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살균제는 나무 열매가 개화하는 동안 종종 사용되며 곤충 수분매개자를 위협할 수 있습니다.그러나 꿀벌이 아닌 수분매개자(예: 고독한 꿀벌, Osmia cornifrons)가 꽃이 피는 동안 사과에 일반적으로 사용되는 접촉 및 전신 살균제에 어떻게 반응하는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.이러한 지식 격차는 살균제 살포의 안전한 농도와 시기를 결정하는 규제 결정을 제한합니다.우리는 두 가지 접촉 살균제(captan 및 mancozeb)와 네 가지 중간층/식물계 살균제(ciprocycline, myclobutanil, pyrostrobin 및 trifloxystrobin)의 효과를 평가했습니다.유충 체중 증가, 생존, 성비 및 박테리아 다양성에 미치는 영향.평가는 만성 경구 생물학적 분석법을 사용하여 수행되었으며, 꽃가루는 현재 현장 사용 권장 용량(1X), 절반 용량(0.5X) 및 저용량(0.1X)을 기준으로 3가지 용량으로 처리되었습니다.모든 용량의 만코제브와 피리티솔린은 체중과 유충 생존율을 크게 감소시켰습니다.그런 다음 우리는 가장 높은 사망률을 담당하는 살균제인 만코제브(mancozeb)의 유충 박테리아를 특성화하기 위해 16S 유전자의 서열을 분석했습니다.우리는 만코제브 처리된 꽃가루를 먹은 유충에서 박테리아 다양성과 풍부함이 크게 감소한다는 것을 발견했습니다.우리 실험실 결과는 개화 중에 이러한 살균제 중 일부를 뿌리는 것이 특히 O. cornifrons의 건강에 해롭다는 것을 나타냅니다.이 정보는 과수 보호 제품의 지속 가능한 사용에 관한 향후 관리 결정과 관련이 있으며 수분 매개자 보호를 목표로 하는 규제 프로세스의 기초 역할을 합니다.
고독한 석공벌인 Osmia cornifrons(Hymenoptera: Megachilidae)는 1970년대 후반과 1980년대 초반에 일본에서 미국으로 도입되었으며, 그 이후로 이 종은 관리되는 생태계에서 중요한 수분 매개자 역할을 해왔습니다.이 벌의 귀화 개체군은 미국의 아몬드와 사과 과수원에 수분을 공급하는 벌을 보완하는 약 50종의 야생 벌의 일부입니다2,3.메이슨 꿀벌은 서식지 분열, 병원균, 살충제3,4 등 많은 문제에 직면해 있습니다.살충제 중에서 살균제는 에너지 획득, 채집5 및 신체 컨디셔닝6,7을 감소시킵니다.최근 연구에 따르면 메이슨 벌의 건강은 공생 및 체외 미생물에 의해 직접적인 영향을 받는 것으로 나타났지만, 8,9 박테리아와 곰팡이는 영양 및 면역 반응에 영향을 미칠 수 있기 때문에 메이슨 벌의 미생물 다양성에 대한 살균제 노출의 영향은 이제 막 나타나기 시작했습니다. 공부했습니다.
다양한 효과(접촉 및 전신)의 살균제를 사과 딱지, 쓴 썩음병, 갈색 부패 및 흰가루병과 같은 질병을 치료하기 위해 개화 전과 개화 중에 과수원에 살포합니다10,11.살균제는 수분 매개자에게 무해한 것으로 간주되므로 개화 기간 동안 정원사에게 권장됩니다.꿀벌에 의한 이러한 살균제의 노출 및 섭취는 미국 환경 보호국 및 기타 여러 국가 규제 기관의 살충제 등록 과정의 일부이기 때문에 비교적 잘 알려져 있습니다.그러나 꿀벌이 아닌 동물에 대한 살균제의 효과는 미국의 판매 승인 계약에 따라 요구되지 않기 때문에 잘 알려져 있지 않습니다15.또한 일반적으로 단일 꿀벌을 테스트하기 위한 표준화된 프로토콜이 없으며 테스트를 위해 꿀벌을 제공하는 식민지를 유지하는 것은 어렵습니다.유럽과 미국에서는 야생 꿀벌에 대한 농약의 영향을 연구하기 위해 다양한 관리 꿀벌에 대한 시험이 점점 더 많이 수행되고 있으며 최근 O. cornifrons에 대한 표준화된 프로토콜이 개발되었습니다.
뿔벌은 단핵구이며 잉어 작물에서 꿀벌을 보충하거나 대체하기 위해 상업적으로 사용됩니다.이 벌은 3월과 4월 사이에 출현하며, 조숙한 수컷이 암컷보다 3~4일 먼저 나타납니다.짝짓기 후 암컷은 꽃가루와 꿀을 적극적으로 수집하여 관형 둥지 구멍(천연 또는 인공) 내에 일련의 새끼 세포를 제공합니다1,20.알은 세포 내부의 꽃가루 위에 낳습니다.그런 다음 암컷은 다음 세포를 준비하기 전에 점토 벽을 만듭니다.첫 번째 인스타르 유충은 융모막에 둘러싸여 있으며 배아 체액을 먹습니다.두 번째부터 다섯 번째 인스타르(prepupa)까지 유충은 꽃가루를 먹습니다22.꽃가루 공급이 완전히 고갈되면 유충은 고치를 형성하고 번데기가 되어 일반적으로 늦은 여름에 동일한 무리 방에서 성충으로 나타납니다.성충은 이듬해 봄에 나옵니다.성체 생존은 음식 섭취에 따른 순 에너지 증가(체중 증가)와 관련이 있습니다.따라서 날씨나 살충제 노출과 같은 기타 요인뿐만 아니라 꽃가루의 영양적 품질도 생존과 건강을 결정하는 요인입니다24.
꽃이 피기 전에 살충제와 살균제는 식물 맥관구조 내에서 전층(예: 일부 살균제와 같이 잎의 윗면에서 아랫면으로 이동할 수 있음)부터 전신 효과까지 다양한 정도로 이동할 수 있습니다.뿌리에서 왕관을 관통할 수 있는 는 사과 꽃의 꿀로 들어갈 수 있으며26, 그곳에서 성충 O. cornifrons27을 죽일 수 있습니다.일부 살충제는 또한 꽃가루로 침출되어 옥수수 유충의 발달에 영향을 미치고 사망을 초래합니다19.다른 연구에 따르면 일부 살균제는 관련 종인 O. lignaria의 둥지 행동을 크게 변화시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.또한, 살충제 노출 시나리오(살균제 포함)를 시뮬레이션하는 실험실 및 현장 연구에서는 살충제가 생리22 형태29 및 꿀벌과 일부 고독한 벌의 생존에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.개화 중에 열린 꽃에 직접 적용되는 다양한 살균제 스프레이는 애벌레 발달을 위해 성충이 수집한 꽃가루를 오염시킬 수 있으며, 그 효과는 아직 연구 중입니다30.
애벌레의 발달은 꽃가루와 소화기 계통의 미생물 군집에 의해 영향을 받는다는 사실이 점차 인식되고 있습니다.꿀벌 미생물군집은 체질량31, 대사 변화22 및 병원체에 대한 민감성32과 같은 매개변수에 영향을 미칩니다.이전 연구에서는 고독한 꿀벌의 미생물 군집에 대한 발달 단계, 영양분 및 환경의 영향을 조사했습니다.이 연구는 고독한 꿀벌 종 중에서 가장 흔한 박테리아 속인 슈도모나스(Pseudomonas)와 델프티아(Delftia)뿐만 아니라 유충과 꽃가루 미생물군집33의 구조와 풍부함의 유사성을 밝혀냈습니다.그러나 살균제는 벌의 건강을 보호하기 위한 전략과 관련되어 있지만 직접적인 경구 노출을 통해 유충 미생물군에 대한 살균제가 미치는 영향은 아직 연구되지 않은 상태로 남아 있습니다.
이 연구에서는 오염된 식품에서 옥수수뿔나방 유충에게 경구 투여되는 접촉 및 전신 살균제를 포함하여 미국에서 나무 열매에 사용하도록 등록된 일반적으로 사용되는 6가지 살균제의 실제 투여량에 대한 효과를 테스트했습니다.우리는 접촉 및 전신 살균제가 벌의 체중 증가를 감소시키고 사망률을 증가시키는 것을 발견했으며, 만코제브 및 피리티오피드와 관련된 가장 심각한 영향을 미쳤습니다.그런 다음 우리는 만코제브 처리된 꽃가루 사료를 먹인 유충의 미생물 다양성을 대조 사료를 먹인 애벌레와 비교했습니다.우리는 통합 해충 및 수분 매개자 관리(IPPM)36 프로그램에 대한 사망률과 영향을 뒷받침하는 잠재적 메커니즘에 대해 논의합니다.
고치에서 월동하는 성체 O. cornifrons는 펜실베니아주 Biglerville의 Fruit Research Center에서 입수하여 -3 ~ 2°C(±0.3°C)에서 보관했습니다.실험 전(총 600개의 누에고치)2022년 5월, O. Cornifrons 고치 100개를 매일 플라스틱 컵(컵당 고치 50개, DI 5cm × 15cm 길이)으로 옮기고 컵 내부에 물티슈를 넣어 개봉을 촉진하고 씹을 수 있는 기질을 제공하여 돌에 가해지는 스트레스를 줄였습니다. 꿀벌37 .고치가 들어 있는 두 개의 플라스틱 컵을 50% 자당 용액이 들어 있는 10ml 피더가 있는 곤충 케이지(30×30×30cm, BugDorm MegaView Science Co. Ltd., 대만)에 넣고 4일 동안 보관하여 닫힘과 짝짓기를 보장합니다.23°C, 상대습도 60%, 광주기 10 l(낮은 강도): 14일.100마리의 짝짓기한 암컷과 수컷을 6일 동안(하루 100마리) 매일 아침 사과 개화 기간 동안 두 개의 인공 둥지(함정 둥지: 폭 33.66 × 높이 30.48 × 길이 46.99 cm; 보충 그림 1)에 풀어 놓았습니다.펜실베니아 주립 수목원에 위치, 체리(Prunus cerasus 'Eubank' Sweet Cherry Pie™), 복숭아(Prunus persica 'Contender'), Prunus persica 'PF 27A' Flamin Fury®), 배(Pyrus perifolia 'Olympic', Pyrus perifolia 'Shinko', Pyrus perifolia 'Shinseiki'), 코로나리아 사과나무(Malus coronaria) 및 다양한 품종의 사과나무(Malus coronaria, Malus), 국내산 사과나무 'Co-op 30′ Enterprise™, Malus 사과나무' Co- Op 31′ Winecrisp™, 베고니아 'Freedom', 베고니아 'Golden Delicious', 베고니아 'Nova Spy').각각의 파란색 플라스틱 새집은 두 개의 나무 상자 위에 꼭 들어맞습니다.각 둥지 상자에는 불투명 셀로판 튜브(0.7 OD 참조 플라스틱 플러그(T-1X 플러그) 참조)에 삽입된 800개의 빈 크래프트 종이 튜브(나선형 개방형, 0.8cm ID × 15cm L)(Jonesville Paper Tube Co., Michigan)가 포함되어 있습니다. .
두 둥지 상자 모두 동쪽을 향하고 설치류와 새의 접근을 방지하기 위해 녹색 플라스틱 정원 울타리(Everbilt 모델 #889250EB12, 개구부 크기 5 × 5 cm, 0.95 m × 100 m)로 덮여 둥지 상자 토양 옆의 토양 표면에 배치되었습니다. 상자.둥지 상자(보조 그림 1a).옥수수 천공충 알은 둥지에서 30개의 튜브를 수집하여 실험실로 운반하여 매일 수집되었습니다.가위를 사용하여 튜브 끝 부분을 잘라낸 다음 나선형 튜브를 분해하여 새끼 세포를 노출시킵니다.곡선형 주걱(Microslide 도구 키트, BioQuip Products Inc., California)을 사용하여 개별 알과 꽃가루를 제거했습니다.계란을 축축한 여과지에서 배양하고 실험에 사용하기 전에 페트리 접시에 2시간 동안 두었습니다(보충 그림 1b-d).
실험실에서 우리는 사과 꽃이 피기 전과 도중에 세 가지 농도(0.1X, 0.5X, 1X)로 살포한 6가지 살균제의 경구 독성을 평가했습니다. 여기서 1X는 100갤런의 물/에이커당 살포된 표시입니다. 높은 현장 투여량 = 농도 해당 영역에서)., 1 번 테이블).각 농도는 16회 반복되었습니다(n=16).2가지 접촉 살균제(표 S1: 만코제브 2696.14ppm 및 캡탄 2875.88ppm) 및 4가지 전신 살균제(표 S1: 피리티오스트로빈 250.14ppm, 트리플록시스트로빈 110.06ppm, 마이클로부타닐 아졸 75.12ppm, 시프로디닐 280.845ppm) 과일, 채소 및 관상용 작물에 대한 독성 .분쇄기를 사용하여 꽃가루를 균질화하고 0.20g을 우물(24-well Falcon Plate)에 옮기고 1μL의 살균제 용액을 첨가 및 혼합하여 알이 놓인 깊이 1mm의 우물이 있는 피라미드형 꽃가루를 형성했습니다.미니 주걱을 사용하여 놓습니다(보조 그림 1c, d).팔콘 플레이트는 실온(25°C) 및 70% 상대습도에서 보관되었습니다.우리는 이를 순수한 물로 처리된 균질한 꽃가루 사료를 먹인 대조군 유충과 비교했습니다.우리는 분석 저울(Fisher Scientific, 정확도 = 0.0001g)을 사용하여 애벌레가 번데기 전 연령에 도달할 때까지 사망률을 기록하고 격일로 애벌레 체중을 측정했습니다.마지막으로 성비는 2.5개월 후에 고치를 개봉하여 평가하였다.
전체 O. cornifrons 유충 (처리 조건 당 n = 3, mancozeb 처리 및 처리되지 않은 꽃가루)에서 DNA를 추출했으며 특히 mancozeb에서 유충에서 가장 높은 사망률이 관찰 되었기 때문에 이러한 샘플에 대해 미생물 다양성 분석을 수행했습니다.MnZn을 받습니다.DNAZymoBIOMICS®-96 MagBead DNA 키트(Zymo Research, Irvine, CA)를 사용하여 DNA를 증폭, 정제하고 v3 키트를 사용하여 Illumina® MiSeq™에서 서열 분석(600주기)했습니다.박테리아 16S 리보솜 RNA 유전자의 표적화된 서열분석은 16S rRNA 유전자의 V3-V4 영역을 표적으로 하는 프라이머를 사용하는 Quick-16S™ NGS Library Prep Kit(Zymo Research, Irvine, CA)를 사용하여 수행되었습니다.또한, 10% PhiX 포함을 이용하여 18S 서열분석을 수행하였고, 프라이머 쌍 18S001 및 NS4를 이용하여 증폭을 수행하였다.
QIIME2 파이프라인(v2022.11.1)을 사용하여 쌍을 이루는 읽기39를 가져오고 처리합니다.이러한 읽기는 트리밍 및 병합되었으며 QIIME2(qiimedada2 노이즈 페어링)의 DADA2 플러그인을 사용하여 키메라 시퀀스가 제거되었습니다.16S 및 18S 클래스 할당은 객체 분류기 플러그인 Classify-sklearn과 사전 훈련된 아티팩트 silva-138-99-nb-classifier를 사용하여 수행되었습니다.
모든 실험 데이터는 정규성(Shapiro-Wilks) 및 분산의 균질성(Levene's test)에 대해 확인되었습니다.데이터 세트가 모수적 분석의 가정을 충족하지 않았고 변환이 잔차 표준화에 실패했기 때문에 두 가지 요인[시간(3상 2, 5, 8일)을 사용하여 비모수적 양방향 ANOVA(Kruskal-Wallis)를 수행했습니다. 시점) 및 살균제] 유충의 체중에 대한 처리 효과를 평가한 후 Wilcoxon 테스트를 사용하여 사후 비모수 쌍별 비교를 수행했습니다.우리는 세 가지 살균제 농도에 걸쳐 살균제가 생존에 미치는 영향을 비교하기 위해 포아송 분포를 갖춘 일반화 선형 모델(GLM)을 사용했습니다.차등 존재비 분석을 위해 ASV(앰플리콘 서열 변이체)의 수가 속 수준에서 축소되었습니다.16S(속 수준)와 18S 상대 풍부도를 사용하는 그룹 간의 차등 풍부도 비교는 매크로에서 모델링된 베타 제로 팽창(BEZI) 계열 분포를 사용하여 위치, 규모 및 모양(GAMLSS)에 대한 일반화된 추가 모델을 사용하여 수행되었습니다. .마이크로바이옴 R43(v1.1)에서.1).차등 분석 전에 미토콘드리아와 엽록체 종을 제거합니다.18S의 분류학적 수준이 다르기 때문에 각 분류군의 가장 낮은 수준만 차등 분석에 사용되었습니다.모든 통계 분석은 R(v. 3.4.3., CRAN 프로젝트)(Team 2013)을 사용하여 수행되었습니다.
mancozeb, pyrithiostrobin 및 trifloxystrobin에 노출되면 O. cornifrons의 체중 증가가 크게 감소했습니다(그림 1).이러한 효과는 평가된 세 가지 용량 모두에서 일관되게 관찰되었습니다(그림 1a-c).사이클로스트로빈과 마이클로부타닐은 유충의 무게를 크게 줄이지 않았습니다.
4가지 식이 요법(균질한 꽃가루 사료 + 살균제: 대조군, 0.1X, 0.5X 및 1X 용량)으로 3가지 시점에서 측정된 줄기천공 유충의 평균 생체중.(a) 저용량(0.1X): 첫 번째 시점(1일): χ2: 30.99, DF = 6;P < 0.0001, 두 번째 시점(5일차): 22.83, DF = 0.0009;세번째;포인트(8일차): χ2: 28.39, DF = 6;(b) 절반 용량(0.5X): 첫 번째 시점(1일): χ2: 35.67, DF = 6;P < 0.0001, 두 번째 시점(1일).): χ2: 15.98, DF = 6;P = 0.0090;세 번째 시점(8일) χ2: 16.47, DF = 6;(c) 부위 또는 전체 용량(1X): 첫 번째 시점(1일) χ2: 20.64, P = 6;P = 0.0326, 두 번째 시점(5일차): χ2: 22.83, DF = 6;P = 0.0009;세 번째 시점(8일): χ2: 28.39, DF = 6;비모수적 분산 분석.막대는 쌍별 비교의 평균 ± SE를 나타냅니다(α = 0.05)(n = 16) *P ≤ 0.05, **P ≤ 0.001, ***P ≤ 0.0001.
가장 낮은 용량(0.1X)에서 유충 체중은 트리플록시스트로빈에서 60%, 만코제브에서 49%, 마이클로부타닐에서 48%, 피리티스트로빈에서 46% 감소했습니다(그림 1a).현장 선량의 절반(0.5X)에 노출되었을 때 만코제브 유충의 체중은 86%, 피리티오스트로빈은 52%, 트리플록시스트로빈은 50% 감소했습니다(그림 1b).만코제브의 전체 현장 투여(1X)는 유충 체중을 82%, 피리티오스트로빈을 70%, 트리플록시스트로빈, 마이클로부타닐 및 상가드를 약 30% 감소시켰습니다(그림 1c).
사망률은 만코제브 처리된 꽃가루를 먹인 유충에서 가장 높았고, 피리티오스트로빈과 트리플록시스트로빈이 그 뒤를 이었습니다.Mancozeb과 pyritisoline의 복용량이 증가함에 따라 사망률이 증가했습니다 (그림 2; 표 2).그러나 옥수수 천공충 사망률은 트리플록시스트로빈 농도가 증가함에 따라 약간만 증가했습니다.시프로디닐과 캡탄은 대조 치료에 비해 사망률을 크게 증가시키지 않았습니다.
6가지 다른 살균제로 개별적으로 처리된 꽃가루를 섭취한 후 천공파리 유충의 사망률을 비교했습니다.Mancozeb과 pentopyramide는 옥수수 구더기에 대한 경구 노출에 더 민감했습니다(GLM: χ = 29.45, DF = 20, P = 0.0059)(선, 기울기 = 0.29, P < 0.001, 기울기 = 0.24, P <0.00)).
평균적으로 모든 치료에서 환자의 39.05%가 여성이었고 60.95%가 남성이었습니다.대조군 치료 중 여성의 비율은 저선량(0.1X) 및 반선량(0.5X) 연구에서 모두 40%였으며, 현장선량(1X) 연구에서는 30%였다.0.1X 용량에서 만코제브와 마이클로부타닐로 치료한 꽃가루를 먹인 유충 중 성충의 33.33%는 암컷, 성충의 22%는 암컷, 성충 유충의 44%는 암컷, 성충 유충의 44%는 암컷이었습니다.암컷, 성체 유충의 41%가 암컷이었고 대조군은 31%였습니다(그림 3a).0.5배 용량에서 만코제브 및 피리티오스트로빈 투여군에서 성충의 33%가 암컷이었고, 트리플록시스트로빈 투여군에서 36%, 마이클로부타닐 투여군에서 41%, 시프로스트로빈 투여군에서 46%였습니다.이 수치는 그룹 내에서 53%였습니다.캡탄 그룹에서는 38%, 대조군에서는 38%였습니다(그림 3b).1X 용량에서는 만코제브군 30%가 여성, 피리티오스트로빈군 36%, 트리플록시스트로빈군 44%, 마이클로부타닐군 38%, 대조군 50%가 여성으로 38.5%(그림 3c) .
유충 단계 살균제 노출 후 암컷 및 수컷 천공충의 비율.(a) 저용량(0.1X).(b) 절반 용량(0.5X).(c) 현장 선량 또는 전체 선량(1X).
16S 서열 분석은 만코제브 처리된 꽃가루를 먹인 유충과 처리되지 않은 꽃가루를 먹인 유충 사이에 박테리아 그룹이 다르다는 것을 보여주었습니다(그림 4a).꽃가루를 먹인 처리되지 않은 유충의 미생물 지수는 만코제브 처리된 꽃가루를 먹인 유충의 미생물 지수보다 높았습니다(그림 4b).그룹 간 관찰된 풍부함의 차이는 통계적으로 유의하지 않았지만, 처리되지 않은 꽃가루를 먹은 유충에서 관찰된 것보다 유의하게 낮았습니다(그림 4c).상대적인 풍부함은 대조 꽃가루를 먹인 유충의 미생물이 만코제브 처리된 유충을 먹인 유충의 미생물군보다 더 다양하다는 것을 보여주었습니다(그림 5a).기술 분석 결과 대조군과 mancozeb 처리 샘플에서 28개의 속이 존재하는 것으로 나타났습니다(그림 5b).c 18S 시퀀싱을 사용한 분석에서는 큰 차이가 나타나지 않았습니다 (보충 그림 2).
16S 서열을 기반으로 한 SAV 프로파일을 Shannon 풍부도와 비교하고 문 수준에서 풍부함을 관찰했습니다.(a) 처리되지 않은 꽃가루 공급 또는 대조군(파란색) 및 만코제브 공급 유충(주황색)의 전체 미생물 군집 구조를 기반으로 한 주 좌표 분석(PCoA).각 데이터 포인트는 별도의 샘플을 나타냅니다.PCoA는 다변량 t 분포의 Bray-Curtis 거리를 사용하여 계산되었습니다.타원은 80% 신뢰 수준을 나타냅니다.(b) 상자 그림, 원시 Shannon 자산 데이터(포인트) 및 c.관찰 가능한 부.상자 그림에는 중앙선, 사분위수 범위(IQR) 및 1.5 × IQR(n = 3)에 대한 상자가 표시됩니다.
만코제브 처리된 꽃가루와 처리되지 않은 꽃가루를 먹인 유충의 미생물 군집 구성.(a) 유충에서 미생물 속의 상대적 풍부함을 읽습니다.(b) 확인된 미생물 군집의 열 지도.Delftia(OR = 0.67, P = 0.0030) 및 Pseudomonas(OR = 0.3, P = 0.0074), Microbacterium(OR = 0.75, P = 0.0617)(OR = 1.5, P = 0.0060);히트맵 행은 상관 거리와 평균 연결성을 사용하여 클러스터링됩니다.
우리의 결과는 개화 중에 널리 적용되는 접촉성 살균제(mancozeb) 및 전신성 살균제(피로스트로빈 및 트리플록시스트로빈)에 대한 경구 노출이 체중 증가를 크게 감소시키고 옥수수 유충의 사망률을 증가시키는 것으로 나타났습니다.또한 만코제브는 번데기 전 단계에서 미생물군집의 다양성과 풍부함을 크게 감소시켰습니다.또 다른 전신 살균제인 마이클로부타닐은 세 가지 용량 모두에서 유충 체중 증가를 크게 감소시켰습니다.이 효과는 두 번째(5일차) 및 세 번째(8일차) 시점에 나타났습니다.반면, 시프로디닐과 캡탄은 대조군에 비해 체중 증가나 생존율을 유의하게 감소시키지 않았습니다.우리가 아는 한, 이 연구는 직접적인 꽃가루 노출을 통해 옥수수 작물을 보호하는 데 사용되는 다양한 살균제의 포장 비율 효과를 결정한 최초의 연구입니다.
모든 살균제 처리는 대조 처리에 비해 체중 증가를 크게 감소시켰습니다.만코제브는 평균 51% 감소로 유충 체중 증가에 가장 큰 영향을 미쳤고 피리티오스트로빈이 그 뒤를 이었습니다.그러나 다른 연구에서는 유충 단계에 대한 현장 투여량의 살균제에 대한 부작용이 보고되지 않았습니다44.디티오카바메이트 살생물제는 낮은 급성 독성을 갖는 것으로 나타났지만45, 만코제브와 같은 에틸렌 비스디티오카바메이트(EBDCS)는 요소에틸렌 황화물로 분해될 수 있습니다.다른 동물에서의 돌연변이 유발 효과를 고려하면 이 분해 산물이 관찰된 효과의 원인일 수 있습니다46,47.이전 연구에서는 에틸렌 티오우레아의 형성이 온도 상승48, 습도 수준49 및 제품 보관 기간50과 같은 요인에 의해 영향을 받는 것으로 나타났습니다.살생물제의 적절한 보관 조건은 이러한 부작용을 완화할 수 있습니다.또한, 유럽식품안전청(European Food Safety Authority)은 다른 동물의 소화기관에 발암성을 나타내는 것으로 밝혀진 피리티오피드(pyrithiopide)의 독성에 대해 우려를 표명했습니다51.
만코제브, 피리티오스트로빈 및 트리플록시스트로빈을 경구 투여하면 옥수수천공충 유충의 사망률이 증가합니다.대조적으로, 마이클로부타닐, 시프로사이클린 및 캡탄은 사망률에 영향을 미치지 않았습니다.이러한 결과는 captan이 성체 O. lignaria와 Apis mellifera L. (Hymenoptera, Apisidae)의 생존을 유의하게 감소시킨다는 것을 보여준 Ladurner et al.52의 결과와 다릅니다.또한, 캡탄(captan) 및 보스칼리드(boscalid)와 같은 살균제는 유충 사망률을 유발하거나52,53,54 먹이 행동을 변화시키는 것으로 밝혀졌습니다55.이러한 변화는 꽃가루의 영양적 품질과 궁극적으로 유충 단계의 에너지 획득에 영향을 미칠 수 있습니다.대조군에서 관찰된 사망률은 다른 연구와 일치했습니다56,57.
우리 연구에서 관찰된 남성 선호 성비는 이전에 Vicens와 Bosch가 O. cornuta에 대해 제안한 것처럼 불충분한 짝짓기 및 개화 중 열악한 기상 조건과 같은 요인으로 설명될 수 있습니다.우리 연구에 참여한 암컷과 수컷은 짝짓기까지 4일(일반적으로 성공적인 짝짓기에 충분하다고 간주되는 기간)이 있었지만 스트레스를 최소화하기 위해 의도적으로 빛의 강도를 줄였습니다.그러나 이러한 수정은 의도치 않게 짝짓기 과정을 방해할 수 있습니다.또한, 꿀벌은 비와 저온(5°C 미만)을 포함하여 며칠 동안 악천후를 경험하며 이는 짝짓기 성공에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다4,23.
우리의 연구는 전체 유충 미생물군집에 초점을 맞추었지만, 우리의 결과는 꿀벌 영양 및 살균제 노출에 중요할 수 있는 박테리아 공동체 간의 잠재적인 관계에 대한 통찰력을 제공합니다.예를 들어, 만코제브 처리된 꽃가루를 먹인 유충은 처리되지 않은 꽃가루를 먹인 유충에 비해 미생물 군집 구조와 풍부도가 크게 감소했습니다.처리되지 않은 꽃가루를 소비하는 유충에서는 박테리아 그룹인 Proteobacteria와 Actinobacteria가 우세했으며 주로 호기성 또는 통성 호기성이었습니다.일반적으로 고독한 꿀벌 종과 관련된 델프트 박테리아는 병원균에 대한 잠재적인 보호 역할을 나타내는 항생제 활성을 갖는 것으로 알려져 있습니다.또 다른 박테리아 종인 슈도모나스(Pseudomonas)는 처리되지 않은 꽃가루를 먹인 유충에 풍부했지만 만코제브를 처리한 유충에서는 크게 감소했습니다.우리의 결과는 Pseudomonas가 O. bicornis 및 기타 고독한 말벌에서 가장 풍부한 속 중 하나로 식별된 이전 연구를 뒷받침합니다.O. cornifrons의 건강에 대한 Pseudomonas의 역할에 대한 실험적 증거는 연구되지 않았지만, 이 박테리아는 딱정벌레 Paederus fuscipes에서 보호 독소의 합성을 촉진하고 시험관 내에서 아르기닌 대사를 촉진하는 것으로 나타났습니다35, 65. 이러한 관찰은 O. cornifrons 유충의 발달 기간 동안 바이러스 및 박테리아 방어에 대한 잠재적인 역할.마이크로박테리움(Microbacterium)은 우리 연구에서 확인된 또 다른 속으로, 기아 상태에서 검은 동애등에 유충에 높은 숫자로 존재하는 것으로 보고되었습니다66.O. cornifrons 유충에서 미생물은 스트레스 조건 하에서 장내 미생물군집의 균형과 탄력성에 기여할 수 있습니다.또한 Rhodococcus는 O. cornifrons 유충에서 발견되며 해독 능력으로 알려져 있습니다67.이 속은 A. florea의 내장에서도 발견되지만 그 양은 매우 적습니다68.우리의 결과는 유충의 대사 과정을 변화시킬 수 있는 수많은 미생물 분류군에 걸쳐 다양한 유전적 변이가 존재함을 보여줍니다.그러나 O. cornifrons의 기능적 다양성에 대한 더 나은 이해가 필요합니다.
요약하면, 결과는 만코제브, 피리티오스트로빈 및 트리플록시스트로빈이 체중 증가를 감소시키고 옥수수 천공충 유충의 사망률을 증가시키는 것을 나타냅니다.수분매개체에 대한 살균제의 영향에 대한 우려가 커지고 있지만, 이들 화합물의 잔류 대사산물의 영향을 더 잘 이해할 필요가 있습니다.이러한 결과는 살균제를 선택하고 적용 시기를 다양하게 하거나 덜 유해한 대안의 사용을 장려함으로써 농부들이 과일 나무 개화 전과 도중에 특정 살균제 사용을 피하도록 돕는 통합 수분 매개자 관리 프로그램에 대한 권장 사항에 포함될 수 있습니다. 36. 이 정보 권장 사항을 개발하는 데 중요합니다.기존 살포 프로그램을 조정하고 살균제를 선택할 때 살포 시기를 변경하거나 덜 위험한 대안의 사용을 장려하는 등 살충제 사용에 대해 설명합니다.성비, 섭식 행동, 장내 미생물군집, 옥수수 천공충 체중 감소 및 사망률의 기초가 되는 분자 메커니즘에 대한 살균제의 부작용에 대한 추가 연구가 필요합니다.
그림 1과 2의 소스 데이터 1, 2, 3은 figshare 데이터 저장소 DOI: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.24996245 및 https://doi.org/10.6084/m9에 기탁되었습니다.figshare.24996233.현재 연구에서 분석된 서열(그림 4, 5)은 NCBI SRA 저장소에서 수탁 번호 PRJNA1023565로 제공됩니다.
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게시 시간: 2024년 5월 14일