Terima kasih telah mengunjungi Nature.com.Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas.Untuk hasil terbaik, kami menyarankan Anda menggunakan versi browser yang lebih baru (atau menonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami menampilkan situs tanpa gaya atau JavaScript.
Fungisida sering digunakan selama pembungaan buah pohon dan dapat mengancam serangga penyerbuk.Namun, sedikit yang diketahui tentang bagaimana penyerbuk non-lebah (misalnya lebah soliter, Osmia cornifrons) merespons fungisida kontak dan sistemik yang biasa digunakan pada apel selama pembungaan.Kesenjangan pengetahuan ini membatasi keputusan peraturan dalam menentukan konsentrasi aman dan waktu penyemprotan fungisida.Kami menilai efek dari dua fungisida kontak (captan dan mancozeb) dan empat fungisida interlayer/fitosistem (ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobin dan trifloxystrobin).Pengaruh terhadap pertambahan berat larva, kelangsungan hidup, rasio jenis kelamin dan keanekaragaman bakteri.Evaluasi dilakukan dengan menggunakan bioassay oral kronis di mana serbuk sari diberikan dalam tiga dosis berdasarkan dosis yang direkomendasikan saat ini untuk penggunaan lapangan (1X), setengah dosis (0,5X) dan dosis rendah (0,1X).Semua dosis mancozeb dan piritisoline secara signifikan mengurangi berat badan dan kelangsungan hidup larva.Kami kemudian mengurutkan gen 16S untuk mengkarakterisasi bakterioma larva mancozeb, fungisida yang bertanggung jawab atas kematian tertinggi.Kami menemukan bahwa keragaman dan kelimpahan bakteri berkurang secara signifikan pada larva yang diberi serbuk sari yang diberi mancozeb.Hasil laboratorium kami menunjukkan bahwa penyemprotan beberapa fungisida ini selama pembungaan sangat berbahaya bagi kesehatan O. cornifrons.Informasi ini relevan untuk pengambilan keputusan pengelolaan di masa depan mengenai penggunaan produk perlindungan pohon buah-buahan secara berkelanjutan dan berfungsi sebagai dasar proses regulasi yang bertujuan melindungi penyerbuk.
Lebah mason soliter Osmia cornifrons (Hymenoptera: Megachilidae) diperkenalkan ke Amerika Serikat dari Jepang pada akhir tahun 1970an dan awal tahun 1980an, dan spesies ini telah memainkan peran penyerbuk yang penting dalam ekosistem yang dikelola sejak saat itu.Populasi lebah ini yang dinaturalisasi merupakan bagian dari sekitar 50 spesies lebah liar yang melengkapi lebah yang menyerbuki kebun almond dan apel di Amerika Serikat2,3.Lebah mason menghadapi banyak tantangan, termasuk fragmentasi habitat, patogen, dan pestisida3,4.Di antara insektisida, fungisida mengurangi perolehan energi, mencari makan5 dan mengkondisikan tubuh6,7.Meskipun penelitian terbaru menunjukkan bahwa kesehatan lebah Mason secara langsung dipengaruhi oleh mikroorganisme komensal dan ektobaktik,8,9 karena bakteri dan jamur dapat mempengaruhi nutrisi dan respons imun, dampak paparan fungisida terhadap keanekaragaman mikroba lebah Mason baru saja mulai terlihat. dipelajari.
Fungisida dengan berbagai efek (kontak dan sistemik) disemprotkan di kebun sebelum dan selama pembungaan untuk mengobati penyakit seperti kudis apel, busuk pahit, busuk coklat, dan embun tepung10,11.Fungisida dianggap tidak berbahaya bagi penyerbuk, sehingga direkomendasikan untuk tukang kebun selama periode pembungaan;Paparan dan konsumsi fungisida ini oleh lebah relatif sudah diketahui karena merupakan bagian dari proses registrasi pestisida oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS dan banyak badan pengatur nasional lainnya12,13,14.Namun, efek fungisida terhadap non-lebah kurang diketahui karena tidak diwajibkan berdasarkan perjanjian izin edar di Amerika Serikat15.Selain itu, secara umum tidak ada protokol standar untuk menguji lebah tunggal16,17, dan mempertahankan koloni yang menyediakan lebah untuk pengujian merupakan suatu tantangan18.Percobaan terhadap berbagai lebah yang dikelola semakin banyak dilakukan di Eropa dan Amerika Serikat untuk mempelajari dampak pestisida terhadap lebah liar, dan protokol standar baru-baru ini dikembangkan untuk O. cornifrons19.
Lebah bertanduk bersifat monosit dan digunakan secara komersial pada tanaman ikan mas sebagai suplemen atau pengganti lebah madu.Lebah ini muncul antara bulan Maret dan April, dengan lebah jantan dewasa sebelum waktunya muncul tiga hingga empat hari sebelum lebah betina.Setelah kawin, betina secara aktif mengumpulkan serbuk sari dan nektar untuk menghasilkan serangkaian sel induk di dalam rongga sarang berbentuk tabung (alami atau buatan)1,20.Telurnya diletakkan di atas serbuk sari di dalam sel;betina kemudian membangun dinding tanah liat sebelum menyiapkan sel berikutnya.Larva instar pertama terbungkus dalam korion dan memakan cairan embrio.Dari instar kedua hingga kelima (prepupa), larva memakan serbuk sari22.Setelah persediaan serbuk sari benar-benar habis, larva membentuk kepompong, menjadi kepompong, dan muncul sebagai serangga dewasa di ruang induk yang sama, biasanya pada akhir musim panas20,23.Orang dewasa muncul pada musim semi berikutnya.Kelangsungan hidup orang dewasa dikaitkan dengan perolehan energi bersih (pertambahan berat badan) berdasarkan asupan makanan.Oleh karena itu, kualitas nutrisi serbuk sari, serta faktor-faktor lain seperti cuaca atau paparan pestisida, merupakan faktor penentu kelangsungan hidup dan kesehatan24.
Insektisida dan fungisida yang digunakan sebelum pembungaan mampu berpindah dalam pembuluh darah tanaman pada tingkat yang berbeda-beda, dari translaminar (misalnya, mampu berpindah dari permukaan atas daun ke permukaan bawah, seperti beberapa fungisida) 25 hingga efek yang benar-benar sistemik., yang dapat menembus tajuk dari akar, dapat memasuki nektar bunga apel26, yang dapat membunuh O. cornifrons dewasa27.Beberapa pestisida juga larut dalam serbuk sari, sehingga mempengaruhi perkembangan larva jagung dan menyebabkan kematiannya19.Penelitian lain menunjukkan bahwa beberapa fungisida dapat secara signifikan mengubah perilaku bersarang spesies terkait O. lignaria28.Selain itu, studi laboratorium dan lapangan yang menyimulasikan skenario paparan pestisida (termasuk fungisida) telah menunjukkan bahwa pestisida berdampak negatif terhadap fisiologi 22 morfologi 29 dan kelangsungan hidup lebah madu dan beberapa lebah soliter.Berbagai semprotan fungisida yang diaplikasikan langsung ke bunga terbuka selama pembungaan dapat mengkontaminasi serbuk sari yang dikumpulkan oleh serangga dewasa untuk perkembangan larva, yang dampaknya masih harus dipelajari30.
Semakin diketahui bahwa perkembangan larva dipengaruhi oleh serbuk sari dan komunitas mikroba dalam sistem pencernaan.Mikrobioma lebah madu mempengaruhi parameter seperti massa tubuh31, perubahan metabolisme22 dan kerentanan terhadap patogen32.Penelitian sebelumnya telah meneliti pengaruh tahap perkembangan, nutrisi, dan lingkungan terhadap mikrobioma lebah soliter.Studi-studi ini mengungkapkan kesamaan dalam struktur dan kelimpahan mikrobioma larva dan serbuk sari33, serta genera bakteri yang paling umum Pseudomonas dan Delftia, di antara spesies lebah soliter.Namun, meskipun fungisida telah dikaitkan dengan strategi untuk melindungi kesehatan lebah, efek fungisida terhadap mikrobiota larva melalui paparan langsung ke mulut masih belum diselidiki.
Studi ini menguji efek dosis nyata dari enam fungisida yang umum digunakan dan terdaftar untuk digunakan pada buah pohon di Amerika Serikat, termasuk fungisida kontak dan sistemik yang diberikan secara oral pada larva ngengat tanduk jagung dari makanan yang terkontaminasi.Kami menemukan bahwa fungisida kontak dan sistemik mengurangi pertambahan berat badan lebah dan meningkatkan angka kematian, dengan efek paling parah terkait dengan mancozeb dan pyrithiopide.Kami kemudian membandingkan keanekaragaman mikroba dari larva yang diberi pakan serbuk sari yang diberi mancozeb dengan larva yang diberi pakan kontrol.Kami membahas potensi mekanisme yang mendasari kematian dan implikasinya terhadap program pengelolaan hama dan penyerbuk terpadu (IPPM)36.
O. cornifron dewasa yang melewati musim dingin dalam kepompong diperoleh dari Pusat Penelitian Buah, Biglerville, PA, dan disimpan pada suhu −3 hingga 2°C (±0,3°C).Sebelum percobaan (total 600 kepompong).Pada bulan Mei 2022, 100 kepompong O. cornifrons dipindahkan setiap hari ke dalam gelas plastik (50 kepompong per cangkir, panjang DI 5 cm × 15 cm) dan tisu ditempatkan di dalam cangkir untuk mendorong pembukaan dan menyediakan substrat yang dapat dikunyah, sehingga mengurangi tekanan pada batu. lebah37 .Tempatkan dua gelas plastik berisi kepompong dalam kandang serangga (30 × 30 × 30 cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., Taiwan) dengan 10 ml pengumpan berisi larutan sukrosa 50% dan simpan selama empat hari untuk memastikan penutupan dan perkawinan.23°C, kelembapan relatif 60%, fotoperiode 10 l (intensitas rendah): 14 hari.100 betina dan jantan yang telah dikawinkan dilepaskan setiap pagi selama enam hari (100 per hari) ke dalam dua sarang buatan selama puncak pembungaan apel (sarang perangkap: lebar 33,66 × tinggi 30,48 × panjang 46,99 cm; Gambar Tambahan 1).Ditempatkan di Arboretum Negara Bagian Pennsylvania, dekat ceri (Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), persik (Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), pir (Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia ' Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), pohon apel coronaria (Malus coronaria) dan berbagai jenis pohon apel (Malus coronaria, Malus), pohon apel domestik 'Co-op 30′ Enterprise™, pohon apel Malus 'Co- Op 31′ Winecrisp™, begonia 'Kebebasan', Begonia 'Golden Delicious', Begonia 'Nova Spy').Setiap sangkar burung plastik biru muat di atas dua kotak kayu.Setiap kotak sarang berisi 800 tabung kertas kraft kosong (spiral terbuka, ID 0,8 cm × 15 cm L) (Jonesville Paper Tube Co., Michigan) dimasukkan ke dalam tabung plastik buram (0,7 OD lihat Sumbat plastik (colokan T-1X) menyediakan tempat bersarang .
Kedua kotak sarang menghadap ke timur dan ditutup dengan pagar taman plastik hijau (Everbilt model #889250EB12, ukuran bukaan 5 × 5 cm, 0,95 m × 100 m) untuk mencegah akses hewan pengerat dan burung dan ditempatkan di permukaan tanah di sebelah tanah kotak sarang kotak.Kotak sarang (Gambar Tambahan 1a).Telur penggerek jagung dikumpulkan setiap hari dengan mengumpulkan 30 tabung dari sarang dan membawanya ke laboratorium.Dengan menggunakan gunting, potonglah ujung tabung, kemudian bongkar tabung spiral untuk memperlihatkan sel induk.Telur individu dan serbuk sarinya dikeluarkan menggunakan spatula melengkung (Microslide tool kit, BioQuip Products Inc., California).Telur diinkubasi pada kertas saring lembab dan ditempatkan dalam cawan Petri selama 2 jam sebelum digunakan dalam percobaan kami (Gambar Tambahan 1b-d).
Di laboratorium, kami mengevaluasi toksisitas oral dari enam fungisida yang digunakan sebelum dan selama bunga apel pada tiga konsentrasi (0,1X, 0,5X, dan 1X, dengan 1X adalah tanda yang diterapkan per 100 galon air/hektar. Dosis lapangan tinggi = konsentrasi di lapangan)., Tabel 1).Setiap konsentrasi diulang sebanyak 16 kali (n = 16).Dua fungisida kontak (Tabel S1: mancozeb 2696,14 ppm dan captan 2875,88 ppm) dan empat fungisida sistemik (Tabel S1: pyrithiostrobin 250,14 ppm; trifloxystrobin 110,06 ppm; myclobutanil azole 75 ,12 ppm; cyprodinil 280,845 ppm) toksisitas terhadap buah-buahan, sayuran, dan tanaman hias .Kami menghomogenisasi serbuk sari menggunakan penggiling, memindahkan 0,20 g ke dalam sumur (Falcon Plate 24 sumur), dan menambahkan serta mencampurkan 1 μL larutan fungisida untuk membentuk serbuk sari piramidal dengan sumur sedalam 1 mm tempat telur ditempatkan.Tempatkan menggunakan spatula mini (Gambar Tambahan 1c,d).Pelat elang disimpan pada suhu kamar (25°C) dan kelembaban relatif 70%.Kami membandingkannya dengan larva kontrol yang diberi makanan serbuk sari homogen yang diberi air murni.Kami mencatat mortalitas dan mengukur berat larva setiap dua hari sekali hingga larva mencapai usia prapupa dengan menggunakan timbangan analitik (Fisher Scientific, akurasi = 0,0001 g).Terakhir, rasio jenis kelamin dinilai dengan membuka kepompong setelah 2,5 bulan.
DNA diekstraksi dari seluruh larva O. cornifrons (n = 3 per kondisi perlakuan, serbuk sari yang diberi perlakuan mancozeb dan yang tidak diberi perlakuan) dan kami melakukan analisis keanekaragaman mikroba pada sampel ini, terutama karena pada mancozeb kematian tertinggi diamati pada larva.menerima MnZn.DNA diamplifikasi, dimurnikan menggunakan kit DNA MagBead DNAZymoBIOMICS®-96 (Zymo Research, Irvine, CA), dan diurutkan (600 siklus) pada Illumina® MiSeq™ menggunakan kit v3.Pengurutan gen RNA ribosom bakteri 16S yang ditargetkan dilakukan menggunakan Quick-16S™ NGS Library Prep Kit (Zymo Research, Irvine, CA) menggunakan primer yang menargetkan wilayah V3-V4 dari gen 16S rRNA.Selain itu, sekuensing 18S dilakukan menggunakan inklusi PhiX 10%, dan amplifikasi dilakukan menggunakan pasangan primer 18S001 dan NS4.
Impor dan proses pembacaan berpasangan menggunakan pipeline QIIME2 (v2022.11.1).Bacaan ini dipangkas dan digabungkan, dan urutan chimeric dihapus menggunakan plugin DADA2 di QIIME2 (qiime dada2 noise pairing)40.Penugasan kelas 16S dan 18S dilakukan menggunakan plugin pengklasifikasi objek Classify-sklearn dan artefak terlatih silva-138-99-nb-classifier.
Semua data eksperimen diperiksa normalitasnya (Shapiro-Wilks) dan homogenitas varians (uji Levene).Karena kumpulan data tidak memenuhi asumsi analisis parametrik dan transformasi gagal untuk membakukan residu, kami melakukan ANOVA dua arah nonparametrik (Kruskal-Wallis) dengan dua faktor [waktu (tiga fase 2, 5, dan 8 hari). titik waktu) dan fungisida] untuk mengevaluasi pengaruh pengobatan terhadap berat segar larva, kemudian perbandingan berpasangan nonparametrik post hoc dilakukan dengan menggunakan uji Wilcoxon.Kami menggunakan model linier umum (GLM) dengan distribusi Poisson untuk membandingkan efek fungisida terhadap kelangsungan hidup di tiga konsentrasi fungisida41,42.Untuk analisis kelimpahan diferensial, jumlah varian urutan amplikon (ASV) dikurangi pada tingkat genus.Perbandingan kelimpahan diferensial antara kelompok yang menggunakan 16S (tingkat genus) dan kelimpahan relatif 18S dilakukan dengan menggunakan model aditif umum untuk posisi, skala, dan bentuk (GAMLSS) dengan distribusi keluarga beta zero-inflated (BEZI), yang dimodelkan pada makro .di Mikrobioma R43 (v1.1).1).Hapus spesies mitokondria dan kloroplas sebelum analisis diferensial.Karena tingkat taksonomi 18S berbeda, hanya tingkat terendah dari setiap takson yang digunakan untuk analisis diferensial.Semua analisis statistik dilakukan dengan menggunakan R (v. 3.4.3., proyek CRAN) (Tim 2013).
Paparan mancozeb, pyrithiostrobin, dan trifloxystrobin secara signifikan mengurangi penambahan berat badan pada O. cornifrons (Gbr. 1).Efek ini secara konsisten diamati untuk ketiga dosis yang dinilai (Gambar 1a-c).Siklostrobin dan miklobutanil tidak menurunkan bobot larva secara signifikan.
Berat segar rata-rata larva penggerek batang diukur pada tiga titik waktu dalam empat perlakuan pakan (pakan serbuk sari homogen + fungisida: kontrol, dosis 0,1X, 0,5X dan 1X).(a) Dosis rendah (0,1X): titik waktu pertama (hari ke-1): χ2: 30,99, DF = 6;P <0,0001, titik waktu kedua (hari ke-5): 22,83, DF = 0,0009;ketiga kalinya;poin (hari ke 8): χ2: 28.39, DF = 6;(b) setengah dosis (0,5X): titik waktu pertama (hari ke-1): χ2: 35,67, DF = 6;P <0,0001, titik waktu kedua (hari pertama).): χ2 : 15,98, DF = 6;P = 0,0090;titik waktu ketiga (hari ke 8) χ2: 16.47, DF = 6;(c) Dosis situs atau penuh (1X): titik waktu pertama (hari ke-1) χ2: 20,64, P = 6;P = 0,0326, titik waktu kedua (hari ke-5): χ2: 22,83, DF = 6;P = 0,0009;titik waktu ketiga (hari ke 8): χ2: 28.39, DF = 6;analisis varians nonparametrik.Batang mewakili rata-rata ± SE perbandingan berpasangan (α = 0,05) (n = 16) *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,001, ***P ≤ 0,0001.
Pada dosis terendah (0,1X), berat badan larva berkurang 60% dengan trifloxystrobin, 49% dengan mancozeb, 48% dengan myclobutanil, dan 46% dengan pyrithistrobin (Gbr. 1a).Ketika terkena setengah dosis lapangan (0,5X), berat badan larva mancozeb berkurang sebesar 86%, pyrithiostrobin sebesar 52% dan trifloxystrobin sebesar 50% (Gbr. 1b).Dosis lapangan penuh (1X) mancozeb mengurangi berat larva sebesar 82%, pyrithiostrobin sebesar 70%, dan trifloxystrobin, myclobutanil dan sangard sekitar 30% (Gbr. 1c).
Kematian tertinggi terjadi pada larva yang diberi serbuk sari yang diberi mancozeb, diikuti oleh pyrithiostrobin dan trifloxystrobin.Kematian meningkat dengan meningkatnya dosis mancozeb dan piritisoline (Gambar 2; Tabel 2).Namun, kematian akibat penggerek jagung hanya meningkat sedikit seiring dengan meningkatnya konsentrasi trifloxystrobin;cyprodinil dan captan tidak meningkatkan angka kematian secara signifikan dibandingkan dengan pengobatan kontrol.
Kematian larva lalat penggerek dibandingkan setelah konsumsi serbuk sari yang diberi perlakuan enam fungisida berbeda.Mancozeb dan pentopyramide lebih sensitif terhadap paparan oral belatung jagung (GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059) (garis, kemiringan = 0.29, P <0.001; kemiringan = 0.24, P <0.00)).
Rata-rata, di semua pengobatan, 39,05% pasien adalah perempuan dan 60,95% adalah laki-laki.Di antara pengobatan kontrol, proporsi perempuan adalah 40% pada penelitian dosis rendah (0,1X) dan setengah dosis (0,5X), dan 30% pada penelitian dosis lapangan (1X).Pada dosis 0,1X, di antara larva yang diberi serbuk sari yang diobati dengan mancozeb dan myclobutanil, 33,33% dewasa berjenis kelamin betina, 22% dewasa berjenis kelamin betina, 44% larva dewasa berjenis kelamin betina, 44% larva dewasa berjenis kelamin betina.betina, 41% larva dewasa adalah betina, dan kontrol adalah 31% (Gambar 3a).Pada dosis 0,5 kali lipat, cacing dewasa pada kelompok mancozeb dan pyrithiostrobin berjumlah 33% berjenis kelamin betina, 36% pada kelompok trifloxystrobin, 41% pada kelompok miklobutanil, dan 46% pada kelompok siprostrobin.Angka ini adalah 53% di grup.pada kelompok captan dan 38% pada kelompok kontrol (Gbr. 3b).Pada dosis 1X, 30% kelompok mancozeb adalah perempuan, 36% kelompok pirithiostrobin, 44% kelompok trifloxystrobin, 38% kelompok miklobutanil, 50% kelompok kontrol adalah perempuan – 38,5% (Gbr. 3c) .
Persentase penggerek betina dan jantan setelah paparan fungisida pada tahap larva.(a) Dosis rendah (0,1X).(b) Setengah dosis (0,5X).(c) Dosis lapangan atau dosis penuh (1X).
Analisis urutan 16S menunjukkan bahwa kelompok bakteri berbeda antara larva yang diberi serbuk sari yang diberi mancozeb dan larva yang diberi serbuk sari yang tidak diberi serbuk sari (Gambar 4a).Indeks mikroba dari larva yang tidak diberi perlakuan yang diberi serbuk sari lebih tinggi dibandingkan dengan larva yang diberi serbuk sari yang diberi mancozeb (Gbr. 4b).Meskipun perbedaan kekayaan yang diamati antar kelompok tidak signifikan secara statistik, perbedaan tersebut secara signifikan lebih rendah dibandingkan dengan larva yang memakan serbuk sari yang tidak diberi perlakuan (Gambar 4c).Kelimpahan relatif menunjukkan bahwa mikrobiota larva yang diberi serbuk sari kontrol lebih beragam dibandingkan dengan larva yang diberi larva yang diberi perlakuan mancozeb (Gambar 5a).Analisis deskriptif mengungkapkan keberadaan 28 genera pada sampel kontrol dan sampel yang diberi perlakuan mancozeb (Gbr. 5b).c Analisis menggunakan sekuensing 18S menunjukkan tidak ada perbedaan yang signifikan (Gambar Tambahan 2).
Profil SAV berdasarkan urutan 16S dibandingkan dengan kekayaan Shannon dan mengamati kekayaan pada tingkat filum.(a) Analisis koordinat utama (PCoA) berdasarkan keseluruhan struktur komunitas mikroba pada larva yang diberi serbuk sari atau kontrol (biru) dan larva yang diberi makan mancozeb (oranye).Setiap titik data mewakili sampel terpisah.PCoA dihitung menggunakan jarak Bray-Curtis dari distribusi t multivariat.Oval mewakili tingkat kepercayaan 80%.(b) Boxplot, data mentah kekayaan Shannon (poin) dan c.Kekayaan yang bisa diamati.Boxplot menunjukkan kotak untuk garis median, rentang interkuartil (IQR), dan 1,5 × IQR (n = 3).
Komposisi komunitas mikroba larva yang diberi serbuk sari yang diberi mancozeb dan yang tidak diberi perlakuan.(a) Kelimpahan relatif dari genera mikroba yang terbaca pada larva.(b) Peta panas komunitas mikroba yang teridentifikasi.Delftia (odds rasio (OR) = 0.67, P = 0.0030) dan Pseudomonas (OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium (OR = 0.75, P = 0.0617) (OR = 1.5, P = 0.0060);Baris peta panas dikelompokkan menggunakan jarak korelasi dan konektivitas rata-rata.
Hasil kami menunjukkan bahwa paparan oral terhadap fungisida kontak (mancozeb) dan sistemik (pyrostrobin dan trifloxystrobin), yang digunakan secara luas selama pembungaan, secara signifikan mengurangi penambahan berat badan dan meningkatkan kematian larva jagung.Selain itu, mancozeb secara signifikan mengurangi keanekaragaman dan kekayaan mikrobioma selama tahap prapupa.Myclobutanil, fungisida sistemik lainnya, secara signifikan mengurangi pertambahan berat badan larva pada ketiga dosis.Efek ini terlihat jelas pada titik waktu kedua (hari ke-5) dan ketiga (hari ke-8).Sebaliknya, siprodinil dan captan tidak secara signifikan mengurangi penambahan berat badan atau kelangsungan hidup dibandingkan dengan kelompok kontrol.Sepengetahuan kami, penelitian ini adalah penelitian pertama yang mengetahui pengaruh tingkat penggunaan fungisida di lapangan untuk melindungi tanaman jagung melalui paparan serbuk sari langsung.
Semua perlakuan fungisida secara signifikan mengurangi pertambahan berat badan dibandingkan dengan perlakuan kontrol.Mancozeb memberikan pengaruh paling besar terhadap pertambahan bobot badan larva dengan rata-rata penurunan sebesar 51%, disusul pyrithiostrobin.Namun, penelitian lain belum melaporkan efek buruk fungisida dosis lapangan terhadap tahap larva44.Meskipun biosida dithiocarbamate telah terbukti memiliki toksisitas akut yang rendah45, ethylene bisdithiocarbamates (EBDCS) seperti mancozeb dapat terdegradasi menjadi urea ethylene sulfide.Mengingat efek mutageniknya pada hewan lain, produk degradasi ini mungkin bertanggung jawab atas efek yang diamati46,47.Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa pembentukan etilen tiourea dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti peningkatan suhu48, tingkat kelembapan49 dan lama penyimpanan produk50.Kondisi penyimpanan biosida yang tepat dapat mengurangi efek samping ini.Selain itu, Otoritas Keamanan Pangan Eropa telah menyatakan keprihatinannya mengenai toksisitas piritiopida, yang telah terbukti bersifat karsinogenik terhadap sistem pencernaan hewan lain51.
Pemberian mancozeb, pyrithiostrobin, dan trifloxystrobin secara oral meningkatkan kematian larva penggerek jagung.Sebaliknya, myclobutanil, ciprocycline dan captan tidak berpengaruh terhadap kematian.Hasil ini berbeda dengan hasil Ladurner et al.52, yang menunjukkan bahwa captan secara signifikan mengurangi kelangsungan hidup O. lignaria dewasa dan Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae).Selain itu, fungisida seperti captan dan boscalid diketahui menyebabkan kematian larva52,53,54 atau mengubah perilaku makan55.Perubahan-perubahan ini, pada gilirannya, dapat mempengaruhi kualitas nutrisi serbuk sari dan pada akhirnya perolehan energi pada tahap larva.Kematian yang diamati pada kelompok kontrol konsisten dengan penelitian lain 56,57.
Rasio jenis kelamin yang lebih menyukai jantan yang diamati dalam penelitian kami dapat dijelaskan oleh faktor-faktor seperti kurangnya perkawinan dan kondisi cuaca buruk selama pembungaan, seperti yang dikemukakan sebelumnya untuk O. cornuta oleh Vicens dan Bosch.Meskipun betina dan jantan dalam penelitian kami memiliki waktu empat hari untuk kawin (periode yang umumnya dianggap cukup untuk berhasil kawin), kami sengaja mengurangi intensitas cahaya untuk meminimalkan stres.Namun, modifikasi ini mungkin secara tidak sengaja mengganggu proses perkawinan61.Selain itu, lebah mengalami cuaca buruk selama beberapa hari, termasuk hujan dan suhu rendah (<5°C), yang juga dapat berdampak negatif terhadap keberhasilan perkawinan4,23.
Meskipun penelitian kami berfokus pada keseluruhan mikrobioma larva, hasil kami memberikan wawasan tentang potensi hubungan antar komunitas bakteri yang mungkin penting bagi nutrisi lebah dan paparan fungisida.Misalnya, larva yang diberi serbuk sari yang diberi mancozeb telah secara signifikan mengurangi struktur dan kelimpahan komunitas mikroba dibandingkan dengan larva yang diberi serbuk sari yang tidak diberi perlakuan.Pada larva yang mengonsumsi serbuk sari yang tidak diberi perlakuan, kelompok bakteri Proteobacteria dan Actinobacteria dominan dan sebagian besar bersifat aerobik atau aerobik fakultatif.Bakteri Delft, biasanya berasosiasi dengan spesies lebah soliter, diketahui memiliki aktivitas antibiotik, yang menunjukkan potensi peran perlindungan terhadap patogen.Spesies bakteri lain, Pseudomonas, banyak terdapat pada larva yang diberi serbuk sari yang tidak diberi perlakuan, namun berkurang secara signifikan pada larva yang diberi perlakuan mancozeb.Hasil kami mendukung penelitian sebelumnya yang mengidentifikasi Pseudomonas sebagai salah satu genera paling melimpah di O. bicornis35 dan tawon soliter lainnya34.Meskipun bukti eksperimental mengenai peran Pseudomonas dalam kesehatan O. cornifrons belum diteliti, bakteri ini telah terbukti meningkatkan sintesis racun pelindung pada kumbang Paederus fuscipes dan meningkatkan metabolisme arginin in vitro 35, 65. Pengamatan ini menunjukkan peran potensial dalam pertahanan virus dan bakteri selama masa perkembangan larva O. cornifrons.Microbacterium adalah genus lain yang diidentifikasi dalam penelitian kami dan dilaporkan terdapat dalam jumlah besar pada larva lalat tentara hitam dalam kondisi kelaparan66.Pada larva O. cornifrons, mikrobakteri dapat berkontribusi pada keseimbangan dan ketahanan mikrobioma usus dalam kondisi stres.Selain itu, Rhodococcus ditemukan pada larva O. cornifrons dan dikenal karena kemampuan detoksifikasinya67.Genus ini juga ditemukan di usus A. florea, namun jumlahnya sangat sedikit68.Hasil kami menunjukkan adanya variasi genetik ganda di berbagai taksa mikroba yang dapat mengubah proses metabolisme pada larva.Namun, diperlukan pemahaman yang lebih baik tentang keragaman fungsional O. cornifrons.
Singkatnya, hasil penelitian menunjukkan bahwa mancozeb, pyrithiostrobin, dan trifloxystrobin mengurangi pertambahan berat badan dan meningkatkan kematian larva penggerek jagung.Meskipun terdapat kekhawatiran yang semakin besar mengenai efek fungisida terhadap penyerbuk, terdapat kebutuhan untuk lebih memahami efek sisa metabolit senyawa ini.Hasil-hasil ini dapat dimasukkan ke dalam rekomendasi untuk program pengelolaan penyerbuk terpadu yang membantu petani menghindari penggunaan fungisida tertentu sebelum dan selama pembungaan pohon buah-buahan dengan memilih fungisida dan memvariasikan waktu penerapannya, atau dengan mendorong penggunaan alternatif yang tidak terlalu berbahaya 36. Informasi ini penting untuk mengembangkan rekomendasi.mengenai penggunaan pestisida, seperti menyesuaikan program penyemprotan yang ada dan mengubah waktu penyemprotan ketika memilih fungisida atau mendorong penggunaan alternatif yang tidak terlalu berbahaya.Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengetahui dampak buruk fungisida terhadap rasio jenis kelamin, perilaku makan, mikrobioma usus, dan mekanisme molekuler yang mendasari penurunan berat badan dan kematian penggerek jagung.
Sumber data 1, 2 dan 3 pada Gambar 1 dan 2 telah disimpan di repositori data figshare DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 dan https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996233.Urutan yang dianalisis dalam penelitian ini (Gambar 4, 5) tersedia di repositori NCBI SRA dengan nomor akses PRJNA1023565.
Bosch, J. dan Kemp, WP Pengembangan dan penetapan spesies lebah madu sebagai penyerbuk tanaman pertanian: contoh genus Osmia.(Hymenoptera: Megachilidae) dan pohon buah-buahan.banteng.Tidak lagi.sumber.92, 3–16 (2002).
Parker, MG dkk.Praktik penyerbukan dan persepsi penyerbuk alternatif di kalangan petani apel di New York dan Pennsylvania.memperbarui.Pertanian.sistem pangan.35, 1–14 (2020).
Koch I., Lonsdorf EW, Artz DR, Pitts-Singer TL dan Ricketts TH Ekologi dan ekonomi penyerbukan almond menggunakan lebah asli.J.Ekonomi.Tidak lagi.111, 16–25 (2018).
Lee, E., He, Y., dan Park, Y.-L.Dampak perubahan iklim terhadap fenologi tragopan: implikasi terhadap pengelolaan populasi.Mendaki.Ubah 150, 305–317 (2018).
Artz, DR dan Pitts-Singer, TL Pengaruh fungisida dan semprotan tambahan terhadap perilaku bersarang dua lebah soliter yang dikelola (Osmia lignaria dan Megachile rotundata).PloS Satu 10, e0135688 (2015).
Beauvais, S. dkk.Fungisida tanaman dengan racun rendah (fenbuconazole) mengganggu sinyal kualitas reproduksi jantan sehingga mengurangi keberhasilan perkawinan pada lebah liar yang sendirian.J.Aplikasi.ekologi.59, 1596–1607 (2022).
Sgolastra F. dkk.Insektisida neonicotinoid dan biosintesis ergosterol menekan kematian fungisida sinergis pada tiga spesies lebah.Pengendalian hama.ilmu.73, 1236–1243 (2017).
Kuhneman JG, Gillung J, Van Dyck MT, Fordyce RF.dan Danforth BN Larva tawon soliter mengubah keanekaragaman bakteri yang dipasok oleh serbuk sari ke lebah yang bersarang di batang Osmia cornifrons (Megachilidae).depan.mikroorganisme.13, 1057626 (2023).
Dharampal PS, Danforth BN dan Steffan SA Mikroorganisme ektosimbiotik dalam serbuk sari yang difermentasi sama pentingnya dengan perkembangan lebah soliter seperti halnya serbuk sari itu sendiri.ekologi.evolusi.12.e8788 (2022).
Kelderer M, Manici LM, Caputo F dan Thalheimer M. Penanaman antar baris di kebun apel untuk mengendalikan penyakit yang berkembang biak: studi efektivitas praktis berdasarkan indikator mikroba.Tanaman Tanah 357, 381–393 (2012).
Martin PL, Kravchik T., Khodadadi F., Achimovich SG dan Peter KA Busuk apel yang pahit di Amerika Serikat Atlantik tengah: penilaian spesies penyebab dan pengaruh kondisi cuaca regional serta kerentanan kultivar.Fitopatologi 111, 966–981 (2021).
Cullen MG, Thompson LJ, Carolan JK, Stout JK.dan Stanley DA Fungisida, herbisida dan lebah: tinjauan sistematis terhadap penelitian dan metode yang ada.PLoS Satu 14, e0225743 (2019).
Pilling, ED dan Jepson, PC Efek sinergis fungisida EBI dan insektisida piretroid pada lebah madu (Apis mellifera).mengganggu ilmu pengetahuan.39, 293–297 (1993).
Mussen, EC, Lopez, JE dan Peng, CY Pengaruh fungisida terpilih terhadap pertumbuhan dan perkembangan larva lebah madu Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae).Rabu.Tidak lagi.33, 1151-1154 (2004).
Van Dyke, M., Mullen, E., Wickstead, D., dan McArt, S. Panduan Keputusan Penggunaan Pestisida untuk Melindungi Penyerbuk di Kebun Pohon (Cornell University, 2018).
Iwasaki, JM dan Hogendoorn, K. Paparan lebah terhadap nonpestisida: tinjauan metode dan hasil yang dilaporkan.Pertanian.ekosistem.Rabu.314, 107423 (2021).
Kopit AM, Klinger E, Cox-Foster DL, Ramirez RA.dan Pitts-Singer TL Pengaruh jenis persediaan dan paparan pestisida terhadap perkembangan larva Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae).Rabu.Tidak lagi.51, 240–251 (2022).
Kopit AM dan Pitts-Singer TL Jalur paparan pestisida pada lebah sarang kosong yang menyendiri.Rabu.Tidak lagi.47, 499–510 (2018).
Pan, NT dkk.Protokol bioassay konsumsi baru untuk menilai toksisitas pestisida pada lebah taman Jepang dewasa (Osmia cornifrons).ilmu.Laporan 10, 9517 (2020).
Waktu posting: 14 Mei-2024