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Los fungicidas se utilizan a menudo durante la floración de los frutos de los árboles y pueden amenazar a los insectos polinizadores. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo los polinizadores que no son abejas (por ejemplo, las abejas solitarias, Osmia cornifrons) responden a los fungicidas sistémicos y de contacto comúnmente utilizados en las manzanas durante la floración. Esta brecha de conocimiento limita las decisiones regulatorias que determinan las concentraciones seguras y el momento de la fumigación de fungicidas. Evaluamos los efectos de dos fungicidas de contacto (captan y mancozeb) y cuatro fungicidas de capas intermedias/fitosistemas (ciprociclina, miclobutanil, pirostrobina y trifloxistrobina). Efectos sobre el aumento de peso de las larvas, la supervivencia, la proporción de sexos y la diversidad bacteriana. La evaluación se realizó mediante un bioensayo oral crónico en el que el polen se trató en tres dosis según la dosis actualmente recomendada para uso en el 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 de las larvas. Luego secuenciamos el gen 16S para caracterizar el bacterioma larvario de mancozeb, el fungicida responsable de la mayor mortalidad. Descubrimos 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 especialmente perjudicial para la salud de O. cornifrons. Esta información es relevante para futuras decisiones de gestión relacionadas con el uso sostenible de productos de protección de árboles frutales y sirve como base para procesos regulatorios destinados a proteger a los polinizadores.
La abeja albañil solitaria Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) fue introducida en los Estados Unidos desde Japón a finales de los años 1970 y principios de los 1980, y desde entonces la especie ha desempeñado un importante papel polinizador en ecosistemas gestionados. Las poblaciones naturalizadas de esta abeja son parte de aproximadamente 50 especies de abejas silvestres que complementan a las abejas que polinizan los huertos de almendros y manzanos en Estados Unidos2,3. Las abejas albañiles enfrentan muchos desafíos, incluida 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 corporal6,7. Aunque investigaciones recientes sugieren que la salud de las abejas masón está directamente influenciada por microorganismos comensales y ectobácticos, 8,9 debido a que las bacterias y los hongos pueden influir en la nutrición y las respuestas inmunes, los efectos de la exposición a fungicidas en la diversidad microbiana de las abejas masón apenas están comenzando a ser estudió.
Se pulverizan fungicidas de diversos efectos (de contacto y sistémicos) en los huertos antes y durante la floración para tratar enfermedades como la sarna del manzano, la podredumbre amarga, la podredumbre parda y el oídio10,11. 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 pesticidas por parte de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. y muchas otras agencias reguladoras nacionales12,13,14. Sin embargo, los efectos de los fungicidas en personas que no son abejas son menos conocidos porque no son obligatorios en 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 realizar pruebas es un desafío18. En Europa y Estados Unidos se realizan cada vez más ensayos con diferentes abejas gestionadas para estudiar los efectos de los pesticidas 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 carpa como complemento o reemplazo de las abejas melíferas. Estas abejas emergen entre marzo y abril, y los machos precoces emergen tres o cuatro días antes que las hembras. Después del apareamiento, la hembra recolecta activamente polen y néctar para proporcionar una serie de células de cría dentro de la cavidad tubular del nido (natural o artificial)1,20. Los huevos se ponen sobre el polen dentro de las células; Luego, la hembra construye una pared de arcilla antes de preparar la siguiente celda. Las larvas del primer estadio están encerradas en el corion y se alimentan de fluidos embrionarios. Desde el segundo al quinto estadio (prepupa), las larvas se alimentan de polen22. Una vez que el suministro de polen se agota por completo, las larvas forman capullos, pupan y emergen como adultos en la misma cámara de cría, generalmente a finales del verano20,23. Los adultos emergen la primavera siguiente. La supervivencia de los adultos está asociada con el aumento neto de energía (aumento de peso) basado en la ingesta de alimentos. 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 efectos translaminares (p. ej., capaces de moverse desde la superficie superior de las hojas a la superficie inferior, como algunos fungicidas) 25 hasta efectos verdaderamente sistémicos. , que puede penetrar la corona desde las raíces, puede ingresar al néctar de las flores del manzano26, donde puede matar a O. cornifrons adulto27. Algunos pesticidas también se filtran en el polen, afectando el desarrollo de las larvas del maíz y provocando su muerte19. Otros estudios han demostrado que algunos fungicidas pueden alterar significativamente el comportamiento de anidación de la especie relacionada O. lignaria28. Además, los 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 morfología 29 y la supervivencia de las abejas melíferas y algunas abejas solitarias. Varios aerosoles fungicidas aplicados directamente a las flores abiertas durante la floración pueden contaminar el polen recolectado por los adultos para el desarrollo larvario, cuyos efectos aún están por estudiarse30.
Cada vez se reconoce más que el desarrollo larvario está influenciado por el polen y las comunidades microbianas del sistema digestivo. El microbioma de las abejas influye en parámetros como la masa corporal31, los cambios metabólicos22 y la susceptibilidad a los patógenos32. Estudios anteriores han examinado la influencia de la etapa de desarrollo, los nutrientes y el medio ambiente en el microbioma de las abejas solitarias. Estos estudios revelaron similitudes en la estructura y abundancia de los microbiomas larvarios y polínicos33, 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, los efectos de los fungicidas sobre la microbiota larval a través de la exposición oral directa siguen sin explorarse.
Este estudio probó los efectos de dosis reales de seis fungicidas de uso común registrados para su uso en árboles frutales en los Estados Unidos, incluidos fungicidas sistémicos y de contacto administrados por vía oral a las larvas de la polilla del gusano del maíz provenientes de alimentos contaminados. Descubrimos que los fungicidas sistémicos y de contacto redujeron el aumento de peso corporal de las abejas y aumentaron la mortalidad, y los efectos más graves se asociaron con mancozeb y piritiopida. Luego comparamos la diversidad microbiana de las larvas alimentadas con la dieta de polen tratada con mancozeb con las alimentadas con la dieta de control. Discutimos los mecanismos potenciales que subyacen a la mortalidad y las implicaciones para los programas de manejo integrado de plagas y polinizadores (IPPM)36.
Los adultos de O. cornifrons que hibernaban en capullos se obtuvieron del Fruit Research Center, Biglerville, PA, y se almacenaron entre -3 y 2 °C (±0,3 °C). Antes del experimento (600 capullos en total). En mayo de 2022, se transfirieron 100 capullos de O. cornifrons diariamente 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, reduciendo la tensión en las piedras. abejas37. Coloque dos vasos de plástico que contengan capullos en una jaula para insectos (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwán) con alimentadores de 10 ml que contengan una solución de sacarosa al 50% y guárdelos durante cuatro días para garantizar el cierre y el apareamiento. 23°C, humedad relativa 60%, fotoperiodo 10 l (baja intensidad): 14 días. Se liberaron 100 hembras y machos apareados 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). Ubicado en el Arboretum del Estado de Pensilvania, cerca de cerezas (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), melocotones (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), peras (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), manzano coronaria (Malus coronaria) y numerosas variedades de manzana árboles (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 encima de 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 opacos (0,7 DE diámetro exterior, consulte Tapones de plástico (tapones T-1X) que proporcionan sitios para anidar. .
Ambas cajas nido estaban orientadas al este y se cubrieron con una cerca de jardín de plástico verde (modelo Everbilt n.º 889250EB12, tamaño de abertura 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) para evitar el acceso de roedores y pájaros y se colocaron en la superficie del suelo junto a la tierra de la caja nido. cajas. Caja nido (Figura complementaria 1a). Los huevos del barrenador del maíz se recolectaron diariamente recogiendo 30 tubos de los nidos y transportándolos al laboratorio. Con unas tijeras, haga un corte en el extremo del tubo y luego desmonte el tubo en espiral para exponer las células de cría. Los huevos individuales y su polen se eliminaron 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 usarlos en nuestros experimentos (Figura complementaria 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 de 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 para frutas, hortalizas y cultivos ornamentales. Homogeneizamos el polen usando un molinillo, transferimos 0,20 g a un pocillo (placa Falcon de 24 pocillos) y agregamos 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. Colóquelo con una mini espátula (Figura complementaria 1c,d). Las placas Falcon se almacenaron a temperatura ambiente (25°C) y 70% de humedad relativa. Las comparamos con larvas de control alimentadas con una dieta de polen homogénea tratada con agua pura. Registramos la mortalidad y medimos el peso de las larvas cada dos días hasta que las larvas alcanzaron la edad prepupal utilizando una balanza analítica (Fisher Scientific, precisión = 0,0001 g). Finalmente, la proporción de sexos se evaluó abriendo el capullo después de 2,5 meses.
Se extrajo ADN de larvas enteras de O. cornifrons (n = 3 por condición de tratamiento, polen tratado con mancozeb y sin tratar) y realizamos análisis de diversidad microbiana en estas muestras, especialmente porque en mancozeb se observó la mayor mortalidad en las larvas. recibiendo MnZn. El ADN se amplificó, se purificó utilizando el kit de ADN DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead (Zymo Research, Irvine, CA) y se secuenció (600 ciclos) en un Illumina® MiSeq™ utilizando el kit v3. La secuenciación dirigida de genes de ARN ribosómico 16S bacteriano se realizó utilizando el kit de preparación de biblioteca NGS Quick-16S™ (Zymo Research, Irvine, CA) utilizando cebadores dirigidos a la región V3-V4 del gen de ARNr 16S. Además, la secuenciación de 18S se realizó utilizando una inclusión de PhiX al 10 % y la amplificación se realizó utilizando el par de cebadores 18S001 y NS4.
Importe y procese lecturas emparejadas39 utilizando la canalización QIIME2 (v2022.11.1). Estas lecturas se recortaron y fusionaron, y las secuencias quiméricas se eliminaron utilizando el complemento DADA2 en QIIME2 (emparejamiento de ruido qiime dada2)40. Las asignaciones de clases 16S y 18S se realizaron utilizando el complemento clasificador de objetos Classify-sklearn y el artefacto previamente entrenado silva-138-99-nb-classifier.
Se verificó la normalidad (Shapiro-Wilks) y la homogeneidad de las varianzas (prueba de Levene) de todos los datos experimentales. 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 (trifásico de 2, 5 y 8 días). puntos de tiempo) y fungicida] para evaluar el efecto del tratamiento sobre el peso fresco de las larvas, luego se realizaron comparaciones post hoc no paramétricas por pares utilizando la prueba de Wilcoxon. Utilizamos un modelo lineal generalizado (GLM) con una distribución de Poisson para comparar los efectos de los fungicidas sobre la supervivencia en tres concentraciones de fungicidas41,42. Para el análisis de abundancia diferencial, el número de variantes de secuencia de amplicones (ASV) se redujo a nivel de género. Las comparaciones de abundancia diferencial entre grupos usando 16S (nivel de género) y abundancia relativa 18S se realizaron usando un modelo aditivo generalizado para posición, escala y forma (GAMLSS) con distribuciones familiares beta infladas en cero (BEZI), que se modelaron en una macro . en Microbioma R43 (v1.1). 1). Retire las especies mitocondriales y de cloroplastos antes del análisis diferencial. Debido a los diferentes niveles taxonómicos de 18S, sólo se utilizó el nivel más bajo de cada taxón para los análisis diferenciales. Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando R (v. 3.4.3., proyecto CRAN) (Team 2013).
La exposición a mancozeb, piritiostrobina y trifloxistrobina redujo significativamente el aumento de peso corporal en O. cornifrons (Fig. 1). Estos efectos se observaron consistentemente para las tres dosis evaluadas (Fig. 1a-c). La ciclostrobina y el miclobutanil no redujeron significativamente el peso de las larvas.
Peso fresco promedio de larvas del barrenador del tallo medido en tres momentos de tiempo bajo cuatro tratamientos dietéticos (alimento de polen homogéneo + fungicida: control, dosis de 0,1X, 0,5X y 1X). (a) Dosis baja (0,1X): primer momento (día 1): χ2: 30,99, DF = 6; P < 0,0001, segundo momento (día 5): 22,83, DF = 0,0009; tercera vez; punto (día 8): χ2: 28,39, DF = 6; (b) media dosis (0,5X): primer momento (día 1): χ2: 35,67, DF = 6; P <0,0001, segundo momento (día uno). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; tercer momento (día 8) χ2: 16,47, DF = 6; (c) Sitio o dosis completa (1X): primer momento (día 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, segundo momento (día 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; tercer momento (día 8): χ2: 28,39, DF = 6; Análisis de varianza no paramétrico. Las barras representan la media ± SE de comparaciones por pares (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
En 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 miclobutanilo y un 46% con piritistrobina (Fig. 1a). Cuando se expusieron a la mitad de la dosis de campo (0,5X), el peso corporal de las larvas de mancozeb se redujo en un 86%, la piritiostrobina en un 52% y la trifloxistrobina en un 50% (Fig. 1b). Una dosis de campo completa (1X) de mancozeb redujo el peso de las larvas en un 82%, la piritiostrobina en un 70% y la trifloxistrobina, miclobutanil y sangard en aproximadamente un 30% (Fig. 1c).
La mortalidad fue mayor entre las larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb, seguidas de piritiostrobina y trifloxistrobina. La mortalidad aumentó al aumentar las dosis de mancozeb y piritisolina (Fig. 2; Tabla 2). Sin embargo, la mortalidad del barrenador del maíz aumentó sólo ligeramente a medida que aumentaban las concentraciones de trifloxistrobina; ciprodinil y captan no aumentaron significativamente la mortalidad en comparación con los tratamientos de control.
Se comparó la mortalidad de las larvas de mosca barrenadora después de la ingestión de polen tratado individualmente con seis fungicidas diferentes. Mancozeb y pentopiramida fueron más sensibles a la exposición oral a gusanos 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 eran mujeres y el 60,95% eran hombres. Entre los tratamientos de control, la proporción de mujeres fue del 40% en los estudios de dosis baja (0,1X) y de media dosis (0,5X), y del 30% en los estudios de dosis de campo (1X). A una dosis de 0,1X, entre las larvas alimentadas con polen y tratadas con mancozeb y miclobutanil, el 33,33% de los adultos eran hembras, el 22% de los adultos eran hembras, el 44% de las larvas adultas eran hembras y el 44% de las larvas adultas eran hembras. hembras, el 41% de las larvas adultas eran hembras y los controles eran el 31% (Fig. 3a). Con 0,5 veces la dosis, el 33% de los gusanos adultos en el grupo de mancozeb y piritiostrobina eran hembras, el 36% en el grupo de trifloxistrobina, el 41% en el grupo de miclobutanilo y el 46% en el grupo de ciprostrobina. Esta cifra fue del 53% en el grupo. en el grupo de captan y 38% en el grupo de control (Fig. 3b). Con dosis 1X, el 30% del grupo de mancozeb eran mujeres, el 36% del grupo de piritiostrobina, el 44% del grupo de trifloxistrobina, el 38% del grupo de miclobutanilo, el 50% del grupo de control eran mujeres: 38,5% (Fig. 3c). .
Porcentaje de barrenadores hembras y machos después de la exposición a fungicidas en etapa larvaria. (a) Dosis baja (0,1X). (b) Media dosis (0,5X). (c) Dosis de campo o dosis completa (1X).
El análisis de secuencia 16S mostró que el grupo bacteriano difería 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 riqueza entre grupos no fue estadísticamente significativa, fue significativamente menor que la observada para las larvas que se alimentan de polen no tratado (Fig. 4c). La abundancia relativa mostró que la microbiota de las larvas alimentadas con polen de control era 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 muestras de control y tratadas con mancozeb (Fig. 5b). c El análisis mediante secuenciación 18S no reveló diferencias significativas (Figura 2 complementaria).
Los perfiles de SAV basados en secuencias 16S se compararon con la riqueza de Shannon y se observó la riqueza a nivel de filo. ( a ) Análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en la estructura general de la comunidad microbiana en larvas alimentadas con polen no tratadas o de control (azul) y alimentadas con mancozeb (naranja). Cada punto de datos representa una muestra separada. La PCoA se calculó utilizando la distancia de Bray-Curtis de la distribución t multivariada. 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 cuadros para la línea mediana, el rango intercuartil (IQR) y 1,5 × IQR (n = 3).
Composición de comunidades microbianas de larvas alimentadas con polen tratado y no tratado con mancozeb. ( a ) La abundancia relativa de géneros microbianos se lee en larvas. (b) Mapa de calor de 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 utilizando 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), aplicados ampliamente durante la floración, redujo significativamente el aumento de peso y aumentó la mortalidad de las larvas de maíz. Además, mancozeb redujo significativamente la diversidad y riqueza del microbioma durante la etapa prepupal. Myclobutanil, otro fungicida sistémico, redujo significativamente el aumento de peso corporal de las larvas en las tres dosis. Este efecto fue evidente en el segundo (día 5) y tercer (día 8) puntos temporales. Por el contrario, ciprodinil y captan no redujeron significativamente el aumento de peso ni la supervivencia en comparación con el grupo de 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 mediante la exposición directa al polen.
Todos los tratamientos con fungicidas redujeron significativamente el aumento de peso corporal en comparación con los tratamientos de control. Mancozeb tuvo el mayor efecto sobre el aumento de peso corporal de las larvas con una reducción promedio del 51%, seguido de la piritiostrobina. Sin embargo, otros estudios no han informado efectos adversos de las dosis de fungicidas en el campo en los estadios larvarios44. Aunque se ha demostrado que los biocidas de ditiocarbamato tienen una toxicidad aguda baja45, los bisditiocarbamatos de etileno (EBDCS), como el 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 anteriores han demostrado que la formación de etilentiourea está influenciada por factores como la temperatura elevada48, los niveles de humedad49 y la duración del almacenamiento del producto50. Las condiciones adecuadas de almacenamiento de 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 cancerígena 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. Por el contrario, miclobutanil, ciprociclina y 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 descubierto que fungicidas como captan y 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 de energía del estadio larvario. La mortalidad observada en el grupo control fue consistente con otros estudios 56,57.
La proporción de sexos favorable a los machos observada en nuestro trabajo puede explicarse por factores como el apareamiento insuficiente y las malas condiciones climáticas durante la floración, como lo sugirieron anteriormente Vicens y Bosch para O. cornuta. Aunque las hembras y los machos de nuestro estudio tuvieron cuatro días para aparearse (un período generalmente considerado suficiente para un apareamiento exitoso), reducimos deliberadamente la intensidad de la luz para minimizar el estrés. Sin embargo, esta modificación puede interferir involuntariamente con el proceso de apareamiento61. Además, las abejas experimentan varios días de clima adverso, incluyendo 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 brindan información sobre las posibles relaciones entre las comunidades bacterianas que pueden ser fundamentales 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 la 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 eran 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 las larvas alimentadas con polen no tratado, pero se redujo significativamente en las 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 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, según se informa, 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 las larvas de O. cornifrons y es conocido por su capacidad 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, se necesita una mejor comprensión de la diversidad funcional de O. cornifrons.
En resumen, los resultados indican que mancozeb, piritiostrobina y trifloxistrobina redujeron el aumento de peso corporal y aumentaron la mortalidad de las larvas del barrenador del maíz. Aunque 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 a 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 árboles frutales seleccionando fungicidas y variando el momento de aplicación, o fomentando el uso de alternativas menos dañinas 36. Esta información es importante para desarrollar recomendaciones. sobre el uso de pesticidas, como ajustar los programas de aspersión existentes y cambiar el momento de aspersión al seleccionar fungicidas o promover el uso de alternativas menos peligrosas. Se necesitan más investigaciones sobre los efectos adversos de los fungicidas en la proporción de sexos, 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 de origen 1, 2 y 3 en las Figuras 1 y 2 se han depositado en el repositorio de datos de figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 y https://doi.org/10.6084/m9. figshare.24996233. Las secuencias analizadas en el estudio actual (Figs. 4, 5) están disponibles en el repositorio NCBI SRA con el número de acceso PRJNA1023565.
Bosch, J. y Kemp, WP Desarrollo y establecimiento de especies de abejas melíferas como polinizadoras de cultivos agrícolas: el ejemplo del género Osmia. (Hymenoptera: Megachilidae) y frutales. toro. Ntomore. recurso. 92, 3-16 (2002).
Parker, MG y cols. Prácticas de polinización y percepciones de polinizadores alternativos entre los productores de manzanas en Nueva York y Pensilvania. actualizar. Agricultura. sistemas alimentarios. 35, 1-14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL y Ricketts TH Ecología y economía de la polinización de almendros con abejas nativas. J. Economía. Ntomore. 111, 16-25 (2018).
Lee, E., He, Y. y Park, Y.-L. Efectos del cambio climático en la fenología del tragopan: implicaciones para el manejo de la población. Trepar. Cambio 150, 305–317 (2018).
Artz, DR y Pitts-Singer, TL Efecto de las pulverizaciones de fungicidas y adyuvantes sobre el comportamiento de anidación de dos abejas solitarias manejadas (Osmia lignaria y Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. y col. Un fungicida de cultivos de baja toxicidad (fenbuconazol) interfiere con las señales de calidad reproductiva masculina, lo que reduce el éxito del apareamiento en abejas silvestres solitarias. J. Aplicaciones. ecología. 59, 1596-1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Los insecticidas neonicotinoides y la biosíntesis de ergosterol suprimen la mortalidad por fungicidas sinérgicos en tres especies de abejas. Control de plagas. la ciencia. 73, 1236-1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. y Danforth BN Las larvas de avispa solitaria alteran la diversidad bacteriana suministrada por el polen a las abejas Osmia cornifrons (Megachilidae) que anidan en el tallo. frente. microorganismo. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN y Steffan SA Los microorganismos ectosimbióticos del polen fermentado son tan importantes para el desarrollo de las abejas solitarias como el polen mismo. ecología. evolución. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F y Thalheimer M. Plantación entre hileras en huertos de manzanos para controlar las enfermedades de la resiembra: un estudio práctico de eficacia basado en indicadores microbianos. Suelo vegetal 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG y Peter KA Podredumbre amarga de las manzanas en el Atlántico medio de los Estados Unidos: evaluación de las especies causantes y la influencia de las condiciones climáticas regionales y la susceptibilidad de los cultivares. Fitopatología 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK. y Stanley DA Fungicidas, herbicidas y abejas: una revisión sistemática de las investigaciones y los métodos existentes. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED y Jepson, PC Efectos sinérgicos de los fungicidas EBI y los insecticidas piretroides en las abejas melíferas (Apis mellifera). plaga la ciencia. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE y Peng, CY Efecto de fungicidas seleccionados sobre el crecimiento y desarrollo de larvas de abejas Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Miércoles. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. y McArt, S. Guía de decisiones para el uso de pesticidas para proteger a los polinizadores en huertos de árboles (Universidad de Cornell, 2018).
Iwasaki, JM y Hogendoorn, K. Exposición de abejas a no pesticidas: una revisión de métodos y resultados informados. Agricultura. ecosistema. Miércoles. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramírez RA. y Pitts-Singer TL Efecto del tipo de suministro y la exposición a pesticidas en el desarrollo larvario de Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Miércoles. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM y Pitts-Singer TL Vías de exposición a pesticidas de abejas solitarias de nidos vacíos. Miércoles. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT y col. Un nuevo protocolo de bioensayo de ingestión para evaluar la toxicidad de pesticidas en abejas adultas de jardín japonesas (Osmia cornifrons). la ciencia. Informes 10, 9517 (2020).
Hora de publicación: 14 de mayo de 2024