Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz foydalanayotgan brauzer versiyasida CSS qo'llab-quvvatlashi cheklangan. Eng yaxshi natijalarga erishish uchun brauzeringizning yangi versiyasidan foydalanishingizni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying). Shu bilan birga, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublarsiz yoki JavaScriptsiz namoyish etmoqdamiz.
Fungitsidlar ko'pincha daraxt mevalari gullash davrida qo'llaniladi va hasharot changlatuvchilariga tahdid solishi mumkin. Biroq, asalari bo'lmagan changlatuvchilar (masalan, yakka asalarilar, Osmia cornifrons) gullash davrida olma daraxtlarida keng qo'llaniladigan kontakt va tizimli fungitsidlarga qanday munosabatda bo'lishlari haqida kam narsa ma'lum. Bu bilim bo'shlig'i xavfsiz konsentratsiyalarni va fungitsid purkash vaqtini belgilash bo'yicha tartibga solish qarorlarini cheklaydi. Biz ikkita kontakt fungitsid (kaptan va mankozeb) va to'rtta qatlamlararo/fitosistem fungitsidlarining (siprotsiklin, miklobutanil, pirostrobin va trifloksistrobin) ta'sirini baholadik. Lichinka vaznining ortishi, omon qolishi, jins nisbati va bakteriyalar xilma-xilligiga ta'siri. Baholash surunkali og'iz biotahlili yordamida o'tkazildi, unda chang uch dozada dala sharoitida foydalanish uchun tavsiya etilgan dozaga (1X), yarim dozaga (0,5X) va past dozaga (0,1X) asoslanib ishlov berildi. Mankozeb va piritsolinning barcha dozalari tana vaznini va lichinkalarning omon qolishini sezilarli darajada kamaytirdi. Keyin biz eng yuqori o'limga sabab bo'lgan fungitsid bo'lgan mankozebning lichinka bakteriomini tavsiflash uchun 16S genini ketma-ketlashtirdik. Biz mankozeb bilan ishlov berilgan gulchang bilan oziqlangan lichinkalarda bakteriyalar xilma-xilligi va ko'pligi sezilarli darajada kamayganligini aniqladik. Bizning laboratoriya natijalarimiz shuni ko'rsatadiki, gullash davrida ushbu fungitsidlarning ba'zilarini purkash O. cornifrons sog'lig'iga ayniqsa zararli. Ushbu ma'lumot mevali daraxtlarni himoya qilish mahsulotlaridan barqaror foydalanish bo'yicha kelajakdagi boshqaruv qarorlari uchun muhimdir va changlatuvchilarni himoya qilishga qaratilgan tartibga solish jarayonlari uchun asos bo'lib xizmat qiladi.
Yagona mason asalari Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) Qo'shma Shtatlarga 1970-yillarning oxiri va 1980-yillarning boshlarida Yaponiyadan olib kelingan va o'shandan beri bu tur boshqariladigan ekotizimlarda muhim changlatuvchi rol o'ynagan. Bu asalarilarning tabiiylashtirilgan populyatsiyalari Qo'shma Shtatlardagi bodom va olma bog'larini changlatadigan asalarilarni to'ldiruvchi taxminan 50 turdagi yovvoyi asalarilarning bir qismidir2,3. Mason asalarilari yashash joylarining parchalanishi, patogenlar va pestitsidlar kabi ko'plab qiyinchiliklarga duch kelishadi3,4. Insektitsidlar orasida fungitsidlar energiya olishni, ozuqa qidirishni5 va tana holatini kamaytiradi6,7. Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatmoqdaki, Mason asalarilarining sog'lig'i bevosita kommensal va ektobakterial mikroorganizmlar tomonidan ta'sirlanadi8,9, chunki bakteriyalar va zamburug'lar ovqatlanish va immunitet reaktsiyalariga ta'sir qilishi mumkin, fungitsid ta'sirining Mason asalarilarining mikrobial xilma-xilligiga ta'siri endigina o'rganila boshlandi.
Olma qoraqo'tiri, achchiq chirish, jigarrang chirish va kukunli chiriyotgan kabi kasalliklarni davolash uchun turli ta'sirga ega fungitsidlar (kontakt va tizimli) bog'larda gullashdan oldin va gullash paytida sepiladi. Fungitsidlar changlatuvchilar uchun zararsiz deb hisoblanadi, shuning uchun ular gullash davrida bog'bonlarga tavsiya etiladi; Asalarilar tomonidan ushbu fungitsidlarning ta'siri va qabul qilinishi nisbatan yaxshi ma'lum, chunki bu AQSh Atrof-muhitni muhofaza qilish agentligi va boshqa ko'plab milliy tartibga solish organlari tomonidan pestitsidlarni ro'yxatga olish jarayonining bir qismidir12,13,14. Biroq, fungitsidlarning asalari bo'lmaganlarga ta'siri kamroq ma'lum, chunki ular Qo'shma Shtatlarda marketing ruxsatnomalari shartnomalari bo'yicha talab qilinmaydi15. Bundan tashqari, odatda yakka asalarilarni sinash uchun standartlashtirilgan protokollar mavjud emas16,17 va asalarilarni sinash uchun taqdim etadigan koloniyalarni saqlash qiyin18. Yevropa va AQShda yovvoyi asalarilarga pestitsidlarning ta'sirini o'rganish uchun turli xil boshqariladigan asalarilarning sinovlari tobora ko'proq o'tkazilmoqda va yaqinda O. cornifrons19 uchun standartlashtirilgan protokollar ishlab chiqildi.
Shoxli asalarilar monotsitlar bo'lib, ular sazan ekinlarida asal asalarilariga qo'shimcha yoki o'rnini bosuvchi sifatida tijorat maqsadlarida ishlatiladi. Bu asalarilar mart va aprel oylari oralig'ida paydo bo'ladi, erta pishgan erkaklar urg'ochilaridan uch-to'rt kun oldin paydo bo'ladi. Juftlashgandan so'ng, urg'ochi faol ravishda gulchang va nektar to'playdi va naychali uya bo'shlig'ida (tabiiy yoki sun'iy) bir qator zoti hujayralarini hosil qiladi1,20. Tuxumlar hujayralar ichidagi gulchang ustiga qo'yiladi; keyin urg'ochi keyingi hujayrani tayyorlashdan oldin loy devor quradi. Birinchi yoshdagi lichinkalar xorionga o'ralgan va embrion suyuqliklar bilan oziqlanadi. Ikkinchi yoshdan beshinchi yoshgacha (prepupa) lichinkalar gulchang bilan oziqlanadi22. Gulchang zaxirasi to'liq tugagandan so'ng, lichinkalar pilla hosil qiladi, qo'g'irchoqqa aylanadi va odatda yoz oxirida bir xil zoti xonasida kattalar sifatida paydo bo'ladi20,23. Kattalar keyingi bahorda paydo bo'ladi. Voyaga yetganlarning omon qolishi oziq-ovqat iste'moliga asoslangan sof energiya ortishi (vazn ortishi) bilan bog'liq. Shunday qilib, gulchanglarning ozuqaviy sifati, shuningdek, ob-havo yoki pestitsidlarga ta'sir qilish kabi boshqa omillar omon qolish va sog'liqning belgilovchi omillaridir24.
Gullashdan oldin qo'llaniladigan insektitsidlar va fungitsidlar o'simlik qon tomirlari ichida turli darajalarda, translaminar (masalan, ba'zi fungitsidlar singari barglarning yuqori yuzasidan pastki yuzasiga o'tishga qodir) 25 dan tortib, chinakam tizimli ta'sirlargacha harakatlana oladi. , ildizlardan tojga kirib borishi mumkin, olma gullari nektariga kirishi mumkin26, u yerda ular kattalar O. cornifrons27 ni o'ldirishi mumkin. Ba'zi pestitsidlar shuningdek, gulchangga singib ketadi, bu esa makkajo'xori lichinkalarining rivojlanishiga ta'sir qiladi va ularning o'limiga olib keladi19. Boshqa tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ba'zi fungitsidlar tegishli O. lignaria28 turlarining uyalash xatti-harakatlarini sezilarli darajada o'zgartirishi mumkin. Bundan tashqari, pestitsidlarga ta'sir qilish stsenariylarini (shu jumladan, fungitsidlarni) simulyatsiya qiluvchi laboratoriya va dala tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, pestitsidlar asal asalarilari va ba'zi yakka asalarilarning fiziologiyasi 22 morfologiyasi 29 va omon qolishiga salbiy ta'sir qiladi. Gullash davrida ochiq gullarga to'g'ridan-to'g'ri qo'llaniladigan turli xil fungitsid spreylari kattalar tomonidan lichinka rivojlanishi uchun to'plangan gulchanglarni ifloslantirishi mumkin, ularning ta'siri hali o'rganilmagan30.
Lichinka rivojlanishiga ovqat hazm qilish tizimining chang va mikrobial jamoalari ta'sir qilishi tobora ko'proq tan olinmoqda. Asalari mikrobiomi tana massasi31, metabolik o'zgarishlar22 va patogenlarga moyillik32 kabi parametrlarga ta'sir qiladi. Avvalgi tadqiqotlar rivojlanish bosqichi, ozuqa moddalari va atrof-muhitning yakka asalarilarning mikrobiomiga ta'sirini o'rgangan. Ushbu tadqiqotlar lichinka va chang mikrobiomlarining33 tuzilishi va ko'pligi, shuningdek, yakka asalari turlari orasida eng keng tarqalgan Pseudomonas va Delftia bakterial turkumlaridagi o'xshashliklarni aniqladi. Biroq, fungitsidlar asalarilar salomatligini himoya qilish strategiyalari bilan bog'liq bo'lsa-da, fungitsidlarning to'g'ridan-to'g'ri og'iz orqali ta'sir qilish orqali lichinka mikrobiotasiga ta'siri hali ham o'rganilmagan.
Ushbu tadqiqot Qo'shma Shtatlarda daraxt mevalarida foydalanish uchun ro'yxatdan o'tgan oltita keng tarqalgan fungitsidlarning real hayotdagi dozalarining ta'sirini sinovdan o'tkazdi, jumladan, ifloslangan oziq-ovqatdan olingan makkajo'xori shoxli qurt kuya lichinkalariga og'iz orqali yuboriladigan kontakt va tizimli fungitsidlar. Biz kontakt va tizimli fungitsidlar asalarilarning tana vaznining ortishini va o'limni ko'paytirishini aniqladik, eng jiddiy ta'sirlar mankozeb va piritiopid bilan bog'liq. Keyin biz mankozeb bilan ishlov berilgan gulchang parhezi bilan oziqlangan lichinkalarning mikrobial xilma-xilligini nazorat parhezi bilan oziqlangan lichinkalar bilan taqqosladik. Biz o'limning asosiy mexanizmlarini va integratsiyalashgan zararkunandalar va changlatuvchilarni boshqarish (IPPM)36 dasturlari uchun oqibatlarni muhokama qilamiz.
Pilla ichida qishlaydigan voyaga yetgan O. cornifronlar Biglerville, PA dagi Meva Tadqiqot Markazi tomonidan olindi va −3 dan 2°C gacha (±0.3°C) haroratda saqlandi. Tajribadan oldin (jami 600 ta pilla). 2022-yil may oyida har kuni 100 ta O. cornifrons pillasi plastik stakanlarga o'tkazildi (har bir stakanda 50 ta pilla, DI 5 sm × 15 sm uzunlikda) va stakanlar ichiga salfetkalar qo'yildi, bu esa ochilishini osonlashtiradi va chaynaladigan substrat hosil qiladi, bu esa toshli asalarilarga tushadigan stressni kamaytiradi37. Pilla solingan ikkita plastik stakanni hasharotlar qafasiga (30 × 30 × 30 sm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Tayvan) 50% saxaroza eritmasini o'z ichiga olgan 10 ml oziqlantiruvchi bilan joylashtiring va yopilishi va juftlashishini ta'minlash uchun to'rt kun saqlang. 23°C, nisbiy namlik 60%, fotoperiod 10 l (past intensivlik): 14 kun. Olma gullashining eng yuqori cho'qqisida har kuni ertalab 100 ta juftlashgan urg'ochi va erkak qushlar olti kun davomida (kuniga 100 ta) ikkita sun'iy uyaga qo'yib yuborildi (tuzoqqa o'xshash uya: kengligi 33.66 × balandligi 30.48 × uzunligi 46.99 sm; Qo'shimcha 1-rasm). Pensilvaniya shtati Arboretumida, gilos (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), shaftoli (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), nok (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), koronariya olma daraxti (Malus coronaria) va olma daraxtlarining ko'plab turlari (Malus coronaria, Malus), uy olma daraxti 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus olma daraxti 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Freedom', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy') yonida joylashgan. Har bir ko'k plastik qush uyasi ikkita yog'och qutining ustiga sig'adi. Har bir uya qutisida xira selofan naychalarga (0,7 OD ga qarang) joylashtirilgan 800 ta bo'sh kraft qog'oz naychalari (spiral shaklida ochiq, 0,8 sm ID × 15 sm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) bor edi. Plastik tiqinlar (T-1X tiqinlari) uyalash joylarini ta'minlaydi.
Ikkala uya qutisi ham sharqqa qaragan va kemiruvchilar va qushlarning kirishiga yo'l qo'ymaslik uchun yashil plastik bog' panjarasi (Everbilt modeli #889250EB12, teshik o'lchami 5 × 5 sm, 0,95 m × 100 m) bilan qoplangan va uya qutisi tuproq qutilari yoniga tuproq yuzasiga joylashtirilgan. Uya qutisi (qo'shimcha 1a-rasm). Makkajo'xori tuxumlari har kuni uyalardan 30 ta naychani yig'ib, laboratoriyaga olib borish orqali to'plangan. Qaychi yordamida naychaning uchida kesma qiling, so'ngra zoti hujayralarini ochish uchun spiral naychani qismlarga ajrating. Alohida tuxumlar va ularning changlari egri spatula (Microslide asboblar to'plami, BioQuip Products Inc., Kaliforniya) yordamida olib tashlandi. Tuxumlar nam filtr qog'ozida inkubatsiya qilindi va tajribalarimizda ishlatishdan oldin 2 soat davomida Petri idishiga joylashtirildi (qo'shimcha 1b-d-rasm).
Laboratoriyada biz olma gullashidan oldin va gullash paytida qo'llanilgan oltita fungitsidning og'iz orqali qabul qilish uchun toksikligini uchta konsentratsiyada (0,1X, 0,5X va 1X, bu yerda 1X 100 gallon suv/akr uchun qo'llanilgan belgidir. Yuqori dala dozasi = daladagi konsentratsiya). , 1-jadval). Har bir konsentratsiya 16 marta takrorlandi (n = 16). Ikki kontakt fungitsid (S1-jadval: mankozeb 2696,14 ppm va kaptan 2875,88 ppm) va to'rtta tizimli fungitsid (S1-jadval: piritiostrobin 250,14 ppm; trifloksistrobin 110,06 ppm; miklobutanil azol 75,12 ppm; siprodinil 280,845 ppm) meva, sabzavot va manzarali ekinlar uchun toksikligini baholadik. Biz changni maydalagich yordamida gomogenlashtirdik, 0,20 g ni quduqqa (24 quduqli Falcon plastinkasi) o'tkazdik va tuxumlar joylashtirilgan 1 mm chuqurlikdagi chuqurlikdagi piramidal chang hosil qilish uchun 1 mkl fungitsid eritmasini qo'shdik va aralashtirdik. Mini spatula yordamida joylashtiring (Qo'shimcha 1c, d-rasm). Falcon plastinkalari xona haroratida (25°C) va 70% nisbiy namlikda saqlandi. Biz ularni toza suv bilan ishlov berilgan bir hil chang parhezi bilan oziqlangan nazorat lichinkalari bilan taqqosladik. Biz o'limni qayd etdik va lichinkalar prepupal yoshga yetguncha har ikki kunda lichinka vaznini analitik tarozi yordamida o'lchadik (Fisher Scientific, aniqlik = 0,0001 g). Nihoyat, jins nisbati 2,5 oydan keyin pillani ochish orqali baholandi.
DNK butun O. cornifrons lichinkalaridan ajratib olindi (har bir davolash holatida n = 3, mancozeb bilan ishlov berilgan va ishlov berilmagan gulchang) va biz ushbu namunalarda mikrobial xilma-xillik tahlillarini o'tkazdik, ayniqsa mancozebda MnZn olgan lichinkalarda eng yuqori o'lim kuzatilganligi sababli. DNK kuchaytirildi, DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNK to'plami (Zymo Research, Irvine, CA) yordamida tozalandi va v3 to'plami yordamida Illumina® MiSeq™ da ketma-ketlashtirildi (600 sikl). Bakterial 16S ribosomal RNK genlarining maqsadli ketma-ketligi Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) yordamida 16S rRNA genining V3-V4 mintaqasini nishonga olgan primerlar yordamida amalga oshirildi. Bundan tashqari, 18S ketma-ketligi 10% PhiX qo'shilishi yordamida va kuchaytirish 18S001 va NS4 primer juftligi yordamida amalga oshirildi.
QIIME2 quvur liniyasi (v2022.11.1) yordamida juftlashtirilgan read39 ni import qiling va qayta ishlang. Ushbu o'qishlar qisqartirildi va birlashtirildi, shuningdek, QIIME2 dagi DADA2 plagini (qiime dada2 shovqin juftligi)40 yordamida ximerik ketma-ketliklar olib tashlandi. 16S va 18S sinf topshiriqlari Classify-sklearn obyekt klassifikatori plagini va oldindan o'rgatilgan silva-138-99-nb-klassifikatori yordamida bajarildi.
Barcha eksperimental ma'lumotlar normallik (Shapiro-Wilks) va dispersiyalarning bir xilligi (Levene testi) uchun tekshirildi. Ma'lumotlar to'plami parametrik tahlil taxminlariga javob bermagani va transformatsiya qoldiqlarni standartlashtira olmagani uchun, biz lichinkaning yangi vazniga davolashning ta'sirini baholash uchun ikki omil [vaqt (uch fazali 2, 5 va 8 kunlik vaqt nuqtalari) va fungitsid] bilan parametrik bo'lmagan ikki tomonlama ANOVA (Kruskal-Wallis) ni amalga oshirdik, keyin Wilcoxon testi yordamida post hoc parametrik bo'lmagan juftlik taqqoslashlari amalga oshirildi. Fungitsidlarning uchta fungitsid konsentratsiyasi bo'yicha omon qolishga ta'sirini taqqoslash uchun biz Poisson taqsimoti bilan umumlashtirilgan chiziqli modeldan (GLM) foydalandik41,42. Differentsial mo'l-ko'llik tahlili uchun amplikon ketma-ketlik variantlari (ASV) soni jins darajasida qisqartirildi. 16S (turk darajasi) va 18S nisbiy ko'pligidan foydalangan holda guruhlar orasidagi differentsial mo'l-ko'llikni taqqoslash beta nol-shishirilgan (BEZI) oilaviy taqsimotlari bilan pozitsiya, masshtab va shakl uchun umumlashtirilgan qo'shimcha model (GAMLSS) yordamida amalga oshirildi, ular Mikrobiom R43 (v1.1) dagi makroda modellashtirilgan. 1). Differentsial tahlildan oldin mitoxondrial va xloroplast turlarini olib tashlang. 18S ning turli taksonomik darajalari tufayli differentsial tahlillar uchun har bir taksonning faqat eng past darajasi ishlatilgan. Barcha statistik tahlillar R (v. 3.4.3., CRAN loyihasi) yordamida amalga oshirildi (2013-yilgi jamoa).
Mankozeb, piritiostrobin va trifloksistrobinga ta'sir qilish O. cornifronsda tana vaznining ortishini sezilarli darajada kamaytirdi (1-rasm). Bu ta'sirlar baholangan uchta dozaning barchasida izchil kuzatildi (1a–c-rasm). Siklostrobin va miklobutanil lichinkalarning vaznini sezilarli darajada kamaytirmadi.
To'rtta parhezli davolash ostida uch vaqt nuqtasida o'lchangan poya qurtlari lichinkalarining o'rtacha yangi vazni (bir xil gulchang ozuqasi + fungitsid: nazorat, 0.1X, 0.5X va 1X dozalar). (a) Past doza (0.1X): birinchi marta (1-kun): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, ikkinchi marta (5-kun): 22.83, DF = 0.0009; uchinchi marta; nuqta (8-kun): χ2: 28.39, DF = 6; (b) yarim doza (0.5X): birinchi marta (1-kun): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, ikkinchi marta (birinchi kun). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; uchinchi vaqt nuqtasi (8-kun) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Joylashuv yoki to'liq doza (1X): birinchi vaqt nuqtasi (1-kun) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, ikkinchi vaqt nuqtasi (5-kun): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; uchinchi vaqt nuqtasi (8-kun): χ2: 28.39, DF = 6; dispersiyaning parametrik bo'lmagan tahlili. Ustunlar juft taqqoslashlarning o'rtacha ± SE qiymatini ifodalaydi (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Eng past dozada (0,1X) lichinka tana vazni trifloksistrobin bilan 60% ga, mankozeb bilan 49% ga, miklobutanil bilan 48% ga va piritistrobin bilan 46% ga kamaydi (1a-rasm). Dala dozasining yarmiga (0,5X) duchor bo'lganda, mankozeb lichinkalarining tana vazni 86% ga, piritiostrobin 52% ga va trifloksistrobin 50% ga kamaydi (1b-rasm). Mankozebning to'liq dala dozasi (1X) lichinka vaznini 82% ga, piritiostrobin 70% ga va trifloksistrobin, miklobutanil va sangardni taxminan 30% ga kamaytirdi (1c-rasm).
Mankozeb bilan davolangan gulchanglar orasida o'lim darajasi eng yuqori bo'ldi, undan keyin piritiostrobin va trifloksistrobin kuzatildi. Mankozeb va piritsolin dozalarining ortishi bilan o'lim darajasi oshdi (2-rasm; 2-jadval). Biroq, trifloksistrobin konsentratsiyasi oshishi bilan makkajo'xori qurtlaridan o'lim darajasi biroz oshdi; siprodinil va kaptan nazorat davolash usullariga nisbatan o'lim darajasini sezilarli darajada oshirmadi.
Olti xil fungitsid bilan alohida ishlov berilgan gulchangni yutib yuborgandan so'ng, chivin lichinkalarining o'lim darajasi taqqoslandi. Mancozeb va pentopiramid makkajo'xori lichinkalarining og'iz orqali ta'siriga ko'proq sezgir edi (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (chiziq, qiyalik = 0.29, P < 0.001; qiyalik = 0.24, P <0.00)).
O'rtacha, barcha davolash usullari bo'yicha bemorlarning 39,05% ayollar va 60,95% erkaklar edi. Nazorat davolash usullari orasida ayollar ulushi past dozali (0,1X) va yarim dozali (0,5X) tadqiqotlarda 40% ni, dala dozali (1X) tadqiqotlarda esa 30% ni tashkil etdi. Mankozeb va miklobutanil bilan ishlov berilgan gulchang bilan oziqlangan lichinkalar orasida 0,1X dozada kattalarning 33,33% urg'ochi, kattalarning 22% urg'ochi, kattalarning 44% urg'ochi, kattalarning 44% urg'ochi, kattalarning 41% urg'ochi va nazorat guruhida 31% ni tashkil etdi (3a-rasm). Dozaning 0,5 baravarida mankozeb va piritiostrobin guruhidagi kattalar qurtlarining 33% urg'ochi, trifloksistrobin guruhida 36%, miklobutanil guruhida 41% va siprostrobin guruhida 46% ni tashkil etdi. Bu ko'rsatkich guruhda 53% ni, kaptan guruhida esa 38% ni tashkil etdi (3b-rasm). 1X dozada mankozeb guruhining 30% ayollar, piritiostrobin guruhining 36%, trifloksistrobin guruhining 44%, miklobutanil guruhining 38%, nazorat guruhining 50% ayollar edi – 38,5% (3c-rasm).
Lichinka bosqichidagi fungitsid ta'siridan keyin urg'ochi va erkak qurtlarning foizi. (a) Past doza (0.1X). (b) Yarim doza (0.5X). (c) Dala dozasi yoki to'liq doza (1X).
16S ketma-ketlik tahlili shuni ko'rsatdiki, bakterial guruh mankozeb bilan ishlov berilgan gulchang bilan oziqlangan lichinkalar va ishlov berilmagan gulchang bilan oziqlangan lichinkalar o'rtasida farq qiladi (4a-rasm). Gulchang bilan oziqlangan ishlov berilmagan lichinkalarning mikrobial indeksi mankozeb bilan ishlov berilgan gulchang bilan oziqlangan lichinkalarnikidan yuqori edi (4b-rasm). Guruhlar o'rtasidagi boylikdagi kuzatilgan farq statistik jihatdan ahamiyatli bo'lmasa-da, ishlov berilmagan gulchang bilan oziqlangan lichinkalarnikidan sezilarli darajada past edi (4c-rasm). Nisbiy ko'plik shuni ko'rsatdiki, nazorat gulchang bilan oziqlangan lichinkalarning mikrobiotasi mankozeb bilan ishlov berilgan lichinkalar bilan oziqlangan lichinkalarnikidan ancha xilma-xil edi (5a-rasm). Tavsif tahlili nazorat va mankozeb bilan ishlov berilgan namunalarda 28 ta turkum mavjudligini aniqladi (5b-rasm). c 18S ketma-ketlikdan foydalangan holda tahlil sezilarli farqlarni aniqlamadi (2-qo'shimcha rasm).
16S ketma-ketliklariga asoslangan SAV profillari Shannon boyligi bilan taqqoslandi va filum darajasida boylik kuzatildi. (a) Ishlov berilmagan chang bilan oziqlangan yoki nazorat (ko'k) va mankozeb bilan oziqlangan lichinkalarda (to'q sariq) umumiy mikrobial jamoa tuzilishiga asoslangan asosiy koordinatalar tahlili (PCoA). Har bir ma'lumot nuqtasi alohida namunani ifodalaydi. PCoA ko'p o'zgaruvchan t taqsimotining Bray-Curtis masofasidan foydalanib hisoblab chiqildi. Ovallar 80% ishonch darajasini ifodalaydi. (b) Quti diagrammasi, xom Shannon boylik ma'lumotlari (nuqtalar) va c. Kuzatiladigan boylik. Quti diagrammalarida median chiziq, kvartillararo diapazon (IQR) va 1,5 × IQR (n = 3) uchun katakchalar ko'rsatilgan.
Mankozeb bilan ishlov berilgan va ishlov berilmagan gulchang bilan oziqlangan lichinkalarning mikrobial jamoalarining tarkibi. (a) Lichinkalarda mikrobial turkumlarning nisbiy ko'pligi. (b) Aniqlangan mikrobial jamoalarning issiqlik xaritasi. Delftia (ehtimollik nisbati (OR) = 0.67, P = 0.0030) va Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060); Issiqlik xaritasi qatorlari korrelyatsiya masofasi va o'rtacha bog'liqlik yordamida klasterlangan.
Bizning natijalarimiz shuni ko'rsatadiki, gullash davrida keng qo'llaniladigan kontakt (mankozeb) va tizimli (pirostrobin va trifloksistrobin) fungitsidlarga og'iz orqali ta'sir qilish makkajo'xori lichinkalarining vazn ortishini va o'limini sezilarli darajada kamaytirdi. Bundan tashqari, mankozeb prepupal bosqichda mikrobiomning xilma-xilligi va boyligini sezilarli darajada kamaytirdi. Yana bir tizimli fungitsid bo'lgan miklobutanil uchala dozada ham lichinka tana vaznining ortishini sezilarli darajada kamaytirdi. Bu ta'sir ikkinchi (5-kun) va uchinchi (8-kun) vaqt nuqtalarida yaqqol ko'rindi. Aksincha, siprodinil va kaptan nazorat guruhiga nisbatan vazn ortishini yoki omon qolishni sezilarli darajada kamaytirmadi. Bizning ma'lumotimizga ko'ra, bu ish makkajo'xori ekinlarini to'g'ridan-to'g'ri chang ta'sirida himoya qilish uchun ishlatiladigan turli fungitsidlarning dala tezligining ta'sirini aniqlagan birinchi ishdir.
Barcha fungitsidlar bilan davolash nazorat davolash usullariga nisbatan tana vaznining oshishini sezilarli darajada kamaytirdi. Mankozeb lichinka tana vaznining oshishiga eng katta ta'sir ko'rsatdi, o'rtacha 51% kamaydi, undan keyin piritiostrobin. Biroq, boshqa tadqiqotlar fungitsidlarning dala dozalarining lichinka bosqichlariga salbiy ta'sirini qayd etmadi44. Ditiokarbamat biotsidlari past o'tkir toksiklikka ega ekanligi ko'rsatilgan bo'lsa-da45, mankozeb kabi etilen bisditiokarbamatlar (EBDCS) karbamid etilen sulfidga parchalanishi mumkin. Boshqa hayvonlarda mutagen ta'sirini hisobga olgan holda, bu parchalanish mahsuloti kuzatilgan ta'sirlar uchun javobgar bo'lishi mumkin46,47. Avvalgi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, etilen tiokarbamidning hosil bo'lishiga yuqori harorat48, namlik darajasi49 va mahsulotni saqlash muddati50 kabi omillar ta'sir qiladi. Biotsidlar uchun to'g'ri saqlash sharoitlari bu yon ta'sirlarni kamaytirishi mumkin. Bundan tashqari, Yevropa oziq-ovqat xavfsizligi boshqarmasi boshqa hayvonlarning ovqat hazm qilish tizimlari uchun kanserogen ekanligi ko'rsatilgan piritiopidinning toksikligi haqida xavotir bildirdi51.
Mankozeb, piritiostrobin va trifloksistrobinni og'iz orqali qabul qilish makkajo'xori qurti lichinkalarining o'limini oshiradi. Aksincha, miklobutanil, siprotsiklin va kaptan o'limga hech qanday ta'sir ko'rsatmadi. Bu natijalar Ladurner va boshqalarning natijalaridan farq qiladi.52, ular kaptan kattalar O. lignaria va Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) ning omon qolishini sezilarli darajada kamaytirganini ko'rsatdilar. Bundan tashqari, captan va boskalid kabi fungitsidlar lichinkalarning o'limiga olib kelishi yoki ovqatlanish xatti-harakatlarini o'zgartirishi aniqlangan52,53,54. Bu o'zgarishlar, o'z navbatida, gulchangning ozuqaviy sifatiga va oxir-oqibat lichinka bosqichining energiya ortishiga ta'sir qilishi mumkin. Nazorat guruhida kuzatilgan o'lim boshqa tadqiqotlar bilan mos keldi 56,57.
Bizning ishimizda kuzatilgan erkaklarga nisbatan jins nisbati, Vicens va Bosch tomonidan O. cornuta uchun ilgari taklif qilinganidek, yetarlicha juftlashmaslik va gullash davrida yomon ob-havo sharoitlari kabi omillar bilan izohlanishi mumkin. Bizning tadqiqotimizda urg'ochi va erkaklar juftlashish uchun to'rt kunga ega bo'lishgan bo'lsa-da (odatda muvaffaqiyatli juftlashish uchun yetarli deb hisoblanadigan davr), biz stressni minimallashtirish uchun yorug'lik intensivligini ataylab kamaytirdik. Biroq, bu modifikatsiya juftlashish jarayoniga bexosdan xalaqit berishi mumkin61. Bundan tashqari, asalarilar bir necha kun davomida noqulay ob-havo sharoitlarini, jumladan, yomg'ir va past haroratlarni (<5°C) boshdan kechirishadi, bu ham juftlashish muvaffaqiyatiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin4,23.
Tadqiqotimiz butun lichinka mikrobiomiga qaratilgan bo'lsa-da, natijalarimiz asalarilarning oziqlanishi va fungitsid ta'siriga duchor bo'lishi mumkin bo'lgan bakterial jamoalar o'rtasidagi potentsial munosabatlarni tushunish imkonini beradi. Masalan, mankozeb bilan ishlov berilgan lichinkalar changi ishlov berilmagan changga nisbatan mikrobial jamoa tuzilishi va miqdorini sezilarli darajada kamaytirdi. Ishlov berilmagan changni iste'mol qiluvchi lichinkalarda Proteobacteria va Actinobacteria bakterial guruhlari dominant bo'lib, asosan aerob yoki fakultativ aerob edi. Odatda yakka asalari turlari bilan bog'liq bo'lgan Delft bakteriyalari antibiotik faolligiga ega ekanligi ma'lum, bu patogenlarga qarshi potentsial himoya rolini ko'rsatadi. Boshqa bir bakterial tur, Pseudomonas, ishlov berilmagan changga ega lichinkalarda ko'p edi, ammo mankozeb bilan ishlov berilgan lichinkalarda sezilarli darajada kamaydi. Bizning natijalarimiz Pseudomonasni O. bicornis35 va boshqa yakka arilar34 ning eng ko'p uchraydigan turlaridan biri sifatida aniqlagan oldingi tadqiqotlarni qo'llab-quvvatlaydi. Pseudomonasning O. cornifrons sog'lig'idagi roli haqida eksperimental dalillar o'rganilmagan bo'lsa-da, bu bakteriya Paederus fuscipes qo'ng'izida himoya toksinlari sintezini rag'batlantirishi va in vitro 35, 65 arginin metabolizmini rag'batlantirishi ko'rsatilgan. Ushbu kuzatishlar O. cornifrons lichinkalari rivojlanish davrida virusli va bakterial himoyada potentsial rol o'ynashini ko'rsatadi. Microbacterium bizning tadqiqotimizda aniqlangan yana bir turkum bo'lib, ochlik sharoitida qora askar pashshasi lichinkalarida ko'p miqdorda mavjud ekanligi haqida xabar berilgan66. O. cornifrons lichinkalarida mikrobakteriyalar stress sharoitida ichak mikrobiomining muvozanati va chidamliligiga hissa qo'shishi mumkin. Bundan tashqari, Rhodococcus O. cornifrons lichinkalarida uchraydi va detoksifikatsiya qobiliyati bilan mashhur67. Bu turkum A. florea ichaklarida ham uchraydi, ammo juda kam miqdorda68. Bizning natijalarimiz lichinkalardagi metabolik jarayonlarni o'zgartirishi mumkin bo'lgan ko'plab mikrobial taksonlarda bir nechta genetik o'zgarishlarning mavjudligini ko'rsatadi. Biroq, O. cornifronsning funktsional xilma-xilligini yaxshiroq tushunish kerak.
Xulosa qilib aytganda, natijalar shuni ko'rsatadiki, mankozeb, piritiostrobin va trifloksistrobin tana vaznining ortishini va makkajo'xori qurti lichinkalarining o'limini kamaytirdi. Fungitsidlarning changlatuvchilarga ta'siri haqida xavotirlar ortib borayotgan bo'lsa-da, ushbu birikmalarning qoldiq metabolitlarining ta'sirini yaxshiroq tushunish zarur. Ushbu natijalar fermerlarga mevali daraxtlar gullashidan oldin va davomida ma'lum fungitsidlardan foydalanishdan qochishga yordam beradigan integratsiyalashgan changlatuvchilarni boshqarish dasturlari bo'yicha tavsiyalarga kiritilishi mumkin, bu fungitsidlarni tanlash va qo'llash vaqtini o'zgartirish yoki kamroq zararli alternativalardan foydalanishni rag'batlantirish orqali amalga oshiriladi. Ushbu ma'lumot pestitsidlardan foydalanish bo'yicha tavsiyalar ishlab chiqish uchun muhimdir, masalan, mavjud purkash dasturlarini sozlash va fungitsidlarni tanlashda purkash vaqtini o'zgartirish yoki kamroq xavfli alternativalardan foydalanishni rag'batlantirish. Fungitsidlarning jins nisbati, ovqatlanish xatti-harakati, ichak mikrobiomi va makkajo'xori qurtining vazn yo'qotishi va o'limining asosiy molekulyar mexanizmlariga salbiy ta'sirini o'rganish bo'yicha qo'shimcha tadqiqotlar o'tkazish zarur.
1 va 2-rasmlardagi 1, 2 va 3-manba ma'lumotlari figshare ma'lumotlar omboriga DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 va https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233 joylashtirildi. Joriy tadqiqotda tahlil qilingan ketma-ketliklar (4, 5-rasmlar) NCBI SRA omborida PRJNA1023565 kirish raqami ostida mavjud.
Bosch, J. va Kemp, WP Qishloq xo'jaligi ekinlarining changlatuvchisi sifatida asal asalari turlarining rivojlanishi va yaratilishi: Osmia (Hymenoptera: Megachilidae) va mevali daraxtlar turkumiga misol. buqa. Ntomore. resurs. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG va boshqalar. Nyu-York va Pensilvaniya shtatidagi olma yetishtiruvchilar orasida changlatish amaliyotlari va muqobil changlatuvchilar haqidagi tasavvurlar. yangilanish. Qishloq xo'jaligi. oziq-ovqat tizimlari. 35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL va Ricketts TH Mahalliy asalarilar yordamida bodom changlatish ekologiyasi va iqtisodiyoti. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Li, E., Xe, Y. va Park, Y.-L. Iqlim o'zgarishining tragopan fenologiyasiga ta'siri: populyatsiyani boshqarish uchun oqibatlari. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR va Pitts-Singer, TL Fungitsid va yordamchi purkagichlarning ikkita boshqariladigan yakka asalarilarning (Osmia lignaria va Megachile rotundata) uya qurish xatti-harakatlariga ta'siri. PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. va boshqalar. Kam zaharli ekin fungitsid (fenbukonazol) erkaklarning reproduktiv sifat signallariga xalaqit beradi, bu esa yovvoyi yakka asalarilarda juftlashish muvaffaqiyatining pasayishiga olib keladi. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. va boshqalar. Neonikotinoid insektitsidlari va ergosterol biosintezi uchta asalari turida sinergik fungitsid o'limini bostiradi. Zararkunandalarga qarshi kurash. Fan. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. va Danforth BN Yolg'iz ari lichinkalari poyada uya quradigan asalarilarga gulchang tomonidan taqdim etiladigan bakteriyalar xilma-xilligini o'zgartiradi. Osmia cornifrons (Megachilidae). front. microorganism. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN va Steffan SA Fermentlangan gulchanglardagi ektosimbiotik mikroorganizmlar yakka asalarilarning rivojlanishi uchun gulchangning o'zi kabi muhimdir. ekologiya. evolyutsiya. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F va Thalheimer M. Olma bog'larida qayta ekish kasalliklarini nazorat qilish uchun qator orasiga ekish: mikrobial ko'rsatkichlarga asoslangan amaliy samaradorlik tadqiqoti. O'simlik Tuprog'i 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Xodadadi F., Achimovich SG va Peter KA Qo'shma Shtatlarning o'rta Atlantika mintaqasida olma chirishi: sababchi turlarni baholash va mintaqaviy ob-havo sharoitlari hamda navning sezgirligi. Fitopatologiya 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK va Stanley DA Fungitsidlar, gerbitsidlar va asalarilar: mavjud tadqiqotlar va usullarning tizimli sharhi. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED va Jepson, PC EBI fungitsidlari va piretroid insektitsidlarining asalarilarga (Apis mellifera) sinergik ta'siri. fan zararkunandalari. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE va Peng, CY Tanlangan fungitsidlarning asal asalari lichinkalari Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) ning o'sishi va rivojlanishiga ta'siri. Chorshanba. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., va McArt, S. Daraxtlar bog'larida changlatuvchilarni himoya qilish uchun pestitsidlardan foydalanish bo'yicha qaror qabul qilish qo'llanmasi (Cornell universiteti, 2018).
Iwasaki, JM va Hogendoorn, K. Asalarilarning pestitsid bo'lmagan moddalarga ta'siri: usullar va hisobot qilingan natijalarni ko'rib chiqish. Qishloq xo'jaligi. ekotizim. Chorshanba. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. va Pitts-Singer TL Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae) lichinkasining rivojlanishiga ta'minot turi va pestitsid ta'sirining ta'siri. Chorshanba. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM va Pitts-Singer TL Bo'sh uyali asalarilarning pestitsidlarga ta'sir qilish yo'llari. Chorshanba. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT va boshqalar. Voyaga yetgan yapon bog' asalarilarida (Osmia cornifrons) pestitsid toksikligini baholash uchun yangi qabul qilish biotahlili protokoli. Science. Reports 10, 9517 (2020).
Nashr vaqti: 2024-yil 14-may