minni mökunarárangurs hjá villtum einbýlisflugum. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. o.fl. Skordýraeitur með neonicotinoid-efnum og ergosterólmyndun bæla niður dánartíðni af völdum samverkandi sveppalyfja hjá þremur býflugnategundum. Meindýraeyðing. vísindin. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. og Danforth BN. Lirfur einangraðra geitunga breyta fjölbreytileika baktería sem frjókorn veita býflugum sem búa í stilkvarpi, Osmia cornifrons (Megachilidae). framan. örvera. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN og Steffan SA. Utanlífsörverurnar í gerjuðum frjókornum eru jafn mikilvægar fyrir þroska einbýlisbýflugna og frjókornin sjálf. Vistfræði. Þróun. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F og Thalheimer M. Gróðursetning milli raða í eplagörðum til að stjórna endursáningarsjúkdómum: hagnýt rannsókn á árangri byggð á örverufræðilegum vísbendingum. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG og Peter KA Beisk rotnun epla í mið-Atlantshafi Bandaríkjanna: mat á orsökum tegunda og áhrif svæðisbundinna veðurskilyrða og næmi ræktunarafbrigða. Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. og Stanley DA Sveppaeyðir, illgresiseyðir og býflugur: kerfisbundin yfirlitsgreining á núverandi rannsóknum og aðferðum. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED og Jepson, PC Samverkandi áhrif EBI sveppalyfja og pýretróíð skordýraeiturs á hunangsflugur (Apis mellifera). pests the science. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE og Peng, CY Áhrif valinna sveppalyfja á vöxt og þroska lirfa hunangsbýflugna Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Miðvikudagur. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., og McArt, S. Leiðbeiningar um notkun skordýraeiturs til að vernda frævunardýr í trjágörðum (Cornell háskóli, 2018).
Iwasaki, JM og Hogendoorn, K. Útsetning býflugna fyrir öðrum efnum en skordýraeitri: yfirlit yfir aðferðir og birtar niðurstöður. Landbúnaður. Vistkerfi. Miðvikudagur. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. og Pitts-Singer TL Áhrif tegundar framboðs og útsetningar fyrir skordýraeitri á þroska lirfa Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Miðvikudagur. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM og Pitts-Singer TL Ferlar útsetningar fyrir skordýraeitri hjá einbýlisbýflugum sem búa í tómum hreiðum. Miðvikudagur. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT o.fl. Ný lífprófunaraðferð við inntöku til að meta eituráhrif skordýraeiturs í fullorðnum japönskum garðbýflugum (Osmia cornifrons). vísindin. Skýrslur 10, 9517 (2020).
Birtingartími: 14. maí 2024