Resumen: Se realiza el reconocimiento faunístico de las especies del género Scaphytopius para Colombia, se registran hasta el momento14 especies de las cuales 12 son nuevas para la ciencia, a partir de la observación de aproximadamente 200 especimenes. Se proponen nuevos carácteres externos y genitales para la discriminación de algunas especies. Se muestra la distribución geográfica del género en el país y se hace un acercamiento al manejo de carácteres morfométricos con posible utilidad en la carácterización de especies del género.

 

1. JUSTIFICACIÓN

El trabajo pretende contribuir al mejor conocimiento de la biota de las especies de Scaphytopius (Hemiptera, Cicadellidae, Deltocephalinae), con distribución geográfica en Colombia. Tan solo existen cuatro especies reportadas por Freytag y Sharkey (2002), aún cuando existen 70 especies estimadas para la región neotropical, (Freytag y Sharkey 2002). Este conocimiento taxonómico es necesario para realizar las estimaciones de riqueza, realizar estudios biológicos y para el conocimiento de la funcionalidad ecológica.

Adicionalmente, hay muchas especies de importancia económica dentro de la subfamilia Deltocephalinae que transmiten enfermedades en plantas, donde el insecto actúa como vector (Triplehorn y Johnson 2005). Esto podría sugerir que algunas de las especies de Scaphytopius presentes en el país sean transmisoras de patologías en cultivos.

El grupo está asociado con la transmisión de patógenos como fitoplasmas en varios cultivos y se encuentra dentro de las listas de plagas cuarentenarias para el ingreso de productos vegetales frescos a U.S.A., lo que limita la exportación de productos. En Colombia solo se tienen reportes de la presencia de Scaphytopius pos. fuliginosus y Scaphytopius marginelineatus sobre cultivos de yuca (Manihot esculenta Crantz) afectados por fitoplasmas (CIAT 2002 y 2004).

2. OBJETIVOS

2.1. General:

Realizar un reconocimiento faunístico de las especies pertenecientes al género Scaphytopius Ball (Hemiptera: Cicadellidae), presentes en las principales colecciones taxonómicas de Colombia.

2.2. Específicos:

" Determinar las especies de Scaphytopius presentes en las principales colecciones taxonómicas de Colombia.

" Hacer un análisis de los caracteres diagnósticos y de su variación en algunas especies del género.

" Recopilar información biológica sobre las diferentes especies del género.

" Generar claves taxonómicas y mapas con la distribución geográfica de las especies.

" Generar una colección de referencia para las especies de Scaphytopius de Colombia.

3. MARCO TEÓRICO

3.1. Biología y Sistemática

Los cicadélidos son insectos pertenecientes al orden Hemiptera, suborden Auchenorrhyncha que se reconocen por sus partes bucales picadoras-chupadoras y por la presencia de una o más líneas de espinas en sus tibias posteriores. Su tamaño varía de 2 a 30 mm de longitud (Dietrich 2004). Otros caracteres que distinguen a la familia son: antenas cortas y en forma de seta que emergen frente o entre los ojos compuestos, tarsos con tres segmentos, coxas medias cortas y contiguas (Foltz 2001).

Estos insectos se alimentan de la savia de la planta insertando su pico en el tejido vascular o en el parénquima. Se ubican en el envés de las hojas y su proceso de alimentación es casi continuo succionando grandes cantidades de líquido (DeLong 1965). Los juveniles, o ninfas, atraviesan por cinco mudas alcanzando su estado adulto después de varias semanas o meses. Los adultos se buscan para aparearse a través de llamados de cortejo especializados (Dietrich 2004). En Cicadellidae el mecanismo de producción de sonidos es por percusión frotando diferentes partes del cuerpo contra el sustrato (Claridge 1985). Estas señales vibratorias son detectadas por los órganos subgenales, órganos cordotonales, sensilas campaniformes y mecanorreceptores como el órgano de Johnston localizado en las antenas. Los cantos específicos de cada especie facilitan la localización y el reconocimiento de la pareja (Virant-Doberlet y Cokl 2004).

Los auquenorrincos son potenciales transmisores de patógenos por su modo de alimentación en el que sus estiletes llegan a los tejidos vasculares de la planta, sin producir destrucción de las células adyacentes. De acuerdo a su tipo de alimentación, se encuentran los que se alimentan exclusivamente del floema y son transmisores de virus, los limitados al xilema responsables de infecciones bacterianas y los que se alimentan del mesófilo (de Coll et al. 2000).

Los cicadélidos presentan distribución global. Se encuentran en casi cualquier hábitat que contenga plantas vasculares; se alimentan de un amplio espectro de plantas incluyendo pastos, plantas de hoja ancha, maderables, herbáceas y coníferas. El grupo contiene un gran número de especies descritas lo que lo convierte en una de las 10 familias más grandes dentro de los insectos, descubriéndose nuevas especies cada año. La gran diversidad del grupo probablemente se deba a una combinación de factores incluyendo su larga historia evolutiva, siendo miembros de un linaje muy antiguo, con fósiles del período Cretáceo inferior (125 millones de años), su asociación con una enorme variedad de angiospermas y su éxito al ocupar un amplio rango de hábitats y climas. Los géneros modernos son del Eoceno y son muy similares a las especies actuales (Dietrich 2004).

Aunque muchas especies son fácilmente identificables por su forma y patrones de coloración, se presentan grupos con especies similares entre sí, lo que hace que el rasgo morfológico más confiable para distinguir especies sea la genitalia del macho (Dietrich 2004). Hacia 1914 sólo las estructuras externas eran usadas para estudios taxonómicos. A partir de 1920, DeLong con sus trabajos en Deltocephalinae observó las estructuras de la cámara genital del macho, las cuales podían ser diferentes entre especímenes de apariencia similar. DeLong inició entonces el estudio de estas estructuras eliminando el tejido celular y preservando las porciones

esclerotizadas de la cámara genital. Esta aproximación ha colaborado en la identificación de especies en la mayoría de grupos de cicadélidos (DeLong 1984).

La familia Cicadellidae comprende 38 subfamilias, con 22,000 especies descritas en el mundo y 20 subfamilias en la región neotropical (Freytag y Sharkey 2002). Los cicadélidos del neotrópico han sido poco estudiados. Se han descrito unas 5,000 especies y se calculan entre 10,000 y 15,000 especies sin describir. La subfamilia de mayor tamaño, Deltocephalinae, comprende una amplia variedad de especies que se encuentran frecuentemente en pastos. La dispersión de los pastizales durante el Oligoceno y Mioceno (15 - 25 millones de años) pudo haber jugado un papel principal en la diversificación de Deltocephalinae. Se conocen 750 géneros y 6,500 especies que se pueden reconocer por los siguientes caracteres: cabeza con ocelos en el margen de la corona cercanos a los ojos, suturas frontales laterales extendiéndose hasta los ocelos, fosas antenales reducidas o ausentes, alas anteriores con una o más venas transversales en el clavus, fórmula macrosetal del fémur posterior usualmente 2+2+1 con el penúltimo par muy cercano; placas y valvas del macho usualmente triangulares (Dietrich 2004).

La subfamilia Deltocephalinae comprende 14 tribus. Dentro de ellas, la tribu Scaphytopini contiene el género de estudio, Scaphytopius Ball, 1931, con 70 especies estimadas para el neotrópico y cuatro reportadas para Colombia (Freytag y Sharkey 2002). La tribu comprende cicadélidos hallados sobre una variedad de plantas en diversos hábitats, principalmente en lugares templados y tropicales. Linnavuori (1959) caracteriza el género Scaphytopius Ball, 1931 de la siguiente manera: cabeza prolongada y aguda apicalmente. Anteclípeo alargado, ampliándose apicalmente; frontoclípeo largo y estrecho, sólo ligeramente ampliándose hacia arriba; lora grande; área ocelocular estrecha. Corona plana o ligeramente cóncava y usualmente más amplia que el pronoto. Ocelos cercanos a los ojos. Pronoto corto y ancho; márgenes laterales muy cortos. Elitros con tres celdas subapicales cerradas; área costal con numerosas venas replegadas; venas transversales adicionales presentes en el clavus; apéndice distintivo. Espinulación de las tibias anteriores 1+4 y de los fémures posteriores 2+2+1. Genitalia del macho: Pigóforo esclerificado, no abierto dorsalmente; costado de los lóbulos con macrosetas; sin apéndices. Tubo anal corto y ancho, esclerificado. Valvas muy largas, elípticas. Placas genitales triangulares, con algunas macrosetas uniseriadas, o macrosetas ausentes. Estilo alongado; apófisis cortas, con forma de uña; parte basal estrecha; ángulo preapical distintivo. Edeago simétrico, a menudo con apéndices o pseudoestilos; gonóporo apical.

El género Scaphytopius está compuesto por cinco subgéneros: Fundarus Linnavuori y DeLong; Protranus DeLong, 1980; Convelinus Ball, 1931; Scaphytopius Ball y Cloanthanus Ball, 1931 (Rocha Zanol 2000). El número de especies registradas para cada subgénero en la región neotropical, según el listado de Freytag (com. pers.) es así:

S. (Fundarus): 1 sp.
S. (Cloanthanus): 34 spp.
S. (Scaphytopius): 1 sp.
S. (Convelinus): 18 spp.

La distribución del género Scaphytopius de acuerdo con Oman et al., (1990), es neártica y neotropical, con amplia dispersión, desde el sur del Canadá hasta Brasil e Islas Galápagos; se registra en Hawaii como introducida. Los sinónimos del género son: Deltopinus Ball, 1931; Nasutoideus Ball, 1931; Platymoideus Ball, 1931; Tumeus DeLong, 1944 y Hebenarus DeLong, 1944.

La riqueza de especies de Scapohytopius por país para la región neotropical se encuentra distribuida de acuerdo con Freytag (com. pers.) como a continuación:

En Colombia, el listado taxonómico de especies de Cicadellidae desarrollado por Freytag y Sharkey (2002) incluye las siguientes especies del género:

* para la especie S. saginatus y la especie del subgénero S. (Cloanthanus), los autores no citan su distribución Geográfica regional o nacional.

Es posible que las siguientes especies, por su distribución geográfica, se encuentren en Colombia:

S. (Scaphytopius) eburneus Rocha Zanol, 2000 (Brasil, Roraima)
S. (Scaphytopius) amazonicus Rocha Zanol, 2000 (Brasil, Amazonas)
S. (Scaphytopius) albolutescens Rocha Zanol, 2000 (Brasil, Mato Grosso)
S. barroensis Linnavuori y DeLong, 1978 (Panamá)
S. cumbresus Linnavuori y DeLong, 1978 (Panamá)

3.2. Importancia Económica

Los Cicadellidae son un grupo amplio de insectos muy importantes para la agricultura. Son insectos fitófagos que provocan daños a los cultivos al alimentarse directamente de las plantas o al ser vectores de patógenos. Algunas especies tienen un amplio rango de plantas alimenticias (generalistas), mientras otras son especialistas. De acuerdo con la temperatura de la zona habitada pueden presentar una o varias generaciones por año; la mayoría de las

especies se reproducen sexualmente y unas pocas son partenogenéticas (Freytag y Sharkey 2002).

Las investigaciones sobre la capacidad vectora de este grupo taxonómico datan de 30 años y provienen de países como Japón, Italia, Israel y Estados Unidos. Esos trabajos han dilucidado aspectos de la taxonomía de los vectores, conociéndose hasta el presente alrededor de 165 especies de homópteros auquenorrincos con demostrada capacidad transmisora de virus y bacterias. De ellas, 128 pertenecen a la familia Cicadellidae (Nielson 1962, citado por de Coll et al. 2000; DeLong y Freytag 1976, citado por de Coll et al. 2000).

En el nuevo mundo, las especies de Scaphytopius son altamente polífagas sobre plantas herbáceas y leñosas y varias transmiten enfermedades a plantas como apio (Apium graveolens, Umbeliferae), arándano (Vaccinium myrtillus L., Ericaceae), alfalfa (Medicago sativa L., Leguminosae), trébol (Beta vulgaris L., Quenopodiaceae), melocotón (Prunus persica L., Rosaceae) y cerezas (Prunus avium, Rosaceae) (Nielson 1968). Es también el género más abundante en plantaciones de café (Coffea arabica, Rubiaceae) en Costa Rica (Godoy 1993).

Los fitoplasmas son microorganismos parásitos obligados, que poseen ADN, ARN y membrana celular pero carecen de pared celular y se especializan en infectar el floema. En Colombia, dentro de las enfermedades virales transmitidas por Cicadellidae se encuentra el fitoplasma conocido como "frogskin disease", el cual causa considerables pérdidas en el cultivo de yuca (Manihot esculenta). Actualmente se está considerando a Scaphytopius pos. fuliginosus como vector por recolectarse frecuentemente en cultivos de yuca donde prevalece la enfermedad (CIAT 2002). En estudios posteriores se encontró también que Scaphytopius marginelineatus, capturado sobre plantas de yuca, era portador del fitoplasma (CIAT 2004).

Dentro de las plagas cuarentenarias para la entrada de productos vegetales frescos a U.S.A. se encuentran dos especies de Scaphytopius sobre aguacate "Hass" (Persea americana) proveniente de México (Ebeling 1959, citado por USDA 2004) y sobre fríjol (Vigna unguiculata) proveniente de Nicaragua, Costa Rica y Honduras (Maes y Robleto 1988, citado por USDA 2001).

La siguiente lista contiene reportes de las enfermedades transmitidas por algunas especies de Scaphytopius:

 

4. METODOLOGÍA

Para el logro de los objetivos de este proyecto se adelantarán las siguientes actividades:

" Visita a las principales colecciones taxonómicas del país.

" Montaje de adultos y de la genitalia masculina para la identificación taxonómica hasta especie con la elaboración de diagramas.

" Elaboración de una clave ilustrada para la identificación taxonómica de las especies del género

" Recopilar información de los datos de colección y elaboración de las fichas zoológicas por especie. Estas fichas incluirán: descripción, distribución, hospederos, entre otros.

" Toma de mediciones para análisis de variación morfométrica.

" Adelantar el trabajo de curaduría con el material del género depositado en el museo del Instituto de Ciencias Naturales.

4.1. Visitas a museos:

Se visitarán las principales colecciones taxonómicas del país en los siguientes museos, (se siguió la identificación dada por el catálogo de Arnett et al. 1993):

" UNCB: Bogotá, Universidad Nacional de Colombia, Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional.
" UNAB: Bogota, Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Agronomía.
" IAvH: Instituto Alexander von Humboldt.
" CELM: Bogotá, Colección Entomológica "Luis Maria Murillo".
" MUJ: Bogotá, Pontificia Universidad Javeriana, Museo Javeriano de Historia Natural, Laboratorio de Entomología.
" CIAT: Palmira, Centro de Investigación en Agricultura Tropical.
" UNCP: Palmira, Universidad Nacional de Colombia.
" UVCO: Cali, Universidad del Valle.
" UNCM: Medellín, Museo de Entomología "Francisco Luís Gallego".

4.2. Montaje e identificación del material:

Inicialmente se revisará todo el material de insectos adultos no clasificados, separándose el material correspondiente a los individuos del género Scaphytopius basándose en identificación taxonómica de Webb y Godoy (1993).

Para la disección y el montaje de la genitalia se empleará la técnica estandarizada para tal fin, que consiste en retirar el abdomen del macho adulto colocarlo en KOH al 10% por varias horas para su aclarado; posteriormente se lava el abdomen con agua y finalmente se traslada a otro vial con glicerina para su conservación. Las estructuras obtenidas son los elementos esclerotizados de la genitalia del macho que colaborarán en la determinación de las especies. Las ilustraciones de la genitalia del macho se harán con observaciones al estereoscopio y la genitalia aclarada será preservada en un microvial plástico atravesado por el alfiler entomológico bajo el espécimen (Triplehorn y Johnson 2005).

Los adultos identificados como Scaphytopius serán montados bajo normas estándares (Triplehorn & Jhonson, 2005). Posteriormente se realizará el montaje de sus genitalias para determinar las especies aplicando las claves taxonómicas y descripciones de Linnavuori (1959), DeLong (1944), DeLong (1980), Hepner (1946), Linnavuori (1954), Linnavuori y DeLong (1977), Linnavuori y DeLong (1978), Linnavuori y DeLong (1979), DeLong y Linnavuori (1978), Cheng (1980), y Cwilka y Freytag (1982). Se contará además con el apoyo del reconocido especialista Dr. Paul Freytag (Universidad de Kentucky).

4.3. Elaboración de las claves taxonómicas:

Se ilustrarán las diferentes genitalias con el fin de elaborar una clave taxonómica que provea además la descripción de posibles nuevas especies basándose en la morfología externa y caracteres de la genitalia del macho.

4.4. Recopilación de información de los datos de colección y literatura:

Tanto de la literatura como de los registros de colección adjuntos a los especimenes, se acopiará la información sobre los hospederos de las especies que pueden ser utilizados en estudios posteriores para determinar su relación como vectores de patologías en cultivos. Se enfatiza entonces que los registros encontrados no necesariamente significan que esa especie es huésped de esa planta en particular. La información sobre la distribución geográfica de las diferentes especies será empleada para elaborar mapas.

4.5. Análisis de variación morfométrico:

Se hará un análisis de la variación morfológica de algunas especies de las cuales se cuente con un número representativo de ejemplares, escogiendo los caracteres de mayor diversidad que serán sujetos a medición para obtener datos morfométricos y aplicarles análisis multivariado con el fin de determinar si las unidades de estudio forman conjuntos diferenciados. La técnica a utilizar será la de Análisis de Componentes Principales = PCA que permite describir los patrones de similitud entre las unidades de estudio (Lanteri y Cigliano 2005).

4.6. Curaduría de la colección del Instituto de ciencias Naturales (UN):

En el museo del Instituto de Ciencias Naturales de la Universidad Nacional se organizarán taxonómicamente los ejemplares representativos de las especies del género.

 

* Estudiante de Maestría en Ciencias Agrarias - Universidad Nacional de Colombia - lpinzona@unal.edu.co

 

Volver arriba

 

 

NSF Support 0205982

MENU PRINCIPAL