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Fungicidas são frequentemente usados durante a floração de frutas de árvores e podem ameaçar insetos polinizadores. No entanto, pouco se sabe sobre como polinizadores não abelhas (por exemplo, abelhas solitárias, Osmia cornifrons) respondem a fungicidas de contato e sistêmicos comumente usados em maçãs durante a floração. Essa lacuna de conhecimento limita as decisões regulatórias que determinam concentrações seguras e o momento da pulverização de fungicidas. Avaliamos os efeitos de dois fungicidas de contato (captana e mancozeb) e quatro fungicidas intercalares/fitossistêmicos (ciprociclina, miclobutanil, pirostrobina e trifloxistrobina). Efeitos no ganho de peso larval, sobrevivência, razão sexual e diversidade bacteriana. A avaliação foi conduzida usando um bioensaio oral crônico no qual o pólen foi tratado em três doses com base na dose atualmente recomendada para uso em campo (1X), meia dose (0,5X) e baixa dose (0,1X). Todas as doses de mancozeb e piritisolina reduziram significativamente o peso corporal e a sobrevivência larval. Em seguida, sequenciamos o gene 16S para caracterizar o bacterioma larval do mancozeb, o fungicida responsável pela maior mortalidade. Constatamos que a diversidade e a abundância bacteriana foram significativamente reduzidas em larvas alimentadas com pólen tratado com mancozeb. Nossos resultados laboratoriais indicam que a pulverização de alguns desses fungicidas durante a floração é particularmente prejudicial à saúde de O. cornifrons. Essas informações são relevantes para futuras decisões de manejo relacionadas ao uso sustentável de produtos para proteção de árvores frutíferas e servem de base para processos regulatórios voltados à proteção de polinizadores.
A abelha-pedreira solitária Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) foi introduzida nos Estados Unidos a partir do Japão no final da década de 1970 e início da década de 1980, e a espécie tem desempenhado um importante papel polinizador em ecossistemas manejados desde então. Populações naturalizadas dessa abelha fazem parte de aproximadamente 50 espécies de abelhas selvagens que complementam as abelhas que polinizam pomares de amendoeiras e macieiras nos Estados Unidos2,3. As abelhas-pedreiras enfrentam muitos desafios, incluindo fragmentação de habitat, patógenos e pesticidas3,4. Entre os inseticidas, os fungicidas reduzem o ganho de energia, o forrageamento5 e o condicionamento corporal6,7. Embora pesquisas recentes sugiram que a saúde das abelhas-pedreiras é diretamente influenciada por microrganismos comensais e ectobáticos,8,9 porque bactérias e fungos podem influenciar a nutrição e as respostas imunológicas, os efeitos da exposição a fungicidas na diversidade microbiana das abelhas-pedreiras estão apenas começando a ser estudados.
Fungicidas de vários efeitos (de contato e sistêmicos) são pulverizados em pomares antes e durante a floração para tratar doenças como sarna da macieira, podridão amarga, podridão parda e oídio10,11. Os fungicidas são considerados inofensivos aos polinizadores, por isso são recomendados aos jardineiros durante o período de floração; A exposição e a ingestão desses fungicidas por abelhas são relativamente bem conhecidas, pois fazem parte do processo de registro de pesticidas pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA e muitas outras agências reguladoras nacionais12,13,14. No entanto, os efeitos dos fungicidas em abelhas não-abelhas são menos conhecidos porque não são exigidos pelos acordos de autorização de comercialização nos Estados Unidos15. Além disso, geralmente não há protocolos padronizados para testar abelhas individuais16,17, e manter colônias que forneçam abelhas para teste é desafiador18. Ensaios com diferentes abelhas manejadas estão sendo cada vez mais conduzidos na Europa e nos EUA para estudar os efeitos dos pesticidas em abelhas selvagens, e protocolos padronizados foram desenvolvidos recentemente para O. cornifrons19.
As abelhas com chifres são monócitos e são comercialmente utilizadas em cultivos de carpas como suplemento ou substituição para abelhas melíferas. Essas abelhas emergem entre março e abril, com os machos precoces emergindo três a quatro dias antes das fêmeas. Após o acasalamento, a fêmea coleta ativamente pólen e néctar para fornecer uma série de células de cria dentro da cavidade tubular do ninho (natural ou artificial)1,20. Os ovos são depositados sobre o pólen dentro das células; a fêmea então constrói uma parede de argila antes de preparar a próxima célula. As larvas de primeiro ínstar são encerradas no córion e se alimentam de fluidos embrionários. Do segundo ao quinto ínstar (pré-pupa), as larvas se alimentam de pólen22. Uma vez que o suprimento de pólen esteja completamente esgotado, as larvas formam casulos, entram em pupa e emergem como adultas na mesma câmara de cria, geralmente no final do verão20,23. Os adultos emergem na primavera seguinte. A sobrevivência dos adultos está associada ao ganho líquido de energia (ganho de peso) com base na ingestão de alimentos. Assim, a qualidade nutricional do pólen, bem como outros fatores como clima ou exposição a pesticidas, são determinantes da sobrevivência e da saúde24.
Inseticidas e fungicidas aplicados antes da floração são capazes de se mover dentro da vasculatura da planta em graus variados, desde translaminar (por exemplo, capaz de se mover da superfície superior das folhas para a superfície inferior, como alguns fungicidas) 25 até efeitos verdadeiramente sistêmicos. , que podem penetrar na coroa a partir das raízes, podem entrar no néctar das flores de macieira 26, onde podem matar O. cornifrons adultos 27. Alguns pesticidas também lixiviam para o pólen, afetando o desenvolvimento de larvas de milho e causando sua morte 19. Outros estudos mostraram que alguns fungicidas podem alterar significativamente o comportamento de nidificação da espécie relacionada O. lignaria 28. Além disso, estudos de laboratório e de campo simulando cenários de exposição a pesticidas (incluindo fungicidas) mostraram que os pesticidas afetam negativamente a fisiologia 22 morfologia 29 e a sobrevivência de abelhas melíferas e algumas abelhas solitárias. Vários sprays fungicidas aplicados diretamente nas flores abertas durante a floração podem contaminar o pólen coletado pelos adultos para o desenvolvimento larval, cujos efeitos ainda precisam ser estudados30.
É cada vez mais reconhecido que o desenvolvimento larval é influenciado pelo pólen e pelas comunidades microbianas do sistema digestivo. O microbioma das abelhas melíferas influencia parâmetros como massa corporal31, alterações metabólicas22 e suscetibilidade a patógenos32. Estudos anteriores examinaram a influência do estágio de desenvolvimento, nutrientes e ambiente no microbioma de abelhas solitárias. Esses estudos revelaram semelhanças na estrutura e abundância dos microbiomas larval e polínico33, bem como dos gêneros bacterianos mais comuns, Pseudomonas e Delftia, entre as espécies de abelhas solitárias. No entanto, embora os fungicidas tenham sido associados a estratégias para proteger a saúde das abelhas, os efeitos dos fungicidas na microbiota larval por meio da exposição oral direta permanecem inexplorados.
Este estudo testou os efeitos de doses reais de seis fungicidas comumente usados e registrados para uso em fruteiras nos Estados Unidos, incluindo fungicidas de contato e sistêmicos administrados oralmente a larvas da traça-do-chifre-do-milho a partir de alimentos contaminados. Constatamos que os fungicidas de contato e sistêmicos reduziram o ganho de peso corporal das abelhas e aumentaram a mortalidade, com os efeitos mais severos associados ao mancozeb e ao piritiopídeo. Em seguida, comparamos a diversidade microbiana das larvas alimentadas com a dieta de pólen tratada com mancozeb com aquelas alimentadas com a dieta controle. Discutimos os potenciais mecanismos subjacentes à mortalidade e as implicações para programas de manejo integrado de pragas e polinizadores (MPIP)36.
Adultos de O. cornifrons hibernando em casulos foram obtidos do Fruit Research Center, Biglerville, PA, e armazenados de -3 a 2°C (±0,3°C). Antes do experimento (600 casulos no total). Em maio de 2022, 100 casulos de O. cornifrons foram transferidos diariamente para copos plásticos (50 casulos por copo, DI 5 cm × 15 cm de comprimento) e lenços umedecidos foram colocados dentro dos copos para promover a abertura e fornecer um substrato mastigável, reduzindo o estresse nas abelhas pedregosas37. Coloque dois copos plásticos contendo casulos em uma gaiola de insetos (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) com alimentadores de 10 ml contendo solução de sacarose a 50% e armazene por quatro dias para garantir o fechamento e o acasalamento. 23°C, umidade relativa 60%, fotoperíodo 10 l (baixa intensidade): 14 dias. 100 fêmeas e machos acasalados foram soltos todas as manhãs durante seis dias (100 por dia) em dois ninhos artificiais durante o pico da floração da macieira (ninho-armadilha: largura 33,66 × altura 30,48 × comprimento 46,99 cm; Figura Suplementar 1). Localizada no Arboreto Estadual da Pensilvânia, perto de cerejeira (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), pessegueiro (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pereira (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), macieira coronaria (Malus coronaria) e inúmeras variedades de macieiras (Malus coronaria, Malus), macieira doméstica 'Co-op 30′ Enterprise™, macieira Malus 'Co-Op 31′ Winecrisp™, begônia 'Freedom', begônia 'Golden Delicious', begônia 'Nova Spy'). Cada casinha de plástico azul cabe em cima de duas caixas de madeira. Cada caixa-ninho continha 800 tubos de papel kraft vazios (abertos em espiral, 0,8 cm DI × 15 cm C) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) inseridos em tubos de celofane opacos (0,7 DE, veja Tampões de plástico (tampões T-1X) fornecem locais de nidificação.
Ambas as caixas-ninho estavam voltadas para o leste e foram cobertas com cercas de plástico verde para jardim (modelo Everbilt nº 889250EB12, tamanho da abertura 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) para evitar o acesso de roedores e pássaros e colocadas na superfície do solo ao lado das caixas-ninho. Caixa-ninho (Figura Suplementar 1a). Os ovos da broca do milho foram coletados diariamente, coletando 30 tubos dos ninhos e transportando-os para o laboratório. Usando uma tesoura, faça um corte na extremidade do tubo e, em seguida, desmonte o tubo espiral para expor as células de cria. Os ovos individuais e seu pólen foram removidos usando uma espátula curva (kit de ferramentas Microslide, BioQuip Products Inc., Califórnia). Os ovos foram incubados em papel de filtro úmido e colocados em uma placa de Petri por 2 horas antes de serem usados em nossos experimentos (Figura Suplementar 1b-d).
No laboratório, avaliamos a toxicidade oral de seis fungicidas aplicados antes e durante a floração da macieira em três concentrações (0,1X, 0,5X e 1X, onde 1X é a marca aplicada por 100 galões de água/acre. Dose alta em campo = concentração no campo). , Tabela 1). Cada concentração foi repetida 16 vezes (n = 16). Dois fungicidas de contato (Tabela S1: mancozebe 2696,14 ppm e captana 2875,88 ppm) e quatro fungicidas sistêmicos (Tabela S1: piritiostrobina 250,14 ppm; trifloxistrobina 110,06 ppm; miclobutanil azol 75,12 ppm; ciprodinil 280,845 ppm) toxicidade para frutas, vegetais e culturas ornamentais. Homogeneizamos o pólen usando um moedor, transferimos 0,20 g para um poço (placa Falcon de 24 poços) e adicionamos e misturamos 1 μL de solução fungicida para formar pólen piramidal com poços de 1 mm de profundidade nos quais os ovos foram colocados. Colocamos usando uma mini espátula (Figura Suplementar 1c,d). As placas Falcon foram armazenadas em temperatura ambiente (25 °C) e 70% de umidade relativa. Nós as comparamos com larvas controle alimentadas com uma dieta de pólen homogênea tratada com água pura. Registramos a mortalidade e medimos o peso larval em dias alternados até que as larvas atingissem a idade pré-pupal usando uma balança analítica (Fisher Scientific, precisão = 0,0001 g). Finalmente, a razão sexual foi avaliada abrindo o casulo após 2,5 meses.
O DNA foi extraído de larvas inteiras de O. cornifrons (n = 3 por condição de tratamento, pólen tratado com mancozeb e não tratado) e realizamos análises de diversidade microbiana nessas amostras, especialmente porque no mancozeb a maior mortalidade foi observada em larvas que receberam MnZn. O DNA foi amplificado, purificado usando o kit DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA (Zymo Research, Irvine, CA) e sequenciado (600 ciclos) em um Illumina® MiSeq™ usando o kit v3. O sequenciamento direcionado de genes de RNA ribossômico 16S bacteriano foi realizado usando o Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) usando primers direcionados à região V3-V4 do gene 16S rRNA. Além disso, o sequenciamento 18S foi realizado usando inclusão de 10% de PhiX, e a amplificação foi realizada usando o par de primers 18S001 e NS4.
Importe e processe leituras pareadas39 usando o pipeline QIIME2 (v2022.11.1). Essas leituras foram aparadas e mescladas, e as sequências quiméricas foram removidas usando o plugin DADA2 no QIIME2 (emparelhamento de ruído qiime dada2)40. As atribuições de classes 16S e 18S foram realizadas usando o plugin classificador de objetos Classify-sklearn e o artefato pré-treinado silva-138-99-nb-classifier.
Todos os dados experimentais foram verificados quanto à normalidade (Shapiro-Wilks) e homogeneidade de variâncias (teste de Levene). Como o conjunto de dados não atendeu às premissas da análise paramétrica e a transformação não conseguiu padronizar os resíduos, realizamos uma ANOVA bidirecional não paramétrica (Kruskal-Wallis) com dois fatores [tempo (três fases de 2, 5 e 8 dias) e fungicida] para avaliar o efeito do tratamento no peso fresco das larvas. Em seguida, comparações pareadas não paramétricas post hoc foram realizadas usando o teste de Wilcoxon. Usamos um modelo linear generalizado (GLM) com uma distribuição de Poisson para comparar os efeitos dos fungicidas na sobrevivência em três concentrações de fungicidas41,42. Para a análise de abundância diferencial, o número de variantes de sequência de amplicon (ASVs) foi reduzido ao nível do gênero. Comparações de abundância diferencial entre grupos usando 16S (nível de gênero) e abundância relativa de 18S foram realizadas usando um modelo aditivo generalizado para posição, escala e forma (GAMLSS) com distribuições familiares beta zero-infladas (BEZI), que foram modeladas em uma macro. no Microbiome R43 (v1.1). 1). Remova as espécies mitocondriais e de cloroplasto antes da análise diferencial. Devido aos diferentes níveis taxonômicos de 18S, apenas o nível mais baixo de cada táxon foi usado para análises diferenciais. Todas as análises estatísticas foram realizadas usando R (v. 3.4.3., projeto CRAN) (Equipe 2013).
A exposição a mancozebe, piritiostrobina e trifloxistrobina reduziu significativamente o ganho de peso corporal em O. cornifrons (Fig. 1). Esses efeitos foram observados consistentemente em todas as três doses avaliadas (Fig. 1a-c). Ciclostrobina e miclobutanil não reduziram significativamente o peso das larvas.
Peso fresco médio de larvas de broca-do-caule medido em três pontos de tempo sob quatro tratamentos dietéticos (alimentação homogênea de pólen + fungicida: controle, doses de 0,1X, 0,5X e 1X). (a) Dose baixa (0,1X): primeiro ponto de tempo (dia 1): χ2: 30,99, DF = 6; P < 0,0001, segundo ponto de tempo (dia 5): 22,83, DF = 0,0009; terceiro ponto de tempo (dia 8): χ2: 28,39, DF = 6; (b) meia dose (0,5X): primeiro ponto de tempo (dia 1): χ2: 35,67, DF = 6; P < 0,0001, segundo ponto de tempo (dia um). ): χ2: 15,98, DF = 6; P = 0,0090; terceiro ponto de tempo (dia 8) χ2: 16,47, DF = 6; (c) Local ou dose completa (1X): primeiro ponto de tempo (dia 1) χ2: 20,64, P = 6; P = 0,0326, segundo ponto de tempo (dia 5): χ2: 22,83, DF = 6; P = 0,0009; terceiro ponto de tempo (dia 8): χ2: 28,39, DF = 6; análise de variância não paramétrica. As barras representam a média ± EP das comparações pareadas (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Na dose mais baixa (0,1X), o peso corporal das larvas foi reduzido em 60% com trifloxistrobina, 49% com mancozebe, 48% com miclobutanil e 46% com piritrobina (Fig. 1a). Quando expostas à metade da dose de campo (0,5X), o peso corporal das larvas de mancozebe foi reduzido em 86%, o da piritrobina em 52% e o da trifloxistrobina em 50% (Fig. 1b). Uma dose de campo completa (1X) de mancozebe reduziu o peso das larvas em 82%, o da piritrobina em 70% e o da trifloxistrobina, miclobutanil e sangard em aproximadamente 30% (Fig. 1c).
A mortalidade foi maior entre as larvas alimentadas com pólen tratado com mancozeb, seguida por piritiostrobina e trifloxistrobina. A mortalidade aumentou com o aumento das doses de mancozeb e piritisolina (Fig. 2; Tabela 2). No entanto, a mortalidade da broca-do-milho aumentou apenas ligeiramente com o aumento das concentrações de trifloxistrobina; ciprodinil e captana não aumentaram significativamente a mortalidade em comparação com os tratamentos controle.
A mortalidade de larvas da mosca-broca foi comparada após a ingestão de pólen tratado individualmente com seis fungicidas diferentes. Mancozebe e pentopiramida foram mais sensíveis à exposição oral a larvas de milho (GLM: χ = 29,45, DF = 20, P = 0,0059) (linha, inclinação = 0,29, P < 0,001; inclinação = 0,24, P < 0,00)).
Em média, em todos os tratamentos, 39,05% dos pacientes eram do sexo feminino e 60,95% do sexo masculino. Entre os tratamentos controle, a proporção de mulheres foi de 40% nos estudos de baixa dose (0,1X) e meia dose (0,5X), e de 30% nos estudos de dose de campo (1X). Na dose de 0,1X, entre as larvas alimentadas com pólen tratadas com mancozebe e miclobutanil, 33,33% dos adultos eram fêmeas, 22% dos adultos eram fêmeas, 44% das larvas adultas eram fêmeas, 41% das larvas adultas eram fêmeas e os controles representaram 31% (Fig. 3a). Com 0,5 vez a dose, 33% dos vermes adultos no grupo mancozeb e piritiostrobina eram fêmeas, 36% no grupo trifloxistrobina, 41% no grupo miclobutanil e 46% no grupo ciprostrobina. Esse número foi de 53% no grupo captana e 38% no grupo controle (Fig. 3b). Com a dose 1X, 30% do grupo mancozeb eram mulheres, 36% do grupo piritiostrobina, 44% do grupo trifloxistrobina, 38% do grupo miclobutanil e 50% do grupo controle eram mulheres – 38,5% (Fig. 3c).
Porcentagem de brocas fêmeas e machos após exposição ao fungicida em estágio larval. (a) Dose baixa (0,1X). (b) Meia dose (0,5X). (c) Dose de campo ou dose completa (1X).
A análise da sequência 16S mostrou que o grupo bacteriano diferiu entre larvas alimentadas com pólen tratado com mancozeb e larvas alimentadas com pólen não tratado (Fig. 4a). O índice microbiano de larvas não tratadas alimentadas com pólen foi maior do que o de larvas alimentadas com pólen tratado com mancozeb (Fig. 4b). Embora a diferença observada na riqueza entre os grupos não tenha sido estatisticamente significativa, foi significativamente menor do que a observada para larvas alimentadas com pólen não tratado (Fig. 4c). A abundância relativa mostrou que a microbiota de larvas alimentadas com pólen controle foi mais diversa do que a de larvas alimentadas com larvas tratadas com mancozeb (Fig. 5a). A análise descritiva revelou a presença de 28 gêneros nas amostras controle e tratadas com mancozeb (Fig. 5b). c A análise usando sequenciamento 18S não revelou diferenças significativas (Figura Suplementar 2).
Perfis de SAV baseados em sequências 16S foram comparados com a riqueza de Shannon e a riqueza observada no nível de filo. (a) Análise de coordenadas principais (PCoA) baseada na estrutura geral da comunidade microbiana em larvas alimentadas com pólen não tratadas ou controle (azul) e larvas alimentadas com mancozeb (laranja). Cada ponto de dados representa uma amostra separada. A PCoA foi calculada usando a distância de Bray-Curtis da distribuição t multivariada. Ovais representam o nível de confiança de 80%. (b) Boxplot, dados brutos de riqueza de Shannon (pontos) e c. Riqueza observável. Os boxplots mostram caixas para linha mediana, intervalo interquartil (IQR) e 1,5 × IQR (n = 3).
Composição das comunidades microbianas de larvas alimentadas com pólen tratado e não tratado com mancozeb. (a) Abundância relativa de gêneros microbianos em larvas. (b) Mapa de calor das comunidades microbianas identificadas. Delftia (razão de chances (OR) = 0,67, P = 0,0030) e Pseudomonas (OR = 0,3, P = 0,0074), Microbacterium (OR = 0,75, P = 0,0617) (OR = 1,5, P = 0,0060); As linhas do mapa de calor são agrupadas usando distância de correlação e conectividade média.
Nossos resultados mostram que a exposição oral a fungicidas de contato (mancozeb) e sistêmicos (pirostrobina e trifloxistrobina), amplamente aplicados durante a floração, reduziu significativamente o ganho de peso e aumentou a mortalidade de larvas de milho. Além disso, o mancozeb reduziu significativamente a diversidade e a riqueza do microbioma durante o estágio pré-pupal. O miclobutanil, outro fungicida sistêmico, reduziu significativamente o ganho de peso corporal larval em todas as três doses. Esse efeito foi evidente no segundo (dia 5) e terceiro (dia 8) pontos de tempo. Em contraste, o ciprodinil e a captana não reduziram significativamente o ganho de peso ou a sobrevivência em comparação com o grupo controle. Até onde sabemos, este trabalho é o primeiro a determinar os efeitos das doses de campo de diferentes fungicidas usados para proteger as plantações de milho por meio da exposição direta ao pólen.
Todos os tratamentos com fungicidas reduziram significativamente o ganho de peso corporal em comparação aos tratamentos controle. O mancozebe teve o maior efeito no ganho de peso corporal larval, com uma redução média de 51%, seguido pela piritiostrobina. No entanto, outros estudos não relataram efeitos adversos de doses de fungicidas em campo nos estágios larvais44. Embora os biocidas de ditiocarbamato tenham demonstrado baixa toxicidade aguda45, os etileno bisditiocarbamatos (EBDCS), como o mancozebe, podem se degradar em ureia e sulfeto de etileno. Considerando seus efeitos mutagênicos em outros animais, esse produto de degradação pode ser responsável pelos efeitos observados46,47. Estudos anteriores demonstraram que a formação de etilenotioureia é influenciada por fatores como temperatura elevada48, níveis de umidade49 e tempo de armazenamento do produto50. Condições adequadas de armazenamento para biocidas podem mitigar esses efeitos colaterais. Além disso, a Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos expressou preocupação com a toxicidade do piritiopeto, que demonstrou ser cancerígeno para o sistema digestivo de outros animais51.
A administração oral de mancozebe, piritiostrobina e trifloxistrobina aumenta a mortalidade de larvas da broca-do-milho. Em contraste, miclobutanil, ciprociclina e captana não tiveram efeito sobre a mortalidade. Esses resultados diferem dos de Ladurner et al. 52, que demonstraram que a captana reduziu significativamente a sobrevivência de adultos de O. lignaria e Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae). Além disso, fungicidas como captana e boscalida causam mortalidade larval 52,53,54 ou alteram o comportamento alimentar 55. Essas alterações, por sua vez, podem afetar a qualidade nutricional do pólen e, em última análise, o ganho de energia da fase larval. A mortalidade observada no grupo controle foi consistente com outros estudos 56,57.
A proporção sexual favorável aos machos observada em nosso trabalho pode ser explicada por fatores como acasalamento insuficiente e más condições climáticas durante a floração, conforme sugerido anteriormente para O. cornuta por Vicens e Bosch. Embora fêmeas e machos em nosso estudo tivessem quatro dias para acasalar (um período geralmente considerado suficiente para um acasalamento bem-sucedido), reduzimos deliberadamente a intensidade da luz para minimizar o estresse. No entanto, essa modificação pode interferir involuntariamente no processo de acasalamento61. Além disso, as abelhas enfrentam vários dias de clima adverso, incluindo chuva e baixas temperaturas (<5 °C), o que também pode impactar negativamente o sucesso do acasalamento4,23.
Embora nosso estudo tenha se concentrado em todo o microbioma larval, nossos resultados fornecem insights sobre potenciais relações entre comunidades bacterianas que podem ser críticas para a nutrição das abelhas e a exposição a fungicidas. Por exemplo, larvas alimentadas com pólen tratado com mancozeb tiveram estrutura e abundância da comunidade microbiana significativamente reduzidas em comparação com larvas alimentadas com pólen não tratado. Em larvas que consumiram pólen não tratado, os grupos bacterianos Proteobacteria e Actinobacteria foram dominantes e eram predominantemente aeróbicos ou facultativamente aeróbicos. Bactérias de Delft, geralmente associadas a espécies de abelhas solitárias, são conhecidas por terem atividade antibiótica, indicando um potencial papel protetor contra patógenos. Outra espécie bacteriana, Pseudomonas, foi abundante em larvas alimentadas com pólen não tratado, mas foi significativamente reduzida em larvas tratadas com mancozeb. Nossos resultados corroboram estudos anteriores que identificam Pseudomonas como um dos gêneros mais abundantes em O. bicornis35 e outras vespas solitárias34. Embora evidências experimentais para o papel de Pseudomonas na saúde de O. cornifrons não tenham sido estudadas, esta bactéria demonstrou promover a síntese de toxinas protetoras no besouro Paederus fuscipes e promover o metabolismo da arginina in vitro 35, 65. Essas observações sugerem um papel potencial na defesa viral e bacteriana durante o tempo de desenvolvimento das larvas de O. cornifrons. Microbacterium é outro gênero identificado em nosso estudo que é relatado como estando presente em altos números em larvas de mosca-soldado-negra sob condições de fome66. Em larvas de O. cornifrons, as microbactérias podem contribuir para o equilíbrio e a resiliência do microbioma intestinal sob condições de estresse. Além disso, Rhodococcus é encontrado em larvas de O. cornifrons e é conhecido por suas habilidades de desintoxicação67. Este gênero também é encontrado no intestino de A. florea, mas em abundância muito baixa68. Nossos resultados demonstram a presença de múltiplas variações genéticas em vários táxons microbianos que podem alterar os processos metabólicos em larvas. Entretanto, é necessária uma melhor compreensão da diversidade funcional de O. cornifrons.
Em resumo, os resultados indicam que o mancozebe, a piritiostrobina e a trifloxistrobina reduziram o ganho de peso corporal e aumentaram a mortalidade das larvas da broca do milho. Embora haja uma preocupação crescente sobre os efeitos dos fungicidas nos polinizadores, há uma necessidade de melhor compreender os efeitos dos metabólitos residuais desses compostos. Esses resultados podem ser incorporados em recomendações para programas de manejo integrado de polinizadores que ajudem os agricultores a evitar o uso de certos fungicidas antes e durante a floração das árvores frutíferas, selecionando fungicidas e variando o momento da aplicação, ou incentivando o uso de alternativas menos prejudiciais 36. Essas informações são importantes para o desenvolvimento de recomendações sobre o uso de pesticidas, como ajustar os programas de pulverização existentes e alterar o momento da pulverização ao selecionar fungicidas ou promover o uso de alternativas menos perigosas. Mais pesquisas são necessárias sobre os efeitos adversos dos fungicidas na proporção sexual, no comportamento alimentar, no microbioma intestinal e nos mecanismos moleculares subjacentes à perda de peso e mortalidade da broca do milho.
Os dados de origem 1, 2 e 3 nas Figuras 1 e 2 foram depositados no repositório de dados figshare (DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 e https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233). As sequências analisadas no presente estudo (Figs. 4 e 5) estão disponíveis no repositório NCBI SRA sob o número de acesso PRJNA1023565.
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Horário de publicação: 14 de maio de 2024