Empirische, Metagenomic en computationele technieken verlichten de mechanismen door welke fungiciden compromis Bee gezondheid

Beheerd en wilde bijen soorten ondervindt wijdverbreide dalingen, met grote gevolgen voor zowel natuur- en landbouw systemen¹. Ondanks gezamenlijke inspanningen om te begrijpen van de oorzaken van dit probleem, zijn de factoren rijden honing honingbij dalingen nog steeds niet goed begrepen^2,3,4. Voor bepaalde soorten van wilde, inheemse bijen, is de situatie geworden dire^5,6. Als de bijenvolken kunnen niet worden gehandhaafd wanneer ze elkaar met de industriële landbouw snijden, hun bevolking zal blijven dalen en de gewassen waarvoor bestuivers (35% van de wereldwijde productie⁷) zal doorstaan verminderd oogsten.

Terwijl vele potentiële factoren zoals bestrijdingsmiddelen blootstelling, ziekte en habitat verlies^1,4,8,9,10 zijn betrokken bij de daling van de bijen van de honing, relatief is weinig bekend over de interactieve effect van deze stressoren op inheemse bijen gezondheid, binnen of in de buurt van landbouwsystemen. Veel huidige onderzoeksinspanningen blijven richten op insecticiden (bijv, neonicotinoids^11,12), hoewel afgelopen onderzoek wijst uit dat fungiciden ook een rol in de daling van de bee spelen kunnen door afbreuk te doen aan Geheugenvorming, olfactorische receptie¹³, nest erkenning¹⁴, enzymactiviteit en metabolische functies^15,16,17. Wereldwijd blijven de Fungiciden op bloeiende gewassen worden toegepast tijdens de bloei. Recente studies hebben gedocumenteerd dat bijen brengen vaak fungicide residuen terug naar de korf¹⁸, inderdaad, studies hebben aangetoond een groot aantal geteste bijenkasten bevatte fungicide residuen^19,20. Verdere werkzaamheden is gebleken dat fungicide residu wordt geassocieerd met hoge tarieven van honing honingbij larvale sterfte^21,22,23 en de aanwezigheid van “entombed pollen” binnen de koloniën, die hoewel niet-toxisch, is verstoken van microbiële activiteit en voedingswaarde gecompromitteerde²⁴. Ondanks het feit dat fungiciden hebben lang beschouwd als “bee-safe”, blijkt nu dat de blootstelling aan fungicide alleen kan leiden tot ernstige kolonie verliezen in een inheemse bumble bee soorten, Bombus impatiens²⁵.

Om het oorzakelijk verband tussen blootstelling van de fungicide en kolonie sterfte, de werkwijze van deze chemische stoffen moeten worden bepaald. Blijkens in bodems²⁶, sedimenten²⁷en²⁸van het aquatisch milieu, gericht op schimmels, fungiciden waarschijnlijk veranderen schimmel overvloed en diversiteit binnen de stuifmeel-bepalingen, waardoor het inroepen van een grote gemeenschap die verschuiving kan sterk gunst bacteriën. Zonder schimmel concurrenten of antagonisten, kunnen bepaalde pathogene bacteriën vermenigvuldigen relatief ongecontroleerde, vergemakkelijking van het bederf van stuifmeel-bepalingen. Afgelopen onderzoek heeft aangetoond dat micro-organismen, met name de gisten en filamenteuze schimmels, dienen als voeding symbionten voor bijen^29,30,31, beschermen tegen parasieten en pathogenen^{32 ,33}, en op lange termijn behoud van stuifmeel winkels bieden. Fungiciden, daarom kunnen niet indirect schade toebrengen aan onrijpe bijen door het verstoren van de microbiële Gemeenschap die nodig is om deze services te verstrekken en/of door het verhogen van de gevoeligheid voor opportunistische pathogenen en parasieten¹². Met de toenemende eisen op de productie van levensmiddelen, zijn gewassen die wereldwijd wordt gespoten jaarlijks met fungiciden tijdens bloei, onderstrepen de noodzaak om te begrijpen de omvang van dergelijke fungicide-geïnduceerde effecten.

Tot op heden, de lacunes in de primaire kennis met betrekking tot inheemse honingbij microbiële ecologie kan worden vertegenwoordigd door de volgende vragen: in welke mate verandert fungicide de microbiële Gemeenschap in bijen stuifmeel-voorzieningen? Wat zijn de downstream effecten van de consumptie van stuifmeel met een ingrijpend gewijzigde microbiële Gemeenschap? Houden met deze ecologisch germane vragen, experimenten werden ontwikkeld met de belangrijkste doelstellingen van het openbaren van 1) dat alleen fungicide-residu kan leiden tot daling van de strenge kolonie in een inheemse honingbij soorten; 2) de mate waarop microbiële gemeenschappen in stuifmeel-bepalingen worden gewijzigd door fungiciden, en 3) hoe bee gezondheid wordt beïnvloed door een sterk veranderde microbiële Gemeenschap. De experimentele doelstellingen werden gedefinieerd om aan te pakken van de bovenstaande vragen met behulp van een combinatie van laboratorium en veld-gebaseerde experimenten. Met behulp van state-of-the-art metagenomic en moleculaire technieken naast traditionele methoden van veld observatie, dit onderzoek heeft tot doel om samen stuk van de potentiële gezondheidseffecten van fungiciden bee.

De eerste doelstelling van deze studie is om aan te tonen dat fungicide blootstelling alleen leiden aanzienlijke kolonie verliezen onder inheemse honingbij soorten tot kan. Een studie waarbij grote veld kooien werd gebruikt voor het onderzoeken van de effecten van fungicide blootstelling op de groei van de kolonie van Bombus impatiens, een alomtegenwoordige, overvloedige inheemse honingbij in de VS (afbeelding 1, afbeelding 2, Figuur 3). Het was veronderstelde dat bijenkasten fungicide-behandeld voorleggen aan het zou lagere fitness en atypische demografie in vergelijking met niet-blootgesteld kasten. Gegevens die zijn verkregen uit dit experiment ondersteund deze hypothese, aan te tonen dat residuen van het fungicide binnen stuifmeel de enige oorzaak van diepe kolonie verliezen in een inheemse bumble bee soorten²⁵kunnen zijn. De tweede doelstelling van deze studie is om te onderzoeken van de reactie van de stuifmeel-microbiome fungicide blootstelling. Het is veronderstelde dat de samenstelling van de Gemeenschap van microben in stuifmeel-bepalingen blootgesteld aan fungiciden van die van onbehandeld stuifmeel afwijken zullen. Terwijl schimmel overvloed diversiteit naar verwachting aanzienlijk afnemen, zal bacteriën en/of een één dominante schimmel soort waarschijnlijk groeien ongecontroleerde bij gebrek aan andere concurrerende schimmels. Door een reeks van in-vivo proeven, zal deze verschuivingen in microbiële Gemeenschap samenstelling worden geanalyseerd met behulp van metagenomics.