Diolch i chi am ymweld â Nature.com. Mae gan y fersiwn o borwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y canlyniadau gorau, rydym yn argymell eich bod chi'n defnyddio fersiwn newydd o'ch porwr (neu'n analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn arddangos y wefan heb steilio na JavaScript.
Defnyddir ffwngladdiadau yn aml yn ystod blodeuo ffrwythau coed a gallant fygwth peillwyr pryfed. Fodd bynnag, ychydig a wyddys am sut mae peillwyr nad ydynt yn wenyn (e.e. gwenyn unigol, Osmia cornifrons) yn ymateb i ffwngladdiadau cyswllt a systemig a ddefnyddir yn gyffredin ar afalau yn ystod blodeuo. Mae'r bwlch gwybodaeth hwn yn cyfyngu ar benderfyniadau rheoleiddiol sy'n pennu crynodiadau diogel ac amseriad chwistrellu ffwngladdiadau. Fe wnaethom asesu effeithiau dau ffwngladdiad cyswllt (captan a mancozeb) a phedwar ffwngladdiad rhynghaen/ffytosystem (ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobin a trifloxystrobin). Effeithiau ar ennill pwysau larfa, goroesiad, cymhareb rhyw ac amrywiaeth bacteriol. Cynhaliwyd y gwerthusiad gan ddefnyddio bioasai geneuol cronig lle cafodd paill ei drin mewn tair dos yn seiliedig ar y dos a argymhellir ar hyn o bryd ar gyfer defnydd maes (1X), hanner dos (0.5X) a dos isel (0.1X). Gostyngodd pob dos o mancozeb a pyritisoline bwysau'r corff a goroesiad larfa yn sylweddol. Yna fe wnaethom ddilyniannu'r genyn 16S i nodweddu bacteriom larfa mancozeb, y ffwngladdiad sy'n gyfrifol am y marwolaethau uchaf. Fe wnaethon ni ganfod bod amrywiaeth a nifer y bacteria wedi lleihau'n sylweddol mewn larfa a fwydir ar baill wedi'i drin â mancozeb. Mae ein canlyniadau labordy yn dangos bod chwistrellu rhai o'r ffwngladdiadau hyn yn ystod blodeuo yn arbennig o niweidiol i iechyd O. cornifrons. Mae'r wybodaeth hon yn berthnasol ar gyfer penderfyniadau rheoli yn y dyfodol ynghylch defnydd cynaliadwy o gynhyrchion amddiffyn coed ffrwythau ac mae'n gwasanaethu fel sail ar gyfer prosesau rheoleiddio sydd â'r nod o amddiffyn peillwyr.
Cyflwynwyd y wenynen saer unigol Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) i'r Unol Daleithiau o Japan ddiwedd y 1970au a dechrau'r 1980au, ac mae'r rhywogaeth wedi chwarae rhan bwysig fel peilliwr mewn ecosystemau a reolir byth ers hynny. Mae poblogaethau naturioledig y wenynen hon yn rhan o tua 50 rhywogaeth o wenyn gwyllt sy'n ategu'r gwenyn sy'n peillio perllannau almon ac afal yn yr Unol Daleithiau2,3. Mae gwenyn saer yn wynebu llawer o heriau, gan gynnwys darnio cynefinoedd, pathogenau, a phlaladdwyr3,4. Ymhlith pryfleiddiaid, mae ffwngladdiadau yn lleihau enillion ynni, chwilota am fwyd5 a chyflyru'r corff6,7. Er bod ymchwil diweddar yn awgrymu bod iechyd gwenyn saer yn cael ei ddylanwadu'n uniongyrchol gan ficro-organebau commensal ac ectobactig,8,9 oherwydd y gall bacteria a ffyngau ddylanwadu ar ymatebion maeth ac imiwnedd, mae effeithiau dod i gysylltiad â ffwngladdiadau ar amrywiaeth microbaidd gwenyn saer yn dechrau cael eu hastudio.
Mae ffwngladdiadau ag effeithiau amrywiol (cyswllt a systemig) yn cael eu chwistrellu mewn perllannau cyn ac yn ystod blodeuo i drin clefydau fel y clafr afal, pydredd chwerw, pydredd brown a llwydni powdrog10,11. Ystyrir bod ffwngladdiadau yn ddiniwed i beillwyr, felly fe'u hargymhellir i arddwyr yn ystod y cyfnod blodeuo; Mae dod i gysylltiad â'r ffwngladdiadau hyn a'u llyncu gan wenyn yn gymharol adnabyddus, gan ei fod yn rhan o'r broses gofrestru plaladdwyr gan Asiantaeth Diogelu'r Amgylchedd yr Unol Daleithiau a llawer o asiantaethau rheoleiddio cenedlaethol eraill12,13,14. Fodd bynnag, mae effeithiau ffwngladdiadau ar bobl nad ydynt yn wenyn yn llai hysbys oherwydd nad ydynt yn ofynnol o dan gytundebau awdurdodi marchnata yn yr Unol Daleithiau15. Yn ogystal, yn gyffredinol nid oes unrhyw brotocolau safonol ar gyfer profi gwenyn sengl16,17, ac mae cynnal cytrefi sy'n darparu gwenyn i'w profi yn heriol18. Mae treialon o wahanol wenyn a reolir yn cael eu cynnal fwyfwy yn Ewrop ac UDA i astudio effeithiau plaladdwyr ar wenyn gwyllt, ac mae protocolau safonol wedi'u datblygu'n ddiweddar ar gyfer O. cornifrons19.
Mae gwenyn corniog yn fonocytau ac fe'u defnyddir yn fasnachol mewn cnydau carp fel atodiad neu amnewidiad ar gyfer gwenyn mêl. Mae'r gwenyn hyn yn dod i'r amlwg rhwng mis Mawrth a mis Ebrill, gyda'r gwrywod cynnar yn dod i'r amlwg dri i bedwar diwrnod cyn y benywod. Ar ôl paru, mae'r fenyw yn casglu paill a neithdar yn weithredol i ddarparu cyfres o gelloedd epil o fewn ceudod y nyth tiwbaidd (naturiol neu artiffisial)1,20. Mae'r wyau'n cael eu dodwy ar baill y tu mewn i'r celloedd; yna mae'r fenyw yn adeiladu wal glai cyn paratoi'r gell nesaf. Mae larfa'r cyfnod cyntaf wedi'u hamgáu yn y corion ac yn bwydo ar hylifau embryonig. O'r ail i'r pumed cyfnod (prepupa), mae'r larfa'n bwydo ar baill22. Unwaith y bydd y cyflenwad paill wedi'i ddisbyddu'n llwyr, mae'r larfa'n ffurfio cocwnau, yn pipelu ac yn dod i'r amlwg fel oedolion yn yr un siambr epil, fel arfer ddiwedd yr haf20,23. Mae oedolion yn dod i'r amlwg y gwanwyn canlynol. Mae goroesiad oedolion yn gysylltiedig ag ennill ynni net (ennill pwysau) yn seiliedig ar gymeriant bwyd. Felly, mae ansawdd maethol paill, yn ogystal â ffactorau eraill fel tywydd neu amlygiad i blaladdwyr, yn benderfynyddion goroesiad ac iechyd24.
Mae pryfleiddiaid a ffwngladdiadau a roddir cyn blodeuo yn gallu symud o fewn fasgwlar y planhigyn i wahanol raddau, o drawslaminar (e.e., yn gallu symud o wyneb uchaf y dail i'r wyneb isaf, fel rhai ffwngladdiadau) 25 i effeithiau systemig go iawn. , a all dreiddio'r goron o'r gwreiddiau, gallant fynd i mewn i neithdar blodau afal 26, lle gallant ladd O. cornifrons sy'n oedolion 27. Mae rhai plaladdwyr hefyd yn treiddio i baill, gan effeithio ar ddatblygiad larfa corn ac achosi eu marwolaeth 19. Mae astudiaethau eraill wedi dangos y gall rhai ffwngladdiadau newid ymddygiad nythu'r rhywogaeth gysylltiedig O. lignaria 28 yn sylweddol. Yn ogystal, mae astudiaethau labordy a maes sy'n efelychu senarios amlygiad i blaladdwyr (gan gynnwys ffwngladdiadau) wedi dangos bod plaladdwyr yn effeithio'n negyddol ar ffisioleg 22 morffoleg 29 a goroesiad gwenyn mêl a rhai gwenyn unigol. Gall amrywiol chwistrellau ffwngladdol a roddir yn uniongyrchol ar flodau agored yn ystod blodeuo halogi paill a gesglir gan oedolion ar gyfer datblygiad larfa, ac mae eu heffeithiau i'w hastudio o hyd 30.
Mae'n cael ei gydnabod fwyfwy bod datblygiad larfa yn cael ei ddylanwadu gan baill a chymunedau microbaidd y system dreulio. Mae microbiom y gwenyn mêl yn dylanwadu ar baramedrau fel màs y corff31, newidiadau metabolaidd22 a thueddiad i bathogenau32. Mae astudiaethau blaenorol wedi archwilio dylanwad cam datblygiadol, maetholion, a'r amgylchedd ar ficrobiom gwenyn unigol. Datgelodd yr astudiaethau hyn debygrwydd yn strwythur a nifer y microbiomau larfa a phaill33, yn ogystal â'r genera bacteriol mwyaf cyffredin Pseudomonas a Delftia, ymhlith rhywogaethau gwenyn unigol. Fodd bynnag, er bod ffwngladdiadau wedi'u cysylltu â strategaethau i amddiffyn iechyd gwenyn, mae effeithiau ffwngladdiadau ar ficrobiota larfa trwy amlygiad uniongyrchol trwy'r geg yn parhau i fod heb eu harchwilio.
Profodd yr astudiaeth hon effeithiau dosau go iawn o chwe ffwngladdiad a ddefnyddir yn gyffredin sydd wedi'u cofrestru i'w defnyddio ar ffrwythau coed yn yr Unol Daleithiau, gan gynnwys ffwngladdiadau cyswllt a systemig a roddir ar lafar i larfae gwyfyn cornwryd o fwyd halogedig. Canfuom fod ffwngladdiadau cyswllt a systemig yn lleihau ennill pwysau corff gwenyn ac yn cynyddu marwolaethau, gyda'r effeithiau mwyaf difrifol yn gysylltiedig â mancozeb a pyrithiopide. Yna fe wnaethom gymharu amrywiaeth microbaidd larfae a fwydir ar y diet paill a gafodd ei drin â mancozeb â'r rhai a fwydir ar y diet rheoli. Rydym yn trafod mecanweithiau posibl sy'n sail i farwolaethau a goblygiadau ar gyfer rhaglenni rheoli plâu a pheillwyr integredig (IPPM)36.
Cafwyd O. cornifrons oedolion oedd yn gaeafgysgu mewn cocwn o'r Fruit Research Center, Biglerville, PA, a'u storio ar −3 i 2°C (±0.3°C). Cyn yr arbrawf (600 o gocwn i gyd). Ym mis Mai 2022, trosglwyddwyd 100 o gocwn O. cornifrons bob dydd i gwpanau plastig (50 o gocwn y cwpan, DI 5 cm × 15 cm o hyd) a gosodwyd cadachau y tu mewn i'r cwpanau i hyrwyddo agor a darparu swbstrad cnoiadwy, gan leihau straen ar y gwenyn carregog37. Rhowch ddau gwpan plastig sy'n cynnwys cocwn mewn cawell pryfed (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) gyda phorthwyr 10 ml sy'n cynnwys 50% o doddiant swcros a'u storio am bedwar diwrnod i sicrhau cau a pharu. 23°C, lleithder cymharol 60%, ffotogyfnod 10 l (dwyster isel): 14 diwrnod. Rhyddhawyd 100 o fenywod a gwrywod wedi paru bob bore am chwe diwrnod (100 y dydd) i ddau nyth artiffisial yn ystod blodeuo afalau brig (nyth trap: lled 33.66 × uchder 30.48 × hyd 46.99 cm; Ffigur Atodol 1). Wedi'u lleoli yn Arboretwm Talaith Pennsylvania, ger ceirios (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), eirin gwlanog (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), gellygen (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), coeden afal coronaria (Malus coronaria) a nifer o fathau o goed afal (Malus coronaria, Malus), coeden afal ddof 'Co-op 30′ Enterprise™, coeden afal Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy'). Mae pob tŷ adar plastig glas yn ffitio ar ben dau flwch pren. Roedd pob blwch nythu yn cynnwys 800 o diwbiau papur kraft gwag (agor troellog, 0.8 cm ID × 15 cm H) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) wedi'u mewnosod i diwbiau seloffen afloyw (0.7 OD gweler Plygiau plastig (plygiau T-1X) yn darparu safleoedd nythu.
Roedd y ddau flwch nythu yn wynebu'r dwyrain ac wedi'u gorchuddio â ffens gardd plastig gwyrdd (model Everbilt #889250EB12, maint agoriad 5 × 5 cm, 0.95 m × 100 m) i atal cnofilod ac adar rhag mynd i mewn ac fe'u gosodwyd ar wyneb y pridd wrth ymyl blychau pridd y blwch nythu. Blwch nythu (Ffigur Atodol 1a). Casglwyd wyau tyllwyr corn bob dydd trwy gasglu 30 o diwbiau o nythod a'u cludo i'r labordy. Gan ddefnyddio siswrn, gwnewch doriad ar ddiwedd y tiwb, yna dadosodwch y tiwb troellog i ddatgelu'r celloedd epil. Tynnwyd wyau unigol a'u paill gan ddefnyddio sbatwla crwm (pecyn offer Microslide, BioQuip Products Inc., California). Deorwyd yr wyau ar bapur hidlo llaith a'u gosod mewn dysgl Petri am 2 awr cyn eu defnyddio yn ein harbrofion (Ffigur Atodol 1b-d).
Yn y labordy, fe wnaethom werthuso gwenwyndra llafar chwe ffwngladdiad a gymhwyswyd cyn ac yn ystod blodeuo afalau mewn tri chrynodiad (0.1X, 0.5X, ac 1X, lle mae 1X yn cynrychioli'r marc a gymhwysir fesul 100 galwyn o ddŵr/erw. Dos cae uchel = crynodiad yn y cae). , Tabl 1). Ailadroddwyd pob crynodiad 16 gwaith (n = 16). Dau ffwngladdiad cyswllt (Tabl S1: mancozeb 2696.14 ppm a captan 2875.88 ppm) a phedwar ffwngladdiad systemig (Tabl S1: pyrithiostrobin 250.14 ppm; trifloxystrobin 110.06 ppm; myclobutanil azole 75.12 ppm; cyprodinil 280.845 ppm) gwenwyndra i ffrwythau, llysiau a chnydau addurnol. Fe wnaethon ni homogeneiddio'r paill gan ddefnyddio peiriant malu, trosglwyddo 0.20 g i ffynnon (Plât Falcon 24-ffynnon), ac ychwanegu a chymysgu 1 μL o doddiant ffwngladdiad i ffurfio paill pyramid gyda ffynhonnau 1 mm o ddyfnder lle gosodwyd yr wyau. Gosodwyd gan ddefnyddio sbatwla mini (Ffigur Atodol 1c,d). Storiwyd platiau Falcon ar dymheredd ystafell (25°C) a lleithder cymharol o 70%. Fe wnaethon ni eu cymharu â larfa rheoli a fwydwyd â diet paill homogenaidd wedi'i drin â dŵr pur. Fe wnaethon ni gofnodi marwolaethau a mesur pwysau'r larfa bob yn ail ddiwrnod nes i'r larfa gyrraedd oedran cyn-gyhyrol gan ddefnyddio cydbwysedd dadansoddol (Fisher Scientific, cywirdeb = 0.0001 g). Yn olaf, aseswyd cymhareb y rhywiau trwy agor y cocŵn ar ôl 2.5 mis.
Echdynnwyd DNA o larfae O. cornifrons cyfan (n = 3 fesul cyflwr triniaeth, paill wedi'i drin â mancozeb a phaill heb ei drin) a gwnaethom ddadansoddiadau amrywiaeth microbaidd ar y samplau hyn, yn enwedig oherwydd ym mancozeb y gwelwyd y marwolaethau uchaf mewn larfae a dderbyniodd MnZn. Cafodd DNA ei fwyhau, ei buro gan ddefnyddio'r pecyn DNA DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead (Zymo Research, Irvine, CA), a'i ddilyniannu (600 cylch) ar Illumina® MiSeq™ gan ddefnyddio'r pecyn v3. Perfformiwyd dilyniannu wedi'i dargedu o enynnau RNA ribosomal bacteriol 16S gan ddefnyddio'r Pecyn Paratoi Llyfrgell NGS Quick-16S™ (Zymo Research, Irvine, CA) gan ddefnyddio primerau yn targedu rhanbarth V3-V4 y genyn rRNA 16S. Yn ogystal, perfformiwyd dilyniannu 18S gan ddefnyddio cynhwysiant PhiX 10%, a pherfformiwyd mwyhau gan ddefnyddio'r pâr primerau 18S001 ac NS4.
Mewnforio a phrosesu darlleniadau paru39 gan ddefnyddio'r biblinell QIIME2 (v2022.11.1). Cafodd y darlleniadau hyn eu tocio a'u cyfuno, a thynnwyd dilyniannau cimerig gan ddefnyddio'r ategyn DADA2 yn QIIME2 (paru sŵn qiime dada2)40. Perfformiwyd yr aseiniadau dosbarth 16S a 18S gan ddefnyddio'r ategyn dosbarthwr gwrthrychau Classify-sklearn a'r arteffact silva-138-99-nb-classifier wedi'i hyfforddi ymlaen llaw.
Gwiriwyd yr holl ddata arbrofol am normalrwydd (Shapiro-Wilks) a homogenedd amrywiannau (prawf Levene). Gan nad oedd y set ddata yn bodloni rhagdybiaethau'r dadansoddiad parametrig a methodd y trawsnewidiad â safoni'r gweddillion, gwnaethom ANOVA dwyffordd anbarametrig (Kruskal-Wallis) gyda dau ffactor [amser (pwyntiau amser tair cam 2, 5, ac 8 diwrnod) a ffwngladdiad] i werthuso effaith y driniaeth ar bwysau ffres larfa, yna perfformiwyd cymhariaethau pâr anbarametrig post hoc gan ddefnyddio prawf Wilcoxon. Defnyddiwyd model llinol cyffredinol (GLM) gyda dosraniad Poisson i gymharu effeithiau ffwngladdiadau ar oroesiad ar draws tri chrynodiad ffwngladdiad41,42. Ar gyfer dadansoddiad helaethrwydd gwahaniaethol, cwympwyd nifer yr amrywiadau dilyniant amplicon (ASVs) ar lefel y genws. Perfformiwyd cymhariaethau o helaethrwydd gwahaniaethol rhwng grwpiau gan ddefnyddio 16S (lefel genws) a helaethrwydd cymharol 18S gan ddefnyddio model ychwanegol cyffredinol ar gyfer safle, graddfa a siâp (GAMLSS) gyda dosraniadau teuluol beta sero-chwyddedig (BEZI), a fodelwyd ar macro . yn Microbiom R43 (v1.1). 1). Tynnwch rywogaethau mitocondriaidd a chloroplast cyn dadansoddiad gwahaniaethol. Oherwydd y lefelau tacsonomig gwahanol o 18S, dim ond y lefel isaf o bob tacson a ddefnyddiwyd ar gyfer dadansoddiadau gwahaniaethol. Perfformiwyd yr holl ddadansoddiadau ystadegol gan ddefnyddio R (v. 3.4.3., prosiect CRAN) (Tîm 2013).
Gostyngodd dod i gysylltiad â mancozeb, pyrithiostrobin, a thrifloxystrobin yr enillion pwysau corff yn sylweddol yn O. cornifrons (Ffig. 1). Gwelwyd yr effeithiau hyn yn gyson ar gyfer y tri dos a aseswyd (Ffig. 1a–c). Ni wnaeth cyclostrobin a myclobutanil leihau pwysau larfa yn sylweddol.
Pwysau ffres cyfartalog larfae tyllwyr coesyn wedi'i fesur ar dair pwynt amser o dan bedwar triniaeth ddeietegol (porthiant paill homogenaidd + ffwngladdiad: rheoli, dosau 0.1X, 0.5X ac 1X). (a) Dos isel (0.1X): pwynt amser cyntaf (diwrnod 1): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, ail bwynt amser (diwrnod 5): 22.83, DF = 0.0009; trydydd tro; pwynt (diwrnod 8): χ2: 28.39, DF = 6; (b) hanner dos (0.5X): pwynt amser cyntaf (diwrnod 1): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, ail bwynt amser (diwrnod un). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; trydydd pwynt amser (diwrnod 8) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Safle neu ddos llawn (1X): pwynt amser cyntaf (diwrnod 1) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, ail bwynt amser (diwrnod 5): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; trydydd pwynt amser (diwrnod 8): χ2: 28.39, DF = 6; dadansoddiad amrywiant anbarametrig. Mae bariau'n cynrychioli cymedr ± SE o gymhariaethau pâr (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Ar y dos isaf (0.1X), gostyngwyd pwysau corff y larfa 60% gyda thrifloxystrobin, 49% gyda mancozeb, 48% gyda myclobutanil, a 46% gyda pyrithistrobin (Ffig. 1a). Pan gawsant eu hamlygu i hanner y dos maes (0.5X), gostyngwyd pwysau corff larfa mancozeb 86%, pyrithiostrobin 52% a thrifloxystrobin 50% (Ffig. 1b). Gostyngodd dos maes llawn (1X) o mancozeb bwysau'r larfa 82%, pyrithiostrobin 70%, a thrifloxystrobin, myclobutanil a sangard tua 30% (Ffig. 1c).
Roedd y gyfradd marwolaethau uchaf ymhlith larfa a fwydwyd â phaill wedi'i drin â mancozeb, ac yna pyrithiostrobin a thrifloxystrobin. Cynyddodd y gyfradd marwolaethau gyda dosau cynyddol o mancozeb a pyritisoline (Ffig. 2; Tabl 2). Fodd bynnag, dim ond ychydig oedd y cynnydd mewn marwolaethau tyllwyr corn wrth i grynodiadau trifloxystrobin gynyddu; ni chynyddodd cyprodinil a captan y gyfradd marwolaethau yn sylweddol o'i gymharu â thriniaethau rheoli.
Cymharwyd marwolaethau larfa pryfed tyllau ar ôl llyncu paill a gafodd eu trin yn unigol â chwe ffwngladdiad gwahanol. Roedd mancozeb a pentopyramid yn fwy sensitif i amlygiad llafar i gynrhon corn (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (llinell, llethr = 0.29, P < 0.001; llethr = 0.24, P <0.00)).
Ar gyfartaledd, ar draws yr holl driniaethau, roedd 39.05% o gleifion yn fenywod a 60.95% yn wrywod. Ymhlith y triniaethau rheoli, roedd cyfran y menywod yn 40% yn yr astudiaethau dos isel (0.1X) a hanner dos (0.5X), a 30% yn yr astudiaethau dos maes (1X). Ar ddos 0.1X, ymhlith larfae a fwydir â phaill a gafodd eu trin â mancozeb a myclobutanil, roedd 33.33% o oedolion yn fenywod, 22% o oedolion yn fenywod, 44% o larfae oedolion yn fenywod, 44% o larfae oedolion yn fenywod, ac roedd y rheolyddion yn 31% (Ffig. 3a). Ar 0.5 gwaith y dos, roedd 33% o'r mwydod oedolion yn y grŵp mancozeb a pyrithiostrobin yn fenywod, 36% yn y grŵp trifloxystrobin, 41% yn y grŵp myclobutanil, a 46% yn y grŵp cyprostrobin. Roedd y ffigur hwn yn 53% yn y grŵp yn y grŵp captan a 38% yn y grŵp rheoli (Ffig. 3b). Ar ddos 1X, roedd 30% o'r grŵp mancozeb yn fenywod, 36% o'r grŵp pyrithiostrobin, 44% o'r grŵp trifloxystrobin, 38% o'r grŵp myclobutanil, 50% o'r grŵp rheoli yn fenywod – 38.5% (Ffig. 3c).
Canran y tyllwyr benywaidd a gwrywaidd ar ôl dod i gysylltiad â ffwngladdiad cyfnod larfa. (a) Dos isel (0.1X). (b) Hanner dos (0.5X). (c) Dos maes neu ddos llawn (1X).
Dangosodd dadansoddiad dilyniant 16S fod y grŵp bacteriol yn wahanol rhwng larfa a fwydir â phaill wedi'i drin â mancozeb a larfa a fwydir â phaill heb ei drin (Ffig. 4a). Roedd mynegai microbaidd larfa heb ei drin a fwydir ar baill yn uwch na mynegai larfa a fwydir ar baill wedi'i drin â mancozeb (Ffig. 4b). Er nad oedd y gwahaniaeth a welwyd mewn cyfoeth rhwng grwpiau yn ystadegol arwyddocaol, roedd yn sylweddol is na'r hyn a welwyd ar gyfer larfa a fwydir ar baill heb ei drin (Ffig. 4c). Dangosodd helaethrwydd cymharol fod microbiota larfa a fwydir ar baill rheoli yn fwy amrywiol na microbiota larfa a fwydir ar larfa a driniwyd â mancozeb (Ffig. 5a). Datgelodd dadansoddiad disgrifiadol bresenoldeb 28 genws mewn samplau rheoli a samplau a gafodd eu trin â mancozeb (Ffig. 5b). c Ni ddatgelodd dadansoddiad gan ddefnyddio dilyniannu 18S unrhyw wahaniaethau arwyddocaol (Ffigur Atodol 2).
Cymharwyd proffiliau SAV yn seiliedig ar ddilyniannau 16S â chyfoeth Shannon a'r cyfoeth a welwyd ar lefel y ffylwm. (a) Dadansoddiad cyfesurynnau prif (PCoA) yn seiliedig ar strwythur cyffredinol y gymuned ficrobaidd mewn larfae a fwydir â phaill heb ei drin neu a fwydir â rheolydd (glas) a larfae a fwydir â mancozeb (oren). Mae pob pwynt data yn cynrychioli sampl ar wahân. Cyfrifwyd PCoA gan ddefnyddio pellter Bray-Curtis y dosraniad t aml-amrywiol. Mae hirgrwn yn cynrychioli'r lefel hyder o 80%. (b) Plot blwch, data cyfoeth crai Shannon (pwyntiau) ac c. Cyfoeth arsylladwy. Mae plotiau blwch yn dangos blychau ar gyfer llinell ganolrif, amrediad rhyngchwartel (IQR), ac 1.5 × IQR (n = 3).
Cyfansoddiad cymunedau microbaidd larfae a fwydir ar baill wedi'i drin â mancozeb a phaill heb ei drin. (a) Digonedd cymharol darlleniadau genws microbaidd mewn larfae. (b) Map gwres o gymunedau microbaidd a nodwyd. Delftia (cymhareb siawns (OR) = 0.67, P = 0.0030) a Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060); Mae rhesi map gwres wedi'u clystyru gan ddefnyddio pellter cydberthynas a chysylltedd cyfartalog.
Mae ein canlyniadau'n dangos bod amlygiad llafar i ffwngladdiadau cyswllt (mancozeb) a systemig (pyrostrobin a thrifloxystrobin), a gymhwyswyd yn helaeth yn ystod blodeuo, wedi lleihau'r ennill pwysau yn sylweddol ac wedi cynyddu marwolaethau larfae corn. Yn ogystal, lleihaodd mancozeb amrywiaeth a chyfoeth y microbiom yn sylweddol yn ystod y cyfnod cyn-gyhudol. Lleihaodd Myclobutanil, ffwngladdiad systemig arall, yr ennill pwysau corff larfa yn sylweddol ym mhob un o'r tri dos. Roedd yr effaith hon yn amlwg ar yr ail bwyntiau amser (diwrnod 5) a'r trydydd (diwrnod 8). I'r gwrthwyneb, ni wnaeth cyprodinil a captan leihau'r ennill pwysau na'r goroesiad yn sylweddol o'i gymharu â'r grŵp rheoli. Hyd y gwyddom ni, dyma'r gwaith cyntaf i bennu effeithiau cyfraddau maes gwahanol ffwngladdiadau a ddefnyddir i amddiffyn cnydau corn trwy amlygiad uniongyrchol i baill.
Gostyngodd pob triniaeth ffwngladdiad enillion pwysau'r corff yn sylweddol o'i gymharu â thriniaethau rheoli. Mancozeb oedd â'r effaith fwyaf ar enillion pwysau corff larfa gyda gostyngiad cyfartalog o 51%, ac yna pyrithiostrobin. Fodd bynnag, nid yw astudiaethau eraill wedi nodi effeithiau andwyol dosau maes o ffwngladdiadau ar gamau larfa44. Er y dangoswyd bod gan fioleiddiaid dithiocarbamate wenwyndra acíwt isel45, gall ethylene bisdithiocarbamatau (EBDCS) fel mancozeb ddiraddio i wrea ethylene sylffid. O ystyried ei effeithiau mwtagenig mewn anifeiliaid eraill, gall y cynnyrch diraddio hwn fod yn gyfrifol am yr effeithiau a welwyd46,47. Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos bod ffurfio ethylene thiourea yn cael ei ddylanwadu gan ffactorau fel tymheredd uchel48, lefelau lleithder49 a hyd storio cynnyrch50. Gall amodau storio priodol ar gyfer bioleiddiaid liniaru'r sgîl-effeithiau hyn. Yn ogystal, mae Awdurdod Diogelwch Bwyd Ewrop wedi mynegi pryder ynghylch gwenwyndra pyrithiopide, y dangoswyd ei fod yn garsinogenig i systemau treulio anifeiliaid eraill51.
Mae rhoi mancozeb, pyrithiostrobin, a thrifloxystrobin drwy'r geg yn cynyddu marwolaethau larfa tyllwyr corn. Mewn cyferbyniad, nid oedd gan myclobutanil, ciprocycline a captan unrhyw effaith ar farwolaethau. Mae'r canlyniadau hyn yn wahanol i ganlyniadau Ladurner et al.52, a ddangosodd fod captan wedi lleihau goroesiad O. lignaria ac Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) oedolion yn sylweddol. Yn ogystal, canfuwyd bod ffwngladdiadau fel captan a boscalid yn achosi marwolaethau larfa52,53,54 neu'n newid ymddygiad bwydo55. Gall y newidiadau hyn, yn eu tro, effeithio ar ansawdd maethol y paill ac yn y pen draw ar enillion ynni cyfnod y larfa. Roedd y marwolaethau a welwyd yn y grŵp rheoli yn gyson ag astudiaethau eraill56,57.
Gellir esbonio'r gymhareb rhyw sy'n ffafrio gwrywod a welwyd yn ein gwaith gan ffactorau fel paru annigonol ac amodau tywydd gwael yn ystod blodeuo, fel yr awgrymwyd yn flaenorol ar gyfer O. cornuta gan Vicens a Bosch. Er bod gan fenywod a gwrywod yn ein hastudiaeth bedwar diwrnod i baru (cyfnod a ystyrir yn gyffredinol yn ddigonol ar gyfer paru llwyddiannus), fe wnaethom leihau dwyster golau yn fwriadol i leihau straen. Fodd bynnag, gall yr addasiad hwn ymyrryd yn anfwriadol â'r broses baru61. Yn ogystal, mae gwenyn yn profi sawl diwrnod o dywydd garw, gan gynnwys glaw a thymheredd isel (<5°C), a all hefyd effeithio'n negyddol ar lwyddiant paru4,23.
Er bod ein hastudiaeth wedi canolbwyntio ar y microbiom larfa cyfan, mae ein canlyniadau'n rhoi cipolwg ar berthnasoedd posibl rhwng cymunedau bacteriol a allai fod yn hanfodol i faeth gwenyn ac amlygiad i ffwngladdiadau. Er enghraifft, roedd gan larfa a fwydwyd â phaill wedi'i drin â mancozeb strwythur a nifer y cymunedau microbaidd a oedd yn sylweddol is o'i gymharu â larfa a fwydwyd â phaill heb ei drin. Mewn larfa a fwytaodd baill heb ei drin, y grwpiau bacteriol Proteobacteria ac Actinobacteria oedd yn drech ac roeddent yn bennaf yn aerobig neu'n aerobig yn gyfadrannol. Gwyddys bod gan facteria Delft, sydd fel arfer yn gysylltiedig â rhywogaethau o wenyn unigol, weithgaredd gwrthfiotig, sy'n dangos rôl amddiffynnol bosibl yn erbyn pathogenau. Roedd rhywogaeth bacteriol arall, Pseudomonas, yn doreithiog mewn larfa a fwydwyd â phaill heb ei drin, ond roedd wedi'i leihau'n sylweddol mewn larfa a gafodd driniaeth mancozeb. Mae ein canlyniadau'n cefnogi astudiaethau blaenorol sy'n nodi Pseudomonas fel un o'r genera mwyaf niferus yn O. bicornis35 a gwenyn meirch unigol eraill34. Er nad oes tystiolaeth arbrofol ar rôl Pseudomonas yn iechyd O. cornifrons wedi'i hastudio, dangoswyd bod y bacteriwm hwn yn hyrwyddo synthesis tocsinau amddiffynnol yn y chwilod Paederus fuscipes ac yn hyrwyddo metaboledd arginin in vitro 35, 65. Mae'r arsylwadau hyn yn awgrymu rôl bosibl mewn amddiffyniad firaol a bacteriol yn ystod amser datblygu larfa O. cornifrons. Mae Microbacterium yn genws arall a nodwyd yn ein hastudiaeth y dywedir ei fod yn bresennol mewn niferoedd uchel mewn larfa pryf milwr du o dan amodau newynu66. Mewn larfa O. cornifrons, gall microbacteria gyfrannu at gydbwysedd a gwydnwch microbiom y perfedd o dan amodau straen. Yn ogystal, mae Rhodococcus i'w gael mewn larfa O. cornifrons ac mae'n adnabyddus am ei alluoedd dadwenwyno67. Mae'r genws hwn hefyd i'w gael ym mherfedd A. florea, ond mewn nifer isel iawn68. Mae ein canlyniadau'n dangos presenoldeb amrywiadau genetig lluosog ar draws nifer o dacsa microbaidd a all newid prosesau metabolaidd mewn larfa. Fodd bynnag, mae angen gwell dealltwriaeth o amrywiaeth swyddogaethol O. cornifrons.
I grynhoi, mae'r canlyniadau'n dangos bod mancozeb, pyrithiostrobin, a thrifloxystrobin wedi lleihau ennill pwysau'r corff a chynyddu marwolaethau larfae tyllwyr corn. Er bod pryder cynyddol ynghylch effeithiau ffwngladdiadau ar beillwyr, mae angen deall yn well effeithiau metabolion gweddilliol y cyfansoddion hyn. Gellir ymgorffori'r canlyniadau hyn mewn argymhellion ar gyfer rhaglenni rheoli peillwyr integredig sy'n helpu ffermwyr i osgoi defnyddio rhai ffwngladdiadau cyn ac yn ystod blodeuo coed ffrwythau trwy ddewis ffwngladdiadau ac amrywio amseriad y defnydd, neu drwy annog defnyddio dewisiadau amgen llai niweidiol 36. Mae'r wybodaeth hon yn bwysig ar gyfer datblygu argymhellion ar ddefnyddio plaladdwyr, megis addasu rhaglenni chwistrellu presennol a newid amseriad chwistrellu wrth ddewis ffwngladdiadau neu hyrwyddo defnyddio dewisiadau amgen llai peryglus. Mae angen ymchwil pellach i effeithiau andwyol ffwngladdiadau ar gymhareb rhyw, ymddygiad bwydo, microbiom y perfedd, a'r mecanweithiau moleciwlaidd sy'n sail i golli pwysau a marwolaethau tyllwyr corn.
Mae data ffynhonnell 1, 2 a 3 yn Ffigurau 1 a 2 wedi'u hadneuo yn ystorfa ddata figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 a https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233. Mae'r dilyniannau a ddadansoddwyd yn yr astudiaeth gyfredol (Ffigau 4, 5) ar gael yn ystorfa NCBI SRA o dan y rhif mynediad PRJNA1023565.
Bosch, J. a Kemp, WP Datblygu a sefydlu rhywogaethau gwenyn mêl fel peillwyr cnydau amaethyddol: enghraifft y genws Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) a choed ffrwythau. tarw. Ntomore. adnodd. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Arferion peillio a chanfyddiadau o beillwyr amgen ymhlith tyfwyr afalau yn Efrog Newydd a Pennsylvania. diweddariad. Amaethyddiaeth. systemau bwyd. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL a Ricketts TH Ecoleg ac economeg peillio almonau gan ddefnyddio gwenyn brodorol. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., a Park, Y.-L. Effeithiau newid hinsawdd ar ffenoleg tragopan: goblygiadau ar gyfer rheoli poblogaethau. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR a Pitts-Singer, TL Effaith chwistrellau ffwngladdiad ac adjuvant ar ymddygiad nythu dau wenynen unigol a reolir (Osmia lignaria a Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Mae ffwngladdiad cnydau gwenwynig isel (fenbuconazole) yn ymyrryd â signalau ansawdd atgenhedlu gwrywaidd gan arwain at ostyngiad mewn llwyddiant paru mewn gwenyn unig gwyllt. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Mae pryfleiddiaid neonicotinoid a biosynthesis ergosterol yn atal marwolaethau ffwngladdiadau synergaidd mewn tair rhywogaeth o wenynen. Rheoli plâu. y wyddoniaeth. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. a Danforth BN Mae larfa gwenyn meirch unigol yn newid yr amrywiaeth bacteriol a gyflenwir gan baill i wenyn sy'n nythu mewn coesyn Osmia cornifrons (Megachilidae). blaen. micro-organeb. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN a Steffan SA Mae'r micro-organebau ectosymbiotig mewn paill wedi'i eplesu yr un mor bwysig i ddatblygiad gwenyn unigol â'r paill ei hun. ecoleg. esblygiad. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F a Thalheimer M. Plannu rhwng rhesi mewn perllannau afalau i reoli clefydau ailhadu: astudiaeth effeithiolrwydd ymarferol yn seiliedig ar ddangosyddion microbaidd. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG a Peter KA Pydredd chwerw afalau yn yr Unol Daleithiau canol yr Iwerydd: asesiad o rywogaethau achosol a dylanwad amodau tywydd rhanbarthol a thueddiad i gyltifarau. Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. a Stanley DA Ffwngladdiadau, chwynladdwyr a gwenyn: adolygiad systematig o ymchwil a dulliau presennol. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED a Jepson, PC Effeithiau synergaidd ffwngladdiadau EBI a phryfladdwyr pyrethroid ar wenyn mêl (Apis mellifera). plâu'r wyddoniaeth. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE a Peng, CY Effaith ffwngladdiadau dethol ar dwf a datblygiad larfa gwenyn mêl Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Dydd Mercher. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., a McArt, S. Canllaw Penderfynu ar Ddefnyddio Plaladdwyr i Ddiogelu Peillwyr mewn Perllannau Coed (Prifysgol Cornell, 2018).
Iwasaki, JM a Hogendoorn, K. Amlygiad gwenyn i ddeunyddiau nad ydynt yn blaladdwyr: adolygiad o ddulliau a chanlyniadau a adroddwyd. Amaethyddiaeth. ecosystem. Dydd Mercher. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. a Pitts-Singer TL Effaith y math o gyflenwad ac amlygiad i blaladdwyr ar ddatblygiad larfa Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Dydd Mercher. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM a Pitts-Singer TL Llwybrau amlygiad i blaladdwyr i wenyn nyth gwag unigol. Dydd Mercher. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. Protocol bioasai llyncu newydd ar gyfer asesu gwenwyndra plaladdwyr mewn gwenyn gardd Japaneaidd sy'n oedolion (Osmia cornifrons). y wyddoniaeth. Adroddiadau 10, 9517 (2020).
Amser postio: Mai-14-2024