Matur nuwun sampun ngunjungi Nature.com. Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates. Kanggo asil sing paling apik, disaranake sampeyan nggunakake versi browser sing luwih anyar (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer). Kangge, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita nampilake situs tanpa gaya utawa JavaScript.
Fungisida asring digunakake nalika woh wit mekar lan bisa ngancam penyerbuk serangga. Nanging, sethithik sing dingerteni babagan kepiye penyerbuk non-tawon (kayata, tawon soliter, Osmia cornifrons) nanggepi fungisida kontak lan sistemik sing umum digunakake ing apel nalika mekar. Kesenjangan kawruh iki mbatesi keputusan peraturan sing nemtokake konsentrasi sing aman lan wektu penyemprotan fungisida. Kita ngevaluasi efek saka rong fungisida kontak (captan lan mancozeb) lan papat fungisida interlayer/fitosistem (ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobin lan trifloxystrobin). Efek ing kenaikan bobot larva, kaslametan, rasio jinis lan keragaman bakteri. Evaluasi ditindakake nggunakake bioassay oral kronis ing ngendi serbuk sari diobati ing telung dosis adhedhasar dosis sing disaranake saiki kanggo panggunaan lapangan (1X), setengah dosis (0.5X) lan dosis rendah (0.1X). Kabeh dosis mancozeb lan pyritisoline nyuda bobot awak lan kaslametan larva kanthi signifikan. Kita banjur ngurut gen 16S kanggo menehi ciri bakterioma larva mancozeb, fungisida sing tanggung jawab kanggo mortalitas paling dhuwur. Kita nemokake manawa keragaman lan kelimpahan bakteri mudhun sacara signifikan ing larva sing dipakani serbuk sari sing diobati mancozeb. Asil laboratorium kita nuduhake manawa nyemprotake sawetara fungisida iki nalika ngembang mbebayani banget kanggo kesehatan O. cornifrons. Informasi iki relevan kanggo keputusan manajemen ing mangsa ngarep babagan panggunaan produk perlindungan wit woh sing lestari lan dadi dhasar kanggo proses peraturan sing ditujokake kanggo nglindhungi penyerbuk.
Tawon mason tunggal Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) dikenalake menyang Amerika Serikat saka Jepang ing pungkasan taun 1970-an lan awal taun 1980-an, lan spesies iki wis nduweni peran penting minangka penyerbuk ing ekosistem sing dikelola wiwit saiki. Populasi tawon iki sing wis dinaturalisasi minangka bagean saka kira-kira 50 spesies tawon liar sing nglengkapi tawon sing nyerbuk kebon almond lan apel ing Amerika Serikat2,3. Tawon Mason ngadhepi akeh tantangan, kalebu fragmentasi habitat, patogen, lan pestisida3,4. Antarane insektisida, fungisida nyuda paningkatan energi, pakan5 lan kondisi awak6,7. Sanajan riset anyar nuduhake yen kesehatan tawon Mason dipengaruhi langsung dening mikroorganisme komensal lan ektobaktik, 8,9 amarga bakteri lan jamur bisa mengaruhi nutrisi lan respon imun, efek saka paparan fungisida marang keragaman mikroba tawon Mason lagi wae diwiwiti ditliti.
Fungisida kanthi macem-macem efek (kontak lan sistemik) disemprotake ing kebon sadurunge lan nalika ngembang kanggo nambani penyakit kayata kudis apel, busuk pait, busuk coklat lan jamur bubuk10,11. Fungisida dianggep ora mbebayani kanggo penyerbuk, mula disaranake kanggo tukang kebon sajrone periode ngembang; Paparan lan konsumsi fungisida iki dening tawon relatif dikenal, amarga iki minangka bagean saka proses registrasi pestisida dening Badan Perlindungan Lingkungan AS lan akeh lembaga pengatur nasional liyane12,13,14. Nanging, efek fungisida ing non-tawon kurang dikenal amarga ora dibutuhake miturut perjanjian otorisasi pemasaran ing Amerika Serikat15. Kajaba iku, umume ora ana protokol standar kanggo nguji tawon tunggal16,17, lan njaga koloni sing nyedhiyakake tawon kanggo diuji iku tantangan18. Uji coba tawon sing dikelola kanthi beda saya akeh ditindakake ing Eropa lan AS kanggo nyinaoni efek pestisida ing tawon liar, lan protokol standar bubar dikembangake kanggo O. cornifrons19.
Tawon bertanduk iku monosit lan digunakake sacara komersial ing tanduran mas minangka suplemen utawa panggantos kanggo tawon madu. Tawon iki metu antarane Maret lan April, karo lanang sing durung dewasa metu telung nganti patang dina sadurunge wadon. Sawise kawin, wadon aktif ngumpulake serbuk sari lan nektar kanggo nyedhiyakake seri sel induk ing rongga susuh tubular (alami utawa buatan)1,20. Endhog dilebokake ing serbuk sari ing njero sel; wadon banjur mbangun tembok lempung sadurunge nyiapake sel sabanjure. Larva instar pertama ditutup ing korion lan mangan cairan embrio. Saka instar kapindho nganti kaping lima (prapupa), larva mangan serbuk sari22. Sawise pasokan serbuk sari wis entek, larva mbentuk kepompong, dadi pupa lan metu minangka wong diwasa ing kamar induk sing padha, biasane ing pungkasan musim panas20,23. Wong diwasa metu ing musim semi sabanjure. Kaslametan wong diwasa digandhengake karo kenaikan energi bersih (kenaikan bobot) adhedhasar asupan panganan. Dadi, kualitas nutrisi serbuk sari, uga faktor liyane kayata cuaca utawa paparan pestisida, minangka penentu kaslametan lan kesehatan24.
Insektisida lan fungisida sing ditrapake sadurunge ngembang bisa obah ing njero pembuluh darah tanduran nganti macem-macem derajat, saka translaminar (kayata, bisa obah saka permukaan ndhuwur godhong menyang permukaan ngisor, kaya sawetara fungisida) 25 nganti efek sistemik sing sejati. , sing bisa nembus makutha saka oyod, bisa mlebu nektar kembang apel 26, ing ngendi bisa mateni O. cornifrons diwasa 27. Sawetara pestisida uga larut menyang serbuk sari, mengaruhi perkembangan larva jagung lan nyebabake pati 19. Panaliten liyane nuduhake yen sawetara fungisida bisa ngowahi prilaku nyarang spesies sing gegandhengan O. lignaria 28 kanthi signifikan. Kajaba iku, panaliten laboratorium lan lapangan sing nyimulasikake skenario paparan pestisida (kalebu fungisida) wis nuduhake yen pestisida nduweni pengaruh negatif marang fisiologi 22 morfologi 29 lan kaslametan tawon madu lan sawetara tawon soliter. Macem-macem semprotan fungisida sing ditrapake langsung menyang kembang sing mbukak sajrone ngembang bisa ngrusak serbuk sari sing diklumpukake dening wong diwasa kanggo perkembangan larva, efek sing isih kudu disinaoni 30.
Saya suwe saya dingerteni manawa perkembangan larva dipengaruhi dening serbuk sari lan komunitas mikroba ing sistem pencernaan. Mikrobioma tawon madu mengaruhi parameter kayata massa awak31, owah-owahan metabolisme22 lan kerentanan marang patogen32. Panaliten sadurunge wis nliti pengaruh tahap perkembangan, nutrisi, lan lingkungan marang mikrobioma tawon soliter. Panaliten kasebut nuduhake kamiripan ing struktur lan kelimpahan mikrobioma larva lan serbuk sari33, uga genera bakteri sing paling umum Pseudomonas lan Delftia, ing antarane spesies tawon soliter. Nanging, sanajan fungisida wis digandhengake karo strategi kanggo nglindhungi kesehatan tawon, efek fungisida marang mikrobiota larva liwat paparan oral langsung isih durung diteliti.
Panliten iki nguji efek saka dosis nyata saka enem fungisida sing umum digunakake sing kadhaptar kanggo digunakake ing woh wit ing Amerika Serikat, kalebu fungisida kontak lan sistemik sing diwenehake sacara oral marang larva ngengat cacing tanduk jagung saka panganan sing tercemar. Kita nemokake manawa fungisida kontak lan sistemik nyuda kenaikan bobot awak tawon lan nambah mortalitas, kanthi efek paling parah sing ana gandhengane karo mancozeb lan pyrithiopide. Banjur kita mbandhingake keragaman mikroba larva sing dipakani diet serbuk sari sing diobati mancozeb karo sing dipakani diet kontrol. Kita ngrembug mekanisme potensial sing ndasari mortalitas lan implikasi kanggo program manajemen hama lan penyerbuk terpadu (IPPM)36.
O. cornifron diwasa sing nginep ing kepompong nalika mangsa salju dijupuk saka Pusat Riset Woh, Biglerville, PA, lan disimpen ing suhu −3 nganti 2°C (± 0,3°C). Sadurunge eksperimen (total 600 kepompong). Ing Mei 2022, 100 kepompong O. cornifron dipindhah saben dina menyang cangkir plastik (50 kepompong saben cangkir, DI dawane 5 cm × 15 cm) lan tisu dilebokake ing njero cangkir kanggo mbantu mbukak lan nyedhiyakake substrat sing bisa dikunyah, nyuda stres ing tawon watu37. Selehake rong cangkir plastik sing ngemot kepompong ing kandhang serangga (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) nganggo wadhah pakan 10 ml sing ngemot larutan sukrosa 50% lan simpen nganti patang dina kanggo njamin penutupan lan kawin. 23°C, kelembapan relatif 60%, fotoperiode 10 l (intensitas rendah): 14 dina. 100 manuk wadon lan lanang sing wis kawin dibebasake saben esuk sajrone nem dina (100 saben dina) menyang rong susuh buatan nalika puncak kembangan apel (susuh jebakan: jembar 33,66 × dhuwur 30,48 × dawa 46,99 cm; Gambar Tambahan 1). Dilebokake ing Arboretum Negara Bagian Pennsylvania, cedhak karo ceri (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), persik (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pir (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), wit apel coronaria (Malus coronaria) lan maneka warna wit apel (Malus coronaria, Malus), wit apel domestik 'Co-op 30′ Enterprise™, wit apel Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy'). Saben kandhang manuk plastik biru dipasang ing ndhuwur rong kothak kayu. Saben kothak susuh isine 800 tabung kertas kraft kosong (spiral mbukak, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) sing dilebokake ing tabung selofan sing ora transparan (0,7 OD delengen Sumbat plastik (sumbat T-1X) nyedhiyakake papan susuh.
Kaloro kothak susuh madhep ngetan lan ditutupi pager kebon plastik ijo (Everbilt model #889250EB12, ukuran bukaan 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) kanggo nyegah akses tikus lan manuk lan diselehake ing permukaan lemah ing jejere kothak lemah kothak susuh. Kothak susuh (Gambar Tambahan 1a). Endhog penggerek jagung dikumpulake saben dina kanthi nglumpukake 30 tabung saka susuh lan digawa menyang laboratorium. Nggunakake gunting, potong ing pungkasan tabung, banjur bongkar tabung spiral kanggo mbukak sel induk. Endhog individu lan serbuk sari dicopot nggunakake spatula mlengkung (kit alat Microslide, BioQuip Products Inc., California). Endhog-endhog kasebut diinkubasi ing kertas saring lembab lan dilebokake ing cawan Petri sajrone 2 jam sadurunge digunakake ing eksperimen kita (Gambar Tambahan 1b-d).
Ing laboratorium, kita ngevaluasi toksisitas oral saka enem fungisida sing diterapake sadurunge lan sajrone mekar apel kanthi telung konsentrasi (0,1X, 0,5X, lan 1X, ing ngendi 1X minangka tandha sing diterapake saben 100 galon banyu/hektar. Dosis lapangan dhuwur = konsentrasi ing lapangan). , Tabel 1). Saben konsentrasi diulang kaping 16 (n = 16). Rong fungisida kontak (Tabel S1: mancozeb 2696,14 ppm lan captan 2875,88 ppm) lan papat fungisida sistemik (Tabel S1: pyrithiostrobin 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; myclobutanil azole 75,12 ppm; cyprodinil 280,845 ppm) toksisitas kanggo woh-wohan, sayuran lan tanduran hias. Kita nghomogenake serbuk sari nggunakake gilingan, mindhah 0,20 g menyang sumur (24-sumur Falcon Plate), lan nambahake lan nyampur 1 μL larutan fungisida kanggo mbentuk serbuk sari piramida kanthi sumur jero 1 mm kanggo nyelehake endhog. Selehake nggunakake spatula mini (Gambar Tambahan 1c, d). Piring Falcon disimpen ing suhu kamar (25°C) lan kelembapan relatif 70%. Kita mbandhingake karo larva kontrol sing diwenehi panganan serbuk sari homogen sing diobati nganggo banyu murni. Kita nyathet mortalitas lan ngukur bobot larva saben rong dina nganti larva tekan umur prapupa nggunakake neraca analitis (Fisher Scientific, akurasi = 0,0001 g). Pungkasan, rasio jinis ditaksir kanthi mbukak kepompong sawise 2,5 wulan.
DNA diekstrak saka larva O. cornifrons utuh (n = 3 saben kondisi perawatan, serbuk sari sing diobati mancozeb lan ora diobati) lan kita nindakake analisis keragaman mikroba ing sampel kasebut, utamane amarga ing mancozeb, mortalitas paling dhuwur diamati ing larva sing nampa MnZn. DNA diamplifikasi, dimurnèkaké nggunakake kit DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA), lan diurut (600 siklus) ing Illumina® MiSeq™ nggunakake kit v3. Urutan gen RNA ribosom 16S bakteri sing ditargetake ditindakake nggunakake Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) nggunakake primer sing nargetake wilayah V3-V4 saka gen rRNA 16S. Kajaba iku, urutan 18S ditindakake nggunakake inklusi PhiX 10%, lan amplifikasi ditindakake nggunakake pasangan primer 18S001 lan NS4.
Impor lan proses maca sing dipasangake39 nggunakake pipeline QIIME2 (v2022.11.1). Maca iki dipotong lan digabung, lan urutan chimeric dibusak nggunakake plugin DADA2 ing QIIME2 (pairing gangguan qiime dada2)40. Penetapan kelas 16S lan 18S ditindakake nggunakake plugin pengklasifikasi objek Classify-sklearn lan artefak silva-138-99-nb-classifier sing wis dilatih.
Kabeh data eksperimen dicek normalitas (Shapiro-Wilks) lan homogenitas varians (tes Levene). Amarga set data ora memenuhi asumsi analisis parametrik lan transformasi gagal standarisasi residu, kita nindakake ANOVA rong arah nonparametrik (Kruskal-Wallis) kanthi rong faktor [wektu (titik wektu telung fase 2, 5, lan 8 dina) lan fungisida] kanggo ngevaluasi efek perawatan ing bobot seger larva, banjur perbandingan pasangan nonparametrik post hoc ditindakake nggunakake uji Wilcoxon. Kita nggunakake model linier umum (GLM) kanthi distribusi Poisson kanggo mbandhingake efek fungisida ing kaslametan ing telung konsentrasi fungisida41,42. Kanggo analisis kelimpahan diferensial, jumlah varian urutan amplikon (ASV) dikurangi ing tingkat genus. Perbandingan kelimpahan diferensial antarane klompok nggunakake 16S (tingkat genus) lan kelimpahan relatif 18S ditindakake nggunakake model aditif umum kanggo posisi, skala, lan bentuk (GAMLSS) kanthi distribusi kulawarga beta zero-inflated (BEZI), sing dimodelake ing makro. ing Microbiome R43 (v1.1). 1). Mbusak spesies mitokondria lan kloroplas sadurunge analisis diferensial. Amarga tingkat taksonomi 18S sing beda, mung tingkat paling endhek saka saben takson sing digunakake kanggo analisis diferensial. Kabeh analisis statistik ditindakake nggunakake R (v. 3.4.3., proyek CRAN) (Tim 2013).
Paparan mancozeb, pyrithiostrobin, lan trifloxystrobin nyuda kenaikan bobot awak kanthi signifikan ing O. cornifrons (Gambar 1). Efek kasebut diamati kanthi konsisten kanggo kabeh telung dosis sing ditaksir (Gambar 1a–c). Siklostrobin lan miklobutanil ora nyuda bobot larva kanthi signifikan.
Bobot rata-rata seger larva penggerek batang diukur ing telung titik wektu ing patang perawatan diet (pakan serbuk sari homogen + fungisida: kontrol, dosis 0.1X, 0.5X lan 1X). (a) Dosis endhek (0.1X): titik pisanan (dina 1): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, titik kapindho (dina 5): 22.83, DF = 0.0009; kaping telu; titik (dina 8): χ2: 28.39, DF = 6; (b) setengah dosis (0.5X): titik pisanan (dina 1): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, titik kapindho (dina siji). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; Titik kaping telu (dina kaping 8) χ2: 16,47, DF = 6; (c) Dosis situs utawa lengkap (1X): titik kaping pisanan (dina kaping 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, titik kaping loro (dina kaping 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; titik kaping telu (dina kaping 8): χ2: 28,39, DF = 6; analisis varians nonparametrik. Batang makili rata-rata ± SE saka perbandingan pasangan (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Ing dosis paling endhek (0.1X), bobot awak larva mudhun nganti 60% nganggo trifloxystrobin, 49% nganggo mancozeb, 48% nganggo myclobutanil, lan 46% nganggo pyrithistrobin (Gambar 1a). Nalika kapapar setengah dosis lapangan (0.5X), bobot awak larva mancozeb mudhun nganti 86%, pyrithiostrobin nganti 52% lan trifloxystrobin nganti 50% (Gambar 1b). Dosis lapangan lengkap (1X) mancozeb nyuda bobot larva nganti 82%, pyrithiostrobin nganti 70%, lan trifloxystrobin, myclobutanil lan sangard nganti kira-kira 30% (Gambar 1c).
Mortalitas paling dhuwur ana ing larva sing diwenehi serbuk sari sing diobati mancozeb, banjur pyrithiostrobin lan trifloxystrobin. Mortalitas mundhak kanthi nambah dosis mancozeb lan pyritisoline (Gambar 2; Tabel 2). Nanging, mortalitas penggerek jagung mung mundhak sithik nalika konsentrasi trifloxystrobin mundhak; cyprodinil lan captan ora nambah mortalitas kanthi signifikan dibandhingake karo perawatan kontrol.
Mortalitas larva laler penggerek dibandhingake sawise ngonsumsi serbuk sari sing diobati kanthi individu nganggo enem fungisida sing beda. Mancozeb lan pentopyramide luwih sensitif marang paparan oral marang uler jagung (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (garis, lereng = 0,29, P < 0,001; lereng = 0,24, P < 0,00)).
Rata-rata, ing kabeh perawatan, 39,05% pasien wadon lan 60,95% lanang. Antarane perawatan kontrol, proporsi wanita yaiku 40% ing studi dosis rendah (0,1X) lan setengah dosis (0,5X), lan 30% ing studi dosis lapangan (1X). Ing dosis 0,1X, ing antarane larva sing dipakani serbuk sari sing diobati nganggo mancozeb lan myclobutanil, 33,33% wong diwasa wadon, 22% wong diwasa wadon, 44% larva diwasa wadon, 44% larva diwasa wadon. wadon, 41% larva diwasa wadon, lan kontrol yaiku 31% (Gambar 3a). Kanthi dosis 0,5 kali lipat, 33% cacing diwasa ing klompok mancozeb lan pyrithiostrobin iku wadon, 36% ing klompok trifloxystrobin, 41% ing klompok myclobutanil, lan 46% ing klompok cyprostrobin. Angka iki 53% ing klompok kasebut ing klompok captan lan 38% ing klompok kontrol (Gambar 3b). Kanthi dosis 1X, 30% saka klompok mancozeb iku wanita, 36% saka klompok pyrithiostrobin, 44% saka klompok trifloxystrobin, 38% saka klompok myclobutanil, 50% saka klompok kontrol iku wanita - 38,5% (Gambar 3c).
Persentase hama penggerek wadon lan lanang sawise kena fungisida tahap larva. (a) Dosis endhek (0.1X). (b) Setengah dosis (0.5X). (c) Dosis lapangan utawa dosis lengkap (1X).
Analisis urutan 16S nuduhake yen klompok bakteri beda antarane larva sing diwenehi serbuk sari sing diobati mancozeb lan larva sing diwenehi serbuk sari sing ora diobati (Gambar 4a). Indeks mikroba larva sing ora diobati sing diwenehi serbuk sari luwih dhuwur tinimbang larva sing diwenehi serbuk sari sing diobati mancozeb (Gambar 4b). Sanajan bedane kekayaan sing diamati antarane klompok ora signifikan sacara statistik, nanging luwih murah tinimbang larva sing mangan serbuk sari sing ora diobati (Gambar 4c). Kelimpahan relatif nuduhake yen mikrobiota larva sing diwenehi serbuk sari kontrol luwih maneka warna tinimbang larva sing diwenehi larva sing diwenehi mancozeb (Gambar 5a). Analisis deskriptif nuduhake anane 28 genera ing sampel kontrol lan sing diwenehi mancozeb (Gambar 5b). c Analisis nggunakake sekuensing 18S ora nuduhake bedane sing signifikan (Gambar Tambahan 2).
Profil SAV adhedhasar urutan 16S dibandhingake karo kekayaan Shannon lan kekayaan sing diamati ing tingkat filum. (a) Analisis koordinat utama (PCoA) adhedhasar struktur komunitas mikroba sakabèhé ing larva sing dipakani serbuk sari utawa kontrol (biru) lan mancozeb sing ora diobati (oranye). Saben titik data makili sampel sing kapisah. PCoA diitung nggunakake jarak Bray-Curtis saka distribusi t multivariat. Oval makili tingkat kapercayan 80%. (b) Boxplot, data kekayaan Shannon mentah (titik) lan c. Kekayaan sing bisa diamati. Boxplot nuduhake kothak kanggo garis median, rentang interkuartil (IQR), lan 1,5 × IQR (n = 3).
Komposisi komunitas mikroba larva sing dipakani serbuk sari sing diobati lan ora diobati mancozeb. (a) Kelimpahan relatif genera mikroba sing diwaca ing larva. (b) Peta panas komunitas mikroba sing diidentifikasi. Delftia (rasio odds (OR) = 0,67, P = 0,0030) lan Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060); Baris peta panas dikelompokake nggunakake jarak korelasi lan konektivitas rata-rata.
Asil panaliten nuduhake yen paparan oral marang fungisida kontak (mancozeb) lan sistemik (pyrostrobin lan trifloxystrobin), sing digunakake sacara wiyar sajrone ngembang, nyuda kenaikan bobot kanthi signifikan lan nambah kematian larva jagung. Kajaba iku, mancozeb nyuda keragaman lan kekayaan mikrobioma sajrone tahap prapupa. Myclobutanil, fungisida sistemik liyane, nyuda kenaikan bobot awak larva kanthi signifikan ing kabeh telung dosis. Efek iki katon ing titik wektu kapindho (dina 5) lan katelu (dina 8). Kosok baline, cyprodinil lan captan ora nyuda kenaikan bobot utawa kaslametan kanthi signifikan dibandhingake karo klompok kontrol. Saka kawruh kita, karya iki minangka sing pertama kanggo nemtokake efek saka tingkat lapangan saka macem-macem fungisida sing digunakake kanggo nglindhungi tanduran jagung liwat paparan serbuk sari langsung.
Kabeh perawatan fungisida nyuda kenaikan bobot awak kanthi signifikan dibandhingake karo perawatan kontrol. Mancozeb nduweni efek paling gedhe ing kenaikan bobot awak larva kanthi rata-rata pengurangan 51%, diikuti dening pyrithiostrobin. Nanging, panliten liyane durung nglaporake efek samping saka dosis lapangan fungisida ing tahap larva44. Sanajan biosida dithiocarbamate wis dituduhake duwe toksisitas akut sing sithik45, etilena bisdithiocarbamate (EBDCS) kayata mancozeb bisa diurai dadi urea etilena sulfida. Amarga efek mutagenik ing kewan liyane, produk degradasi iki bisa uga tanggung jawab kanggo efek sing diamati46,47. Panliten sadurunge nuduhake yen pembentukan etilena tiourea dipengaruhi dening faktor-faktor kayata suhu sing dhuwur48, tingkat kelembapan49 lan dawa panyimpenan produk50. Kondisi panyimpenan sing tepat kanggo biosida bisa nyuda efek samping kasebut. Kajaba iku, Otoritas Keamanan Pangan Eropa wis nyatakake keprihatinan babagan toksisitas pyrithiopide, sing wis dituduhake karsinogenik kanggo sistem pencernaan kewan liyane51.
Pemberian mancozeb, pyrithiostrobin, lan trifloxystrobin sacara oral nambah mortalitas larva penggerek jagung. Kosok baline, myclobutanil, ciprocycline lan captan ora duwe pengaruh marang mortalitas. Asil kasebut beda karo Ladurner et al.52, sing nuduhake yen captan nyuda kanthi signifikan kaslametané O. lignaria diwasa lan Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Kajaba iku, fungisida kayata captan lan boscalid wis ditemokake nyebabake mortalitas larva52,53,54 utawa ngowahi prilaku mangan55. Owah-owahan kasebut, sabanjure, bisa mengaruhi kualitas nutrisi serbuk sari lan pungkasane entuk energi saka tahap larva. Mortalitas sing diamati ing klompok kontrol konsisten karo panliten liyane 56,57.
Rasio jinis sing disenengi lanang sing diamati ing karya kita bisa diterangake dening faktor-faktor kayata kawin sing ora cukup lan kahanan cuaca sing ala nalika ngembang, kaya sing disaranake sadurunge kanggo O. cornuta dening Vicens lan Bosch. Sanajan wadon lan lanang ing panliten kita duwe patang dina kanggo kawin (periode sing umume dianggep cukup kanggo kawin sing sukses), kita sengaja nyuda intensitas cahya kanggo nyuda stres. Nanging, modifikasi iki bisa uga ora sengaja ngganggu proses kawin61. Kajaba iku, tawon ngalami pirang-pirang dina cuaca sing ala, kalebu udan lan suhu sing kurang (<5°C), sing uga bisa mengaruhi sukses kawin4,23 kanthi negatif.
Senajan panliten kita fokus ing kabeh mikrobioma larva, asil kita menehi wawasan babagan potensial hubungan antarane komunitas bakteri sing bisa uga penting kanggo nutrisi tawon lan paparan fungisida. Contone, larva sing diwenehi serbuk sari sing diobati mancozeb nduweni struktur komunitas mikroba sing luwih murah lan akeh banget dibandhingake karo larva sing diwenehi serbuk sari sing ora diobati. Ing larva sing ngonsumsi serbuk sari sing ora diobati, klompok bakteri Proteobacteria lan Actinobacteria dominan lan utamane aerobik utawa aerobik fakultatif. Bakteri Delft, biasane digandhengake karo spesies tawon soliter, dikenal duwe aktivitas antibiotik, sing nuduhake peran protèktif potensial marang patogen. Spesies bakteri liyane, Pseudomonas, akeh banget ing larva sing diwenehi serbuk sari sing ora diobati, nanging suda banget ing larva sing diwenehi mancozeb. Asil kita ndhukung panliten sadurunge sing ngenali Pseudomonas minangka salah sawijining genera sing paling akeh ing O. bicornis35 lan tawon soliter liyane34. Sanajan bukti eksperimen kanggo peran Pseudomonas ing kesehatan O. cornifrons durung ditliti, bakteri iki wis dituduhake bisa ningkatake sintesis racun pelindung ing kumbang Paederus fuscipes lan ningkatake metabolisme arginin in vitro 35, 65. Pengamatan kasebut nuduhake peran potensial ing pertahanan virus lan bakteri sajrone wektu perkembangan larva O. cornifrons. Microbacterium minangka genus liyane sing diidentifikasi ing panliten kita sing dilaporake ana ing jumlah sing akeh ing larva laler prajurit ireng ing kahanan kelaparan66. Ing larva O. cornifrons, mikrobakteri bisa nyumbang kanggo keseimbangan lan ketahanan mikrobioma usus ing kahanan stres. Kajaba iku, Rhodococcus ditemokake ing larva O. cornifrons lan dikenal amarga kemampuan detoksifikasi67. Genus iki uga ditemokake ing usus A. florea, nanging kanthi jumlah sing sithik banget68. Asil kita nuduhake anané macem-macem variasi genetik ing macem-macem taksa mikroba sing bisa ngowahi proses metabolisme ing larva. Nanging, pangerten sing luwih apik babagan keragaman fungsional O. cornifrons dibutuhake.
Ringkesane, asil kasebut nuduhake yen mancozeb, pyrithiostrobin, lan trifloxystrobin nyuda kenaikan bobot awak lan nambah kematian larva penggerek jagung. Sanajan ana kekhawatiran sing saya tambah babagan efek fungisida marang penyerbuk, ana kebutuhan kanggo luwih ngerti efek metabolit residu saka senyawa kasebut. Asil kasebut bisa digabungake menyang rekomendasi kanggo program manajemen penyerbuk terpadu sing mbantu petani supaya ora nggunakake fungisida tartamtu sadurunge lan sajrone wit woh-wohan mekar kanthi milih fungisida lan ngowahi wektu aplikasi, utawa kanthi nyengkuyung panggunaan alternatif sing kurang mbebayani 36. Informasi iki penting kanggo ngembangake rekomendasi babagan panggunaan pestisida, kayata nyetel program semprotan sing ana lan ngganti wektu semprotan nalika milih fungisida utawa ningkatake panggunaan alternatif sing kurang mbebayani. Riset luwih lanjut dibutuhake babagan efek samping fungisida marang rasio jenis kelamin, prilaku mangan, mikrobioma usus, lan mekanisme molekuler sing ndasari penurunan bobot lan kematian penggerek jagung.
Data sumber 1, 2 lan 3 ing Gambar 1 lan 2 wis disimpen ing repositori data figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 lan https://doi.org/10.6084/m9. figshare.24996233. Urutan sing dianalisis ing panliten saiki (Gambar 4, 5) kasedhiya ing repositori NCBI SRA kanthi nomer aksesi PRJNA1023565.
Bosch, J. lan Kemp, WP Pangembangan lan pambentukan spesies tawon madu minangka penyerbuk tanduran pertanian: conto genus Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) lan wit woh-wohan. bull. Ntomore. sumber daya. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Praktik penyerbukan lan persepsi penyerbuk alternatif ing antarane petani apel ing New York lan Pennsylvania. nganyari. Pertanian. sistem pangan. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL lan Ricketts TH Ekologi lan ekonomi penyerbukan almond nggunakake tawon asli. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., lan Park, Y.-L. Efek saka owah-owahan iklim marang fenologi tragopan: implikasi kanggo manajemen populasi. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR lan Pitts-Singer, TL Efek saka semprotan fungisida lan adjuvan marang prilaku nyarang saka rong tawon soliter sing dikelola (Osmia lignaria lan Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Fungisida tanduran sing kurang beracun (fenbuconazole) ngganggu sinyal kualitas reproduksi lanang sing nyebabake penurunan sukses kawin ing tawon soliter liar. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Insektisida neonicotinoid lan biosintesis ergosterol nyegah kematian fungisida sinergis ing telung spesies tawon. Pengendalian hama. ilmu pengetahuan. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. lan Danforth BN Larva tawon soliter ngowahi keragaman bakteri sing diwenehake dening serbuk sari menyang tawon sing nyarang batang Osmia cornifrons (Megachilidae). ngarep. mikroorganisme. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN lan Steffan SA Mikroorganisme ektosimbiotik ing serbuk sari sing difermentasi iku penting banget kanggo perkembangan tawon soliter kaya dene serbuk sari kasebut dhewe. ekologi. evolusi. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F lan Thalheimer M. Nandur antar baris ing kebon apel kanggo ngontrol penyakit sing ditandur maneh: studi efektifitas praktis adhedhasar indikator mikroba. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG lan Peter KA Busuk pait apel ing Atlantik tengah Amerika Serikat: penilaian spesies penyebab lan pengaruh kondisi cuaca regional lan kerentanan kultivar. Fitopatologi 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. lan Stanley DA Fungisida, herbisida lan tawon: tinjauan sistematis babagan riset lan metode sing wis ana. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED lan Jepson, PC Efek sinergis saka fungisida EBI lan insektisida piretroid marang tawon madu (Apis mellifera). hama ing ilmu pengetahuan. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE lan Peng, CY Efek fungisida sing dipilih marang pertumbuhan lan perkembangan larva tawon madu Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Rebo. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., lan McArt, S. Pandhuan Keputusan kanggo Panggunaan Pestisida kanggo Nglindhungi Penyerbuk ing Kebon Wit (Universitas Cornell, 2018).
Iwasaki, JM lan Hogendoorn, K. Paparan tawon marang nonpestisida: tinjauan metode lan asil sing dilapurake. Pertanian. ekosistem. Rebo. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. lan Pitts-Singer TL Efek jinis pasokan lan paparan pestisida marang perkembangan larva Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Rebo. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM lan Pitts-Singer TL Jalur paparan pestisida marang tawon susuh kosong sing nyorangan. Rebo. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. Protokol bioassay konsumsi anyar kanggo neliti keracunan pestisida ing tawon kebon Jepang diwasa (Osmia cornifrons). ilmu kasebut. Laporan 10, 9517 (2020).
Wektu kiriman: 14 Mei 2024