Gracias por visitar Nature.com. La versión de su navegador tiene compatibilidad limitada con CSS. Para obtener mejores resultados, le recomendamos usar una versión más reciente de su navegador (o desactivar el Modo de compatibilidad en Internet Explorer). Mientras tanto, para garantizar la compatibilidad continua, mostramos el sitio sin estilos ni JavaScript.
Los fungicidas se utilizan con frecuencia durante la floración de los árboles frutales y pueden representar una amenaza para los insectos polinizadores. Sin embargo, se sabe poco sobre cómo responden los polinizadores no abejas (por ejemplo, abejas solitarias, Osmia cornifrons) a los fungicidas de contacto y sistémicos comúnmente utilizados en los manzanos durante la floración. Esta falta de conocimiento limita las decisiones regulatorias que determinan las concentraciones seguras y el momento de aplicación de los fungicidas. Evaluamos los efectos de dos fungicidas de contacto (captan y mancozeb) y cuatro fungicidas de intercapa/fitosistema (ciprociclina, miclobutanil, pyrostrobin y trifloxystrobin). Se analizaron los efectos sobre el aumento de peso, la supervivencia, la proporción de sexos y la diversidad bacteriana de las larvas. La evaluación se realizó mediante un bioensayo oral crónico en el que el polen se trató con tres dosis basadas en la dosis actualmente recomendada para uso en campo (1X), la mitad de la dosis (0,5X) y la dosis baja (0,1X). Todas las dosis de mancozeb y pyritisolina redujeron significativamente el peso corporal y la supervivencia de las larvas. Posteriormente, secuenciamos el gen 16S para caracterizar el bacterioma larvario del 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 aplicación 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 manejo sobre el uso sostenible de productos para la protección de árboles frutales y sirve de 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 la década de 1970 y principios de la de 1980, y desde entonces ha desempeñado un importante papel polinizador en los ecosistemas gestionados. Las poblaciones naturalizadas de esta abeja forman parte de aproximadamente 50 especies de abejas silvestres que complementan a las abejas que polinizan los huertos de almendros y manzanos en los Estados Unidos2,3. Las abejas albañiles se enfrentan a muchos 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 corporal6,7. Aunque investigaciones recientes sugieren que la salud de las abejas albañiles está directamente influenciada por microorganismos comensales y ectobácticos,8,9 porque las bacterias y los hongos pueden influir en la nutrición y las respuestas inmunitarias, los efectos de la exposición a fungicidas sobre la diversidad microbiana de las abejas albañiles apenas comienzan a estudiarse.
Los fungicidas de diversos efectos (de contacto y sistémicos) se rocían 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 inocuos para los polinizadores, por lo que se recomiendan a los jardineros durante el período de floración; la exposición e ingestión de estos fungicidas por las abejas es relativamente bien conocida, ya que forma parte del proceso de registro de plaguicidas por 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 animales 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 probar 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 reemplazo de las abejas melíferas. Estas abejas emergen entre marzo y abril, y los machos, más precoces, emergen de tres a cuatro días antes que las hembras. Después del 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; 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. Del 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 la ganancia neta de energía (aumento de peso) basada en la ingesta de alimento. Por lo tanto, 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 translaminar (por ejemplo, capaces de moverse desde la superficie superior de las hojas a 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 plaguicidas también se filtran en el polen, afectando el desarrollo de las larvas del maíz y causando 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 plaguicidas (incluidos los fungicidas) han demostrado que los plaguicidas afectan negativamente la fisiología 22 morfología 29 y supervivencia de las abejas melíferas y algunas abejas solitarias. Diversos 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 deben 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 la abeja influye en parámetros como la masa corporal³¹, los cambios metabólicos²² y la susceptibilidad a los patógenos³². Estudios previos han examinado la influencia de la etapa de desarrollo, los nutrientes y el ambiente en el microbioma de las abejas solitarias. Estos estudios revelaron similitudes en la estructura y abundancia de los microbiomas larvario y del 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, los efectos de los fungicidas 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 frutales en Estados Unidos, incluyendo fungicidas de contacto y sistémicos administrados oralmente a larvas de la polilla del gusano del maíz provenientes de alimentos contaminados. Observamos que los fungicidas de contacto y sistémicos redujeron el aumento de peso corporal de las abejas e incrementaron la mortalidad, siendo los efectos más severos asociados con mancozeb y piritiopida. Posteriormente, comparamos la diversidad microbiana de larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb con las alimentadas con la dieta de control. Analizamos los posibles mecanismos subyacentes a la mortalidad y sus implicaciones para los programas de manejo integrado de plagas y polinizadores (MIPP)36.
Los adultos de O. cornifrons que hibernaban en capullos se obtuvieron del Fruit Research Center, Biglerville, PA, y se almacenaron a −3 a 2 °C (±0,3 °C). Antes del experimento (600 capullos en total). En mayo de 2022, 100 capullos de O. cornifrons se transfirieron diariamente a vasos de plástico (50 capullos por vaso, DI 5 cm × 15 cm de largo) y se colocaron toallitas dentro de los vasos para promover la apertura y proporcionar un sustrato masticable, reduciendo 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 alimentadores de 10 ml que contengan una solución de sacarosa al 50 % y guárdelos durante cuatro días para asegurar 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 suplementaria 1). Ubicado en el Arboretum Estatal de Pensilvania, cerca de cerezos (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), duraznos (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 casita para pájaros 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 longitud) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) insertados en tubos de celofán opaco (0,7 de diámetro exterior; consulte los tapones de plástico (tapones T-1X) que proporcionan sitios de anidación.
Ambas cajas nido estaban orientadas hacia el este y estaban cubiertas con una cerca de jardín de plástico verde (modelo Everbilt n.° 889250EB12, tamaño de abertura 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) para evitar el acceso de roedores y aves y colocadas sobre la superficie del suelo junto a las cajas de tierra de las cajas 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 desmonte el tubo espiral para exponer las celdas de cría. Los huevos individuales y su polen se extrajeron con 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 cada 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; azol de miclobutanil 75,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) toxicidad para 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. Colocamos con una mini espátula (Figura suplementaria 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 alcanzaron la edad de prepupa utilizando una balanza analítica (Fisher Scientific, precisión = 0,0001 g). Finalmente, se evaluó la proporción de sexos 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 no tratado) y realizamos análisis de diversidad microbiana en estas muestras, especialmente porque en mancozeb se observó la mayor mortalidad en larvas que recibieron MnZn. El ADN se amplificó, purificó utilizando el kit DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) y se secuenció (600 ciclos) en un Illumina® MiSeq™ utilizando el kit v3. La secuenciación dirigida de genes de ARN ribosomal 16S bacteriano se realizó utilizando el kit Quick-16S™ NGS Library Prep (Zymo Research, Irvine, CA) utilizando cebadores dirigidos a la región V3-V4 del gen del ARNr 16S. Adicionalmente, se realizó la secuenciación 18S utilizando 10% de inclusión de PhiX, y la amplificación se realizó utilizando el par de cebadores 18S001 y NS4.
Importe y procese las lecturas emparejadas39 usando la canalización QIIME2 (v2022.11.1). Estas lecturas se recortaron y fusionaron, y las secuencias quiméricas se eliminaron usando el complemento DADA2 en QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40. Las asignaciones de clase 16S y 18S se realizaron usando el complemento clasificador de objetos Classify-sklearn y el artefacto preentrenado silva-138-99-nb-classifier.
Todos los datos experimentales se verificaron 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 estandarizó los residuos, realizamos un ANOVA bidireccional no paramétrico (Kruskal-Wallis) con dos factores [tiempo (tres puntos de tiempo de 2, 5 y 8 días de fase) y fungicida] para evaluar el efecto del tratamiento sobre el peso fresco de las larvas, luego se realizaron comparaciones por pares no paramétricas post hoc 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 fungicida41,42. Para el análisis de abundancia diferencial, el número de variantes de secuencia de amplicón (ASV) se agrupó a nivel de género. Las comparaciones de abundancia diferencial entre grupos usando 16S (nivel de género) y abundancia relativa de 18S se realizaron usando un modelo aditivo generalizado para posición, escala y forma (GAMLSS) con distribuciones familiares beta cero infladas (BEZI), que se modelaron en una macro . en Microbiome R43 (v1.1). 1). Eliminar especies mitocondriales y cloroplásticas antes del análisis diferencial. Debido a los diferentes niveles taxonómicos de 18S, solo el nivel más bajo de cada taxón se usó para los análisis diferenciales. Todos los análisis estadísticos se realizaron usando 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 de forma consistente en 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 de barrenadores del tallo medido en tres momentos 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, GL = 6; P < 0.0001, segundo momento (día 5): 22.83, GL = 0.0009; tercer momento; punto (día 8): χ2: 28.39, GL = 6; (b) media dosis (0.5X): primer momento (día 1): χ2: 35.67, GL = 6; P < 0.0001, segundo momento (día uno). ): χ2: 15.98, GL = 6; P = 0.0090; tercer punto temporal (día 8) χ2: 16,47, GL = 6; (c) Sitio o dosis 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 comparaciones por pares (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
A 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 piritiostrobina (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%, el de piritiostrobina en un 52% y el de trifloxistrobina en un 50% (Fig. 1b). Una dosis de campo completa (1X) de mancozeb redujo el peso de las larvas en un 82%, el de piritiostrobina en un 70% y el de trifloxistrobina, miclobutanil y sangard en aproximadamente un 30% (Fig. 1c).
La mortalidad fue mayor entre las larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb, seguido de las tratadas con piritiostrobina y trifloxistrobina. La mortalidad aumentó con el incremento de las dosis de mancozeb y piritiosolina (Fig. 2; Tabla 2). Sin embargo, la mortalidad del barrenador del maíz aumentó solo ligeramente con el incremento de las concentraciones de trifloxistrobina; el ciprodinil y el captan no aumentaron significativamente la mortalidad en comparación con los tratamientos de control.
Se comparó la mortalidad de larvas de moscas perforadoras después de la ingestión de polen tratado individualmente con seis fungicidas diferentes. Mancozeb y pentopiramida fueron más sensibles a la exposición oral a las larvas de moscas del maíz (GLM: χ = 29,45, GL = 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% 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). En la dosis de 0,1X, entre las larvas alimentadas con polen tratadas con mancozeb y miclobutanil, el 33,33% de los adultos eran mujeres, el 22% de los adultos eran mujeres, el 44% de las larvas adultas eran mujeres, el 44% de las larvas adultas eran mujeres, el 41% de las larvas adultas eran mujeres, y los controles fueron del 31% (Fig. 3a). A 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 miclobutanil y el 46% en el grupo de ciprostrobina. Esta cifra fue del 53% en el grupo de captan y del 38% en el grupo de control (Fig. 3b). A la 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 miclobutanil, el 50% del grupo de control eran mujeres – 38,5% (Fig. 3c).
Porcentaje de barrenadores hembra y macho 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 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 la riqueza entre los grupos no fue estadísticamente significativa, fue significativamente menor que la observada para las larvas alimentadas con 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 polen tratado 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 utilizando la secuenciación 18S no reveló diferencias significativas (Figura suplementaria 2).
Los perfiles 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 no tratado o control (azul) y alimentadas con mancozeb (naranja). Cada punto de datos representa una muestra separada. El 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 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 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), ampliamente aplicados durante la floración, redujo significativamente el aumento de peso y aumentó la mortalidad de las larvas de maíz. Además, el mancozeb redujo significativamente la diversidad y riqueza del microbioma durante la etapa de prepupa. El miclobutanil, 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) punto de tiempo. Por el contrario, el ciprodinil y el captan no redujeron significativamente el aumento de peso ni 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 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. El 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 reportado efectos adversos de las dosis de campo de fungicidas en las etapas larvarias44. Aunque se ha demostrado que los biocidas ditiocarbamatos tienen baja toxicidad aguda45, los etileno bisditiocarbamatos (EBDCS), como el mancozeb, pueden degradarse a urea etileno sulfuro. 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 el tiempo de almacenamiento del producto50. Las condiciones de almacenamiento adecuadas para los biocidas pueden mitigar estos efectos secundarios. Además, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria ha expresado su preocupación por la toxicidad del piritiopido, que ha demostrado ser carcinogénico para los sistemas digestivos de otros animales51.
La administración oral de mancozeb, piritiostrobina y trifloxistrobina aumenta la mortalidad de las larvas del barrenador del maíz. Por el contrario, 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 los 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 de energía de la etapa larvaria. La mortalidad observada en el grupo control fue consistente con otros estudios⁵⁶,⁵⁷.
La proporción de sexos con predominio de machos observada en nuestro estudio podría explicarse por factores como la insuficiencia de apareamientos 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 tuvieron 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 el microbioma larval completo, nuestros resultados aportan información sobre posibles relaciones entre comunidades bacterianas que podrían ser cruciales para la nutrición de las abejas y la exposición a fungicidas. Por ejemplo, las larvas alimentadas con polen tratado con mancozeb presentaron una estructura y abundancia de la comunidad microbiana significativamente reducidas 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 predominantemente aerobios o aerobios facultativos. 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 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 las 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 necesario comprender mejor 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 las recomendaciones para programas integrados de manejo de polinizadores que ayuden a los agricultores a evitar el uso de ciertos fungicidas antes y durante la floración de los árboles 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 desarrollar recomendaciones sobre el uso de plaguicidas, como ajustar los programas de pulverización existentes y cambiar el momento de pulverización 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 de sexos, el comportamiento alimentario, el microbioma intestinal y los mecanismos moleculares subyacentes 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 con los siguientes 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 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 árboles frutales. Bull. Ntomore. Resource. 92, 3–16 (2002).
Parker, MG et al. Prácticas de polinización y percepciones de polinizadores alternativos entre productores de manzanas en Nueva York y Pensilvania. Actualización. 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 del almendro mediante abejas nativas. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., y Park, Y.-L. Efectos del cambio climático en la fenología del tragopán: implicaciones para la gestión de poblaciones. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Artz, DR y Pitts-Singer, TL Efecto de los fungicidas y adyuvantes en el comportamiento de anidación de dos especies de abejas solitarias manejadas (Osmia lignaria y Megachile rotundata). PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. et al. Un fungicida para cultivos de baja toxicidad (fenbuconazol) interfiere con las señales de calidad reproductiva masculina, lo que resulta en una reducción del éxito de apareamiento en abejas solitarias silvestres. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. et al. Los insecticidas neonicotinoides y la biosíntesis de ergosterol suprimen la mortalidad sinérgica por fungicidas 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 avispas solitarias alteran la diversidad bacteriana suministrada por el polen a las abejas que anidan en tallos Osmia cornifrons (Megachilidae). Front. Microorganismo. 13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN y Steffan SA Los microorganismos ectosimbiontes en el polen fermentado son tan importantes para el desarrollo de las abejas solitarias como el propio polen. Ecología. Evolución. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F y Thalheimer M. Plantación entre hileras en huertos de manzanos para controlar enfermedades de resiembra: un estudio práctico de efectividad basado en indicadores microbianos. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG y Peter KA. Pudrición amarga de las manzanas en la región del Atlántico Medio de Estados Unidos: evaluación de las especies causantes y la influencia de las condiciones climáticas regionales y la susceptibilidad de los cultivares. Phytopathology 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK y Stanley DA. Fungicidas, herbicidas y abejas: una revisión sistemática de la investigación 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). Pests the Science. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE y Peng, CY Efecto de fungicidas seleccionados sobre el crecimiento y desarrollo de larvas de abeja melífera Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Wednesday. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D. y McArt, S. Guía de decisiones para el uso de plaguicidas para proteger a los polinizadores en huertos de árboles frutales (Universidad de Cornell, 2018).
Iwasaki, JM y Hogendoorn, K. Exposición de las abejas a sustancias no plaguicidas: una revisión de métodos y resultados publicados. Agricultura. Ecosistema. Miércoles. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA y Pitts-Singer TL. Efecto del tipo de suministro y la exposición a plaguicidas en el desarrollo larvario de Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Wednesday. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Kopit AM y Pitts-Singer TL Vías de exposición a pesticidas en abejas solitarias de nidos vacíos. Miércoles. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Pan, NT et al. Un nuevo protocolo de bioensayo por ingestión para evaluar la toxicidad de plaguicidas en abejas adultas de jardín japonesas (Osmia cornifrons). The Science Reports 10, 9517 (2020).
Hora de publicación: 14 de mayo de 2024