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Aug 21, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11506 (2023) Citar este artigo

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A rápida naturalização de Bombus terrestris em toda a Península de Nemuro levou ao declínio de duas espécies nativas japonesas estreitamente relacionadas, nomeadamente Bombus hypocrita sapporensis e Bombus cryptarum florilegus, ambas pertencentes ao subgénero comum Bombus. Embora se acredite amplamente que o acasalamento cruzado de espécies nativas e não nativas é influenciado pelo feromônio sexual masculino comum nesta região, nenhum estudo foi realizado para fundamentar esta afirmação. Assim, investigamos as atividades cruzadas dos feromônios sexuais masculinos entre abelhas nativas e não-nativas, bem como as frequências de acasalamentos cruzados, utilizando ensaios químicos e de DNA. Nossas análises de detectores eletroantenográficos por cromatografia gasosa e testes comportamentais revelaram a presença de atividades cruzadas de feromônios sexuais entre B. terrestris e as duas espécies de abelhas japonesas. Além disso, análises de DNA revelaram a ocorrência de cruzamentos entre espécies nativas e não nativas na Península de Nemuro. No geral, estes resultados indicam a necessidade imediata de medidas de conservação para salvaguardar as populações de abelhas japonesas na Península de Nemuro.

Desde a sua designação como espécie exótica no Japão em 2006, o zangão importado Bombus terrestris L. tem colocado desafios significativos. Embora B. terrestris sirva como um importante polinizador de efeito estufa, rainhas e machos que escaparam estabeleceram populações selvagens em Hokkaido, Japão. Este processo de naturalização levou à competição entre B. terrestris e espécies nativas de abelhas japonesas, à ruptura das relações simbióticas entre plantas nativas e abelhas e à introdução de novas pragas e patógenos1,2,3,4,5,6,7,8 .

Em condições de laboratório, a hibridização entre B. terrestris e espécies de abelhas japonesas intimamente relacionadas, como B. hypocrita hypocrita, B. h. sapporensis e B. ignitus ocorrem prontamente9. No entanto, nenhum híbrido viável é produzido quando rainhas nativas acasalam com machos de B. terrestris, pois os ovos postos cessam o desenvolvimento embrionário10,11. No entanto, o cruzamento entre estas espécies tem efeitos prejudiciais na reprodução dos zangões nativos, uma vez que as rainhas Bombus normalmente acasalam apenas uma ou duas vezes12. Além disso, análises prévias de DNA revelaram a presença de espermatozóides de B. terrestris nas espermatecas de rainhas selvagens de B. h. hipócrita, B. h. sapporensis e B. ignitus, indicando que o cruzamento entre machos de B. terrestris acasalam e rainhas nativas ocorre em campo11. Nosso estudo anterior também sugeriu que o acasalamento cruzado é facilitado pelas semelhanças na produção de feromônios sexuais masculinos na glândula labial (LG) .

A Península de Nemuro, localizada no leste de Hokkaido, representa um habitat valioso para os zangões nativos, com 10 das 15 espécies japonesas, incluindo a espécie rara de abelhas, B. cryptarum florilegus, prosperando nesta região14. Na verdade, B. c. florilegus apresenta distribuição restrita, ocorrendo apenas nas penínsulas Nemuro e Notsuke, no Japão, e está listada como espécie quase ameaçada na Lista Vermelha do Japão14. Dado que B. terrestris se naturalizou nesta região, as populações de B. h. sapporensis e B. c. florilegus têm diminuído constantemente15. Embora se acredite amplamente que o cruzamento entre espécies nativas e não-nativas é influenciado pelo feromônio sexual masculino comum na região, não há evidências empíricas para apoiar esta hipótese. Portanto, utilizando ensaios químicos e de DNA, investigamos as frequências de acasalamento cruzado e as atividades cruzadas de feromônios sexuais masculinos entre abelhas nativas e não-nativas.

Análises anteriores por cromatografia gasosa-detector eletroantennográfico (GC-EAD) confirmaram a presença de dodecanoato de etila, 2,3-diidrofarnesal e 2,3-diidrofarnesol emitidos pelo macho LG em B. terrestris . Além disso, o dodecanoato de etila foi detectado no LG masculino de B. h. sapporensis13. Nossas análises de GC-EAD confirmaram que o LG masculino de B. c. florilegus emite dodecanoato de etila. Além disso, o dodecanoato de etila e o 2,3-diidrofarnesol provocaram respostas antenais eletrofisiológicas claras em rainhas virgens de B. terrestris (Fig. 1Aa). No entanto, apenas o dodecanoato de etila evocou respostas antenais eletrofisiológicas claras em B. h. sapporensis e B. c. rainhas virgens florilegus (Fig. 1Ab, Ac, Ba, Bb, Bc, Ca, Cb, Cc).