Cảm ơn bạn đã ghé thăm Nature.com.Phiên bản trình duyệt bạn đang sử dụng có hỗ trợ CSS hạn chế.Để có kết quả tốt nhất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng phiên bản trình duyệt mới hơn (hoặc tắt Chế độ tương thích trong Internet Explorer).Trong thời gian chờ đợi, để đảm bảo được hỗ trợ liên tục, chúng tôi đang hiển thị trang web mà không có kiểu dáng hoặc JavaScript.
Thuốc diệt nấm thường được sử dụng trong quá trình cây ra hoa và có thể đe dọa côn trùng thụ phấn.Tuy nhiên, người ta biết rất ít về cách các loài thụ phấn không phải bằng ong (ví dụ: ong đơn độc, Osmia cornifrons) phản ứng với thuốc diệt nấm tiếp xúc và thuốc diệt nấm toàn thân thường được sử dụng trên táo trong quá trình ra hoa.Lỗ hổng kiến thức này hạn chế các quyết định pháp lý xác định nồng độ và thời gian phun thuốc diệt nấm an toàn.Chúng tôi đã đánh giá tác động của hai loại thuốc diệt nấm tiếp xúc (captan và mancozeb) và bốn loại thuốc diệt nấm xen kẽ/hệ thống thực vật (ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobin và trifloxystrobin).Ảnh hưởng đến tăng trọng ấu trùng, tỷ lệ sống, tỷ lệ giới tính và sự đa dạng của vi khuẩn.Việc đánh giá được tiến hành bằng cách sử dụng xét nghiệm sinh học đường miệng mãn tính, trong đó phấn hoa được xử lý theo ba liều dựa trên liều khuyến cáo hiện tại để sử dụng tại hiện trường (1X), một nửa liều (0,5X) và liều thấp (0,1X).Tất cả các liều mancozeb và pyritisoline đều làm giảm đáng kể trọng lượng cơ thể và tỷ lệ sống sót của ấu trùng.Sau đó, chúng tôi đã giải trình tự gen 16S để mô tả đặc điểm của vi khuẩn ấu trùng mancozeb, loại thuốc diệt nấm gây ra tỷ lệ tử vong cao nhất.Chúng tôi thấy rằng sự đa dạng và phong phú của vi khuẩn đã giảm đáng kể ở ấu trùng ăn phấn hoa được xử lý bằng mancozeb.Kết quả trong phòng thí nghiệm của chúng tôi chỉ ra rằng việc phun một số loại thuốc diệt nấm này trong quá trình ra hoa đặc biệt có hại cho sức khỏe của O. cornifrons.Thông tin này có liên quan đến các quyết định quản lý trong tương lai liên quan đến việc sử dụng bền vững các sản phẩm bảo vệ cây ăn quả và làm cơ sở cho các quy trình quản lý nhằm bảo vệ các loài thụ phấn.
Loài ong thợ đơn độc Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) được du nhập vào Hoa Kỳ từ Nhật Bản vào cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980, và loài này đã đóng vai trò thụ phấn quan trọng trong các hệ sinh thái được quản lý kể từ đó.Quần thể nhập tịch của loài ong này là một phần của khoảng 50 loài ong hoang dã bổ sung cho những con ong thụ phấn cho các vườn hạnh nhân và táo ở Hoa Kỳ2,3.Ong Mason phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự phân mảnh môi trường sống, mầm bệnh và thuốc trừ sâu3,4.Trong số các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm làm giảm năng lượng thu được, tìm kiếm thức ăn5 và điều hòa cơ thể6,7.Mặc dù nghiên cứu gần đây cho thấy rằng sức khỏe của ong Mason bị ảnh hưởng trực tiếp bởi các vi sinh vật hội sinh và vi sinh vật ngoài tử cung, 8,9 vì vi khuẩn và nấm có thể ảnh hưởng đến dinh dưỡng và phản ứng miễn dịch, tác động của việc tiếp xúc với thuốc diệt nấm đối với sự đa dạng của vi khuẩn của ong Mason mới bắt đầu được xác định. đã học.
Thuốc diệt nấm có tác dụng khác nhau (tiếp xúc và toàn thân) được phun trong vườn trước và trong quá trình ra hoa để điều trị các bệnh như ghẻ táo, thối đắng, thối nâu và phấn trắng10,11.Thuốc diệt nấm được coi là vô hại đối với các loài thụ phấn, vì vậy chúng được khuyên dùng cho những người làm vườn trong thời kỳ ra hoa;Việc ong tiếp xúc và nuốt phải các loại thuốc diệt nấm này đã tương đối rõ ràng vì đây là một phần trong quy trình đăng ký thuốc trừ sâu của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ và nhiều cơ quan quản lý quốc gia khác12,13,14.Tuy nhiên, tác dụng của thuốc diệt nấm đối với những loài không phải ong ít được biết đến hơn vì chúng không bắt buộc phải tuân theo các thỏa thuận cấp phép tiếp thị ở Hoa Kỳ15.Ngoài ra, nhìn chung không có quy trình chuẩn hóa nào để thử nghiệm từng con ong16,17 và việc duy trì các đàn ong cung cấp ong để thử nghiệm là một thách thức18.Các thử nghiệm trên các loài ong được quản lý khác nhau đang ngày càng được tiến hành ở Châu Âu và Hoa Kỳ để nghiên cứu tác động của thuốc trừ sâu đối với ong hoang dã và các quy trình chuẩn hóa gần đây đã được phát triển cho O. cornifrons19.
Ong sừng là loài bạch cầu đơn nhân và được sử dụng thương mại trên cây cá chép như chất bổ sung hoặc thay thế cho ong mật.Những con ong này xuất hiện từ tháng 3 đến tháng 4, với những con đực phát triển sớm hơn con cái từ 3 đến 4 ngày.Sau khi giao phối, con cái tích cực thu thập phấn hoa và mật hoa để cung cấp một loạt tế bào con trong khoang tổ hình ống (tự nhiên hoặc nhân tạo)1,20.Trứng được đẻ trên phấn hoa bên trong tế bào;sau đó con cái xây một bức tường đất sét trước khi chuẩn bị ô tiếp theo.Ấu trùng tuổi đầu tiên được bao bọc trong màng đệm và ăn dịch phôi.Từ tuổi thứ hai đến tuổi thứ năm (tiền nhộng), ấu trùng ăn phấn hoa22.Khi nguồn cung cấp phấn hoa cạn kiệt hoàn toàn, ấu trùng hình thành kén, nhộng và trưởng thành trong cùng một buồng ấp, thường là vào cuối mùa hè20,23.Người lớn xuất hiện vào mùa xuân năm sau.Tỷ lệ sống sót của người trưởng thành có liên quan đến mức tăng năng lượng ròng (tăng cân) dựa trên lượng thức ăn ăn vào.Do đó, chất lượng dinh dưỡng của phấn hoa, cũng như các yếu tố khác như thời tiết hoặc khả năng tiếp xúc với thuốc trừ sâu, là những yếu tố quyết định khả năng sống sót và sức khỏe24.
Thuốc trừ sâu và thuốc diệt nấm được sử dụng trước khi ra hoa có thể di chuyển trong mạch máu thực vật ở các mức độ khác nhau, từ translaminar (ví dụ, có thể di chuyển từ bề mặt trên của lá xuống bề mặt dưới, giống như một số loại thuốc diệt nấm)25 cho đến tác dụng toàn thân thực sự., có thể xâm nhập vào ngọn từ rễ, có thể xâm nhập vào mật hoa của hoa táo26, nơi chúng có thể giết chết O. cornifrons27 trưởng thành.Một số loại thuốc trừ sâu cũng thấm vào phấn hoa, ảnh hưởng đến sự phát triển của ấu trùng ngô và khiến chúng chết19.Các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng một số loại thuốc diệt nấm có thể làm thay đổi đáng kể hành vi làm tổ của các loài liên quan O. lignaria28.Ngoài ra, các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và thực địa mô phỏng các kịch bản tiếp xúc với thuốc trừ sâu (bao gồm cả thuốc diệt nấm) đã chỉ ra rằng thuốc trừ sâu ảnh hưởng tiêu cực đến sinh lý 22 hình thái 29 và khả năng sống sót của ong mật và một số loài ong sống đơn độc.Các loại thuốc xịt diệt nấm khác nhau được phun trực tiếp lên hoa đang nở trong quá trình ra hoa có thể làm ô nhiễm phấn hoa do ấu trùng thu thập để phát triển cho ấu trùng, tác động của chúng vẫn đang được nghiên cứu30.
Người ta ngày càng thừa nhận rằng sự phát triển của ấu trùng bị ảnh hưởng bởi phấn hoa và cộng đồng vi sinh vật của hệ tiêu hóa.Hệ vi sinh vật của ong mật ảnh hưởng đến các thông số như khối lượng cơ thể31, những thay đổi về trao đổi chất22 và tính nhạy cảm với mầm bệnh32.Các nghiên cứu trước đây đã xem xét ảnh hưởng của giai đoạn phát triển, chất dinh dưỡng và môi trường đến hệ vi sinh vật của những con ong đơn độc.Những nghiên cứu này cho thấy những điểm tương đồng về cấu trúc và sự phong phú của hệ vi sinh vật trong ấu trùng và phấn hoa33, cũng như các giống vi khuẩn phổ biến nhất là Pseudomonas và Delftia, trong số các loài ong sống đơn độc.Tuy nhiên, mặc dù thuốc diệt nấm có liên quan đến các chiến lược bảo vệ sức khỏe của ong, nhưng tác dụng của thuốc diệt nấm đối với hệ vi sinh vật ấu trùng thông qua phơi nhiễm trực tiếp qua đường miệng vẫn chưa được khám phá.
Nghiên cứu này đã thử nghiệm tác động của liều lượng thực tế của sáu loại thuốc diệt nấm thường được sử dụng được đăng ký sử dụng trên quả cây ở Hoa Kỳ, bao gồm cả thuốc diệt nấm tiếp xúc và thuốc diệt nấm toàn thân dùng qua đường uống đối với ấu trùng sâu bướm sừng ngô từ thực phẩm bị ô nhiễm.Chúng tôi phát hiện ra rằng thuốc diệt nấm tiếp xúc và thuốc diệt nấm toàn thân làm giảm trọng lượng cơ thể ong và tăng tỷ lệ tử vong, với những tác động nghiêm trọng nhất liên quan đến mancozeb và pyrithiopide.Sau đó, chúng tôi so sánh sự đa dạng vi sinh vật của ấu trùng được nuôi bằng chế độ ăn phấn hoa được xử lý bằng mancozeb với những ấu trùng được nuôi bằng chế độ ăn đối chứng.Chúng tôi thảo luận về các cơ chế tiềm ẩn dẫn đến tỷ lệ tử vong và những tác động đối với các chương trình quản lý dịch hại và thụ phấn tổng hợp (IPPM)36.
Những con O. cornifron trưởng thành trú đông trong kén được lấy từ Trung tâm Nghiên cứu Trái cây, Biglerville, PA và được bảo quản ở nhiệt độ −3 đến 2°C (± 0,3°C).Trước thí nghiệm (tổng cộng 600 kén).Vào tháng 5 năm 2022, 100 kén O. cornifrons được chuyển hàng ngày vào cốc nhựa (50 kén mỗi cốc, dài DI 5 cm × 15 cm) và khăn lau được đặt bên trong cốc để thúc đẩy quá trình mở và tạo chất nền có thể nhai, giảm căng thẳng cho đá. ong37 .Đặt hai cốc nhựa chứa kén vào lồng côn trùng (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Đài Loan) với máng ăn 10 ml chứa dung dịch sucrose 50% và bảo quản trong bốn ngày để đảm bảo đóng kén và giao phối.23°C, độ ẩm tương đối 60%, chu kỳ sáng 10 l (cường độ thấp): 14 ngày.100 con cái và con đực giao phối được thả vào mỗi buổi sáng trong sáu ngày (100 con mỗi ngày) vào hai tổ nhân tạo trong thời kỳ táo nở hoa cao điểm (tổ bẫy: chiều rộng 33,66 × chiều cao 30,48 × chiều dài 46,99 cm; Hình bổ sung 1).Được đặt tại Vườn ươm bang Pennsylvania, gần anh đào (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), đào (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), lê (Pyrus persica 'Olympic', Pyrus Perifolia ' Shinko', Pyrus Perifolia 'Shinseiki'), cây táo Coronaria (Malus Coronaria) và nhiều loại cây táo (Malus Coronaria, Malus), cây táo nhà 'Co-op 30′ Enterprise™, cây táo Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, thu hải đường 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Mỗi chuồng chim bằng nhựa màu xanh được đặt vừa vặn trên hai hộp gỗ.Mỗi hộp tổ chứa 800 ống giấy kraft rỗng (mở xoắn ốc, 0,8 cm ID × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) được lắp vào các ống giấy bóng kính mờ đục (0,7 OD xem Phích cắm nhựa (phích cắm T-1X) cung cấp các vị trí làm tổ .
Cả hai hộp làm tổ đều hướng về phía đông và được bao phủ bởi hàng rào vườn bằng nhựa màu xanh lá cây (mẫu Everbilt #889250EB12, kích thước mở 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) để ngăn chặn loài gặm nhấm và chim tiếp cận và được đặt trên bề mặt đất cạnh đất hộp làm tổ hộp.Hộp tổ (Hình bổ sung 1a).Trứng sâu đục thân ngô được thu thập hàng ngày bằng cách thu 30 ống từ tổ và vận chuyển về phòng thí nghiệm.Dùng kéo cắt một đường ở đầu ống, sau đó tháo rời ống xoắn ốc để lộ tế bào con ra.Những quả trứng riêng lẻ và phấn hoa của chúng được loại bỏ bằng thìa cong (bộ công cụ Microslide, BioQuip Products Inc., California).Trứng được ủ trên giấy lọc ẩm và đặt vào đĩa Petri trong 2 giờ trước khi sử dụng trong các thí nghiệm của chúng tôi (Hình bổ sung 1b-d).
Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi đã đánh giá độc tính qua đường miệng của sáu loại thuốc diệt nấm được sử dụng trước và trong khi táo nở hoa ở ba nồng độ (0,1X, 0,5X và 1X, trong đó 1X là mức áp dụng cho mỗi 100 gallon nước/mẫu Anh. Liều lượng cao = nồng độ trên đồng ruộng)., Bảng 1).Mỗi nồng độ được lặp lại 16 lần (n = 16).Hai loại thuốc diệt nấm tiếp xúc (Bảng S1: mancozeb 2696,14 ppm và captan 2875,88 ppm) và bốn loại thuốc diệt nấm toàn thân (Bảng S1: pyrithiostrobin 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; myclobutanil azole 75,12 ppm; cyprodinil 280,845 ppm) gây độc cho trái cây, rau và cây cảnh .Chúng tôi đã đồng nhất hóa phấn hoa bằng máy xay, chuyển 0,20 g vào giếng (Đĩa Falcon 24 giếng), đồng thời thêm và trộn 1 μL dung dịch diệt nấm để tạo thành phấn hoa hình chóp với các giếng sâu 1 mm để đặt trứng vào.Đặt bằng thìa nhỏ (Hình bổ sung 1c, d).Các đĩa Falcon được bảo quản ở nhiệt độ phòng (25°C) và độ ẩm tương đối 70%.Chúng tôi so sánh chúng với ấu trùng đối chứng được cho ăn chế độ ăn phấn hoa đồng nhất được xử lý bằng nước tinh khiết.Chúng tôi ghi lại tỷ lệ tử vong và đo trọng lượng ấu trùng mỗi ngày cho đến khi ấu trùng đạt đến tuổi chuẩn bị sử dụng cân phân tích (Fisher Scientific, độ chính xác = 0,0001 g).Cuối cùng, tỷ số giới tính được đánh giá bằng cách mở kén sau 2,5 tháng.
DNA được chiết xuất từ toàn bộ ấu trùng O. cornifrons (n = 3 cho mỗi điều kiện xử lý, phấn hoa được xử lý bằng mancozeb và không được xử lý) và chúng tôi đã thực hiện phân tích đa dạng vi sinh vật trên các mẫu này, đặc biệt là vì ở mancozeb, tỷ lệ tử vong cao nhất được quan sát thấy ở ấu trùng.nhận MnZn.DNA được khuếch đại, tinh chế bằng bộ DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) và giải trình tự (600 chu kỳ) trên Illumina® MiSeq™ bằng bộ v3.Trình tự mục tiêu của các gen RNA ribosome 16S của vi khuẩn đã được thực hiện bằng cách sử dụng Bộ công cụ chuẩn bị thư viện Quick-16S™ NGS (Zymo Research, Irvine, CA) bằng cách sử dụng các đoạn mồi nhắm vào vùng V3-V4 của gen 16S rRNA.Ngoài ra, trình tự 18S được thực hiện bằng cách sử dụng 10% PhiX và quá trình khuếch đại được thực hiện bằng cách sử dụng cặp mồi 18S001 và NS4.
Nhập và xử lý các lượt đọc được ghép nối39 bằng quy trình QIIME2 (v2022.11.1).Các lần đọc này đã được cắt bớt và hợp nhất, đồng thời xóa các chuỗi chimeric bằng cách sử dụng plugin DADA2 trong QIIME2 (ghép nối tiếng ồn qiime dada2)40.Các bài tập lớp 16S và 18S được thực hiện bằng cách sử dụng plugin phân loại đối tượng Classify-sklearn và tạo phẩm silva-138-99-nb-classifier được đào tạo trước.
Tất cả dữ liệu thực nghiệm đã được kiểm tra tính quy phạm (Shapiro-Wilks) và tính đồng nhất của phương sai (thử nghiệm Levene).Do tập dữ liệu không đáp ứng các giả định của phân tích tham số và phép biến đổi không thể chuẩn hóa phần dư nên chúng tôi đã thực hiện ANOVA hai chiều không tham số (Kruskal-Wallis) với hai yếu tố [thời gian (ba giai đoạn 2, 5 và 8 ngày) điểm thời gian) và thuốc diệt nấm] để đánh giá hiệu quả của việc xử lý đối với trọng lượng tươi của ấu trùng, sau đó so sánh từng cặp không tham số sau đó được thực hiện bằng xét nghiệm Wilcoxon.Chúng tôi đã sử dụng mô hình tuyến tính tổng quát (GLM) với phân bố Poisson để so sánh ảnh hưởng của thuốc diệt nấm đến khả năng sống sót qua ba nồng độ thuốc diệt nấm41,42.Để phân tích mức độ phong phú khác biệt, số lượng biến thể trình tự khuếch đại (ASV) đã được thu gọn ở cấp độ chi.Việc so sánh mức độ phong phú khác biệt giữa các nhóm sử dụng mức độ phong phú tương đối 16S (cấp chi) và 18S đã được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình phụ gia tổng quát cho vị trí, tỷ lệ và hình dạng (GAMLSS) với các phân bố họ beta zero-inflated (BEZI), được mô hình hóa trên macro .trong Microbiome R43 (v1.1).1).Loại bỏ các loài ty thể và lục lạp trước khi phân tích vi phân.Do các mức phân loại 18S khác nhau nên chỉ mức thấp nhất của mỗi đơn vị phân loại được sử dụng để phân tích khác biệt.Tất cả các phân tích thống kê được thực hiện bằng R (v. 3.4.3., dự án CRAN) (Nhóm 2013).
Việc tiếp xúc với mancozeb, pyrithiostrobin và trifloxystrobin làm giảm đáng kể mức tăng trọng lượng cơ thể ở O. cornifrons (Hình 1).Những tác động này được quan sát nhất quán đối với cả ba liều được đánh giá (Hình 1a cách c).Cyclostrobin và myclobutanil không làm giảm đáng kể trọng lượng của ấu trùng.
Trọng lượng tươi trung bình của ấu trùng sâu đục thân được đo tại ba thời điểm trong bốn chế độ ăn (thức ăn phấn hoa đồng nhất + thuốc diệt nấm: đối chứng, liều 0,1X, 0,5X và 1X).(a) Liều thấp (0,1X): thời điểm đầu tiên (ngày 1): χ2: 30,99, DF = 6;P < 0,0001, thời điểm thứ hai (ngày 5): 22,83, DF = 0,0009;lần thứ ba;điểm (ngày 8): χ2: 28,39, DF = 6;(b) nửa liều (0,5X): thời điểm đầu tiên (ngày 1): χ2: 35,67, DF = 6;P < 0,0001, thời điểm thứ hai (ngày thứ nhất).): χ2: 15,98, DF = 6;P = 0,0090;thời điểm thứ ba (ngày 8) χ2: 16,47, DF = 6;(c) Tại chỗ hoặc đủ liều (1X): thời điểm đầu tiên (ngày 1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, thời điểm thứ hai (ngày 5): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;thời điểm thứ ba (ngày 8): χ2: 28,39, DF = 6;phân tích phương sai phi tham số.Các thanh biểu thị giá trị trung bình ± SE của so sánh theo cặp (α = 0,05) (n = 16) *P 0,05, **P 0,001, ***P 0,0001.
Ở liều thấp nhất (0,1X), trọng lượng cơ thể ấu trùng giảm 60% với trifloxystrobin, 49% với mancozeb, 48% với myclobutanil và 46% với pyrithistrobin (Hình 1a).Khi tiếp xúc với một nửa liều thực địa (0,5X), trọng lượng cơ thể của ấu trùng mancozeb giảm 86%, pyrithiostrobin giảm 52% và trifloxystrobin giảm 50% (Hình 1b).Liều lượng đầy đủ (1X) mancozeb làm giảm trọng lượng ấu trùng tới 82%, pyrithiostrobin giảm 70% và trifloxystrobin, myclobutanil và sangard khoảng 30% (Hình 1c).
Tỷ lệ tử vong cao nhất ở những ấu trùng được cho ăn phấn hoa được xử lý bằng mancozeb, tiếp theo là pyrithiostrobin và trifloxystrobin.Tỷ lệ tử vong tăng lên khi tăng liều mancozeb và pyritisoline (Hình 2; Bảng 2).Tuy nhiên, tỷ lệ tử vong của sâu đục thân ngô chỉ tăng nhẹ khi nồng độ trifloxystrobin tăng;cyprodinil và captan không làm tăng đáng kể tỷ lệ tử vong so với phương pháp điều trị đối chứng.
Tỷ lệ tử vong của ấu trùng ruồi sâu đục thân được so sánh sau khi ăn phải phấn hoa được xử lý riêng lẻ bằng sáu loại thuốc diệt nấm khác nhau.Mancozeb và pentopyramide nhạy cảm hơn khi tiếp xúc qua đường miệng với giòi ngô (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (đường, độ dốc = 0,29, P < 0,001; độ dốc = 0,24, P <0,00)).
Trung bình, trong tất cả các phương pháp điều trị, 39,05% bệnh nhân là nữ và 60,95% là nam.Trong số các phương pháp điều trị đối chứng, tỷ lệ phụ nữ là 40% trong cả nghiên cứu liều thấp (0,1X) và nửa liều (0,5X) và 30% trong nghiên cứu liều thực địa (1X).Ở liều 0,1X, trong số ấu trùng ăn phấn hoa được điều trị bằng mancozeb và myclobutanil, 33,33% ấu trùng trưởng thành là nữ, 22% ấu trùng trưởng thành là nữ, 44% ấu trùng trưởng thành là nữ, 44% ấu trùng trưởng thành là nữ.con cái, 41% ấu trùng trưởng thành là con cái và đối chứng là 31% (Hình 3a).Với liều gấp 0,5 lần, 33% giun trưởng thành trong nhóm mancozeb và pyrithiostrobin là con cái, 36% ở nhóm trifloxystrobin, 41% ở nhóm myclobutanil và 46% ở nhóm cyprostrobin.Con số này là 53% trong nhóm.ở nhóm captan và 38% ở nhóm đối chứng (Hình 3b).Ở liều 1X, 30% nhóm mancozeb là phụ nữ, 36% nhóm pyrithiostrobin, 44% nhóm trifloxystrobin, 38% nhóm myclobutanil, 50% nhóm đối chứng là phụ nữ – 38,5% (Hình 3c) .
Tỷ lệ sâu đục thân cái và đực sau khi tiếp xúc với thuốc diệt nấm ở giai đoạn ấu trùng.(a) Liều thấp (0,1X).(b) Nửa liều (0,5X).(c) Liều thực địa hoặc liều đầy đủ (1X).
Phân tích trình tự 16S cho thấy nhóm vi khuẩn khác nhau giữa ấu trùng được nuôi bằng phấn hoa được xử lý bằng mancozeb và ấu trùng được nuôi bằng phấn hoa chưa được xử lý bằng mancozeb (Hình 4a).Chỉ số vi sinh vật của ấu trùng không được xử lý ăn phấn hoa cao hơn so với ấu trùng ăn phấn hoa được xử lý bằng mancozeb (Hình 4b).Mặc dù sự khác biệt quan sát được về độ phong phú giữa các nhóm không có ý nghĩa thống kê, nhưng nó thấp hơn đáng kể so với sự khác biệt quan sát được đối với ấu trùng ăn phấn hoa chưa được xử lý (Hình 4c).Sự phong phú tương đối cho thấy hệ vi sinh vật của ấu trùng ăn phấn hoa đối chứng đa dạng hơn so với ấu trùng ăn ấu trùng được xử lý bằng mancozeb (Hình 5a).Phân tích mô tả cho thấy sự hiện diện của 28 chi trong các mẫu đối chứng và mẫu được xử lý bằng mancozeb (Hình 5b).c Phân tích sử dụng trình tự 18S cho thấy không có sự khác biệt đáng kể (Hình bổ sung 2).
Cấu hình SAV dựa trên trình tự 16S được so sánh với độ phong phú của Shannon và độ phong phú được quan sát ở cấp độ ngành.( a ) Phân tích tọa độ chính (PCoA) dựa trên cấu trúc cộng đồng vi sinh vật tổng thể ở ấu trùng ăn phấn hoa hoặc đối chứng (màu xanh) và ấu trùng ăn mancozeb (màu cam) chưa được xử lý.Mỗi điểm dữ liệu đại diện cho một mẫu riêng biệt.PCoA được tính toán bằng khoảng cách Bray-Curtis của phân phối t đa biến.Hình bầu dục đại diện cho mức độ tin cậy 80%.(b) Boxplot, dữ liệu tài sản thô của Shannon (điểm) và c.Sự giàu có có thể quan sát được.Biểu đồ hình hộp hiển thị các hộp cho đường trung tuyến, phạm vi liên vùng (IQR) và 1,5 × IQR (n = 3).
Thành phần cộng đồng vi sinh vật của ấu trùng ăn phấn hoa được xử lý bằng mancozeb và không được xử lý bằng mancozeb.( a ) Sự phong phú tương đối của các giống vi sinh vật đọc được ở ấu trùng.( b ) Bản đồ nhiệt của các cộng đồng vi sinh vật được xác định.Delftia (tỷ lệ chênh lệch (OR) = 0,67, P = 0,0030) và Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Vi khuẩn (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060);Các hàng bản đồ nhiệt được nhóm lại bằng cách sử dụng khoảng cách tương quan và khả năng kết nối trung bình.
Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng việc tiếp xúc qua đường miệng với thuốc diệt nấm tiếp xúc (mancozeb) và thuốc diệt nấm toàn thân (pyrostrobin và trifloxystrobin), được áp dụng rộng rãi trong quá trình ra hoa, làm giảm đáng kể sự tăng trọng và tăng tỷ lệ tử vong của ấu trùng ngô.Ngoài ra, mancozeb làm giảm đáng kể tính đa dạng và phong phú của hệ vi sinh vật trong giai đoạn chuẩn bị ấu trùng.Myclobutanil, một loại thuốc diệt nấm toàn thân khác, làm giảm đáng kể sự tăng trọng của ấu trùng ở cả ba liều.Hiệu ứng này thể hiện rõ ở thời điểm thứ hai (ngày 5) và thứ ba (ngày 8).Ngược lại, cyprodinil và captan không làm giảm đáng kể mức tăng cân hoặc tỷ lệ sống so với nhóm đối chứng.Theo hiểu biết của chúng tôi, công trình này là công trình đầu tiên xác định ảnh hưởng của tỷ lệ sử dụng thuốc diệt nấm khác nhau trên đồng ruộng được sử dụng để bảo vệ cây ngô thông qua việc tiếp xúc trực tiếp với phấn hoa.
Tất cả các phương pháp điều trị bằng thuốc diệt nấm đều làm giảm đáng kể sự tăng trọng của cơ thể so với phương pháp điều trị đối chứng.Mancozeb có tác dụng lớn nhất trong việc tăng trọng lượng cơ thể ấu trùng với mức giảm trung bình là 51%, tiếp theo là pyrithiostrobin.Tuy nhiên, các nghiên cứu khác chưa báo cáo tác dụng phụ của thuốc diệt nấm ở liều lượng thực địa đối với giai đoạn ấu trùng44.Mặc dù các chất diệt khuẩn dithiocarbamate đã được chứng minh là có độc tính cấp tính thấp45, nhưng ethylene bisdithiocarbamate (EBDCS) như mancozeb có thể phân hủy thành urê ethylene sulfide.Do tác dụng gây đột biến ở các động vật khác, sản phẩm thoái hóa này có thể là nguyên nhân gây ra các tác động quan sát được46,47.Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng sự hình thành ethylene thiourea bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ cao48, độ ẩm49 và thời gian bảo quản sản phẩm50.Điều kiện bảo quản thích hợp cho chất diệt khuẩn có thể giảm thiểu những tác dụng phụ này.Ngoài ra, Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu đã bày tỏ lo ngại về độc tính của pyrithiopide, được chứng minh là gây ung thư cho hệ tiêu hóa của các động vật khác51.
Dùng đường uống mancozeb, pyrithiostrobin và trifloxystrobin làm tăng tỷ lệ tử vong của ấu trùng sâu đục thân ngô.Ngược lại, myclobutanil, ciprocycline và captan không ảnh hưởng đến tỷ lệ tử vong.Những kết quả này khác với kết quả của Ladurner và cộng sự52, người đã chỉ ra rằng captan làm giảm đáng kể tỷ lệ sống sót của O. lignaria và Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) trưởng thành.Ngoài ra, thuốc diệt nấm như captan và boscalid đã được phát hiện là nguyên nhân gây tử vong cho ấu trùng52,53,54 hoặc làm thay đổi hành vi kiếm ăn55.Ngược lại, những thay đổi này có thể ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng của phấn hoa và cuối cùng là mức tăng năng lượng của giai đoạn ấu trùng.Tỷ lệ tử vong quan sát được ở nhóm đối chứng phù hợp với các nghiên cứu khác 56,57.
Tỷ lệ giới tính nghiêng về con đực quan sát được trong nghiên cứu của chúng tôi có thể được giải thích bởi các yếu tố như giao phối không đủ và điều kiện thời tiết xấu trong quá trình ra hoa, như đề xuất trước đây đối với O. cornuta của Vicens và Bosch.Mặc dù con cái và con đực trong nghiên cứu của chúng tôi có bốn ngày để giao phối (khoảng thời gian thường được coi là đủ để giao phối thành công), chúng tôi đã cố tình giảm cường độ ánh sáng để giảm thiểu căng thẳng.Tuy nhiên, việc sửa đổi này có thể vô tình cản trở quá trình giao phối61.Ngoài ra, ong phải trải qua nhiều ngày thời tiết bất lợi, bao gồm mưa và nhiệt độ thấp (<5°C), điều này cũng có thể tác động tiêu cực đến thành công trong giao phối4,23.
Mặc dù nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào toàn bộ hệ vi sinh vật của ấu trùng, nhưng kết quả của chúng tôi cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối quan hệ tiềm ẩn giữa các cộng đồng vi khuẩn có thể rất quan trọng đối với dinh dưỡng của ong và việc tiếp xúc với thuốc diệt nấm.Ví dụ, ấu trùng được cho ăn phấn hoa được xử lý bằng mancozeb đã làm giảm đáng kể cấu trúc và sự phong phú của cộng đồng vi sinh vật so với ấu trùng được cho ăn phấn hoa chưa được xử lý bằng mancozeb.Ở ấu trùng tiêu thụ phấn hoa chưa được xử lý, nhóm vi khuẩn Proteobacteria và Actinobacteria chiếm ưu thế và chủ yếu là hiếu khí hoặc hiếu khí tùy ý.Vi khuẩn Delft, thường liên quan đến các loài ong đơn độc, được biết là có hoạt tính kháng sinh, cho thấy vai trò bảo vệ tiềm năng chống lại mầm bệnh.Một loài vi khuẩn khác, Pseudomonas, có nhiều ở ấu trùng được cho ăn phấn hoa chưa được xử lý, nhưng lại giảm đáng kể ở ấu trùng được xử lý bằng mancozeb.Kết quả của chúng tôi hỗ trợ các nghiên cứu trước đây xác định Pseudomonas là một trong những chi phong phú nhất ở O. bicornis35 và các loại ong bắp cày đơn độc khác34.Mặc dù bằng chứng thực nghiệm về vai trò của Pseudomonas đối với sức khỏe của O. cornifrons chưa được nghiên cứu, nhưng vi khuẩn này đã được chứng minh là thúc đẩy quá trình tổng hợp các độc tố bảo vệ ở bọ cánh cứng Paederus fuscipes và thúc đẩy quá trình chuyển hóa arginine trong ống nghiệm 35, 65. Những quan sát này cho thấy một vai trò tiềm năng trong việc bảo vệ virus và vi khuẩn trong thời gian phát triển của ấu trùng O. cornifrons.Vi khuẩn là một chi khác được xác định trong nghiên cứu của chúng tôi và được báo cáo là hiện diện với số lượng lớn ở ấu trùng ruồi lính đen trong điều kiện đói66.Ở ấu trùng O. cornifrons, vi khuẩn có thể góp phần vào sự cân bằng và khả năng phục hồi của hệ vi sinh vật đường ruột trong điều kiện căng thẳng.Ngoài ra, Rhodococcus được tìm thấy trong ấu trùng O. cornifrons và được biết đến với khả năng giải độc67.Chi này cũng được tìm thấy trong ruột của A. florea, nhưng với số lượng rất thấp68.Kết quả của chúng tôi chứng minh sự hiện diện của nhiều biến thể di truyền trên nhiều loài vi sinh vật có thể làm thay đổi quá trình trao đổi chất ở ấu trùng.Tuy nhiên, cần hiểu rõ hơn về tính đa dạng chức năng của O. cornifrons.
Tóm lại, kết quả chỉ ra rằng mancozeb, pyrithiostrobin và trifloxystrobin làm giảm trọng lượng cơ thể và tăng tỷ lệ tử vong của ấu trùng sâu đục thân ngô.Mặc dù ngày càng có mối lo ngại về tác dụng của thuốc diệt nấm đối với các loài thụ phấn, nhưng cần phải hiểu rõ hơn về tác dụng của các chất chuyển hóa còn sót lại của các hợp chất này.Những kết quả này có thể được đưa vào khuyến nghị cho các chương trình quản lý thụ phấn tổng hợp nhằm giúp nông dân tránh sử dụng một số loại thuốc diệt nấm trước và trong quá trình ra hoa của cây ăn quả bằng cách chọn thuốc diệt nấm và thay đổi thời điểm phun hoặc bằng cách khuyến khích sử dụng các loại thuốc thay thế ít gây hại hơn36. Thông tin này quan trọng trong việc phát triển các khuyến nghị.về việc sử dụng thuốc trừ sâu, chẳng hạn như điều chỉnh các chương trình phun hiện có và thay đổi thời gian phun khi lựa chọn thuốc diệt nấm hoặc thúc đẩy việc sử dụng các giải pháp thay thế ít độc hại hơn.Cần nghiên cứu sâu hơn về tác dụng phụ của thuốc diệt nấm đối với tỷ lệ giới tính, hành vi ăn uống, hệ vi sinh vật đường ruột và các cơ chế phân tử làm giảm trọng lượng và tử vong của sâu đục thân ngô.
Dữ liệu nguồn 1, 2 và 3 trong Hình 1 và 2 đã được gửi vào kho dữ liệu figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 và https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Các trình tự được phân tích trong nghiên cứu hiện tại (Hình 4, 5) có sẵn trong kho NCBI SRA với số đăng nhập PRJNA1023565.
Bosch, J. và Kemp, WP Phát triển và nhân giống các loài ong mật làm loài thụ phấn cho cây nông nghiệp: ví dụ về chi Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) và cây ăn quả.bò đực.Ntomore.nguồn.92, 3–16 (2002).
Parker, MG và cộng sự.Thực hành thụ phấn và nhận thức về các loài thụ phấn thay thế của những người trồng táo ở New York và Pennsylvania.cập nhật.Nông nghiệp.hệ thống thực phẩm.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL và Ricketts TH Sinh thái và kinh tế của việc thụ phấn hạnh nhân bằng cách sử dụng ong bản địa.J. Kinh tế học.Ntomore.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y. và Park, Y.-L.Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến hiện tượng học tragopan: tác động đối với việc quản lý dân số.Leo.Thay đổi 150, 305–317 (2018).
Artz, DR và Pitts-Singer, TL Ảnh hưởng của thuốc diệt nấm và thuốc xịt bổ trợ đến hành vi làm tổ của hai loài ong đơn độc được quản lý (Osmia lignaria và Megachile rotundata).Plos One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. và cộng sự.Một loại thuốc diệt nấm cây trồng có độc tính thấp (fenbuconazole) cản trở các tín hiệu về chất lượng sinh sản của con đực, dẫn đến giảm khả năng giao phối thành công ở những con ong đơn độc hoang dã.J. Ứng dụng.sinh thái.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. và cộng sự.Thuốc trừ sâu neonicotinoid và sinh tổng hợp ergosterol ngăn chặn tỷ lệ tử vong do thuốc diệt nấm tổng hợp ở ba loài ong.Kiểm soát sâu bệnh.khoa học.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.và Danforth BN Ấu trùng ong bắp cày đơn độc làm thay đổi sự đa dạng của vi khuẩn do phấn hoa cung cấp cho ong làm tổ Osmia cornifrons (Megachilidae).đằng trước.vi sinh vật.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN và Steffan SA Các vi sinh vật cộng sinh ngoài tử cung trong phấn hoa lên men cũng quan trọng đối với sự phát triển của những con ong đơn độc như chính phấn hoa.sinh thái.sự tiến hóa.12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F và Thalheimer M. Trồng xen kẽ trong vườn táo để kiểm soát bệnh gieo hạt: một nghiên cứu hiệu quả thực tế dựa trên các chỉ số vi sinh vật.Đất thực vật 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG và Peter KA Bệnh thối đắng của táo ở vùng giữa Đại Tây Dương Hoa Kỳ: đánh giá các loài gây bệnh và ảnh hưởng của điều kiện thời tiết khu vực và tính nhạy cảm của giống cây trồng.Bệnh học thực vật 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.và Stanley DA Thuốc diệt nấm, thuốc diệt cỏ và ong: đánh giá có hệ thống về các nghiên cứu và phương pháp hiện có.PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED và Jepson, PC Tác dụng hiệp đồng của thuốc diệt nấm EBI và thuốc trừ sâu pyrethroid đối với ong mật (Apis mellifera).gây hại cho khoa học.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE và Peng, CY Ảnh hưởng của các loại thuốc diệt nấm chọn lọc đến sự sinh trưởng và phát triển của ấu trùng ong mật Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).Thứ Tư.Ntomore.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. và McArt, S. Hướng dẫn quyết định sử dụng thuốc trừ sâu để bảo vệ các loài thụ phấn trong vườn cây ăn quả (Đại học Cornell, 2018).
Iwasaki, JM và Hogendoorn, K. Sự tiếp xúc của ong với thuốc không phải thuốc trừ sâu: đánh giá các phương pháp và báo cáo kết quả.Nông nghiệp.hệ sinh thái.Thứ Tư.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.và Pitts-Singer TL Ảnh hưởng của loại nguồn cung cấp và việc tiếp xúc với thuốc trừ sâu đối với sự phát triển của ấu trùng Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).Thứ Tư.Ntomore.51, 240–251 (2022).
Kopit AM và Pitts-Singer TL Con đường tiếp xúc với thuốc trừ sâu đối với những con ong làm tổ đơn độc.Thứ Tư.Ntomore.47, 499–510 (2018).
Pan, NT và cộng sự.Một quy trình xét nghiệm sinh học ăn vào mới để đánh giá độc tính thuốc trừ sâu ở ong vườn Nhật Bản trưởng thành (Osmia cornifrons).khoa học.Báo cáo 10, 9517 (2020).
Thời gian đăng: 14-05-2024