Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рақмет. Сіз пайдаланып отырған браузер нұсқасында CSS қолдауы шектеулі. Ең жақсы нәтижелерге қол жеткізу үшін браузеріңіздің жаңа нұсқасын пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer бағдарламасында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Сонымен қатар, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильдеусіз немесе JavaScriptсіз көрсетіп жатырмыз.
Фунгицидтер көбінесе ағаш жемістерінің гүлденуі кезінде қолданылады және жәндіктердің тозаңдануына қауіп төндіруі мүмкін. Дегенмен, ара емес тозаңдандырғыштардың (мысалы, жалғыз аралар, Osmia cornifrons) гүлдену кезінде алма ағаштарында жиі қолданылатын жанаспалы және жүйелік фунгицидтерге қалай әсер ететіні туралы аз мәлімет бар. Бұл білім алшақтығы қауіпсіз концентрацияларды және фунгицидтерді бүрку уақытын анықтайтын реттеуші шешімдерді шектейді. Біз екі жанаспалы фунгицидтің (каптан және манкозеб) және төрт қабатаралық/фитожүйелік фунгицидтің (ципроциклин, миклобутанил, пиростробин және трифлоксистробин) әсерін бағаладық. Дернәсілдердің салмағының артуына, тіршілік етуіне, жыныс қатынасына және бактериялардың әртүрлілігіне әсері. Бағалау созылмалы ауызша биоанализді қолдану арқылы жүргізілді, онда тозаң қазіргі уақытта далалық қолдану үшін ұсынылған дозаға (1X), жартылай дозаға (0,5X) және төмен дозаға (0,1X) негізделген үш дозада өңделді. Манкозеб пен пиритизолиннің барлық дозалары дене салмағын және дернәсілдердің тіршілік етуін айтарлықтай төмендетті. Содан кейін біз ең жоғары өлімге жауапты фунгицид - манкозебтің дернәсіл бактериомасын сипаттау үшін 16S генін секвенирледік. Біз манкозебпен өңделген тозаңмен қоректенетін дернәсілдерде бактериялардың әртүрлілігі мен саны айтарлықтай төмендегенін анықтадық. Біздің зертханалық нәтижелеріміз гүлдену кезінде осы фунгицидтердің кейбірін бүрку O. cornifrons денсаулығына ерекше зиянды екенін көрсетеді. Бұл ақпарат жеміс ағаштарын қорғау өнімдерін тұрақты пайдалануға қатысты болашақ басқару шешімдері үшін маңызды және тозаңдандырғыштарды қорғауға бағытталған реттеуші процестердің негізі болып табылады.
Жалғыз ара Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) Америка Құрама Штаттарына 1970 жылдардың аяғы мен 1980 жылдардың басында Жапониядан әкелінді, және содан бері бұл түр басқарылатын экожүйелерде маңызды тозаңдандырғыш рөл атқарды. Бұл араның натуралдандырылған популяциялары Америка Құрама Штаттарында бадам мен алма бақтарын тозаңдандыратын араларды толықтыратын жабайы аралардың шамамен 50 түрінің бөлігі болып табылады2,3. Аралар тіршілік ету ортасының бөлінуі, патогендер және пестицидтер сияқты көптеген қиындықтарға тап болады3,4. Инсектицидтердің ішінде фунгицидтер энергия алуды, жем іздеуді5 және денені қалыпқа келтіруді азайтады6,7. Жақында жүргізілген зерттеулер Аралардың денсаулығына комменсальды және эктобактикалық микроорганизмдер тікелей әсер ететінін көрсеткенімен, бактериялар мен саңырауқұлақтар тамақтану мен иммундық реакцияларға әсер етуі мүмкін болғандықтан, фунгицидтердің әсерінен Аралардың микробтық әртүрлілігіне әсері енді ғана зерттеле бастады.
Әртүрлі әсер ететін фунгицидтер (байланыс және жүйелік) гүлдену алдында және гүлдену кезінде бақшаларда алма қабығы, ащы шірік, қоңыр шірік және ұнтақты көгеру сияқты ауруларды емдеу үшін шашыратылады10,11. Фунгицидтер тозаңдандырғыштар үшін зиянсыз болып саналады, сондықтан оларды гүлдену кезеңінде бағбандарға ұсынады; Аралардың бұл фунгицидтерді қабылдауы және қабылдауы салыстырмалы түрде жақсы белгілі, себебі бұл АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігінің және басқа да көптеген ұлттық реттеуші органдардың пестицидтерді тіркеу процесінің бөлігі болып табылады12,13,14. Дегенмен, фунгицидтердің ара емес өсімдіктерге әсері аз белгілі, себебі олар Америка Құрама Штаттарында маркетингтік рұқсат беру туралы келісімдер бойынша талап етілмейді15. Сонымен қатар, жеке араларды сынаудың стандартталған хаттамалары жоқ16,17 және араларды сынау үшін ұсынатын колонияларды сақтау қиын18. Еуропа мен АҚШ-та пестицидтердің жабайы араларға әсерін зерттеу үшін әртүрлі басқарылатын араларды сынау жиі жүргізілуде, ал жақында O. cornifrons19 үшін стандартталған хаттамалар жасалды.
Мүйізді аралар моноцит болып табылады және тұқы дақылдарында бал араларына қосымша немесе алмастырғыш ретінде коммерциялық мақсатта қолданылады. Бұл аралар наурыз және сәуір айлары аралығында пайда болады, ерте жетілген аталықтары аналықтарынан үш-төрт күн бұрын пайда болады. Жұптасқаннан кейін аналық тозаң мен шырынды белсенді түрде жинап, түтікшелі ұя қуысында (табиғи немесе жасанды) бірқатар ұрпақ жасушаларын құрайды1,20. Жұмыртқалар жасушалардың ішіндегі тозаңға салынады; содан кейін аналық келесі жасушаны дайындамас бұрын саз қабырғасын салады. Бірінші жас дернәсілдері хорионға жабылып, эмбриондық сұйықтықтармен қоректенеді. Екінші жастан бесінші жасқа дейін (прекупа) дернәсілдер тозаңмен қоректенеді22. Тозаң қоры толығымен таусылғаннан кейін, дернәсілдер кокон түзеді, қуыршақтанады және сол ұрпақ камерасында ересек болып шығады, әдетте жаздың соңында20,23. Ересек аралар келесі көктемде пайда болады. Ересек аралардың тіршілік етуі тамақ тұтынуға негізделген таза энергияның өсуімен (салмақ қосумен) байланысты. Осылайша, тозаңның тағамдық сапасы, сондай-ақ ауа райы немесе пестицидтерге ұшырау сияқты басқа факторлар тіршілік ету мен денсаулықтың анықтаушы факторлары болып табылады24.
Гүлдену алдында қолданылатын инсектицидтер мен фунгицидтер өсімдік тамырларында әртүрлі дәрежеде қозғала алады, трансламинарлықтан (мысалы, кейбір фунгицидтер сияқты жапырақтардың жоғарғы бетінен төменгі бетіне қозғала алады) 25 бастап, тамырдан тәжге еніп, алма гүлдерінің шырынына енуі мүмкін26, онда олар ересек O. cornifrons27-ді өлтіруі мүмкін. Кейбір пестицидтер тозаңға да сіңіп, жүгері дернәсілдерінің дамуына әсер етеді және олардың өліміне әкеледі19. Басқа зерттеулер кейбір фунгицидтер O. lignaria28 туыстас түрінің ұя салу әрекетін айтарлықтай өзгерте алатынын көрсетті. Сонымен қатар, пестицидтердің әсер ету сценарийлерін модельдейтін зертханалық және далалық зерттеулер (фунгицидтерді қоса алғанда) пестицидтердің бал аралары мен кейбір жалғыз аралардың физиологиясына 22 морфологиясына 29 және тіршілігіне кері әсер ететінін көрсетті. Гүлдену кезінде ашық гүлдерге тікелей қолданылатын әртүрлі фунгицидтік спрейлер ересектердің дернәсілдердің дамуы үшін жинаған тозаңын ластауы мүмкін, олардың әсері әлі зерттелуі керек30.
Дернәсілдердің дамуына ас қорыту жүйесінің тозаңы мен микробтық қауымдастықтары әсер ететіні барған сайын мойындалуда. Бал араларының микробиомасы дене салмағы31, метаболикалық өзгерістер22 және патогендерге сезімталдық32 сияқты параметрлерге әсер етеді. Алдыңғы зерттеулер даму сатысының, қоректік заттардың және қоршаған ортаның жалғыз аралардың микробиомасына әсерін зерттеді. Бұл зерттеулер дернәсілдер мен тозаң микробиомдарының33 құрылымы мен молдығындағы, сондай-ақ жалғыз ара түрлерінің ішіндегі ең көп таралған Pseudomonas және Delftia бактериялық туыстарындағы ұқсастықтарды анықтады. Дегенмен, фунгицидтер аралардың денсаулығын қорғау стратегияларымен байланысты болғанымен, фунгицидтердің тікелей ауыз арқылы әсер ету арқылы дернәсіл микробиотасына әсері әлі зерттелмеген.
Бұл зерттеу Америка Құрама Штаттарында ағаш жемістеріне қолдануға тіркелген алты кең таралған фунгицидтің нақты әлемдегі дозаларының әсерін тексерді, соның ішінде ластанған тағамнан алынған жүгері мүйізді құртының көбелек дернәсілдеріне ауызша берілетін жанаспалы және жүйелік фунгицидтер. Біз жанаспалы және жүйелік фунгицидтердің аралардың дене салмағының артуын және өлім-жітімді арттыратынын анықтадық, ең ауыр әсерлері манкозеб пен пиритиопидпен байланысты. Содан кейін біз манкозебпен өңделген тозаң диетасымен қоректенетін дернәсілдердің микробтық әртүрлілігін бақылау диетасымен қоректенетіндермен салыстырдық. Біз өлім-жітімнің негізгі механизмдерін және интеграцияланған зиянкестер мен тозаңдандырғыштарды басқару (IPPM)36 бағдарламаларына әсерін талқылаймыз.
Пілләлерде қыстайтын ересек O. cornifrons аралары Биглервиллдегі (Пенсильвания штаты) Жемістерді зерттеу орталығынан алынып, −3-тен 2°C-қа дейін (±0,3°C) сақталды. Тәжірибе алдында (барлығы 600 піллә). 2022 жылдың мамыр айында күн сайын 100 O. cornifrons аралары пластикалық тостағандарға салынып (бір тостағанға 50 піллә, ұзындығы 5 см × 15 см), ал тостағандардың ішіне майлықтар салынып, ашылуын жеңілдетіп, шайнайтын субстрат жасалды, бұл тасты араларға түсетін жүктемені азайтты37. Пілләлары бар екі пластикалық тостағанды жәндіктер торына (30 × 30 × 30 см, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Тайвань) 50% сахароза ерітіндісі бар 10 мл жем салғыштармен салып, жабылуын және жұптасуын қамтамасыз ету үшін төрт күн сақтаңыз. 23°C, салыстырмалы ылғалдылық 60%, фотопериод 10 л (төмен қарқындылық): 14 күн. Алма гүлденуінің ең қызық кезеңінде (тұзақ ұясы: ені 33,66 × биіктігі 30,48 × ұзындығы 46,99 см; қосымша 1-сурет) алты күн бойы (күніне 100) жұптасқан 100 аналық пен аталық екі жасанды ұяға әр таңертең жіберілді. Пенсильвания штатының дендросаябағында, шие (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), шабдалы (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), алмұрт (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), коронария алма ағашы (Malus coronaria) және алма ағаштарының көптеген түрлері (Malus coronaria, Malus), үй алма ағашы 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus алма ағашы 'Co-Op 31′ Winecrisp™, бегония 'Freedom', бегония 'Golden Delicious', бегония 'Nova Spy') жанында орналасқан. Әрбір көк пластик құс үйшігі екі ағаш жәшіктің үстіне орналастырылған. Әрбір ұя қорабында мөлдір емес целлофан түтіктеріне салынған 800 бос крафт қағаз түтіктері (спираль тәрізді ашық, 0,8 см идентификатор × 15 см L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) болды (0,7 OD қараңыз). Пластикалық тығындар (T-1X тығындары) ұя салатын орындарды қамтамасыз етеді.
Екі ұя қорабы да шығысқа қараған және кеміргіштер мен құстардың кіруіне жол бермеу үшін жасыл пластикалық бақша қоршауымен (Everbilt моделі #889250EB12, саңылауы 5 × 5 см, 0,95 м × 100 м) жабылған және ұя қорабының топырақ қораптарының жанындағы топырақ бетіне орналастырылған. Ұя қорабы (қосымша 1a сурет). Жүгері саңырауқұлағының жұмыртқалары күн сайын ұялардан 30 түтік алып, зертханаға тасымалдау арқылы жиналды. Қайшыны пайдаланып, түтіктің ұшында кесік жасаңыз, содан кейін ұрғашы жасушаларын ашу үшін спиральды түтікті бөлшектеңіз. Жеке жұмыртқалар мен олардың тозаңдары иілген шпательмен (Microslide құрал жинағы, BioQuip Products Inc., Калифорния) алынып тасталды. Жұмыртқалар ылғалды сүзгі қағазына инкубацияланып, біздің тәжірибелерімізде қолданар алдында 2 сағат бойы Петри ыдысына салынды (қосымша 1b-d сурет).
Зертханада біз алма гүлденуіне дейін және гүлдену кезінде үш концентрацияда (0,1X, 0,5X және 1X, мұндағы 1X - 100 галлон су/акрға қолданылатын белгі. Жоғары егістік дозасы = егістіктегі концентрация). , 1-кесте). Әрбір концентрация 16 рет қайталанды (n = 16). Екі жанаспалы фунгицидтің (S1 кестесі: манкозеб 2696,14 ppm және каптан 2875,88 ppm) және төрт жүйелік фунгицидтің (S1 кестесі: пиритиостробин 250,14 ppm; трифлоксистробин 110,06 ppm; миклобутанил азол 75,12 ppm; ципродинил 280,845 ppm) жемістерге, көкөністерге және сәндік дақылдарға уыттылығы бағаланды. Біз тозаңды ұнтақтағышты пайдаланып гомогендедік, 0,20 г ұңғымаға (24 ұңғымалық Falcon Plate) ауыстырдық және жұмыртқалар салынған 1 мм тереңдіктегі ұңғымалары бар пирамидалық тозаңды қалыптастыру үшін 1 мкл фунгицид ерітіндісін қосып, араластырдық. Мини шпательді пайдаланып орналастырыңыз (қосымша 1c, d сурет). Falcon пластинкалары бөлме температурасында (25°C) және 70% салыстырмалы ылғалдылықта сақталды. Біз оларды таза сумен өңделген біртекті тозаңмен қоректенетін бақылау дернәсілдерімен салыстырдық. Біз өлім-жітімді тіркеп, дернәсілдер аналитикалық таразыны пайдаланып (Fisher Scientific, дәлдік = 0,0001 г) дернәсілдер салмағын күнара өлшедік. Соңында, жыныс қатынасы 2,5 айдан кейін коконды ашу арқылы бағаланды.
ДНҚ O. cornifrons дернәсілдерінен тұтастай бөлініп алынды (емдеу жағдайында n = 3, манкозебпен өңделген және өңделмеген тозаң) және біз бұл үлгілерде микробтық әртүрлілікті талдау жүргіздік, әсіресе манкозебте MnZn қабылдаған дернәсілдерде ең жоғары өлім байқалғандықтан. ДНҚ күшейтілді, DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead ДНҚ жинағын (Zymo Research, Irvine, CA) пайдаланып тазартылды және v3 жинағын пайдаланып Illumina® MiSeq™ құрылғысында секвенирленді (600 цикл). Бактериялық 16S рибосомалық РНҚ гендерінің мақсатты секвенирленуі Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) көмегімен 16S рРНҚ генінің V3-V4 аймағына бағытталған праймерлерді қолдана отырып жүргізілді. Сонымен қатар, 18S секвенирленуі 10% PhiX қосу арқылы, ал амплификация 18S001 және NS4 праймер жұбын қолдана отырып жүргізілді.
QIIME2 құбырын (v2022.11.1) пайдаланып жұптастырылған оқуларды39 импорттаңыз және өңдеңіз. Бұл оқулар кесіліп, біріктірілді, ал химералық тізбектер QIIME2 ішіндегі DADA2 плагинін (qiime dada2 шу жұптастыруы)40 пайдаланып жойылды. 16S және 18S сынып тапсырмалары Classify-sklearn нысан жіктеу плагині және алдын ала дайындалған silva-138-99-nb-classifier артефактісін пайдаланып орындалды.
Барлық эксперименттік деректер қалыптылыққа (Шапиро-Уилкс) және дисперсиялардың біртектілігіне (Левен сынағы) тексерілді. Деректер жиынтығы параметрлік талдау болжамдарына сәйкес келмегендіктен және трансформация қалдықтарды стандарттау мүмкін болмағандықтан, біз емдеудің дернәсілдердің жаңа салмағына әсерін бағалау үшін екі фактормен [уақыт (үш фазалы 2, 5 және 8 күндік уақыт нүктелері) және фунгицид] параметрлік емес екі жақты ANOVA (Крускал-Уоллис) жүргіздік, содан кейін Уилкоксон сынағын пайдаланып, post hoc параметрлік емес жұптық салыстырулар жүргізілді. Фунгицидтердің үш фунгицид концентрациясы бойынша тіршілік етуге әсерін салыстыру үшін Пуассон үлестірімі бар жалпыланған сызықтық модельді (GLM) қолдандық41,42. Дифференциалды молшылықты талдау үшін ампликон тізбегінің нұсқаларының (ASV) саны тұқым деңгейінде қысқартылды. 16S (туыс деңгейі) және 18S салыстырмалы молшылығын пайдалана отырып, топтар арасындағы дифференциалды молшылықты салыстыру бета нөлдік көбейтілген (BEZI) тұқымдастық таралуларымен позиция, масштаб және пішін үшін жалпыланған аддитивті модельді (GAMLSS) пайдаланып жүргізілді, олар R43 микробиомындағы макроға модельденді. (v1.1). 1). Дифференциалды талдау алдында митохондриялық және хлоропласт түрлерін алып тастаңыз. 18S таксономиялық деңгейлерінің әртүрлі болуына байланысты, дифференциалды талдау үшін әр таксонның тек ең төменгі деңгейі ғана пайдаланылды. Барлық статистикалық талдаулар R (v. 3.4.3., CRAN жобасы) көмегімен жүргізілді (2013 командасы).
Манкозеб, пиритиостробин және трифлоксистробиннің әсері O. cornifrons-та дене салмағының қосылуын айтарлықтай төмендетті (1-сурет). Бұл әсерлер бағаланған үш дозаның барлығында үнемі байқалды (1a–c-сурет). Циклостробин және миклобутанил дернәсілдердің салмағын айтарлықтай төмендетпеді.
Төрт диеталық өңдеу кезінде үш уақыт нүктесінде өлшенген сабақ құрттарының дернәсілдерінің орташа жаңа салмағы (біртекті тозаңмен қоректену + фунгицид: бақылау, 0,1X, 0,5X және 1X дозалар). (a) Төмен доза (0,1X): бірінші рет қолдану нүктесі (1-күн): χ2: 30,99, DF = 6; P < 0,0001, екінші рет қолдану нүктесі (5-күн): 22,83, DF = 0,0009; үшінші рет қолдану нүктесі; (8-күн): χ2: 28,39, DF = 6; (b) жартылай доза (0,5X): бірінші рет қолдану нүктесі (1-күн): χ2: 35,67, DF = 6; P < 0,0001, екінші рет қолдану нүктесі (бірінші күн). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; үшінші уақыт нүктесі (8-күн) χ2: 16.47, DF = 6; (c) Орын немесе толық доза (1X): бірінші уақыт нүктесі (1-күн) χ2: 20.64, P = 6; P = 0.0326, екінші уақыт нүктесі (5-күн): χ2: 22.83, DF = 6; P = 0.0009; үшінші уақыт нүктесі (8-күн): χ2: 28.39, DF = 6; дисперсияның параметрлік емес талдауы. Жолақтар жұптық салыстырулардың орташа ± SE мәнін білдіреді (α = 0.05) (n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
Ең төменгі дозада (0,1X) дернәсіл дене салмағы трифлоксистробинмен 60%-ға, манкозебпен 49%-ға, миклобутанилмен 48%-ға және пиритистробинмен 46%-ға төмендеді (1a-сурет). Егістік дозасының жартысына (0,5X) ұшыраған кезде, манкозеб дернәсілдерінің дене салмағы 86%-ға, пиритиостробинмен 52%-ға және трифлоксистробинмен 50%-ға төмендеді (1b-сурет). Манкозебтің толық егістік дозасы (1X) дернәсіл салмағын 82%-ға, пиритиостробинмен 70%-ға, ал трифлоксистробин, миклобутанил және сангардты шамамен 30%-ға төмендетті (1c-сурет).
Манкозебпен өңделген тозаңмен қоректенген дернәсілдер арасында өлім-жітім ең жоғары болды, одан кейін пиритиостробин мен трифлоксистробин болды. Өлім-жітім манкозеб пен пиритизолин дозаларының жоғарылауымен артты (2-сурет; 2-кесте). Дегенмен, жүгері саңырауқұлақтарының өлім-жітімі трифлоксистробин концентрациясы артқан сайын аздап қана өсті; ципродинил мен каптан бақылау емдерімен салыстырғанда өлім-жітімді айтарлықтай арттырмады.
Шыбын дернәсілдерінің өлім-жітімі алты түрлі фунгицидпен жеке өңделген тозаңды жұтқаннан кейін салыстырылды. Манкозеб пен пентопирамид жүгері құрттарының ауыз арқылы әсеріне сезімтал болды (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (сызық, көлбеу = 0.29, P < 0.001; көлбеу = 0.24, P <0.00)).
Орташа есеппен, барлық емдеу түрлері бойынша пациенттердің 39,05%-ы әйелдер, ал 60,95%-ы ер адамдар болды. Бақылау емдерінің ішінде әйелдердің үлесі төмен дозалы (0,1X) және жартылай дозалы (0,5X) зерттеулерде 40%, ал далалық дозалы (1X) зерттеулерде 30% болды. Манкозеб пен миклобутанилмен өңделген тозаңмен қоректенетін дернәсілдердің 0,1X дозасында ересектердің 33,33%-ы әйелдер, ересектердің 22%-ы әйелдер, ересек дернәсілдердің 44%-ы әйелдер, ересек дернәсілдердің 44%-ы әйелдер, ересек дернәсілдердің 41%-ы әйелдер, ал бақылау тобында 31% болды (3a-сурет). Дозаның 0,5 еселенген мөлшерінде манкозеб пен пиритиостробин тобындағы ересек құрттардың 33%-ы аналық, трифлоксистробин тобында 36%, миклобутанил тобында 41% және ципростробин тобында 46% болды. Бұл көрсеткіш топта 53%, каптан тобында 38% және бақылау тобында 38% болды (3b-сурет). 1X дозасында манкозеб тобының 30%-ы әйелдер, пиритиостробин тобының 36%-ы, трифлоксистробин тобының 44%-ы, миклобутанил тобының 38%-ы, бақылау тобының 50%-ы әйелдер болды – 38,5% (3c-сурет).
Дернәсіл сатысындағы фунгицид әсерінен кейінгі аналық және аталық құрттардың пайызы. (a) Төмен доза (0,1X). (b) Жартылай доза (0,5X). (c) Егістік доза немесе толық доза (1X).
16S тізбекті талдау бактериялық топтың манкозебпен өңделген тозаңмен қоректенген дернәсілдер мен өңделмеген тозаңмен қоректенген дернәсілдер арасында ерекшеленетінін көрсетті (4a-сурет). Тозаңмен қоректенген өңделмеген дернәсілдердің микробтық индексі манкозебпен өңделген тозаңмен қоректенген дернәсілдерге қарағанда жоғары болды (4b-сурет). Топтар арасындағы байлықтың байқалған айырмашылығы статистикалық тұрғыдан маңызды болмаса да, өңделмеген тозаңмен қоректенген дернәсілдерге қарағанда айтарлықтай төмен болды (4c-сурет). Салыстырмалы молшылық бақылау тозаңымен қоректенген дернәсілдердің микробиотасы манкозебпен өңделген дернәсілдермен қоректенген дернәсілдерге қарағанда әртүрлі екенін көрсетті (5a-сурет). Сипаттамалық талдау бақылау және манкозебпен өңделген үлгілерде 28 тұқымдастың бар екенін көрсетті (5b-сурет). c 18S секвенирлеуін қолданып талдау айтарлықтай айырмашылықтарды анықтамады (2-қосымша сурет).
16S тізбектеріне негізделген SAV профильдері Шеннон байлығымен салыстырылды және филум деңгейінде байлық байқалды. (a) Өңделмеген тозаңмен қоректенетін немесе бақылау (көк) және манкозебпен қоректенетін дернәсілдердегі (қызғылт сары) микробтық қауымдастықтың жалпы құрылымына негізделген негізгі координаталық талдау (PCoA). Әрбір деректер нүктесі бөлек үлгіні білдіреді. PCoA көп айнымалы t үлестірімінің Брей-Кертис қашықтығын пайдаланып есептелді. Сопақшалар 80% сенімділік деңгейін білдіреді. (b) Қорап сызбасы, шикі Шеннон байлығы деректері (нүктелер) және c. Бақыланатын байлық. Қорап сызбаларында медиана сызық, квартиль аралық диапазон (IQR) және 1,5 × IQR (n = 3) үшін қораптар көрсетілген.
Манкозебпен өңделген және өңделмеген тозаңмен қоректенетін дернәсілдердің микробтық қауымдастықтарының құрамы. (a) Дернәсілдердегі микробтық туыстардың салыстырмалы көптігі. (b) Анықталған микробтық қауымдастықтардың жылу картасы. Delftia (мүмкіндік коэффициенті (OR) = 0,67, P = 0,0030) және Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060); Жылу картасының қатарлары корреляция қашықтығы мен орташа байланыс арқылы кластерленген.
Біздің нәтижелеріміз гүлдену кезінде кеңінен қолданылатын жанаспалы (манкозеб) және жүйелік (пиростробин және трифлоксистробин) фунгицидтердің ауыз арқылы әсер етуі салмақ қосуды және жүгері дернәсілдерінің өлімін айтарлықтай төмендеткенін көрсетеді. Сонымен қатар, манкозеб дайындық кезеңінде микробиоманың әртүрлілігі мен байлығын айтарлықтай төмендетті. Тағы бір жүйелік фунгицид миклобутанил үш дозаның барлығында дернәсілдердің дене салмағының қосылуын айтарлықтай төмендетті. Бұл әсер екінші (5-ші күн) және үшінші (8-ші күн) уақыт нүктелерінде айқын көрінді. Керісінше, ципродинил мен каптан бақылау тобымен салыстырғанда салмақ қосуды немесе тіршілік етуді айтарлықтай төмендетпеді. Біздің білуімізше, бұл жұмыс жүгері дақылдарын тозаңның тікелей әсер етуі арқылы қорғау үшін қолданылатын әртүрлі фунгицидтердің егістік мөлшерлемесінің әсерін анықтаған алғашқы жұмыс болып табылады.
Барлық фунгицидтік емдеу бақылау емдерімен салыстырғанда дене салмағының өсуін айтарлықтай төмендетті. Манкозеб дернәсілдердің дене салмағының өсуіне ең үлкен әсер етті, орташа есеппен 51% төмендеді, одан кейін пиритиостробин келеді. Дегенмен, басқа зерттеулерде фунгицидтердің далалық дозаларының дернәсіл сатыларына жағымсыз әсерлері туралы хабарланған жоқ44. Дитиокарбамат биоцидтерінің жедел уыттылығы төмен екені көрсетілгенімен45, манкозеб сияқты этилен бисдитиокарбаматтар (EBDCS) мочевина этилен сульфидіне дейін ыдырауы мүмкін. Басқа жануарлардағы мутагендік әсерін ескере отырып, бұл ыдырау өнімі байқалған әсерлерге жауапты болуы мүмкін46,47. Алдыңғы зерттеулер этилен тиомочевинасының түзілуіне жоғары температура48, ылғалдылық деңгейі49 және өнімді сақтау ұзақтығы50 сияқты факторлар әсер ететінін көрсетті. Биоцидтерді дұрыс сақтау шарттары бұл жанама әсерлерді азайта алады. Сонымен қатар, Еуропалық азық-түлік қауіпсіздігі жөніндегі орган басқа жануарлардың ас қорыту жүйелеріне канцерогенді екені көрсетілген пиритиопидидтің уыттылығына алаңдаушылық білдірді51.
Манкозеб, пиритиостробин және трифлоксистробинді ішке қабылдау жүгері шырыны дернәсілдерінің өлімін арттырады. Керісінше, миклобутанил, ципроциклин және каптан өлімге ешқандай әсер еткен жоқ. Бұл нәтижелер каптанның ересек O. lignaria және Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae) тіршілігін айтарлықтай төмендеткенін көрсеткен Ладурнер және т.б.52 нәтижелерінен ерекшеленеді. Сонымен қатар, каптан және боскалид сияқты фунгицидтер дернәсілдердің өліміне әкелетіні немесе қоректену тәртібін өзгертетіні анықталды52,53,54. Бұл өзгерістер, өз кезегінде, тозаңның тағамдық сапасына және сайып келгенде, дернәсіл сатысының энергия пайдасына әсер етуі мүмкін. Бақылау тобында байқалған өлім-жітім басқа зерттеулермен сәйкес келді 56,57.
Біздің жұмысымызда байқалған еркек аралардың жыныстық қатынасқа бейімділігі, бұрын Висенс пен Бош O. cornuta үшін ұсынғандай, жеткіліксіз жұптасу және гүлдену кезіндегі ауа райының қолайсыздығы сияқты факторлармен түсіндірілуі мүмкін. Біздің зерттеуіміздегі аналық және аталық аралардың жұптасуына төрт күн болғанымен (әдетте сәтті жұптасу үшін жеткілікті кезең деп саналады), біз стрессті азайту үшін жарық қарқындылығын әдейі азайттық. Дегенмен, бұл модификация жұптасу процесіне байқаусызда кедергі келтіруі мүмкін61. Сонымен қатар, аралар бірнеше күн бойы қолайсыз ауа райын, соның ішінде жаңбыр мен төмен температураны (<5°C) бастан кешіреді, бұл да жұптасу сәттілігіне кері әсер етуі мүмкін4,23.
Біздің зерттеуіміз бүкіл дернәсіл микробиомына бағытталғанымен, нәтижелеріміз аралардың қоректенуі мен фунгицидтерге ұшырауы үшін маңызды болуы мүмкін бактериялық қауымдастықтар арасындағы ықтимал байланыстарды түсінуге мүмкіндік береді. Мысалы, манкозебпен өңделген дернәсілдердің тозаңы өңделмеген тозаңмен қоректенген дернәсілдермен салыстырғанда микробтық қауымдастық құрылымы мен санын айтарлықтай төмендетті. Өңделмеген тозаңды тұтынатын дернәсілдерде Proteobacteria және Actinobacteria бактериялық топтары басым болды және негізінен аэробты немесе факультативті аэробты болды. Әдетте жалғыз ара түрлерімен байланысты Дельфт бактерияларының антибиотикалық белсенділігі бар екені белгілі, бұл патогендерге қарсы қорғаныс рөлін көрсетеді. Тағы бір бактериялық түр, Pseudomonas, өңделмеген тозаңмен қоректенген дернәсілдерде көп болды, бірақ манкозебпен өңделген дернәсілдерде айтарлықтай азайды. Біздің нәтижелеріміз Pseudomonas-ты O. bicornis35 және басқа жалғыз аралар34 ішіндегі ең көп таралған туыстардың бірі ретінде анықтаған бұрынғы зерттеулерді растайды. Pseudomonas бактерияларының O. cornifrons денсаулығындағы рөлі туралы эксперименттік дәлелдер зерттелмегенімен, бұл бактерияның Paederus fuscipes қоңызында қорғаныш токсиндерінің синтезін ынталандыратыны және in vitro 35, 65 аргинин метаболизмін ынталандыратыны көрсетілген. Бұл бақылаулар O. cornifrons дернәсілдерінің даму кезеңінде вирустық және бактериялық қорғаныста әлеуетті рөл атқаратынын көрсетеді. Microbacterium - біздің зерттеуімізде анықталған, аштық жағдайында қара сарбаз шыбын дернәсілдерінде көп мөлшерде кездесетіні туралы хабарланған тағы бір тұқым66. O. cornifrons дернәсілдерінде микробактериялар стресс жағдайында ішек микробиомасының тепе-теңдігі мен төзімділігіне ықпал етуі мүмкін. Сонымен қатар, Rhodococcus O. cornifrons дернәсілдерінде кездеседі және детоксикация қабілетімен танымал67. Бұл тұқым A. florea ішегінде де кездеседі, бірақ өте аз мөлшерде68. Біздің нәтижелеріміз дернәсілдердегі метаболикалық процестерді өзгерте алатын көптеген микробтық таксондарда көптеген генетикалық вариациялардың бар екенін көрсетеді. Дегенмен, O. cornifrons функционалдық әртүрлілігін жақсырақ түсіну қажет.
Қорытындылай келе, нәтижелер манкозеб, пиритиостробин және трифлоксистробиннің дене салмағының артуын және жүгері құрттарының дернәсілдерінің өлімін азайтқанын көрсетеді. Фунгицидтердің тозаңдандырғыштарға әсері туралы алаңдаушылық артып келе жатқанымен, бұл қосылыстардың қалдық метаболиттерінің әсерін жақсырақ түсіну қажет. Бұл нәтижелерді фермерлерге жеміс ағаштарының гүлденуіне дейін және гүлдену кезінде белгілі бір фунгицидтерді пайдаланудан аулақ болуға көмектесетін интеграцияланған тозаңдандырғыштарды басқару бағдарламаларына арналған ұсыныстарға енгізуге болады, бұл фунгицидтерді таңдау және қолдану уақытын өзгерту немесе зияндылығы аз баламаларды пайдалануды ынталандыру арқылы фермерлерге көмектеседі. Бұл ақпарат пестицидтерді қолдану бойынша ұсыныстар әзірлеу үшін маңызды, мысалы, қолданыстағы бүрку бағдарламаларын реттеу және фунгицидтерді таңдаған кезде бүрку уақытын өзгерту немесе қауіптілігі аз баламаларды пайдалануды ынталандыру. Фунгицидтердің жыныс қатынасына, азықтандыру мінез-құлқына, ішек микробиомына және жүгері құрттарының салмағының төмендеуі мен өлімінің негізінде жатқан молекулалық механизмдерге жағымсыз әсерін одан әрі зерттеу қажет.
1 және 2-суреттердегі 1, 2 және 3 бастапқы деректері figshare деректер қоймасына DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 және https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233 сақталған. Ағымдағы зерттеуде талданған тізбектер (4, 5-суреттер) NCBI SRA қоймасында PRJNA1023565 тіркеу нөмірі бойынша қолжетімді.
Bosch, J. және Kemp, WP Ауыл шаруашылығы дақылдарының тозаңдандырғышы ретінде бал араларының түрлерін дамыту және қалыптастыру: Osmia (Hymenoptera: Megachilidae) туысының және жеміс ағаштарының мысалы. bull. Ntomore. resource. 92, 3–16 (2002).
Паркер, М.Г. және т.б. Нью-Йорк пен Пенсильваниядағы алма өсірушілер арасында тозаңдандыру тәжірибелері және балама тозаңдандырғыштар туралы түсінік. жаңарту. Ауыл шаруашылығы. азық-түлік жүйелері. 35, 1–14 (2020).
Кох И., Лонсдорф Э.В., Артц Д.Р., Питтс-Сингер Т.Л. және Рикеттс Т.Х. Жергілікті араларды пайдаланып бадам тозаңдандырудың экологиясы мен экономикасы. J. Economics. Ntomore. 111, 16–25 (2018).
Ли, Э., Хе, Ю. және Парк, Ю.-Л. Климаттың өзгеруінің трагопан фенологиясына әсері: популяцияны басқаруға әсері. Climb. Change 150, 305–317 (2018).
Артц, ДР және Питтс-Сингер, ТЛ Фунгицидтер мен адъювант спрейлерінің екі басқарылатын жалғыз араның (Osmia lignaria және Megachile rotundata) ұя салу мінез-құлқына әсері. PloS One 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. және т.б. Төмен уытты дақыл фунгициді (фенбуконазол) аталықтардың көбею сапасының сигналдарына кедергі келтіреді, бұл жабайы жалғыз аралардың жұптасуының төмендеуіне әкеледі. J. Apps. ecology. 59, 1596–1607 (2022).
Сголастра Ф. және т.б. Неоникотиноидты инсектицидтер және эргостерол биосинтезі үш ара түріндегі синергетикалық фунгицидтік өлімді басады. Зиянкестермен күрес. ғылым. 73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF. және Danforth BN Жалғыз ара дернәсілдері Osmia cornifrons (Megachilidae) сабағында ұя салатын араларға тозаң беретін бактериялық әртүрлілікті өзгертеді. front. microorganism. 13, 1057626 (2023).
Дхарампал П.С., Данфорт Б.Н. және Стеффан С.А. Ашытылған тозаңдағы эктосимбиотикалық микроорганизмдер жалғыз аралардың дамуы үшін тозаңның өзі сияқты маңызды. экология. эволюция. 12. e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F және Thalheimer M. Алма бақтарында қайта себу ауруларын бақылау үшін қатар аралық отырғызу: микробтық көрсеткіштерге негізделген практикалық тиімділік зерттеуі. Plant Soil 357, 381–393 (2012).
Мартин П.Л., Кравчик Т., Ходадади Ф., Ахимович С.Г. және Питер К.А. Орта Атлантикалық Америка Құрама Штаттарындағы алманың ащы шірігі: себепші түрлерді бағалау және аймақтық ауа райы жағдайлары мен сорттың сезімталдығының әсері. Фитопатология 111, 966–981 (2021).
Каллен М.Г., Томпсон Л.Дж., Кэролан Дж.К., Стаут Дж.К. және Стэнли Д.А. Фунгицидтер, гербицидтер және аралар: қолданыстағы зерттеулер мен әдістердің жүйелі шолуы. PLoS One 14, e0225743 (2019).
Пиллинг, ЭД және Джепсон, ПК Бал араларына (Apis mellifera) EBI фунгицидтері мен пиретроидты инсектицидтердің синергетикалық әсері. ғылым зиянкестері. 39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE және Peng, CY Бал араларының дернәсілдерінің өсуі мен дамуына таңдалған фунгицидтердің әсері Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae). Сәрсенбі. Ntomore. 33, 1151-1154 (2004).
Ван Дайк, М., Маллен, Э., Уикстед, Д., және МакАрт, С. Ағаш бақшаларындағы тозаңдандырғыштарды қорғау үшін пестицидтерді қолдану бойынша шешім қабылдау нұсқаулығы (Корнелл университеті, 2018).
Ивасаки, Дж.М. және Хогендорн, К. Аралардың пестицидтік емес заттарға ұшырауы: әдістерге және есеп берілген нәтижелерге шолу. Ауыл шаруашылығы. экожүйе. Сәрсенбі. 314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA. және Pitts-Singer TL Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae) дернәсілдерінің дамуына қоректендіру түрі мен пестицидтерге әсер етудің әсері. Сәрсенбі. Ntomore. 51, 240–251 (2022).
Копит А.М. және Питтс-Сингер Т.Л. Жалғыз бос ұялы араларға пестицидтердің әсер ету жолдары. Сәрсенбі. Ntomore. 47, 499–510 (2018).
Пан, НТ және т.б. Ересек жапон бақша араларында (Osmia cornifrons) пестицидтердің уыттылығын бағалауға арналған жаңа ішке қабылдау биоталдау хаттамасы. ғылым. Есептер 10, 9517 (2020).
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 14 мамыр