Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik. İstifadə etdiyiniz brauzerin versiyasında CSS dəstəyi məhduddur. Ən yaxşı nəticələr üçün brauzerinizin daha yeni versiyasından istifadə etməyinizi (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq Rejimini deaktiv etməyinizi) tövsiyə edirik. Bu vaxt ərzində davamlı dəstəyi təmin etmək üçün saytı stil və ya JavaScript olmadan göstəririk.
Funqisidlər tez-tez ağac meyvələrinin çiçəklənməsi zamanı istifadə olunur və həşərat tozlandırıcılarını təhlükə altına ala bilər. Lakin, arı olmayan tozlandırıcıların (məsələn, tək arılar, Osmia cornifrons) çiçəkləmə zamanı alma ağaclarında geniş istifadə olunan kontakt və sistemli funqisidlərə necə reaksiya verdiyi barədə az məlumat var. Bu bilik boşluğu təhlükəsiz konsentrasiyaları və funqisid çiləmə vaxtını təyin edən tənzimləyici qərarları məhdudlaşdırır. Biz iki kontakt funqisidin (captan və mancozeb) və dörd təbəqələrarası/fitosistem funqisidinin (siprosiklin, miklobutanil, pirostrobin və trifloksistrobin) təsirlərini qiymətləndirdik. Sürfələrin çəki artımına, sağ qalmasına, cins nisbətinə və bakteriyaların müxtəlifliyinə təsirləri. Qiymətləndirmə, polenin hazırda tövsiyə olunan sahə istifadəsi dozasına (1X), yarım dozaya (0,5X) və aşağı dozaya (0,1X) əsasən üç dozada müalicə edildiyi xroniki oral bioanalizdən istifadə etməklə aparılmışdır. Mancozeb və piritizolinin bütün dozaları bədən çəkisini və sürfələrin sağ qalmasını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdır. Daha sonra ən yüksək ölümə səbəb olan funqisid olan mankozebin sürfə bakteriomunu xarakterizə etmək üçün 16S genini ardıcıllıqla təyin etdik. Mankozeblə müalicə olunmuş tozcuqla qidalanan sürfələrdə bakteriyaların müxtəlifliyinin və bolluğunun əhəmiyyətli dərəcədə azaldığını aşkar etdik. Laboratoriya nəticələrimiz göstərir ki, çiçəkləmə zamanı bu funqisidlərin bəzilərinin çilənməsi O. cornifrons-un sağlamlığına xüsusilə zərərlidir. Bu məlumat meyvə ağaclarının qorunması məhsullarının davamlı istifadəsi ilə bağlı gələcək idarəetmə qərarları üçün vacibdir və tozlandırıcıların qorunmasına yönəlmiş tənzimləyici proseslər üçün əsas rol oynayır.
Tək yaşayan mason arısı Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) 1970-ci illərin sonu və 1980-ci illərin əvvəllərində Yaponiyadan ABŞ-a gətirilmiş və bu növ o vaxtdan bəri idarə olunan ekosistemlərdə mühüm tozlandırıcı rol oynamışdır. Bu arının təbiiləşdirilmiş populyasiyaları ABŞ-da badam və alma bağlarını tozlandıran arıları tamamlayan təxminən 50 vəhşi arı növünün bir hissəsidir2,3. Mason arıları yaşayış mühitinin parçalanması, patogenlər və pestisidlər3,4 daxil olmaqla bir çox çətinliklərlə üzləşirlər. İnsektisidlər arasında funqisidlər enerji qazancını, yem axtarışını5 və bədənin kondisionerləşməsini6,7 azaldır. Son tədqiqatlar Mason arılarının sağlamlığının birbaşa komensal və ektobakterial mikroorqanizmlərdən təsirləndiyini göstərsə də, bakteriya və göbələklər qidalanmaya və immun reaksiyalarına təsir göstərə bildiyindən8,9, funqisid təsirinin Mason arılarının mikrob müxtəlifliyinə təsiri yeni öyrənilməyə başlayır.
Müxtəlif təsirlərə malik (kontakt və sistemli) funqisidlər meyvə bağlarında çiçəkləmədən əvvəl və çiçəkləmə zamanı alma qabığı, acı çürük, qəhvəyi çürük və toz küfü kimi xəstəlikləri müalicə etmək üçün püskürdülür10,11. Funqisidlər tozlandırıcılar üçün zərərsiz hesab olunur, buna görə də çiçəkləmə dövründə bağbanlara tövsiyə olunur; Bu funqisidlərin arılar tərəfindən məruz qalması və qəbul edilməsi nisbətən yaxşı məlumdur, çünki bu, ABŞ Ətraf Mühitin Mühafizəsi Agentliyi və bir çox digər milli tənzimləyici qurumlar tərəfindən pestisidlərin qeydiyyatı prosesinin bir hissəsidir12,13,14. Lakin, funqisidlərin arı olmayan bitkilərə təsiri daha az məlumdur, çünki onlar ABŞ-da marketinq icazəsi müqavilələri çərçivəsində tələb olunmur15. Bundan əlavə, ümumiyyətlə tək arıların sınaqdan keçirilməsi üçün standartlaşdırılmış protokollar yoxdur16,17 və sınaq üçün arılar təmin edən koloniyaların saxlanması çətindir18. Pestisidlərin vəhşi arılara təsirini öyrənmək üçün Avropa və ABŞ-da müxtəlif idarə olunan arıların sınaqları getdikcə daha çox aparılır və bu yaxınlarda O. cornifrons19 üçün standartlaşdırılmış protokollar hazırlanmışdır.
Buynuzlu arılar monositlərdir və ticari olaraq sazan bitkilərində bal arılarına əlavə və ya əvəzedici kimi istifadə olunur. Bu arılar mart və aprel ayları arasında çıxır, erkən yetişmiş erkəklər dişilərdən üç-dörd gün əvvəl çıxır. Cütləşmədən sonra dişi aktiv şəkildə tozcuq və nektar toplayır və boruşəkilli yuva boşluğunda (təbii və ya süni) bir sıra sürfə hüceyrələri əmələ gətirir1,20. Yumurtalar hüceyrələrin içərisindəki tozcuqların üzərinə qoyulur; daha sonra dişi növbəti hüceyrəni hazırlamadan əvvəl gil divar qurur. Birinci yaş sürfələri xorionun içərisində yerləşir və embrion mayeləri ilə qidalanır. İkinci yaşdan beşinci yaş dövrünə (prepupa) qədər sürfələr tozcuqla qidalanır22. Tozcuq ehtiyatı tamamilə tükəndikdən sonra sürfələr baramalar əmələ gətirir, puplaşır və adətən yayın sonlarında eyni sürfə otağında yetkin kimi çıxır20,23. Yetkinlər növbəti yazda çıxırlar. Yetkinlərin sağ qalması qida qəbuluna əsaslanan xalis enerji artımı (çəki artımı) ilə əlaqələndirilir. Beləliklə, tozcuqların qida keyfiyyəti, eləcə də hava və ya pestisidlərə məruz qalma kimi digər amillər sağ qalma və sağlamlığın müəyyənediciləridir24.
Çiçəklənmədən əvvəl tətbiq edilən insektisidlər və funqisidlər bitki damar sistemində translaminar (məsələn, bəzi funqisidlər kimi yarpaqların yuxarı səthindən aşağı səthə keçə bilən) 25-dən tutmuş həqiqətən sistem təsirlərinə qədər müxtəlif dərəcələrdə hərəkət edə bilir. Bu təsirlər köklərdən taca nüfuz edə bilir, alma çiçəklərinin nektarına26 daxil ola bilir və burada yetkin O. cornifrons27-ni öldürə bilir. Bəzi pestisidlər həmçinin tozcuğa sızaraq qarğıdalı sürfələrinin inkişafına təsir göstərir və onların ölümünə səbəb olur19. Digər tədqiqatlar göstərir ki, bəzi funqisidlər əlaqəli O. lignaria28 növlərinin yuva qurma davranışını əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirə bilər. Bundan əlavə, pestisidlərə məruz qalma ssenarilərini (funqisidlər daxil olmaqla) simulyasiya edən laboratoriya və sahə tədqiqatları göstərib ki, pestisidlər bal arılarının və bəzi tək arıların fiziologiyasına22 morfologiyasına29 və sağ qalmasına mənfi təsir göstərir. Çiçəkləmə zamanı açıq çiçəklərə birbaşa tətbiq edilən müxtəlif funqisid spreyləri yetkinlər tərəfindən sürfə inkişafı üçün toplanan tozcuqları çirkləndirə bilər ki, bunların da təsiri hələ öyrənilməyib30.
Sürfə inkişafına həzm sisteminin tozcuqları və mikrob icmalarının təsir etdiyi getdikcə daha çox qəbul edilir. Bal arısı mikrobiomu bədən kütləsi31, metabolik dəyişikliklər22 və patogenlərə qarşı həssaslıq32 kimi parametrlərə təsir göstərir. Əvvəlki tədqiqatlar inkişaf mərhələsinin, qida maddələrinin və ətraf mühitin tək arıların mikrobiomuna təsirini araşdırmışdır. Bu tədqiqatlar sürfə və tozcuq mikrobiomlarının33 quruluşunda və bolluğunda, eləcə də tək arı növləri arasında ən çox yayılmış bakteriya cinsi olan Pseudomonas və Delftia-da oxşarlıqlar aşkar etmişdir. Bununla belə, funqisidlər arı sağlamlığını qorumaq strategiyaları ilə əlaqələndirilsə də, funqisidlərin birbaşa ağızdan təsir yolu ilə sürfə mikrobiotasına təsiri hələ də araşdırılmamışdır.
Bu tədqiqat, ABŞ-da ağac meyvələrində istifadə üçün qeydiyyatdan keçmiş altı geniş istifadə olunan funqisidin real həyat dozalarının, o cümlədən çirklənmiş qidadan qarğıdalı buynuz qurdu güvəsi sürfələrinə ağızdan verilən kontakt və sistemli funqisidlərin təsirlərini sınaqdan keçirdi. Kontakt və sistemli funqisidlərin arıların bədən çəkisinin artmasına və ölüm hallarının artmasına səbəb olduğunu, ən ağır təsirlərin isə mankozeb və piritiopidlə əlaqəli olduğunu aşkar etdik. Daha sonra mankozeblə müalicə olunmuş polen pəhrizi ilə qidalanan sürfələrin mikrob müxtəlifliyini nəzarət pəhrizi ilə qidalananlarla müqayisə etdik. Ölümün əsas mexanizmlərini və inteqrasiya olunmuş zərərvericilərin və tozlandırıcıların idarə olunması (IPPM)36 proqramları üçün nəticələrini müzakirə edirik.
Baramada qışlayan yetkin O. cornifrons arıları Pensilvaniya ştatının Biglerville şəhərindəki Meyvə Tədqiqat Mərkəzindən əldə edilmiş və −3 ilə 2°C (±0.3°C) arasında saxlanılmışdır. Təcrübədən əvvəl (cəmi 600 barama). 2022-ci ilin may ayında hər gün 100 O. cornifrons baraması plastik stəkanlara köçürülmüşdür (stəkanda 50 barama, DI 5 sm × 15 sm uzunluğunda) və açılmasını asanlaşdırmaq və çeynənən substrat təmin etmək, daşlı arılara düşən stressi azaltmaq üçün stəkanların içinə salfetlər qoyulmuşdur37. Barama olan iki plastik stəkanı 50% saxaroza məhlulu olan 10 ml yemləyicilərlə həşərat qəfəsinə (30 × 30 × 30 sm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tayvan) qoyun və bağlanmasını və cütləşməsini təmin etmək üçün dörd gün saxlayın. 23°C, nisbi rütubət 60%, fotoperiod 10 l (aşağı intensivlik): 14 gün. Alma çiçəkləməsinin ən yüksək dövründə hər səhər altı gün (gündə 100) ərzində iki süni yuvaya 100 cütləşmiş dişi və erkək buraxılırdı (tələ yuvası: eni 33.66 × hündürlüyü 30.48 × uzunluğu 46.99 sm; Əlavə Şəkil 1). Pensilvaniya Dövlət Dendrariyasında, albalı (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), şaftalı (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), armud (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), koronariya alma ağacı (Malus coronaria) və çoxsaylı alma ağacları (Malus coronaria, Malus), ev alma ağacı 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus alma ağacı 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy') ağaclarının yanında yerləşdirilib. Hər mavi plastik quş yuvası iki taxta qutunun üstünə yerləşdirilir. Hər yuva qutusunda qeyri-şəffaf selofan borulara (0.7 OD baxın) daxil edilmiş 800 boş kraft kağız borusu (spiral şəklində açıq, 0.8 sm ID × 15 sm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) var idi. Plastik tıxaclar (T-1X tıxaclar) yuva qurma yerlərini təmin edir.
Hər iki yuva qutusu şərqə baxırdı və gəmiricilərin və quşların girişinin qarşısını almaq üçün yaşıl plastik bağ hasarı (Everbilt modeli #889250EB12, açılış ölçüsü 5 × 5 sm, 0.95 m × 100 m) ilə örtülmüş və yuva qutusu torpaq qutularının yanındakı torpaq səthinə qoyulmuşdur. Yuva qutusu (Əlavə Şəkil 1a). Qarğıdalı cücərtilərinin yumurtaları hər gün yuvalardan 30 boru toplayıb laboratoriyaya daşınmaqla toplanırdı. Qayçı istifadə edərək borunun ucunda bir kəsik açın, sonra spiral borunu sökərək bala hüceyrələrini ortaya çıxarın. Fərdi yumurtalar və onların tozcuqları əyri bir spatula (Microslide alət dəsti, BioQuip Products Inc., Kaliforniya) istifadə edərək çıxarıldı. Yumurtalar nəm filtr kağızında inkubasiya edildi və təcrübələrimizdə istifadə edilməzdən əvvəl 2 saat Petri qabına qoyuldu (Əlavə Şəkil 1b-d).
Laboratoriyada alma çiçəklənməsindən əvvəl və çiçəkləmə zamanı tətbiq edilən altı funqisidin oral toksikliyini üç konsentrasiyada (0,1X, 0,5X və 1X, burada 1X 100 gallon su/akra tətbiq olunan işarədir. Yüksək tarla dozası = tarladakı konsentrasiya). Cədvəl 1). Hər konsentrasiya 16 dəfə təkrarlandı (n = 16). İki kontakt funqisid (Cədvəl S1: mankozeb 2696,14 ppm və kaptan 2875,88 ppm) və dörd sistem funqisid (Cədvəl S1: piritiostrobin 250,14 ppm; trifloksistrobin 110,06 ppm; miklobutanil azol 75,12 ppm; siprodinil 280,845 ppm) meyvə, tərəvəz və dekorativ bitkilər üçün toksiklik. Tozcuğu üyüdücü ilə homogenləşdirdik, 0,20 q-nı quyuya (24 quyulu Şahin Plitəsi) köçürdük və yumurtaların yerləşdirildiyi 1 mm dərinlikdəki quyuları olan piramidal tozcuq əmələ gətirmək üçün 1 μL funqisid məhlulu əlavə edib qarışdırdıq. Mini spatula istifadə edərək yerləşdirin (Əlavə Şəkil 1c, d). Şahin plitələri otaq temperaturunda (25°C) və 70% nisbi rütubətdə saxlanıldı. Onları təmiz su ilə işlənmiş homogen tozcuq pəhrizi ilə bəslənən nəzarət sürfələri ilə müqayisə etdik. Ölüm hallarını qeyd etdik və sürfələr prepupal yaşa çatana qədər hər iki gündən bir sürfə çəkisini ölçdük (Fisher Scientific, dəqiqlik = 0,0001 q). Nəhayət, cins nisbəti 2,5 aydan sonra baramanı açaraq qiymətləndirildi.
DNT bütün O. cornifrons sürfələrindən çıxarıldı (mancozeb ilə müalicə olunmuş və müalicə olunmamış polen üçün n = 3) və bu nümunələrdə mikrob müxtəlifliyi təhlilləri apardıq, xüsusən də mancozebdə ən yüksək ölüm nisbəti MnZn qəbul edən sürfələrdə müşahidə olunduğu üçün. DNT gücləndirildi, DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNT dəsti (Zymo Research, Irvine, CA) istifadə edilərək təmizləndi və v3 dəsti istifadə edilərək Illumina® MiSeq™ üzərində ardıcıllıqla (600 dövr) aparıldı. Bakterial 16S ribosomal RNT genlərinin hədəf ardıcıllığı, 16S rRNA geninin V3-V4 bölgəsini hədəf alan praymerlərdən istifadə edərək Quick-16S™ NGS Kitabxana Hazırlıq Dəsti (Zymo Research, Irvine, CA) istifadə edilərək həyata keçirildi. Bundan əlavə, 18S ardıcıllığı 10% PhiX daxil edilməsi ilə, amplifikasiya isə 18S001 və NS4 praymer cütü istifadə edilərək həyata keçirildi.
QIIME2 boru kəmərindən (v2022.11.1) istifadə edərək qoşalaşmış oxunuşlar39-u idxal edin və emal edin. Bu oxunuşlar kəsildi və birləşdirildi, ximer ardıcıllıqlar isə QIIME2-dəki DADA2 plagini (qiime dada2 səs-küy cütləşməsi)40 istifadə edərək silindi. 16S və 18S sinif təyinatları obyekt təsnifatçısı plagini Classify-sklearn və əvvəlcədən təlim keçmiş artefakt silva-138-99-nb-classifier istifadə edilərək yerinə yetirildi.
Bütün eksperimental məlumatlar normallıq (Şapiro-Uilks) və variasiyaların homogenliyi (Levene testi) üçün yoxlanıldı. Məlumat dəsti parametrik analiz fərziyyələrinə cavab vermədiyi və transformasiya qalıqları standartlaşdıra bilmədiyi üçün, müalicənin sürfənin təzə çəkisinə təsirini qiymətləndirmək üçün iki amil [zaman (üç fazalı 2, 5 və 8 günlük vaxt nöqtələri) və funqisid] ilə qeyri-parametrik iki tərəfli ANOVA (Kruskal-Wallis) apardıq, sonra Wilcoxon testi istifadə edərək post hoc qeyri-parametrik cüt müqayisələr aparıldı. Fungisidlərin üç funqisid konsentrasiyası arasında sağ qalmaya təsirini müqayisə etmək üçün Poisson paylanması ilə ümumiləşdirilmiş xətti modeldən (GLM) istifadə etdik41,42. Diferensial bolluq təhlili üçün amplikon ardıcıllıq variantlarının (ASV) sayı cins səviyyəsində çökdürüldü. 16S (cins səviyyəsi) və 18S nisbi bolluğundan istifadə edərək qruplar arasında diferensial bolluğun müqayisələri, mövqe, miqyas və forma üçün ümumiləşdirilmiş əlavə model (GAMLSS) istifadə edilərək, Mikrobiom R43-də makro modelləşdirilmiş beta sıfır şişirdilmiş (BEZI) ailə paylanmaları ilə aparılmışdır (v1.1). 1). Diferensial analizdən əvvəl mitoxondrial və xloroplast növlərini çıxarın. 18S-in fərqli taksonomik səviyyələri səbəbindən, diferensial analizlər üçün hər taksonun yalnız ən aşağı səviyyəsi istifadə edilmişdir. Bütün statistik analizlər R (v. 3.4.3., CRAN layihəsi) istifadə edilərək aparılmışdır (Komanda 2013).
Mankozeb, piritiostrobin və trifloksistrobinə məruz qalma O. cornifrons-da bədən çəkisinin artmasını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdır (Şəkil 1). Bu təsirlər qiymətləndirilən hər üç dozada ardıcıl olaraq müşahidə edilmişdir (Şəkil 1a–c). Siklostrobin və miklobutanil sürfələrin çəkisini əhəmiyyətli dərəcədə azaltmamışdır.
Dörd pəhriz müalicəsi altında üç zaman nöqtəsində ölçülən kök qurd sürfələrinin orta təzə çəkisi (homogen tozcuq yemi + funqisid: nəzarət, 0.1X, 0.5X və 1X doza). (a) Aşağı doza (0.1X): ilk dəfə (1-ci gün): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, ikinci dəfə (5-ci gün): 22.83, DF = 0.0009; üçüncü dəfə; nöqtə (8-ci gün): χ2: 28.39, DF = 6; (b) yarım doza (0.5X): ilk dəfə (1-ci gün): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, ikinci dəfə (1-ci gün). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; üçüncü vaxt nöqtəsi (8-ci gün) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Yer və ya tam doza (1X): birinci vaxt nöqtəsi (1-ci gün) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, ikinci vaxt nöqtəsi (5-ci gün): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; üçüncü vaxt nöqtəsi (8-ci gün): χ2: 28.39, DF = 6; qeyri-parametrik dispersiya təhlili. Sütunlar cüt müqayisələrin orta ± SE-ni təmsil edir (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Ən aşağı dozada (0,1X) sürfə bədən çəkisi trifloksistrobin ilə 60%, mankozeb ilə 49%, miklobutanil ilə 48% və piritistrobin ilə 46% azaldı (Şəkil 1a). Sahə dozasının yarısına (0,5X) məruz qaldıqda, mankozeb sürfələrinin bədən çəkisi 86%, piritiostrobin 52% və trifloksistrobinin 50% azaldı (Şəkil 1b). Mankozebin tam sahə dozası (1X) sürfə çəkisini 82%, piritiostrobin 70% və trifloksistrobin, miklobutanil və sanqardın təxminən 30% azaldı (Şəkil 1c).
Ölüm nisbəti mankozeblə müalicə olunmuş polenlə qidalanan sürfələr arasında ən yüksək, ardınca piritiyostrobin və trifloksistrobin gəldi. Ölüm nisbəti mankozeb və piritizolinin artan dozaları ilə artdı (Şəkil 2; Cədvəl 2). Lakin, trifloksistrobinin konsentrasiyası artdıqca qarğıdalı qurdlarından ölüm nisbəti yalnız bir qədər artdı; siprodinil və kaptan nəzarət müalicələri ilə müqayisədə ölüm nisbətini əhəmiyyətli dərəcədə artırmadı.
Altı fərqli funqisidlə fərdi olaraq müalicə edilmiş tozcuqların qəbulundan sonra milçək sürfələrinin ölüm nisbəti müqayisə edildi. Mancozeb və pentopiramid qarğıdalı qurdlarının ağızdan qəbuluna daha həssas idilər (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (xətt, yamac = 0.29, P < 0.001; yamac = 0.24, P <0.00)).
Bütün müalicələr üzrə orta hesabla xəstələrin 39,05%-i qadın, 60,95%-i isə kişi idi. Nəzarət müalicələri arasında qadınların nisbəti həm aşağı dozalı (0,1X), həm də yarım dozalı (0,5X) tədqiqatlarda 40%, sahə dozalı (1X) tədqiqatlarda isə 30% təşkil etmişdir. Mankozeb və miklobutanil ilə müalicə olunmuş tozcuqla bəslənən sürfələr arasında 0,1X dozada yetkinlərin 33,33%-i dişi, yetkinlərin 22%-i dişi, yetkin sürfələrin 44%-i dişi, yetkin sürfələrin 44%-i dişi, yetkin sürfələrin 41%-i dişi, nəzarət qrupunda isə 31% olmuşdur (Şəkil 3a). Dozanın 0,5 qatında mankozeb və piritiostrobin qrupundakı yetkin qurdların 33%-i dişi, trifloksistrobin qrupunda 36%, miklobutanil qrupunda 41% və siprostrobin qrupunda 46% təşkil etmişdir. Bu rəqəm qrupda 53%, kaptan qrupunda isə 38% təşkil etmişdir (Şəkil 3b). 1X dozada mankozeb qrupunun 30%-i qadınlar, piritiostrobin qrupunun 36%-i, trifloksistrobin qrupunun 44%-i, miklobutanil qrupunun 38%-i, nəzarət qrupunun 50%-i qadınlar idi - 38,5% (Şəkil 3c).
Sürfə mərhələsində funqisid təsirinə məruz qaldıqdan sonra dişi və erkək qurdların faizi. (a) Aşağı doza (0.1X). (b) Yarım doza (0.5X). (c) Sahə dozası və ya tam doza (1X).
16S ardıcıllıq təhlili göstərdi ki, bakteriya qrupu mankozeblə müalicə olunmuş tozcuqla bəslənən sürfələr və işlənməmiş tozcuqla bəslənən sürfələr arasında fərqlənir (Şəkil 4a). Tozcuqla bəslənən işlənməmiş sürfələrin mikrob indeksi mankozeblə müalicə olunmuş tozcuqla bəslənən sürfələrin göstəricisindən daha yüksək idi (Şəkil 4b). Qruplar arasında müşahidə edilən zənginlik fərqi statistik cəhətdən əhəmiyyətli olmasa da, işlənməmiş tozcuqla bəslənən sürfələr üçün müşahidə edilən fərqdən xeyli aşağı idi (Şəkil 4c). Nisbi bolluq göstərdi ki, nəzarət tozcuqla bəslənən sürfələrin mikrobiotası mankozeblə müalicə olunmuş sürfələrlə bəslənən sürfələrin mikrobiotasından daha müxtəlifdir (Şəkil 5a). Təsviri təhlil nəzarət və mankozeblə müalicə olunmuş nümunələrdə 28 cinsin mövcudluğunu aşkar etdi (Şəkil 5b). c 18S ardıcıllıqla təhlili heç bir əhəmiyyətli fərq aşkar etmədi (Əlavə Şəkil 2).
16S ardıcıllığına əsaslanan SAV profilləri Şennon zənginliyi ilə müqayisə edildi və filum səviyyəsində zənginlik müşahidə edildi. (a) Təmizlənməmiş tozcuqla qidalanan və ya nəzarət (mavi) və mankozeblə qidalanan sürfələrdə (narıncı) ümumi mikrob icma quruluşuna əsaslanan əsas koordinat təhlili (PCoA). Hər bir məlumat nöqtəsi ayrı bir nümunəni təmsil edir. PCoA çoxdəyişkənli t paylanmasının Bray-Curtis məsafəsindən istifadə etməklə hesablanmışdır. Ovallar 80% etibarlılıq səviyyəsini təmsil edir. (b) Qutu qrafiki, xam Şennon sərvət məlumatları (nöqtələr) və c. Müşahidə edilə bilən sərvət. Qutu qrafikləri median xətt, kvartillərarası diapazon (IQR) və 1,5 × IQR (n = 3) üçün qutuları göstərir.
Mankozeblə müalicə olunmuş və müalicə olunmamış tozcuqlarla qidalanan sürfələrin mikrob icmalarının tərkibi. (a) Sürfələrdə mikrob cinslərinin nisbi bolluğu. (b) Müəyyən edilmiş mikrob icmalarının istilik xəritəsi. Delftia (ehtimal nisbəti (OR) = 0.67, P = 0.0030) və Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060); İstilik xəritəsi sətirləri korrelyasiya məsafəsi və orta əlaqə istifadə edilərək qruplaşdırılıb.
Nəticələrimiz göstərir ki, çiçəkləmə dövründə geniş tətbiq olunan təmas (mankozeb) və sistemli (pirostrobin və trifloksistrobin) funqisidlərin ağızdan qəbulu qarğıdalı sürfələrinin çəki artımını və ölümünü əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdır. Bundan əlavə, mankozeb prepupal mərhələdə mikrobiomun müxtəlifliyini və zənginliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdır. Digər bir sistemli funqisid olan miklobutanil, hər üç dozada sürfələrin bədən çəkisi artımını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdır. Bu təsir ikinci (5-ci gün) və üçüncü (8-ci gün) vaxt nöqtələrində özünü göstərmişdir. Əksinə, siprodinil və kaptan nəzarət qrupu ilə müqayisədə çəki artımını və ya sağ qalmanı əhəmiyyətli dərəcədə azaltmamışdır. Bildiyimiz qədər, bu iş birbaşa tozcuq təsirinə məruz qalma yolu ilə qarğıdalı bitkilərini qorumaq üçün istifadə edilən müxtəlif funqisidlərin tarla nisbətlərinin təsirlərini müəyyən edən ilk işdir.
Bütün funqisid müalicələri nəzarət müalicələri ilə müqayisədə bədən çəkisinin artımını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdır. Mankozeb sürfələrin bədən çəkisinin artmasına ən böyük təsir göstərmiş, orta hesabla 51% azalma göstərmişdir, ardınca piritiostrobin gəlir. Lakin, digər tədqiqatlar funqisidlərin sahə dozalarının sürfə mərhələlərinə mənfi təsirləri barədə məlumat verməmişdir44. Ditiokarbamat biosidlərinin aşağı kəskin toksikliyə malik olduğu göstərilsə də45, mankozeb kimi etilen bisditiokarbamatlar (EBDCS) karbamid etilen sulfidə parçalana bilər. Digər heyvanlarda mutagen təsirləri nəzərə alınmaqla, bu parçalanma məhsulu müşahidə olunan təsirlərə görə məsuliyyət daşıya bilər46,47. Əvvəlki tədqiqatlar göstərmişdir ki, etilen tiokareyasının əmələ gəlməsinə yüksək temperatur48, rütubət səviyyəsi49 və məhsulun saxlama müddəti50 kimi amillər təsir göstərir. Biosidlər üçün düzgün saxlama şəraiti bu yan təsirləri azalda bilər. Bundan əlavə, Avropa Qida Təhlükəsizliyi Təşkilatı digər heyvanların həzm sistemləri üçün kanserogen olduğu göstərilmiş piritiopidin toksikliyi ilə bağlı narahatlığını ifadə etmişdir51.
Mankozeb, piritiostrobin və trifloksistrobinin oral qəbulu qarğıdalı qurdlarının sürfələrinin ölümünü artırır. Bunun əksinə olaraq, miklobutanil, siprosiklin və kaptanın ölümə heç bir təsiri olmayıb. Bu nəticələr, kaptanın yetkin O. lignaria və Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) növlərinin sağ qalmasını əhəmiyyətli dərəcədə azaltdığını göstərən Ladurner və digərlərinin nəticələrindən fərqlənir. Bundan əlavə, kaptan və boskalid kimi funqisidlərin sürfə ölümünə səbəb olduğu52,53,54 və ya qidalanma davranışını dəyişdirdiyi55 aşkar edilmişdir. Bu dəyişikliklər, öz növbəsində, tozcuğun qida keyfiyyətinə və nəticədə sürfə mərhələsinin enerji qazancına təsir göstərə bilər. Nəzarət qrupunda müşahidə edilən ölüm nisbəti digər tədqiqatlarla uyğun idi56,57.
İşimizdə müşahidə edilən erkəklərin cins nisbəti, Vicens və Bosch tərəfindən O. cornuta üçün əvvəllər təklif edildiyi kimi, yetərli cütləşməmə və çiçəkləmə zamanı pis hava şəraiti kimi amillərlə izah edilə bilər. Tədqiqatımızda dişi və erkəklərin cütləşmək üçün dörd günü olsa da (ümumiyyətlə uğurlu cütləşmə üçün kifayət hesab edilən bir müddət), stressi minimuma endirmək üçün işığın intensivliyini qəsdən azaltdıq. Lakin bu dəyişiklik istəmədən cütləşmə prosesinə müdaxilə edə bilər61. Bundan əlavə, arılar bir neçə gün ərzində yağış və aşağı temperatur (<5°C) daxil olmaqla əlverişsiz hava şəraiti yaşayırlar ki, bu da cütləşmənin uğuruna mənfi təsir göstərə bilər4,23.
Tədqiqatımız bütün sürfə mikrobiomuna yönəlsə də, nəticələrimiz arıların qidalanması və funqisidlərə məruz qalması üçün vacib ola biləcək bakteriya icmaları arasında potensial əlaqələrə dair məlumat verir. Məsələn, mankozeblə müalicə olunmuş sürfələrdəki tozcuqlar, işlənməmiş tozcuqlarla müqayisədə mikrob icmasının strukturunu və bolluğunu əhəmiyyətli dərəcədə azaltmışdır. İşlənməmiş tozcuqları istehlak edən sürfələrdə Proteobacteria və Actinobacteria bakteriya qrupları dominant idi və əsasən aerob və ya fakultativ olaraq aerob idi. Adətən tək arı növləri ilə əlaqəli olan Delft bakteriyalarının antibiotik aktivliyinə malik olduğu məlumdur ki, bu da patogenlərə qarşı potensial qoruyucu rol oynayır. Başqa bir bakteriya növü olan Pseudomonas, işlənməmiş tozcuqlarla qidalanan sürfələrdə bol idi, lakin mankozeblə müalicə olunmuş sürfələrdə əhəmiyyətli dərəcədə azalmışdı. Nəticələrimiz Pseudomonas-ı O. bicornis35 və digər tək arı arılarında34 ən çox yayılmış cinslərdən biri kimi müəyyən edən əvvəlki tədqiqatları dəstəkləyir. Pseudomonas-ın O. cornifrons sağlamlığındakı roluna dair eksperimental dəlillər öyrənilməsə də, bu bakteriyanın Paederus fuscipes böcəyində qoruyucu toksinlərin sintezini təşviq etdiyi və in vitro 35, 65 arginin metabolizmasını təşviq etdiyi göstərilmişdir. Bu müşahidələr O. cornifrons sürfələrinin inkişaf dövründə virus və bakteriya müdafiəsində potensial rol oynadığını göstərir. Microbacterium, tədqiqatımızda müəyyən edilmiş və aclıq şəraitində qara əsgər milçəyi sürfələrində yüksək sayda mövcud olduğu bildirilən başqa bir cinsdir66. O. cornifrons sürfələrində mikrobakteriyalar stress şəraitində bağırsaq mikrobiomunun tarazlığına və dayanıqlığına töhfə verə bilər. Bundan əlavə, Rhodococcus O. cornifrons sürfələrində tapılır və detoksifikasiya qabiliyyəti ilə tanınır67. Bu cins həmçinin A. florea-nın bağırsağında da tapılır, lakin çox az miqdardadır68. Nəticələrimiz sürfələrdə metabolik prosesləri dəyişdirə bilən çoxsaylı mikrob taksonları arasında çoxsaylı genetik variasiyaların mövcudluğunu göstərir. Bununla belə, O. cornifrons-un funksional müxtəlifliyinin daha yaxşı başa düşülməsinə ehtiyac var.
Xülasə, nəticələr göstərir ki, mankozeb, piritiostrobin və trifloksistrobin qarğıdalı qurdlarının bədən çəkisinin artmasına və ölüm hallarının artmasına səbəb olub. Fungisidlərin tozlandırıcılara təsiri ilə bağlı narahatlıqlar artsa da, bu birləşmələrin qalıq metabolitlərinin təsirini daha yaxşı başa düşməyə ehtiyac var. Bu nəticələr, fermerlərə meyvə ağaclarının çiçəklənməsindən əvvəl və çiçəklənməsi zamanı müəyyən fungisidlərin istifadəsindən çəkinməyə kömək edən inteqrasiya olunmuş tozlandırıcıların idarə olunması proqramları üçün tövsiyələrə daxil edilə bilər. Bu proqramlar fungisidləri seçməklə və tətbiq müddətini dəyişdirməklə və ya daha az zərərli alternativlərin istifadəsini təşviq etməklə fermerlərə müəyyən fungisidlərin istifadəsindən çəkinməyə kömək edir. 36. Bu məlumat pestisidlərin istifadəsi ilə bağlı tövsiyələrin hazırlanması üçün vacibdir, məsələn, mövcud çiləmə proqramlarını tənzimləmək və fungisidləri seçərkən çiləmə vaxtını dəyişdirmək və ya daha az təhlükəli alternativlərin istifadəsini təşviq etmək. Fungisidlərin cins nisbətinə, qidalanma davranışına, bağırsaq mikrobiomuna və qarğıdalı qurdlarının çəkisinin itirilməsi və ölümünün əsasını təşkil edən molekulyar mexanizmlərə mənfi təsirləri ilə bağlı əlavə tədqiqatlara ehtiyac var.
Şəkil 1 və 2-dəki 1, 2 və 3 mənbə məlumatları figshare məlumat anbarında DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 və https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233 yerləşdirilib. Cari tədqiqatda təhlil edilən ardıcıllıqlar (Şəkil 4, 5) NCBI SRA anbarında PRJNA1023565 giriş nömrəsi altında mövcuddur.
Bosch, J. və Kemp, WP Kənd təsərrüfatı bitkilərinin tozlandırıcısı kimi bal arısı növlərinin inkişafı və yaradılması: Osmia cinsinə (Hymenoptera: Megachilidae) və meyvə ağaclarına nümunə. öküz. Ntomore. resurs. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG və digərləri. Nyu-York və Pensilvaniya ştatlarında alma yetişdiriciləri arasında tozlandırma təcrübələri və alternativ tozlandırıcılar haqqında təsəvvürlər. Yeniləmə. Kənd təsərrüfatı. Qida sistemləri. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL və Ricketts TH Yerli arılardan istifadə edərək badam tozlanmasının ekologiyası və iqtisadiyyatı. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., və Park, Y.-L. İqlim dəyişikliyinin tragopan fenologiyasına təsiri: populyasiyanın idarə olunması üçün nəticələr. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR və Pitts-Singer, TL Fungisid və köməkçi spreylərin idarə olunan iki tək arı (Osmia lignaria və Megachile rotundata) yuva qurma davranışına təsiri. PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. və b. Az zəhərli bitki funqisidi (fenbukonazol) erkək reproduktiv keyfiyyət siqnallarına müdaxilə edir və nəticədə vəhşi tək arılarda cütləşmə uğurunun azalmasına səbəb olur. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. və b. Neonikotinoid insektisidləri və erqosterol biosintezi üç arı növündə sinergetik funqisid ölümünün qarşısını alır. Zərərvericilərə qarşı mübarizə. Elm. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. və Danforth BN Tək arı sürfələri, Osmia cornifrons (Megachilidae) gövdə yuvası quran arılara tozcuqla təmin edilən bakteriya müxtəlifliyini dəyişdirir. front. microorganism. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN və Steffan SA Fermentləşdirilmiş tozcuqdakı ektosimbiotik mikroorqanizmlər tək arıların inkişafı üçün tozcuqun özü qədər vacibdir. ekologiya. təkamül. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F və Thalheimer M. Təkrar əkin xəstəliklərini nəzarətdə saxlamaq üçün alma bağlarında cərgələrarası əkin: mikrob göstəricilərinə əsaslanan praktik effektivlik tədqiqatı. Bitki Torpağı 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG və Peter KA Orta Atlantik Amerika Birləşmiş Ştatlarında almaların acı çürüməsi: səbəbkar növlərin qiymətləndirilməsi və regional hava şəraitinin və kultivatın həssaslığının təsiri. Fitopatologiya 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. və Stanley DA Fungisidlər, herbisidlər və arılar: mövcud tədqiqat və metodların sistematik icmalı. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED və Jepson, PC EBI funqisidlərinin və piretroid insektisidlərinin bal arılarına (Apis mellifera) sinergetik təsirləri. elm zərərvericiləri. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE və Peng, CY Seçilmiş funqisidlərin bal arısı sürfələrinin böyüməsinə və inkişafına təsiri Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Çərşənbə. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., və McArt, S. Ağac Bağlarında Tozlandırıcıları Qorumaq üçün Pestisid İstifadəsinə dair Qərar Təlimatı (Cornell Universiteti, 2018).
İvasaki, JM və Hogendoorn, K. Arıların qeyri-pestisidlərə məruz qalması: metodların və bildirilən nəticələrin icmalı. Kənd təsərrüfatı. ekosistem. Çərşənbə. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. və Pitts-Singer TL Təchizat növünün və pestisid təsirinin Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae) sürfəsinin inkişafına təsiri. Çərşənbə. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM və Pitts-Singer TL Tək boş yuvalı arıların pestisidlərə məruz qalma yolları. Çərşənbə. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT və b. Yetkin Yapon bağ arılarında (Osmia cornifrons) pestisid toksikliyini qiymətləndirmək üçün yeni bir qəbul bioanaliz protokolu. Elm. Hesabatlar 10, 9517 (2020).
Yayımlanma vaxtı: 14 may 2024