اثرات زیرکشنده پروپیکونازول و دو جدایه تریکودرما (.Trichoderma spp) روی فیزیولوژی لارو زنبورعسل Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae)

کد مقاله : 1869-24IPPC (R3)
نویسندگان
1گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
2بخش زنبورعسل، گروه علوم دامی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
3پژوهشکده کشاورزی هسته‏ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‏ای، سازمان انرژی اتمی ایران، کرج، ایران
چکیده
زنبورعسل Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) از حشرات مفید ازنظر گرده‏افشانی و تولید محصولاتی ازجمله عسل، ژل رویال، زهر، بره‏موم و گرده محسوب می‏شود. این حشره در طول زندگی خود ممکن است در معرض آفت‏کش‏های مختلفی قرار گیرد که این موضوع می‏تواند وضعیت فیزیولوژیکی مراحل مختلف زیستی آن ازجمله لاروها را تحت تأثیر قرار دهد. قارچ‏کش شیمیایی پروپیکونازول (PRO) و زیستی تریکودرما (Trichoderma spp.) جزء ترکیبات پر مصرف در کشاورزی هستند و روی محصولات مختلفی استفاده می‏شوند که معمولاً زنبور عسل از آن‏ها بازدید می‏کند. در این پژوهش، اثرات PRO و دو مخلوط از جدایه‏های وحشی و موتانت Trichoderma spp. (به ترتیب تحت عنوان TriW و TriM) روی مرگ‌ومیر و شاخص‏های فیزیولوژیکی لارو زنبورعسل در شرایط کلنی بررسی شد. غلظت‏های مختلف PRO (45-100،000 نانوگرم ماده مؤثره بر زنبور) و TriW یا TriM (104-106 اسپور بر زنبور) در محلول آب شکر 50 درصد تهیه و 5 میکرولیتر از هریک از تیمارها به سلول‌های حاوی لاروهای سن چهارم (L4) اضافه شد. لاروهای شاهد با 5 میکرولیتر آب شکر تیمار شدند. لاروهای تیمارشده به کندوهای خود بازگردانده شدند. این آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار و هر تکرار شامل 20 لارو انجام شد. سلول‏های نوزادی 3 روز پس از اعمال تیمار بررسی شدند. سلول‏های درپوش‏دار به‌عنوان زنده و سلول‏های خالی یا سلول‏های حاوی لاروهای غیرفعال یا تغییر رنگ‏داده به‌عنوان مرده در نظر گرفته شدند. لاروهای زنده از سلول‏های دربسته خارج و تا زمان اندازه‏گیری پارامترهای فیزیولوژیکی در دمای 80- درجه سلسیوس نگه‏داری شدند. پارامترهای فیزیولوژیکی شامل فعالیت‏های استیل کولین استراز (AChE)، گلوتاتیون اس-ترانسفراز (GST)، کربوکسیل استراز (CaE)، آسکوربات پراکسیداز (APX)، سوپراکسید دسموتاز (SOD)، آلفا-آمیلاز، پروتئاز و همچنین غلظت‏های کربوهیدرات، گلیکوژن، لیپید و پروتئین بودند. نتایج نشان دادند PRO، TriW و TriM به‌طورکلی تأثیر معنی‌داری روی مرگ‌ومیر لاروها نداشتند، اما اثرات قابل‌توجهی روی فیزیولوژی آن‏ها داشتند. فعالیت‏های GST و CaE در مقایسه با تیمار شاهد به ترتیب افزایش و کاهش معنی‏داری نشان دادند (p<0.01)، درحالی‌که فعالیت AChE تغییر معنی‌داری نداشت (p>0.05). تیمار با PRO، TriW و TriM باعث مهار معنی‏دار فعالیت‏های APX و SOD به‌عنوان دو آنزیم مهم آنتی‌اکسیدانی شد (p<0.01). فعالیت آنزیم آلفا-آمیلاز در لاروهای تیمارشده با آفت‏کش‏ها کاهش معنی‏داری در مقایسه با لاروهای شاهد نشان داد (p<0.01)، درحالی‌که فعالیت آنزیم پروتئاز تغییر معنی‏داری نکرد (p>0.05). مقادیر ذخایر انرژی لاروها در پاسخ به PRO، TriW و TriM به میزان معنی‏داری کاهش پیدا کردند (p<0.01). نتایج این پژوهش نشان دادند بااینکه PRO و Trichoderma spp. تلفات معنی‏داری روی لارو زنبورعسل به همراه نداشتند، تغییراتی که در اثر مصرف این آفت‌کش‌ها در فیزیولوژی لاروها ایجاد می‏شود می‏تواند رشد، توسعه و سازگاری کلنی را تحت تأثیر قرار دهد. درنتیجه، پیشنهاد می‏شود در ارزیابی خطر آفت‏کش‏ها برای زنبورعسل، علاوه بر سمیت کشنده، شاخص‏های فیزیولوژیکی این حشره نیز به‌عنوان نشان‏گرهای زیستی مورد ارزیابی قرار گیرد.
کلیدواژه ها
 
Title
Sublethal effects of propiconazole and two isolates of Trichoderma spp. on the physiology of the honey bee Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae) larvae
Authors
Arezoo Banan, Mohammad Homayoonzadeh, Ehssan Torabi, Vahid Ghasemi, Samira Shahbazi, Khalil Talebi Jahromi
Abstract
The honeybee, Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae), is considered one of the most beneficial insects either as a pollinator or a producer of economically valuable products such as honey, royal jelly, venom, propolis, and pollen. Honeybees can be exposed to pesticides during their lifespan, which might negatively affect the physiological status of different life stages of this insect, including the larvae. The chemical fungicide propiconazole (PRO) and the biofungicide Trichoderma spp. are widely used in agriculture, and on various crops normally visited by honey bees. In this research, the effects of PRO and two mixtures of wild and mutant strains of Trichoderma spp. (TriW and TriM, respectively) were investigated on the mortality and physiological parameters of honeybee larvae under colony conditions. Concentrations of PRO (4.5-10,000 ng ai/ml) and TriW or TriM (106-108 spore/ml) in 50% sucrose solution were prepared, and 5 µl of each was added to the cells containing 4th instar larvae. Control larvae were treated with 10 µl of sugar syrup. Treated larvae were returned to the colony from which they had been taken. The experiment was conducted using a completely randomized design with three replications of 20 larvae each. Cells were examined for larvae survival 3 days after treatment. Capped brood cells were considered alive, while empty cells or those containing non-active or brown-colored larvae were regarded as dead. Alive larvae were taken out from the capped cells and kept at -80 °C for analysis of physiological parameters, including activities of acetylcholinesterase (AChE), glutathione S-transferase (GST), carboxylesterase (CaE), ascorbate peroxidase (APX), superoxide dismutase (SOD), α-amylase, protease, and concentrations of carbohydrate, glycogen, lipid, and protein. Results showed that PRO, TriW, and TriM did not generally affect the mortality of treated larvae significantly but caused remarkable effects on their physiology. GST and CaE activities were upregulated and downregulated, respectively, compared to the control (p<0.01), while AChE activity did not show any significant variation (p>0.05). The application of PRO, TriW, and TriM resulted in significant inhibition of APX and SOD activities (p<0.01) as main antioxidant enzymes. The activity of α-amylase in honeybee larvae decreased significantly compared to the control (p<0.01), while the protease activity remained constant (p>0.05). Energy reserves contents of A. mellifera larvae decreased significantly in response to PRO, TriW, and TriM exposure (p<0.01). Our results showed that although PRO and Trichoderma spp. might not affect the honeybee larvae in terms of mortality, variations in the physiological status of the larvae caused by these pesticides may negatively affect the growth, development, and fitness of a colony in long-term exposure. Therefore, it is suggested that in addition to lethal toxicity, the physiological indices should be also evaluated as biomarkers for the risk assessment of pesticides on honeybees.
Keywords
Honeybee, Mortality, biofungicide, physiological biomarkers, risk assessment