Behavior and gut microbiome of the stingless bee Partamona helleri under sublethal exposure to a leaf fertilizer and a bioinsecticide

Abstract

The gut microbiome is related with nutritional health and immunocompetence of insects, besides is essential to neutralize impairs caused by pathogens or xenobiotics. Agrochemicals are regarded as one of the culprits often associated with the decline of bees, which occur by lethal and sublethal exposures during the foraging and, posteriorly with the food contamination within colony. In natural condition, is know that stingless bees have been submitted to chronic exposures by agrochemicals, which can compromise the gut microbiome and behavior in bees favoring for colony collapse, however, the effect of the leaf fertilizers and bioinsecticides remain neglected and are potentially important. Herein, we assess the sublethal effect of leaf fertilizer copper sulphate and bioinsecticide spinosad on forage bee behavior and gut microbiome composition of the stingless bee Partamona helleri (Friese), an important pollinator native in Neotropical region. Behavior bioassays and composition of gut microbiome were performed with forage bees orally exposed to LC 5 estimated from copper sulphate and spinosad. The characterizing of gut microbiota was through sequencing on illumina Miseq platform of the V4-V5 region of the bacterial 16S rRNA gene. The sublethal exposure to copper sulphate and spinosad did not affect in pattern on the overall activity, flight take-off and feed consumption. In contrast, copper sulphate decreases respiration rate and caused accumulation of copper in bodies of bees exposed. Neither copper sulphate nor spinosad altered the richness of the gut microbiome, but spinosad increased the differential abundance of the genus Gilliamella. In conclusion, agrochemicals considered safe for pollinators can exhibit high toxicity to stingless bees, revealing sublethal effects on physiology and changes in the differential abundance the gut microbiome of P. helleri. compromising the pollination services in Neotropical region that provide these pollinators, and therefore deserve further investigations.

O microbioma intestinal está relacionada a saúde nutricional e a imunocompetência dos insetos, além de ser essencial para neutralizar prejuízos causados por patógenos ou xenobioticos. Agroquímicos tem sido frequentemente associado ao declínio de abelhas, os quais ocorrem pela exposição letal e subletal durante o forrageamento e, posteriormente, com a contaminação do alimento dentro da colônia. Em condições naturais, sabe-se que abelhas sem-ferrão têm sido submetidas a exposições crônicas de agroquímicos, o que pode comprometer o microbioma intestinal e favorecer o colapso da colônia, no entanto, o efeito dos fertilizantes foliares é bioinseticidas nesse contexto é pouco explorado e são potencialmente importantes. Aqui, nós avaliamos o efeito subletal do fertilizante foliar sulfato de cobre e do bioinseticida espinosade na abelha sem-ferrão Partamona helleri (Friese), um importante polinizador nativo da região Neotropical. Os bioensaios comportamentais e a composição do microbioma intestinal foram realizados com abelhas forrageiras expostas oralmente à CL5 estimadas de sulfato de cobre e espinosade. A caracterização da microbiota foi através do sequenciamento na plataforma ilumina MiSeq das regiões V4-V5 do gene bacteriano 16S rRNA. A exposição subletal ao sulfato de cobre e ao espinosade não evidenciaram mudanças no padrão da atividade geral de grupo, decolagem para voo e consumo de alimento. Por outro lado, o sulfato de cobre diminuiu a taxa respiratória e causou um acúmulo de cobre no corpo das abelhas expostas. Nem o sulfato de cobre ou espinosade alteraram a riqueza do microbioma intestinal, mas o bioinseticida espinosade aumentou a abundância diferencial do gênero Gilliamella. Em conclusão, agroquímicos considerados seguros para os polinizadores podem exibir alta toxicidade para abelhas sem-ferrão, revelando mudanças sobre a fisiologia e induzindo mudanças na abundância relativa diferencial do microbioma intestinal de P. helleri. comprometendo os serviços de polinização nas regiões neotropicais desses polinizadores, portanto, merece futuras avaliações.