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Los fungicidas se utilizan a menudo durante la floración de los árboles frutales y pueden amenazar a los insectos polinizadores. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo los polinizadores no apícolas (p. ej., abejas solitarias, Osmia cornifrons) responden a los fungicidas de contacto y sistémicos comúnmente utilizados en manzanos durante la floración. Esta brecha de conocimiento limita las decisiones regulatorias que determinan las concentraciones seguras y el momento de la pulverización de fungicidas. Evaluamos los efectos de dos fungicidas de contacto (captan y mancozeb) y cuatro fungicidas intercapa/fitosistema (ciprociclina, miclobutanil, pirostrobina y trifloxistrobina). Efectos sobre la ganancia de peso larval, la supervivencia, la proporción sexual y la diversidad bacteriana. La evaluación se realizó mediante un bioensayo oral crónico en el que el polen se trató en tres dosis basadas en la dosis actualmente recomendada para uso en campo (1X), media dosis (0,5X) y dosis baja (0,1X). Todas las dosis de mancozeb y piritisolina redujeron significativamente el peso corporal y la supervivencia larvaria. Posteriormente, secuenciamos el gen 16S para caracterizar el bacterioma larvario de mancozeb, el fungicida responsable de la mayor mortalidad. Observamos que la diversidad y abundancia bacteriana se redujeron significativamente en las larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb. Nuestros resultados de laboratorio indican que la pulverización de algunos de estos fungicidas durante la floración es particularmente perjudicial para la salud de O. cornifrons. Esta información es relevante para futuras decisiones de gestión relativas al uso sostenible de productos fitosanitarios para árboles frutales y sirve de base para los procesos regulatorios destinados a proteger a los polinizadores.
La abeja albañil solitaria, Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae), fue introducida en Estados Unidos desde Japón a finales de la década de 1970 y principios de la de 1980, y desde entonces ha desempeñado un importante papel como polinizadora en ecosistemas gestionados. Las poblaciones naturalizadas de esta abeja forman parte de aproximadamente 50 especies de abejas silvestres que complementan a las abejas que polinizan huertos de almendros y manzanos en Estados Unidos2,3. Las abejas albañiles se enfrentan a numerosos desafíos, como la fragmentación del hábitat, los patógenos y los pesticidas3,4. Entre los insecticidas, los fungicidas reducen la ganancia de energía, la búsqueda de alimento5 y el acondicionamiento físico6,7. Si bien investigaciones recientes sugieren que la salud de las abejas albañiles se ve directamente influenciada por microorganismos comensales y ectobácticos8,9, dado que las bacterias y los hongos pueden influir en la nutrición y la respuesta inmunitaria, los efectos de la exposición a fungicidas en la diversidad microbiana de las abejas albañiles apenas se están comenzando a estudiar.
Se rocían fungicidas de diversos efectos (de contacto y sistémicos) en huertos frutales antes y durante la floración para tratar enfermedades como la sarna del manzano, la podredumbre amarga, la podredumbre parda y el mildiú polvoroso10,11. Los fungicidas se consideran inofensivos para los polinizadores, por lo que se recomiendan a los jardineros durante el período de floración; la exposición e ingestión de estos fungicidas por parte de las abejas es relativamente bien conocida, ya que forma parte del proceso de registro de plaguicidas por parte de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y muchas otras agencias reguladoras nacionales12,13,14. Sin embargo, los efectos de los fungicidas en otras especies son menos conocidos porque no son requeridos por los acuerdos de autorización de comercialización en los Estados Unidos15. Además, generalmente no existen protocolos estandarizados para realizar pruebas en abejas individuales16,17, y mantener colonias que proporcionen abejas para las pruebas es un desafío18. Cada vez se realizan más ensayos con diferentes abejas manejadas en Europa y los Estados Unidos para estudiar los efectos de los plaguicidas en las abejas silvestres, y recientemente se han desarrollado protocolos estandarizados para O. cornifrons19.
Las abejas cornudas son monocitos y se utilizan comercialmente en cultivos de carpas como suplemento o sustituto de las abejas melíferas. Estas abejas emergen entre marzo y abril, y los machos precoces emergen tres o cuatro días antes que las hembras. Tras el apareamiento, la hembra recolecta activamente polen y néctar para proporcionar una serie de celdas de cría dentro de la cavidad tubular del nido (natural o artificial)1,20. Los huevos se depositan sobre el polen dentro de las celdas; la hembra construye una pared de arcilla antes de preparar la siguiente celda. Las larvas de primer estadio están encerradas en el corion y se alimentan de fluidos embrionarios. Del segundo al quinto estadio (prepupa), las larvas se alimentan de polen22. Una vez agotado completamente el suministro de polen, las larvas forman capullos, pupan y emergen como adultos en la misma cámara de cría, normalmente a finales del verano20,23. Los adultos emergen la primavera siguiente. La supervivencia de los adultos se asocia con la ganancia neta de energía (ganancia de peso) basada en la ingesta de alimento. Así, la calidad nutricional del polen, así como otros factores como el clima o la exposición a pesticidas, son determinantes de la supervivencia y la salud24.
Los insecticidas y fungicidas aplicados antes de la floración pueden moverse dentro de la vasculatura de la planta en diversos grados, desde translaminares (p. ej., capaces de moverse desde la superficie superior de las hojas hasta la superficie inferior, como algunos fungicidas) 25 hasta efectos verdaderamente sistémicos. , que pueden penetrar la corona desde las raíces, pueden entrar en el néctar de las flores del manzano26, donde pueden matar a los adultos de O. cornifrons27. Algunos pesticidas también se filtran en el polen, lo que afecta el desarrollo de las larvas del maíz y causa su muerte19. Otros estudios han demostrado que algunos fungicidas pueden alterar significativamente el comportamiento de anidación de la especie relacionada O. lignaria28. Además, estudios de laboratorio y de campo que simulan escenarios de exposición a pesticidas (incluidos fungicidas) han demostrado que los pesticidas afectan negativamente la fisiología 22, la morfología 29 y la supervivencia de las abejas melíferas y algunas abejas solitarias. Varias pulverizaciones fungicidas aplicadas directamente a las flores abiertas durante la floración pueden contaminar el polen recolectado por los adultos para el desarrollo larvario, cuyos efectos aún deben estudiarse30.
Cada vez se reconoce más que el desarrollo larvario se ve influenciado por el polen y las comunidades microbianas del sistema digestivo. El microbioma de la abeja melífera influye en parámetros como la masa corporal31, los cambios metabólicos22 y la susceptibilidad a patógenos32. Estudios previos han examinado la influencia de la etapa de desarrollo, los nutrientes y el entorno en el microbioma de las abejas solitarias. Estos estudios revelaron similitudes en la estructura y abundancia de los microbiomas larvarios y de polen33, así como en los géneros bacterianos más comunes, Pseudomonas y Delftia, entre las especies de abejas solitarias. Sin embargo, aunque los fungicidas se han asociado con estrategias para proteger la salud de las abejas, sus efectos en la microbiota larvaria a través de la exposición oral directa siguen sin explorarse.
Este estudio evaluó los efectos de dosis reales de seis fungicidas de uso común registrados para su uso en árboles frutales en Estados Unidos, incluyendo fungicidas de contacto y sistémicos administrados por vía oral a larvas de la polilla del gusano del cuerno del maíz provenientes de alimentos contaminados. Se observó que los fungicidas de contacto y sistémicos redujeron el aumento de peso corporal de las abejas y aumentaron la mortalidad, asociándose los efectos más graves con mancozeb y piritiópido. Posteriormente, se comparó la diversidad microbiana de las larvas alimentadas con la dieta de polen tratada con mancozeb con la de las alimentadas con la dieta control. Se analizaron los posibles mecanismos subyacentes a la mortalidad y las implicaciones para los programas de manejo integrado de plagas y polinizadores (MIPI)36.
Los adultos de O. cornifrons que hibernan en capullos se obtuvieron del Centro de Investigación de Frutas de Biglerville, PA, y se almacenaron a una temperatura de -3 a 2 °C (±0,3 °C). Antes del experimento (600 capullos en total). En mayo de 2022, se transfirieron diariamente 100 capullos de O. cornifrons a vasos de plástico (50 capullos por vaso, DI de 5 cm × 15 cm de largo) y se colocaron toallitas dentro de los vasos para promover la apertura y proporcionar un sustrato masticable, lo que redujo el estrés en las abejas pétreas37. Coloque dos vasos de plástico que contengan capullos en una jaula para insectos (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwán) con comederos de 10 ml que contengan una solución de sacarosa al 50 % y almacene durante cuatro días para asegurar el cierre y el apareamiento. 23°C, humedad relativa 60%, fotoperiodo 10 l (baja intensidad): 14 días. 100 hembras y machos apareados fueron liberados cada mañana durante seis días (100 por día) en dos nidos artificiales durante el pico de floración del manzano (nido trampa: ancho 33,66 × alto 30,48 × largo 46,99 cm; Figura complementaria 1). Ubicada en el Arboreto Estatal de Pensilvania, cerca de cerezos (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), melocotoneros (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), perales (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), manzanos coronaria (Malus coronaria) y numerosas variedades de manzanos (Malus coronaria, Malus), manzano doméstico 'Co-op 30' Enterprise™, manzano Malus 'Co-Op 31' Winecrisp™, begonia 'Freedom', begonia 'Golden Delicious', begonia 'Nova Spy'). Cada pajarera de plástico azul cabe sobre dos cajas de madera. Cada caja nido contenía 800 tubos de papel kraft vacíos (abiertos en espiral, 0,8 cm de diámetro interior × 15 cm de largo) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) insertados en tubos de celofán opaco (0,7 cm de diámetro exterior; ver Los tapones de plástico (tapones T-1X) proporcionan sitios de anidación.
Ambas cajas nido estaban orientadas al este y estaban cubiertas con una cerca de jardín de plástico verde (Everbilt modelo #889250EB12, tamaño de la abertura 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) para evitar el acceso de roedores y aves y se colocaron sobre la superficie del suelo junto a las cajas de tierra de la caja nido. Caja nido (Figura suplementaria 1a). Los huevos del barrenador del maíz se recolectaron diariamente recogiendo 30 tubos de los nidos y transportándolos al laboratorio. Con tijeras, haga un corte en el extremo del tubo, luego desarme el tubo espiral para exponer las celdas de cría. Los huevos individuales y su polen se retiraron utilizando una espátula curva (kit de herramientas Microslide, BioQuip Products Inc., California). Los huevos se incubaron en papel de filtro húmedo y se colocaron en una placa de Petri durante 2 horas antes de ser utilizados en nuestros experimentos (Figura suplementaria 1b-d).
En el laboratorio, evaluamos la toxicidad oral de seis fungicidas aplicados antes y durante la floración del manzano en tres concentraciones (0,1X, 0,5X y 1X, donde 1X es la marca aplicada por 100 galones de agua/acre. Dosis alta en campo = concentración en el campo). , Tabla 1). Cada concentración se repitió 16 veces (n = 16). Dos fungicidas de contacto (Tabla S1: mancozeb 2696,14 ppm y captan 2875,88 ppm) y cuatro fungicidas sistémicos (Tabla S1: piritiostrobina 250,14 ppm; trifloxistrobina 110,06 ppm; miclobutanil azol 75,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) toxicidad en frutas, hortalizas y cultivos ornamentales. Homogeneizamos el polen con un molinillo, transferimos 0,20 g a un pocillo (placa Falcon de 24 pocillos) y añadimos y mezclamos 1 μL de solución fungicida para formar polen piramidal con pocillos de 1 mm de profundidad en los que se colocaron los huevos. Se colocaron con una miniespátula (Figuras suplementarias 1c,d). Las placas Falcon se almacenaron a temperatura ambiente (25 °C) y 70 % de humedad relativa. Las comparamos con larvas control alimentadas con una dieta de polen homogénea tratada con agua pura. Registramos la mortalidad y medimos el peso larvario cada dos días hasta que las larvas alcanzaron la edad prepupal utilizando una balanza analítica (Fisher Scientific, precisión = 0,0001 g). Finalmente, se evaluó la proporción sexual abriendo el capullo después de 2,5 meses.
Se extrajo ADN de larvas completas de O. cornifrons (n = 3 por condición de tratamiento, polen tratado con mancozeb y sin tratar) y se realizaron análisis de diversidad microbiana en estas muestras, especialmente porque con mancozeb se observó la mayor mortalidad en larvas que recibieron MnZn. El ADN se amplificó, se purificó utilizando el kit DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) y secuenció (600 ciclos) en un Illumina® MiSeq™ utilizando el kit v3. La secuenciación dirigida de genes bacterianos de ARN ribosomal 16S se realizó utilizando el kit Quick-16S™ NGS Library Prep (Zymo Research, Irvine, CA) utilizando cebadores dirigidos a la región V3-V4 del gen de ARNr 16S. Además, se realizó la secuenciación de 18S utilizando una inclusión de PhiX del 10% y la amplificación se realizó utilizando el par de cebadores 18S001 y NS4.
Importar y procesar lecturas pareadas39 mediante la canalización QIIME2 (v2022.11.1). Estas lecturas se recortaron y fusionaron, y las secuencias quiméricas se eliminaron mediante el complemento DADA2 en QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40. Las asignaciones de las clases 16S y 18S se realizaron mediante el complemento de clasificador de objetos Classify-sklearn y el artefacto preentrenado silva-138-99-nb-classifier.
Todos los datos experimentales fueron revisados para normalidad (Shapiro-Wilks) y homogeneidad de varianzas (prueba de Levene). Debido a que el conjunto de datos no cumplió con los supuestos del análisis paramétrico y la transformación no logró estandarizar los residuos, realizamos un ANOVA no paramétrico de dos vías (Kruskal-Wallis) con dos factores [tiempo (puntos de tiempo de tres fases de 2, 5 y 8 días) y fungicida] para evaluar el efecto del tratamiento en el peso fresco larvario, luego se realizaron comparaciones por pares no paramétricas post hoc utilizando la prueba de Wilcoxon. Usamos un modelo lineal generalizado (GLM) con una distribución de Poisson para comparar los efectos de los fungicidas en la supervivencia a través de tres concentraciones de fungicidas41,42. Para el análisis de abundancia diferencial, el número de variantes de secuencia de amplicón (ASV) se colapsó a nivel de género. Se compararon las abundancias diferenciales entre grupos utilizando la abundancia relativa de 16S (a nivel de género) y 18S mediante un modelo aditivo generalizado para posición, escala y forma (GAMLSS) con distribuciones familiares con beta cero inflado (BEZI), modeladas en una macro. en Microbiome R43 (v1.1). 1). Se eliminaron las especies mitocondriales y de cloroplastos antes del análisis diferencial. Debido a los diferentes niveles taxonómicos de 18S, solo se utilizó el nivel más bajo de cada taxón para los análisis diferenciales. Todos los análisis estadísticos se realizaron con R (v. 3.4.3., proyecto CRAN) (Team 2013).
La exposición a mancozeb, piritiostrobina y trifloxistrobina redujo significativamente la ganancia de peso corporal en O. cornifrons (Fig. 1). Estos efectos se observaron consistentemente para las tres dosis evaluadas (Figs. 1a-c). La ciclostrobina y el miclobutanil no redujeron significativamente el peso de las larvas.
Peso fresco promedio de larvas de barrenador de tallo medido en tres puntos de tiempo bajo cuatro tratamientos dietéticos (alimentación homogénea de polen + fungicida: control, dosis 0.1X, 0.5X y 1X). (a) Dosis baja (0.1X): primer punto de tiempo (día 1): χ2: 30.99, DF = 6; P < 0.0001, segundo punto de tiempo (día 5): 22.83, DF = 0.0009; tercer punto de tiempo; (día 8): χ2: 28.39, DF = 6; (b) media dosis (0.5X): primer punto de tiempo (día 1): χ2: 35.67, DF = 6; P < 0.0001, segundo punto de tiempo (día uno). ): χ2: 15.98, DF = 6; P = 0.0090; Tercer punto temporal (día 8): χ²: 16,47, gl = 6; (c) Dosis local o completa (1X): Primer punto temporal (día 1): χ²: 20,64, p = 6; p = 0,0326; Segundo punto temporal (día 5): χ²: 22,83, gl = 6; p = 0,0009; Tercer punto temporal (día 8): χ²: 28,39, gl = 6; análisis de varianza no paramétrico. Las barras representan la media ± EE de las comparaciones por pares (α = 0,05) (n = 16). *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Con la dosis más baja (0,1X), el peso corporal de las larvas se redujo en un 60 % con trifloxistrobina, un 49 % con mancozeb, un 48 % con miclobutanil y un 46 % con piritrobina (Fig. 1a). Al ser expuestas a la mitad de la dosis de campo (0,5X), el peso corporal de las larvas de mancozeb se redujo en un 86 %, el de piritrobina en un 52 % y el de trifloxistrobina en un 50 % (Fig. 1b). Una dosis de campo completa (1X) de mancozeb redujo el peso larvario en un 82 %, el de piritrobina en un 70 % y el de trifloxistrobina, miclobutanil y sangard en aproximadamente un 30 % (Fig. 1c).
La mortalidad fue mayor en las larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb, seguida de la piritrobina y la trifloxistrobina. La mortalidad aumentó con dosis crecientes de mancozeb y piritisolina (Fig. 2; Tabla 2). Sin embargo, la mortalidad del barrenador del maíz aumentó solo ligeramente al aumentar las concentraciones de trifloxistrobina; el ciprodinil y el captan no aumentaron significativamente la mortalidad en comparación con los tratamientos control.
Se comparó la mortalidad de larvas de mosca barrenadora tras la ingestión de polen tratado individualmente con seis fungicidas diferentes. El mancozeb y la pentopiramida fueron más sensibles a la exposición oral a las larvas del maíz (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (línea, pendiente = 0,29, P < 0,001; pendiente = 0,24, P < 0,00).
En promedio, en todos los tratamientos, el 39,05 % de los pacientes fueron mujeres y el 60,95 % fueron hombres. En los tratamientos de control, la proporción de mujeres fue del 40 % tanto en los estudios de dosis baja (0,1X) como de media dosis (0,5X), y del 30 % en los estudios de dosis de campo (1X). Con la dosis 0,1X, entre las larvas alimentadas con polen tratadas con mancozeb y miclobutanil, el 33,33 % de los adultos fueron mujeres, el 22 % de los adultos fueron mujeres, el 44 % de las larvas adultas fueron mujeres, el 41 % de las larvas adultas fueron mujeres y el 31 % de los controles fueron mujeres (Fig. 3a). Con una dosis 0,5 veces superior, el 33 % de los gusanos adultos del grupo de mancozeb y piritrobina eran hembras, el 36 % del grupo de trifloxistrobina, el 41 % del grupo de miclobutanil y el 46 % del grupo de ciprostrobina. Esta cifra fue del 53 % en el grupo de captan y del 38 % en el grupo control (Fig. 3b). Con una dosis 1X, el 30 % del grupo de mancozeb eran mujeres, el 36 % del grupo de piritrostrobina, el 44 % del grupo de trifloxistrobina, el 38 % del grupo de miclobutanil y el 50 % del grupo control eran mujeres (38,5 %) (Fig. 3c).
Porcentaje de barrenadores hembras y machos después de la exposición al fungicida en la etapa larvaria. (a) Dosis baja (0,1X). (b) Media dosis (0,5X). (c) Dosis de campo o dosis completa (1X).
El análisis de la secuencia 16S mostró que el grupo bacteriano difirió entre las larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb y las larvas alimentadas con polen no tratado (Fig. 4a). El índice microbiano de las larvas no tratadas alimentadas con polen fue mayor que el de las larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb (Fig. 4b). Aunque la diferencia observada en la riqueza entre los grupos no fue estadísticamente significativa, fue significativamente menor que la observada para las larvas que se alimentaron con polen no tratado (Fig. 4c). La abundancia relativa mostró que la microbiota de las larvas alimentadas con polen de control fue más diversa que la de las larvas alimentadas con larvas tratadas con mancozeb (Fig. 5a). El análisis descriptivo reveló la presencia de 28 géneros en las muestras de control y tratadas con mancozeb (Fig. 5b). c El análisis mediante secuenciación 18S no reveló diferencias significativas (Figura suplementaria 2).
Los perfiles de SAV basados en secuencias 16S se compararon con la riqueza de Shannon y la riqueza observada a nivel de filo. (a) Análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en la estructura general de la comunidad microbiana en larvas alimentadas con polen sin tratar o control (azul) y alimentadas con mancozeb (naranja). Cada punto de datos representa una muestra independiente. El PCoA se calculó utilizando la distancia de Bray-Curtis de la distribución t multivariante. Los óvalos representan el nivel de confianza del 80%. (b) Diagrama de caja, datos brutos de riqueza de Shannon (puntos) y c. Riqueza observable. Los diagramas de caja muestran cajas para la línea mediana, el rango intercuartil (RIC) y 1,5 × RIC (n = 3).
Composición de las comunidades microbianas de larvas alimentadas con polen tratado y no tratado con mancozeb. (a) Abundancia relativa de lecturas de géneros microbianos en larvas. (b) Mapa de calor de las comunidades microbianas identificadas. Delftia (odds ratio [OR] = 0,67; p = 0,0030) y Pseudomonas (OR = 0,3; p = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75; p = 0,0617) (OR = 1,5; p = 0,0060). Las filas del mapa de calor se agrupan mediante la distancia de correlación y la conectividad promedio.
Nuestros resultados muestran que la exposición oral a fungicidas de contacto (mancozeb) y sistémicos (pirostrobina y trifloxistrobina), ampliamente aplicados durante la floración, redujeron significativamente la ganancia de peso y aumentaron la mortalidad de las larvas de maíz. Además, mancozeb redujo significativamente la diversidad y riqueza del microbioma durante la etapa prepupal. Miclobutanil, otro fungicida sistémico, redujo significativamente la ganancia de peso corporal de las larvas en las tres dosis. Este efecto fue evidente en el segundo (día 5) y tercer (día 8) puntos de tiempo. Por el contrario, ciprodinil y captan no redujeron significativamente la ganancia de peso o la supervivencia en comparación con el grupo control. Hasta donde sabemos, este trabajo es el primero en determinar los efectos de las dosis de campo de diferentes fungicidas utilizados para proteger los cultivos de maíz a través de la exposición directa al polen.
Todos los tratamientos con fungicidas redujeron significativamente la ganancia de peso corporal en comparación con los tratamientos de control. Mancozeb tuvo el mayor efecto en la ganancia de peso corporal larval con una reducción promedio del 51%, seguido de piritiostrobina. Sin embargo, otros estudios no han reportado efectos adversos de dosis de campo de fungicidas en etapas larvarias44. Aunque se ha demostrado que los biocidas de ditiocarbamato tienen baja toxicidad aguda45, los etileno bisditiocarbamatos (EBDCS) como mancozeb pueden degradarse a urea sulfuro de etileno. Dados sus efectos mutagénicos en otros animales, este producto de degradación puede ser responsable de los efectos observados46,47. Estudios previos han demostrado que la formación de etileno tiourea está influenciada por factores como la temperatura elevada48, los niveles de humedad49 y la duración del almacenamiento del producto50. Unas condiciones adecuadas de almacenamiento para los biocidas pueden mitigar estos efectos secundarios. Además, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria ha expresado su preocupación por la toxicidad de la piritiopida, que ha demostrado ser carcinógena para el sistema digestivo de otros animales51.
La administración oral de mancozeb, piritiostrobina y trifloxistrobina aumenta la mortalidad de las larvas del barrenador del maíz. En contraste, el miclobutanil, la ciprociclina y el captan no tuvieron efecto sobre la mortalidad. Estos resultados difieren de los de Ladurner et al.52, quienes demostraron que el captan redujo significativamente la supervivencia de adultos de O. lignaria y Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Además, se ha observado que fungicidas como el captan y el boscalid causan mortalidad larvaria52,53,54 o alteran el comportamiento alimentario55. Estos cambios, a su vez, pueden afectar la calidad nutricional del polen y, en última instancia, la ganancia energética de la etapa larvaria. La mortalidad observada en el grupo control fue consistente con otros estudios56,57.
La proporción sexual favorable a los machos observada en nuestro trabajo podría explicarse por factores como el apareamiento insuficiente y las malas condiciones climáticas durante la floración, como ya sugirieron Vicens y Bosch para O. cornuta. Si bien las hembras y los machos de nuestro estudio contaron con cuatro días para aparearse (un período generalmente considerado suficiente para un apareamiento exitoso), redujimos deliberadamente la intensidad de la luz para minimizar el estrés. Sin embargo, esta modificación podría interferir involuntariamente con el proceso de apareamiento61. Además, las abejas experimentan varios días de condiciones climáticas adversas, como lluvia y bajas temperaturas (<5 °C), lo que también puede afectar negativamente el éxito del apareamiento4,23.
Aunque nuestro estudio se centró en todo el microbioma larvario, nuestros resultados proporcionan información sobre las posibles relaciones entre las comunidades bacterianas que pueden ser críticas para la nutrición de las abejas y la exposición a fungicidas. Por ejemplo, las larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb redujeron significativamente la estructura y abundancia de la comunidad microbiana en comparación con las larvas alimentadas con polen no tratado. En las larvas que consumieron polen no tratado, los grupos bacterianos Proteobacteria y Actinobacteria fueron dominantes y fueron predominantemente aeróbicos o facultativamente aeróbicos. Se sabe que las bacterias de Delft, generalmente asociadas con especies de abejas solitarias, tienen actividad antibiótica, lo que indica un posible papel protector contra patógenos. Otra especie bacteriana, Pseudomonas, fue abundante en larvas alimentadas con polen no tratado, pero se redujo significativamente en larvas tratadas con mancozeb. Nuestros resultados respaldan estudios previos que identifican a Pseudomonas como uno de los géneros más abundantes en O. bicornis35 y otras avispas solitarias34. Aunque no se ha estudiado la evidencia experimental del papel de Pseudomonas en la salud de O. cornifrons, se ha demostrado que esta bacteria promueve la síntesis de toxinas protectoras en el escarabajo Paederus fuscipes y promueve el metabolismo de la arginina in vitro 35, 65. Estas observaciones sugieren un papel potencial en la defensa viral y bacteriana durante el tiempo de desarrollo de las larvas de O. cornifrons. Microbacterium es otro género identificado en nuestro estudio que se informa que está presente en grandes cantidades en larvas de mosca soldado negra en condiciones de inanición66. En las larvas de O. cornifrons, las microbacterias pueden contribuir al equilibrio y la resiliencia del microbioma intestinal en condiciones de estrés. Además, Rhodococcus se encuentra en larvas de O. cornifrons y es conocido por sus capacidades de desintoxicación67. Este género también se encuentra en el intestino de A. florea, pero en muy baja abundancia68. Nuestros resultados demuestran la presencia de múltiples variaciones genéticas en numerosos taxones microbianos que pueden alterar los procesos metabólicos en las larvas. Sin embargo, es necesaria una mejor comprensión de la diversidad funcional de O. cornifrons.
En resumen, los resultados indican que el mancozeb, la piritrobina y la trifloxistrobina redujeron la ganancia de peso corporal y aumentaron la mortalidad de las larvas del barrenador del maíz. Si bien existe una creciente preocupación por los efectos de los fungicidas en los polinizadores, es necesario comprender mejor los efectos de los metabolitos residuales de estos compuestos. Estos resultados pueden incorporarse en recomendaciones para programas de manejo integrado de polinizadores que ayuden a los agricultores a evitar el uso de ciertos fungicidas antes y durante la floración de los frutales mediante la selección de fungicidas y la variación del momento de aplicación, o fomentando el uso de alternativas menos dañinas 36. Esta información es importante para el desarrollo de recomendaciones sobre el uso de plaguicidas, como ajustar los programas de pulverización existentes y modificar el momento de aplicación al seleccionar fungicidas o promover el uso de alternativas menos peligrosas. Se necesita más investigación sobre los efectos adversos de los fungicidas en la proporción sexual, el comportamiento alimentario, el microbioma intestinal y los mecanismos moleculares que subyacen a la pérdida de peso y la mortalidad del barrenador del maíz.
Los datos fuente 1, 2 y 3 de las Figuras 1 y 2 se han depositado en el repositorio de datos Figshare (DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 y https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233). Las secuencias analizadas en el presente estudio (Figs. 4 y 5) están disponibles en el repositorio SRA del NCBI con el número de acceso PRJNA1023565.
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Hora de publicación: 14 de mayo de 2024