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I fungicidi vengono spesso utilizzati durante la fioritura dei frutti degli alberi e possono minacciare gli insetti impollinatori.Tuttavia, si sa poco su come gli impollinatori diversi dalle api (ad esempio, le api solitarie, Osmia cornifrons) rispondono ai fungicidi sistemici e di contatto comunemente utilizzati sulle mele durante la fioritura.Questa lacuna di conoscenze limita le decisioni normative che determinano le concentrazioni sicure e i tempi di irrorazione dei fungicidi.Abbiamo valutato gli effetti di due fungicidi di contatto (captan e mancozeb) e quattro fungicidi interstrato/fitosistema (ciprociclina, myclobutanil, pirostrobin e trifloxystrobin).Effetti sull'aumento di peso delle larve, sulla sopravvivenza, sul rapporto tra i sessi e sulla diversità batterica.La valutazione è stata condotta utilizzando un test biologico orale cronico in cui il polline è stato trattato in tre dosi in base alla dose attualmente raccomandata per l'uso sul campo (1X), metà dose (0,5X) e dose bassa (0,1X).Tutte le dosi di mancozeb e piritisolina hanno ridotto significativamente il peso corporeo e la sopravvivenza delle larve.Abbiamo poi sequenziato il gene 16S per caratterizzare il batterioma larvale di mancozeb, il fungicida responsabile della più alta mortalità.Abbiamo scoperto che la diversità e l’abbondanza batterica erano significativamente ridotte nelle larve alimentate con polline trattato con mancozeb.I nostri risultati di laboratorio indicano che l'irrorazione di alcuni di questi fungicidi durante la fioritura è particolarmente dannosa per la salute dell'O. cornifrons.Queste informazioni sono rilevanti per le future decisioni gestionali riguardanti l’uso sostenibile dei prodotti per la protezione degli alberi da frutto e servono come base per i processi normativi volti a proteggere gli impollinatori.
L'ape muratrice solitaria Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) è stata introdotta negli Stati Uniti dal Giappone tra la fine degli anni '70 e l'inizio degli anni '80 e da allora la specie ha svolto un importante ruolo di impollinatore negli ecosistemi gestiti.Le popolazioni naturalizzate di questa ape fanno parte di circa 50 specie di api selvatiche che completano le api che impollinano i mandorli e i meleti negli Stati Uniti2,3.Le api muratrici devono affrontare molte sfide, tra cui la frammentazione dell'habitat, gli agenti patogeni e i pesticidi3,4.Tra gli insetticidi, i fungicidi riducono il guadagno di energia, il foraggiamento5 e il condizionamento corporeo6,7.Sebbene recenti ricerche suggeriscano che la salute delle api Mason sia direttamente influenzata da microrganismi commensali ed ectobatici,8,9 poiché batteri e funghi possono influenzare la nutrizione e le risposte immunitarie, gli effetti dell’esposizione ai fungicidi sulla diversità microbica delle api Mason stanno appena iniziando a essere evidenti. studiato.
Fungicidi di vario effetto (di contatto e sistemici) vengono spruzzati nei frutteti prima e durante la fioritura per trattare malattie come la ticchiolatura del melo, il marciume amaro, il marciume bruno e l'oidio10,11.I fungicidi sono considerati innocui per gli impollinatori, quindi sono consigliati ai giardinieri durante il periodo della fioritura;L'esposizione e l'ingestione di questi fungicidi da parte delle api è relativamente ben nota, poiché fa parte del processo di registrazione dei pesticidi da parte della Environmental Protection Agency degli Stati Uniti e di molte altre agenzie di regolamentazione nazionali12,13,14.Tuttavia, gli effetti dei fungicidi su prodotti non api sono meno conosciuti perché non sono richiesti dagli accordi di autorizzazione all’immissione in commercio negli Stati Uniti15.Inoltre, generalmente non esistono protocolli standardizzati per testare singole api16,17, e mantenere colonie che forniscano api da testare è impegnativo18.In Europa e negli Stati Uniti vengono condotte sempre più sperimentazioni su diverse api gestite per studiare gli effetti dei pesticidi sulle api selvatiche e recentemente sono stati sviluppati protocolli standardizzati per O. cornifrons19.
Le api cornute sono monociti e vengono utilizzate commercialmente nelle colture di carpe come integratore o sostituto delle api mellifere.Queste api emergono tra marzo e aprile, con i maschi precoci che emergono tre o quattro giorni prima delle femmine.Dopo l'accoppiamento, la femmina raccoglie attivamente polline e nettare per fornire una serie di celle di covata all'interno della cavità tubolare del nido (naturale o artificiale)1,20.Le uova vengono deposte sul polline all'interno delle cellule;la femmina poi costruisce un muro di argilla prima di preparare la cella successiva.Le larve del primo stadio sono racchiuse nel corion e si nutrono di fluidi embrionali.Dal secondo al quinto stadio (prepupa), le larve si nutrono di polline22.Una volta che la riserva di polline è completamente esaurita, le larve formano bozzoli, si impupano ed emergono come adulti nella stessa camera di covata, solitamente alla fine dell'estate20,23.Gli adulti emergono la primavera successiva.La sopravvivenza degli adulti è associata all’aumento di energia netto (aumento di peso) basato sull’assunzione di cibo.Pertanto, la qualità nutrizionale del polline, così come altri fattori come le condizioni meteorologiche o l’esposizione ai pesticidi, sono determinanti della sopravvivenza e della salute24.
Gli insetticidi e i fungicidi applicati prima della fioritura sono in grado di muoversi all'interno del sistema vascolare della pianta a vari livelli, da effetti translaminari (ad esempio, in grado di spostarsi dalla superficie superiore delle foglie a quella inferiore, come alcuni fungicidi) 25 a effetti realmente sistemici., che possono penetrare nella corona dalle radici, possono entrare nel nettare dei fiori del melo26, dove possono uccidere gli adulti di O. cornifrons27.Alcuni pesticidi penetrano anche nel polline, influenzando lo sviluppo delle larve di mais e causandone la morte19.Altri studi hanno dimostrato che alcuni fungicidi possono alterare significativamente il comportamento di nidificazione della specie affine O. lignaria28.Inoltre, studi di laboratorio e sul campo che simulano scenari di esposizione ai pesticidi (compresi i fungicidi) hanno dimostrato che i pesticidi influiscono negativamente sulla fisiologia22, sulla morfologia29 e sulla sopravvivenza delle api mellifere e di alcune api solitarie.Vari spray fungicidi applicati direttamente sui fiori aperti durante la fioritura possono contaminare il polline raccolto dagli adulti per lo sviluppo larvale, i cui effetti restano da studiare30.
È sempre più riconosciuto che lo sviluppo larvale è influenzato dal polline e dalle comunità microbiche del sistema digestivo.Il microbioma delle api influenza parametri quali la massa corporea31, i cambiamenti metabolici22 e la suscettibilità agli agenti patogeni32.Studi precedenti hanno esaminato l’influenza dello stadio di sviluppo, dei nutrienti e dell’ambiente sul microbioma delle api solitarie.Questi studi hanno rivelato somiglianze nella struttura e nell’abbondanza dei microbiomi larvali e pollinici33, nonché nei generi batterici più comuni Pseudomonas e Delftia, tra le specie di api solitarie.Tuttavia, sebbene i fungicidi siano stati associati a strategie per proteggere la salute delle api, i loro effetti sul microbiota larvale attraverso l’esposizione orale diretta rimangono inesplorati.
Questo studio ha testato gli effetti di dosi reali di sei fungicidi comunemente usati registrati per l’uso sui frutti degli alberi negli Stati Uniti, inclusi fungicidi di contatto e sistemici somministrati per via orale alle larve di falena del mais provenienti da alimenti contaminati.Abbiamo scoperto che i fungicidi sistemici e di contatto riducono l’aumento di peso corporeo delle api e aumentano la mortalità, con gli effetti più gravi associati a mancozeb e piritiopide.Abbiamo poi confrontato la diversità microbica delle larve alimentate con la dieta pollinica trattata con mancozeb con quelle alimentate con la dieta di controllo.Discutiamo i potenziali meccanismi alla base della mortalità e le implicazioni per i programmi di gestione integrata dei parassiti e degli impollinatori (IPPM)36.
Gli esemplari adulti di O. cornifrons svernanti nei bozzoli sono stati ottenuti dal Fruit Research Center, Biglerville, Pennsylvania, e conservati a una temperatura compresa tra -3 e 2°C (±0,3°C).Prima dell'esperimento (600 bozzoli in totale).Nel maggio 2022, 100 bozzoli di O. cornifrons sono stati trasferiti quotidianamente in bicchieri di plastica (50 bozzoli per tazza, DI 5 cm × 15 cm di lunghezza) e all'interno dei bicchieri sono state posizionate delle salviette per favorire l'apertura e fornire un substrato masticabile, riducendo lo stress sul tessuto pietroso. api37 .Posizionare due bicchieri di plastica contenenti bozzoli in una gabbia per insetti (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) con alimentatori da 10 ml contenenti una soluzione di saccarosio al 50% e conservare per quattro giorni per garantire la chiusura e l'accoppiamento.23°C, umidità relativa 60%, fotoperiodo 10 l (bassa intensità): 14 giorni.100 femmine e maschi accoppiati sono stati rilasciati ogni mattina per sei giorni (100 al giorno) in due nidi artificiali durante il picco della fioritura delle mele (nido trappola: larghezza 33,66 × altezza 30,48 × lunghezza 46,99 cm; Figura 1 supplementare).Collocato presso il Pennsylvania State Arboretum, vicino a ciliegia (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), pesca (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pera (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia ' Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), melo coronaria (Malus coronaria) e numerose varietà di meli (Malus coronaria, Malus), melo domestico 'Co-op 30′ Enterprise™, melo Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Ogni casetta per uccelli in plastica blu può essere posizionata sopra due scatole di legno.Ogni cassetta nido conteneva 800 tubi di carta kraft vuoti (spirale aperta, 0,8 cm DI x 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) inseriti in tubi di cellophane opaco (0,7 OD vedere I tappi di plastica (tappi T-1X) forniscono siti di nidificazione .
Entrambi i nidi sono rivolti a est e sono stati coperti con recinzione da giardino in plastica verde (modello Everbilt n. 889250EB12, dimensioni apertura 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) per impedire l'accesso di roditori e uccelli e posizionati sulla superficie del terreno accanto al terreno del nido scatole.Nido (Figura 1a supplementare).Le uova di piralide del mais sono state raccolte quotidianamente prelevando 30 tubi dai nidi e trasportandoli al laboratorio.Utilizzando le forbici, praticare un taglio all'estremità del tubo, quindi smontare il tubo a spirale per esporre le cellule della covata.Le singole uova e il loro polline sono stati rimossi utilizzando una spatola curva (kit di strumenti Microslide, BioQuip Products Inc., California).Le uova sono state incubate su carta da filtro umida e poste in una capsula Petri per 2 ore prima di essere utilizzate nei nostri esperimenti (Figura complementare 1b-d).
In laboratorio, abbiamo valutato la tossicità orale di sei fungicidi applicati prima e durante la fioritura dei meli a tre concentrazioni (0,1X, 0,5X e 1X, dove 1X è il segno applicato per 100 litri di acqua/acro. Dose elevata sul campo = concentrazione nel campo)., Tabella 1).Ciascuna concentrazione è stata ripetuta 16 volte (n = 16).Due fungicidi da contatto (Tabella S1: mancozeb 2696,14 ppm e captan 2875,88 ppm) e quattro fungicidi sistemici (Tabella S1: piritiostrobina 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; miclobutanil azolo 75,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) tossicità su frutta, verdura e colture ornamentali .Abbiamo omogeneizzato il polline utilizzando un tritatutto, trasferito 0,20 g in un pozzetto (piastra Falcon da 24 pozzetti) e aggiunto e miscelato 1 μL di soluzione fungicida per formare polline piramidale con pozzetti profondi 1 mm in cui sono state collocate le uova.Posizionare utilizzando una mini spatola (Figura complementare 1c,d).Le piastre Falcon sono state conservate a temperatura ambiente (25°C) e con un'umidità relativa del 70%.Li abbiamo confrontati con larve di controllo alimentate con una dieta pollinica omogenea trattata con acqua pura.Abbiamo registrato la mortalità e misurato il peso delle larve a giorni alterni fino a quando le larve hanno raggiunto l'età prepupale utilizzando una bilancia analitica (Fisher Scientific, precisione = 0,0001 g).Infine, il rapporto tra i sessi è stato valutato aprendo il bozzolo dopo 2,5 mesi.
Il DNA è stato estratto da larve intere di O. cornifrons (n = 3 per condizione di trattamento, polline trattato con mancozeb e non trattato) e abbiamo eseguito analisi della diversità microbica su questi campioni, soprattutto perché nel mancozeb la mortalità più elevata è stata osservata nelle larve.ricevendo MnZn.Il DNA è stato amplificato, purificato utilizzando il kit DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) e sequenziato (600 cicli) su un Illumina® MiSeq™ utilizzando il kit v3.Il sequenziamento mirato dei geni dell'RNA ribosomiale 16S batterico è stato eseguito utilizzando il kit Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) utilizzando primer mirati alla regione V3-V4 del gene dell'rRNA 16S.Inoltre, il sequenziamento 18S è stato eseguito utilizzando l'inclusione PhiX al 10% e l'amplificazione è stata eseguita utilizzando la coppia di primer 18S001 e NS4.
Importa ed elabora letture accoppiate39 utilizzando la pipeline QIIME2 (v2022.11.1).Queste letture sono state tagliate e unite e le sequenze chimeriche sono state rimosse utilizzando il plugin DADA2 in QIIME2 (accoppiamento rumore qiime dada2)40.Le assegnazioni delle classi 16S e 18S sono state eseguite utilizzando il plugin di classificazione degli oggetti Classify-sklearn e l'artefatto pre-addestrato silva-138-99-nb-classifier.
Tutti i dati sperimentali sono stati controllati per la normalità (Shapiro-Wilks) e l'omogeneità delle varianze (test di Levene).Poiché il set di dati non soddisfaceva i presupposti dell'analisi parametrica e la trasformazione non è riuscita a standardizzare i residui, abbiamo eseguito un'ANOVA a due vie non parametrica (Kruskal-Wallis) con due fattori [tempo (tre fasi 2, 5 e 8 giorni punti temporali) e fungicida] per valutare l'effetto del trattamento sul peso fresco delle larve, quindi sono stati eseguiti confronti a coppie post hoc non parametrici utilizzando il test di Wilcoxon.Abbiamo utilizzato un modello lineare generalizzato (GLM) con una distribuzione di Poisson per confrontare gli effetti dei fungicidi sulla sopravvivenza attraverso tre concentrazioni di fungicidi41,42.Per l'analisi dell'abbondanza differenziale, il numero di varianti della sequenza amplicone (ASV) è stato ridotto a livello di genere.I confronti dell'abbondanza differenziale tra i gruppi utilizzando l'abbondanza relativa 16S (livello di genere) e 18S sono stati eseguiti utilizzando un modello additivo generalizzato per posizione, scala e forma (GAMLSS) con distribuzioni familiari beta zero-inflated (BEZI), che sono state modellate su un macro .nel microbioma R43 (v1.1).1).Rimuovere le specie mitocondriali e cloroplasti prima dell'analisi differenziale.A causa dei diversi livelli tassonomici di 18S, per le analisi differenziali è stato utilizzato solo il livello più basso di ciascun taxon.Tutte le analisi statistiche sono state eseguite utilizzando R (v. 3.4.3., progetto CRAN) (Team 2013).
L'esposizione a mancozeb, pirithiostrobin e trifloxystrobin ha ridotto significativamente l'aumento di peso corporeo in O. cornifrons (Fig. 1).Questi effetti sono stati costantemente osservati per tutte e tre le dosi valutate (Fig. 1a-c).Ciclostrobin e myclobutanil non hanno ridotto significativamente il peso delle larve.
Peso fresco medio delle larve di piralide dello stelo misurato in tre punti temporali nell'ambito di quattro trattamenti dietetici (alimentazione omogenea di polline + fungicida: controllo, dosi 0,1X, 0,5X e 1X).(a) Dose bassa (0,1X): primo punto temporale (giorno 1): χ2: 30,99, DF = 6;P <0,0001, secondo punto temporale (giorno 5): 22,83, DF = 0,0009;terza volta;punto (giorno 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) mezza dose (0,5X): primo punto temporale (giorno 1): χ2: 35,67, DF = 6;P <0,0001, secondo punto temporale (primo giorno).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;terzo punto temporale (giorno 8) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Sito o dose completa (1X): primo punto temporale (giorno 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, secondo punto temporale (giorno 5): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;terzo punto temporale (giorno 8): χ2: 28.39, DF = 6;analisi non parametrica della varianza.Le barre rappresentano la media ± SE dei confronti a coppie (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Alla dose più bassa (0,1X), il peso corporeo delle larve è stato ridotto del 60% con trifloxystrobin, 49% con mancozeb, 48% con myclobutanil e 46% con piritistrobin (Fig. 1a).Quando esposto a metà della dose di campo (0,5X), il peso corporeo delle larve di mancozeb è stato ridotto dell'86%, della piritiostrobina del 52% e della triflossistrobina del 50% (Fig. 1b).Una dose a pieno campo (1X) di mancozeb ha ridotto il peso larvale dell'82%, pirithiostrobin del 70% e trifloxystrobin, myclobutanil e sangard di circa il 30% (Fig. 1c).
La mortalità è stata più alta tra le larve alimentate con polline trattato con mancozeb, seguite da piritiostrobina e triflossistrobina.La mortalità aumentava con l'aumento delle dosi di mancozeb e piritisolina (Fig. 2; Tabella 2).Tuttavia, la mortalità della piralide del mais è aumentata solo leggermente con l’aumento delle concentrazioni di trifloxistrobina;ciprodinil e captan non hanno aumentato significativamente la mortalità rispetto ai trattamenti di controllo.
La mortalità delle larve di mosca piralide è stata confrontata dopo l'ingestione di polline trattato individualmente con sei diversi fungicidi.Mancozeb e pentopiramide erano più sensibili all'esposizione orale alle larve 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, tra tutti i trattamenti, il 39,05% dei pazienti erano donne e il 60,95% uomini.Tra i trattamenti di controllo, la percentuale di donne era del 40% sia negli studi a dose bassa (0,1X) che a mezza dose (0,5X), e del 30% negli studi con dose sul campo (1X).Alla dose 0,1X, tra le larve alimentate con polline trattate con mancozeb e miclobutanil, il 33,33% degli adulti erano femmine, il 22% degli adulti erano femmine, il 44% delle larve adulte erano femmine, il 44% delle larve adulte erano femmine.femmina, il 41% delle larve adulte erano femmine e i controlli erano il 31% (Fig. 3a).A 0,5 volte la dose, il 33% dei vermi adulti nel gruppo mancozeb e piritiostrobina erano femmine, il 36% nel gruppo triflossistrobina, il 41% nel gruppo miclobutanil e il 46% nel gruppo ciprostrobina.Questa cifra era del 53% nel gruppo.nel gruppo captano e 38% nel gruppo di controllo (Fig. 3b).Alla dose 1X, il 30% del gruppo mancozeb erano donne, il 36% del gruppo piritiostrobina, il 44% del gruppo trifloxystrobin, il 38% del gruppo miclobutanil, il 50% del gruppo di controllo erano donne – 38,5% (Fig. 3c) .
Percentuale di trivellatori maschi e femmine dopo l'esposizione a fungicidi allo stadio larvale.(a) Dose bassa (0,1X).(b) Mezza dose (0,5X).(c) Dose sul campo o dose completa (1X).
L'analisi della sequenza 16S ha mostrato che il gruppo batterico differiva tra larve alimentate con polline trattato con mancozeb e larve alimentate con polline non trattato (Fig. 4a).L'indice microbico delle larve non trattate alimentate con polline era superiore a quello delle larve alimentate con polline trattato con mancozeb (Fig. 4b).Sebbene la differenza osservata nella ricchezza tra i gruppi non fosse statisticamente significativa, era significativamente inferiore a quella osservata per le larve che si nutrivano di polline non trattato (Fig. 4c).L'abbondanza relativa ha mostrato che il microbiota delle larve nutrite con polline di controllo era più diversificato rispetto a quello delle larve nutrite con larve trattate con mancozeb (Fig. 5a).L'analisi descrittiva ha rivelato la presenza di 28 generi nei campioni di controllo e trattati con mancozeb (Fig. 5b).c L'analisi utilizzando il sequenziamento 18S non ha rivelato differenze significative (Figura 2 supplementare).
I profili SAV basati su sequenze 16S sono stati confrontati con la ricchezza di Shannon e la ricchezza osservata a livello di phylum.( a ) Analisi delle coordinate principali (PCoA) basata sulla struttura complessiva della comunità microbica in larve alimentate con polline o controllo (blu) e mancozeb non trattate (arancione).Ciascun punto dati rappresenta un campione separato.Il PCoA è stato calcolato utilizzando la distanza di Bray-Curtis della distribuzione t multivariata.Gli ovali rappresentano il livello di confidenza dell'80%.(b) Boxplot, dati grezzi sulla ricchezza di Shannon (punti) e c.Ricchezza osservabile.I boxplot mostrano riquadri per la linea mediana, l'intervallo interquartile (IQR) e 1,5 × IQR (n = 3).
Composizione delle comunità microbiche di larve nutrite con polline trattato con mancozeb e non trattato.(a) L'abbondanza relativa di generi microbici si legge nelle larve.(b) Mappa termica delle comunità microbiche identificate.Delftia (odds ratio (OR) = 0,67, P = 0,0030) e Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Le righe della mappa termica vengono raggruppate utilizzando la distanza di correlazione e la connettività media.
I nostri risultati mostrano che l’esposizione orale a fungicidi da contatto (mancozeb) e sistemici (pirostrobina e trifloxystrobin), ampiamente applicati durante la fioritura, ha ridotto significativamente l’aumento di peso e aumentato la mortalità delle larve di mais.Inoltre, mancozeb ha ridotto significativamente la diversità e la ricchezza del microbioma durante la fase prepupale.Il miclobutanil, un altro fungicida sistemico, ha ridotto significativamente l’aumento di peso corporeo delle larve a tutte e tre le dosi.Questo effetto era evidente al secondo (giorno 5) e al terzo (giorno 8).Al contrario, ciprodinil e captan non hanno ridotto significativamente l’aumento di peso o la sopravvivenza rispetto al gruppo di controllo.A nostra conoscenza, questo lavoro è il primo a determinare gli effetti dei tassi di campo di diversi fungicidi utilizzati per proteggere i raccolti di mais attraverso l’esposizione diretta ai pollini.
Tutti i trattamenti fungicidi hanno ridotto significativamente l’aumento di peso corporeo rispetto ai trattamenti di controllo.Mancozeb ha avuto l’effetto maggiore sull’aumento di peso corporeo delle larve con una riduzione media del 51%, seguito da piritiostrobina.Tuttavia, altri studi non hanno riportato effetti avversi di dosi di fungicidi in campo sugli stadi larvali44.Sebbene sia stato dimostrato che i biocidi ditiocarbammati hanno una bassa tossicità acuta45, i bisditiocarbammati di etilene (EBDCS) come mancozeb possono degradarsi in urea etilene solfuro.Considerati i suoi effetti mutageni su altri animali, questo prodotto di degradazione potrebbe essere responsabile degli effetti osservati46,47.Studi precedenti hanno dimostrato che la formazione di etilene tiourea è influenzata da fattori quali temperatura elevata48, livelli di umidità49 e durata di conservazione del prodotto50.Condizioni adeguate di conservazione dei biocidi possono mitigare questi effetti collaterali.Inoltre, l'Autorità europea per la sicurezza alimentare ha espresso preoccupazione per la tossicità del piritiopide, che ha dimostrato di essere cancerogeno per il sistema digestivo di altri animali51.
La somministrazione orale di mancozeb, piritiostrobina e triflossistrobina aumenta la mortalità delle larve di piralide del mais.Al contrario, il miclobutanil, la ciprociclina e il captan non hanno avuto alcun effetto sulla mortalità.Questi risultati differiscono da quelli di Ladurner et al.52, che hanno dimostrato che il captano riduce significativamente la sopravvivenza degli adulti di O. lignaria e Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Inoltre, è stato riscontrato che fungicidi come captan e boscalid causano la mortalità delle larve52,53,54 o alterano il comportamento alimentare55.Questi cambiamenti, a loro volta, possono influenzare la qualità nutrizionale del polline e, in definitiva, il guadagno energetico dello stadio larvale.La mortalità osservata nel gruppo di controllo era coerente con altri studi 56,57.
Il rapporto tra i sessi a favore dei maschi osservato nel nostro lavoro può essere spiegato da fattori quali l'accoppiamento insufficiente e le cattive condizioni meteorologiche durante la fioritura, come precedentemente suggerito per O. cornuta da Vicens e Bosch.Sebbene nel nostro studio le femmine e i maschi avessero a disposizione quattro giorni per accoppiarsi (un periodo generalmente considerato sufficiente per un accoppiamento riuscito), abbiamo deliberatamente ridotto l’intensità della luce per ridurre al minimo lo stress.Tuttavia, questa modifica potrebbe interferire involontariamente con il processo di accoppiamento61.Inoltre, le api sperimentano diversi giorni di condizioni meteorologiche avverse, tra cui pioggia e basse temperature (<5°C), che possono anche avere un impatto negativo sul successo dell’accoppiamento4,23.
Sebbene il nostro studio si sia concentrato sull’intero microbioma larvale, i nostri risultati forniscono informazioni sulle potenziali relazioni tra le comunità batteriche che potrebbero essere fondamentali per la nutrizione delle api e per l’esposizione ai fungicidi.Ad esempio, le larve alimentate con polline trattato con mancozeb avevano significativamente ridotto la struttura e l’abbondanza della comunità microbica rispetto alle larve alimentate con polline non trattato.Nelle larve che consumavano polline non trattato, i gruppi batterici Proteobacteria e Actinobacteria erano dominanti ed erano prevalentemente aerobici o aerobici facoltativi.È noto che i batteri di Delft, solitamente associati a specie di api solitarie, hanno attività antibiotica, indicando un potenziale ruolo protettivo contro gli agenti patogeni.Un'altra specie batterica, Pseudomonas, era abbondante nelle larve alimentate con polline non trattato, ma era significativamente ridotta nelle larve trattate con mancozeb.I nostri risultati supportano studi precedenti che identificano Pseudomonas come uno dei generi più abbondanti in O. bicornis35 e in altre vespe solitarie34.Sebbene non siano state studiate prove sperimentali sul ruolo di Pseudomonas nella salute di O. cornifrons, è stato dimostrato che questo batterio promuove la sintesi di tossine protettive nello scarabeo Paederus fuscipes e promuove il metabolismo dell'arginina in vitro 35, 65. Queste osservazioni suggeriscono un potenziale ruolo nella difesa virale e batterica durante il periodo di sviluppo delle larve di O. cornifrons.Microbacterium è un altro genere identificato nel nostro studio che risulta essere presente in numero elevato nelle larve della mosca soldato nera in condizioni di fame66.Nelle larve di O. cornifrons, i microbatteri possono contribuire all’equilibrio e alla resilienza del microbioma intestinale in condizioni di stress.Inoltre, il Rhodococcus si trova nelle larve di O. cornifrons ed è noto per le sue capacità di disintossicazione67.Questo genere si trova anche nell'intestino di A. florea, ma in abbondanza molto bassa68.I nostri risultati dimostrano la presenza di molteplici variazioni genetiche in numerosi taxa microbici che possono alterare i processi metabolici nelle larve.Tuttavia, è necessaria una migliore comprensione della diversità funzionale di O. cornifrons.
In sintesi, i risultati indicano che mancozeb, pirithiostrobin e trifloxystrobin hanno ridotto l’aumento di peso corporeo e aumentato la mortalità delle larve di piralide del mais.Sebbene vi sia una crescente preoccupazione riguardo agli effetti dei fungicidi sugli impollinatori, è necessario comprendere meglio gli effetti dei metaboliti residui di questi composti.Questi risultati possono essere incorporati nelle raccomandazioni per programmi di gestione integrata degli impollinatori che aiutano gli agricoltori a evitare l'uso di determinati fungicidi prima e durante la fioritura degli alberi da frutto selezionando i fungicidi e variando i tempi di applicazione o incoraggiando l'uso di alternative meno dannose 36. Queste informazioni è importante per sviluppare raccomandazioni.sull’uso dei pesticidi, come l’adeguamento dei programmi di irrorazione esistenti e la modifica dei tempi di irrorazione nella scelta dei fungicidi o la promozione dell’uso di alternative meno pericolose.Sono necessarie ulteriori ricerche sugli effetti avversi dei fungicidi sul rapporto tra i sessi, sul comportamento alimentare, sul microbioma intestinale e sui meccanismi molecolari alla base della perdita di peso e della mortalità della piralide del mais.
I dati di origine 1, 2 e 3 nelle Figure 1 e 2 sono stati depositati nel DOI del repository di dati di figshare: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 e https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Le sequenze analizzate nel presente studio (Fig. 4, 5) sono disponibili nel repository NCBI SRA con il numero di accesso PRJNA1023565.
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Orario di pubblicazione: 14 maggio 2024