Estados de desarrollo de Loxaulus hyalinus

La forma asexual se presenta entre dos generaciones sexuales consecutivas. En los periodos de muestreo de junio a octubre, se examinaron ramillas en busca de las oviposturas de la forma asexual que dan lugar a las agallas de la generación sexual, pero no se encontraron. Por tanto, aún se desconoce en qué órgano del hospedante se encuentran las agallas de la generación asexual, su apariencia y cuándo ovipositan las hembras agámicas, de tal modo que, en este estudio, solo se describen los estadios de desarrollo de la forma sexual.

Larva

De octubre a diciembre, los cortes longitudinales de agallas en desarrollo mostraron, en vista cenital, que las cámaras estaban rellenas de tejido nutricio. En este periodo, el instar L1 es una esfera translúcida sin segmentación externa situada en el centro.

En las observaciones de enero, 57.1 % de las larvas del inductor de agallas correspondió a L1 con actividad reducida y se les podía encontrar en sitios diferentes dentro de la cámara, mientras que el tejido nutricio ya no cubría todo el interior y 42.9 % correspondía a L2.

Las larvas de L. hyalinus a partir del instar L2 son himenopteriformes con el cuerpo fusiforme, curvado ventralmente, con la parte anterior ligeramente más ancha que el resto, sin proyecciones, blanquecino, liso y brillante, con la segmentación poco evidente en los primeros instares y 12 segmentos visibles de tamaño similar en los estadios más desarrollados (Figura 2a), semejante a otras especies de Cynipoidea, de acuerdo con lo descrito por ^{Nieves-Aldrey et al. (2005}). La cabeza es pequeña sobre todo en los primeros instares, con mandíbulas diminutas de un solo diente con punta aguda (Figura 2b); Nieves-Aldrey et al. (2005) indican que el número de dientes en Cynipoidea varía de uno a cinco entre la mandíbula izquierda y derecha.

Figura 2. Loxaulus hyalinus: a) larva de último instar y b) mandíbulas con un solo diente (flecha). 

Pupa

En abril, en las agallas se encontraron larvas de último instar y pupas de L. hyalinus con diversos niveles de desarrollo (Figura 3a). La pupa es exarada y a medida que avanzaba su desarrollo fue posible diferenciar los tagmas del cuerpo, las patas y antenas (Figura 3b). Para mediados de abril completaron su desarrollo. La pigmentación inicia por los ojos y continúa en el resto del cuerpo (Figura 3c); las alas fueron las últimas en formarse.

Preimago, adulto y huevo

Los preimagos con paquetes alares en formación podían caminar de manera constante cuando se extraían de las cámaras. Los adultos no emergidos cuando se les extraía de las cámaras o cuando emergieron de manera natural comenzaron a desplegar las alas como primera actividad.

Loxaulus hyalinus es de color negro con la cabeza masiva (1.9 veces más ancha que larga en vista dorsal en las hembras y 1.7 a 1.8 en los machos) con espacio malar 0.2 veces la altura del ojo compuesto. Las hembras (Figura 3d) tienen 13 flagelómeros antenales con sensilas placoideas visibles desde el segmento F3; mientras que los machos (Figura 3e) tienen 15 flagelómeros; F1 0.8 veces F2 y ligeramente curvado; el ocelo lateral posterior con una impresión transversal; el mesosoma es 1.4 a 1.5 veces más largo que ancho en vista lateral; notauli incompleto, fosetas escutelares longitudinalmente carinadas, alas anteriores translúcidas con setas en el margen, celda radial 3.0 veces más larga que ancha y espina ventral del hipopigio corta y tan larga como ancha (^{Cuesta-Porta et al., 2022}; ^{Pujade-Villar et al., 2014}).

La supervivencia de los adultos fue de uno a dos días cuando carecieron de refugio, agua y carbohidratos, mientras que los que sí contaban con dichos recursos vivieron cuatro a seis días.

En campo, el apareamiento se observó el 18 de mayo del 2021, alrededor del mediodía, en condiciones climáticas de cielo despejado. Los adultos permanecían en el follaje y fuste de los individuos de Q. laeta cercanos y a nivel de suelo; se encontraron adultos activos principalmente en el envés de las hojas, pero no se registró la oviposición o intentos de esta por parte de las hembras. En laboratorio no ocurrió el apareamiento, debido a las condiciones de baja intensidad de luz.

En las 14 hembras de la generación sexual, el abdomen se encontraba ocupado casi en su totalidad por la masa de huevos ováricos (Figura 3f) y contenían en promedio 57.78 ± 5.50 huevos por hembra. Estos se observaron translúcidos a blanquecinos bajo luz blanca (Figura 3g) y verde fluorescente bajo luz UV (Figura 3h); en ellos se distinguen el cuerpo y el pedúnculo. El cuerpo es más largo que ancho en una relación de 3.7:1.0, con el extremo distal redondeado que se estrecha gradualmente hacia el pedúnculo, el cual es aproximadamente 1.6 veces más largo que el cuerpo (Cuadro 1) y presenta un ensanchamiento gradual hacia el extremo distal (Figuras 3g y 3h). Las características generales del huevo ovárico coinciden con la descripción de los huevos de otras especies de cinípidos agalladores, de acuerdo con ^{Vårdal et al. (2003}).

Figura 3 Características de los estados de desarrollo de Loxaulus hyalinus: a) agalla con larvas y pupas; b y c) pupas con grado diferente de desarrollo; d y e) hembra y macho, respectivamente; f) metasoma ovipleno de hembra; g y h) huevos ováricos bajo luz blanca y luz UV (395 nm), respectivamente. 

Características y desarrollo de la agalla de ramilla

Debido a que no se encontraron oviposturas antes de septiembre, no se determinó el momento en que las hembras de la forma asexual de L. hyalinus (aún desconocidas) ovipositan en las ramillas para iniciar la fase sexual del ciclo ni las características de las agallas en etapas tempranas del crecimiento. En octubre, las agallas se observaron como hinchazones alargadas y poco evidentes. Para enero del año siguiente, las agallas adquirieron una forma alargada con corteza ligeramente rugosa a rugosa, café a gris verdosa, similar a la porción basal y distal de la ramilla no infestada (Figura 4f). En junio, después de la emergencia de los adultos, la agalla madura adquiere un color café grisáceo (Figura 4g). De acuerdo con ^{Stone y Schönrogge (2003}) y ^{Hernández-Soto et al. (2015}), en las agallas se pueden distinguir dos regiones, la interna compuesta por las cámaras larvales y la externa por tejido cortical. Las agallas de L. hyalinus presentan cámaras contiguas solo interrumpidas por áreas menos desarrolladas en las que no hay cámaras o estas son individuales y aisladas con el tejido de la agalla externa, poco desarrollado, que da una apariencia de abultamientos adyacentes (Figura 4f).

En 70 agallas medidas en enero del 2022 se observó una longitud promedio de 40.91 mm (mínimo = 9.75 mm, máximo = 108 mm). El diámetro promedio de la agalla fue 4.94 mm (mínimo = 4.42, máximo = 5.46 mm) y el de la ramilla antes de iniciar la agalla fue 3.42 mm y después de finalizar en la parte distal fue 2.82 mm. Las agallas terminan en promedio a 16.3 mm de la yema terminal de la ramilla. Cuarenta agallas tenían hojas verdes y el resto hojas color café (10) o sin ellas (20). El promedio de cámaras por agalla fue 36.4 con un intervalo de 7 a 104 y correlación positiva significativa de 0.80 (P < 0.05, n = 70) entre longitud y número de cámaras, aunque existieron agallas largas con un número bajo de cámaras y viceversa. La regresión lineal múltiple proporcionó R² = 0.6408 que corroboró la relación.

En L. hyalinus, la agalla interna es la cámara larval, cuya estructura está integrada de adentro hacia afuera por una capa de tejido nutricio y una de parénquima que cubren total o parcialmente el interior, y una capa de esclerénquima que las delimita y a la que se unen haces vasculares en la región basal. La agalla externa presenta una estructura similar a la rama sin agalla (Figura 4b), pero cuyo parénquima es de mayor grosor, en particular alrededor de las cámaras larvales (Figuras 4c, 4d y 4e). Las cámaras están alineadas longitudinalmente al eje de la ramilla, en grupos contiguos de dos a seis, en cuatro a cinco hileras semirrectas y en ocasiones helicoidales, aunque existen variaciones atribuibles a la cantidad de huevos depositados inicialmente (Figura 4a).

Una cámara típica tiene forma ovalada en vista cenital, con valores promedio de 2.8 mm de largo y 1.4 mm de ancho (n = 30), con la parte más alargada paralela a la dirección de crecimiento de la ramilla (Figura 4f y 4g). Otras formas menos frecuentes son la semicircular, más pequeña que la ovalada (largo: 1.25 ± 0.17 mm; ancho: 1.49 ± 0.16 mm; n = 8), y la irregular, en la que se observa una deformación en alguno de los lados, pero se conserva la estructura de los tejidos (Figura 4a). En la parte basal del centro de la cámara se aprecia una cavidad cónica que conecta con el duramen de la ramilla. La periferia de la cámara está formada por una capa coriácea de esclerénquima que hacia adentro conecta con el parénquima, el cual, por efecto de la alimentación de la larva, se convierte en tejido nutricio, como sugiere ^{Melika (2006}). En posición transversal, la agalla presenta las cámaras con forma de gota (largo: 1.91 ± 0.05 mm; ancho: 1.23 ± 0.19 mm; n= 42), con la parte angosta insertada profundamente en el xilema (Figura 4c y 4d), la cual, cuando no hay tejido nutricio, en vista cenital se percibe como una cavidad cónica prolongada hacia el centro de la ramilla (Figura 4h y 4i). El inductor está involucrado activamente en el desarrollo y diferenciación de la agalla (^{Stone & Schönrogge, 2003}). Al igual que otros cinípidos, las agallas de L. hyalinus están formadas por tejido del hospedante cuya función y estructura es modificada (^{Harris & Pitzschke, 2020}), tal como se observó en los cortes perpendiculares de las ramas con y sin agallas (Figura 4b y 4c).

Figura 4 Agallas de Loxaulus hyalinus: a) agalla sin corteza con las cámaras expuestas (flecha); b) sección transversal de ramilla sin agallas; c, d y e) sección transversal de una ramilla con agallas y cámaras larvales maduras; f) agalla en desarrollo; g) agalla madura con orificios de emergencia; h) cámara larval en vista transversal; i) cámaras larvales en vista cenital. Las flechas indican la cavidad cónica que penetra en el xilema. 

Ciclo biológico de la generación sexual

Debido a que en los Cynipini es muy raro un ciclo biológico con solo la generación sexual, se hipotetiza que la generación conocida de L. hyalinus proviene de oviposturas de hembras de origen asexual, las cuales no fueron encontradas en el presente estudio.

En octubre y noviembre, cuando se detectaron agallas pequeñas, el estado de desarrollo presente fue de L1 que, en los cortes longitudinales y en vista cenital, se observa como una esfera translúcida. En la primera mitad de enero, las cámaras completaron su desarrollo y las larvas empezaron a desarrollarse. El estadio larval se prolongó hasta mediados de abril. Las pupas se detectaron con mayor frecuencia en las primeras dos semanas de abril, mientras que los preimagos se observaron hasta la última semana del mismo mes.

En los años donde se registró la emergencia de adultos se encontraron variaciones de pocos días para su inicio y de semanas para su final. La emergencia de hembras y machos adultos inició durante la última semana de abril y se prolongó hasta la última semana de mayo de 2019, 2020 y 2021 y, excepcionalmente, hasta la segunda semana de junio de 2020. La mayor emergencia de machos ocurrió entre el 1 y el 7 de mayo, mientras que la de las hembras fue entre el 26 de abril y el 3 de mayo.

El apareamiento se observó solo en campo, el 18 de mayo de 2021 alrededor del mediodía y en condiciones de cielo despejado. En el sitio de estudio se encontraron adultos activos principalmente en el envés de las hojas, aunque no se observó la oviposición.

La generación sexual de L. hyalinus requiere de al menos ocho meses y se presenta de octubre a mayo del siguiente año. Al no conocer donde se desarrolla la fase asexual, se mantiene la incertidumbre sobre la duración total del ciclo biológico en sus dos fases.

Consecuencias del impacto de Loxaulus hyalinus

En el sitio de estudio, la distribución de Q. laeta es fragmentada con mayor número de individuos en un bosque residual, en vialidades, parques y en un campo de golf. La distribución y daños de L. hyalinus es mayor en sitios perturbados donde el encino sufre estrés de varios tipos, ya sea por impactos de construcción o por estar en suelos expuestos a erosión y lavado de nutrientes, así como falta de agua. Los árboles afectados son de varios tamaños y tienen copa compacta, deformada y con ramas ‘zigzagueantes’, consecuencia de infestaciones crónicas de varios años.

La presencia de las agallas en Q. laeta puede provocar, además de la pérdida de follaje (Figura 5a), un menor tamaño de la rama (Figura 5b) y afectación a la conducción de agua y nutrientes, por lo que solo pocas ramillas pueden continuar con un desarrollo normal. La muerte de la ramilla durante el desarrollo de la agalla o después de la emergencia de los adultos, y la pérdida de dominancia apical con la brotación subsecuente de yemas laterales en la base de la rama infestada, generan un patrón ondulado del crecimiento y una apariencia tortuosa de la copa (Figura 5c y 5d). Los agalladores, como indican ^{Tooker et al. (2008}), consumen recursos que los hospedantes podrían emplear en su crecimiento y reproducción, suprimen o manipulan sus defensas, alteran sus características físicas, impactan su fenotipo al cambiar los patrones de la tasa fotosintética y acumulación de biomasa, y estimulan tejidos especiales para la protección del inductor, lo que puede causar efectos profundos en sus hospedantes. Una alta presencia de L. hyalinus tiene un efecto visual importante en los sitios donde los encinos son elementos importantes del paisaje, ya que se pierde el patrón arquetípico que los Q. laeta no atacados presentan.

Figura 5 Agallas de Loxaulus hyalinus y efecto en la copa de Quercus laeta: a y b) agallas con hojas a punto de desprenderse, c) ramas con agallas, d) porción de la copa con ramas deformadas. 

Inquilinos y parasitoides de Loxaulus hyalinus

Los cinípidos inquilinos en las agallas de L. hyalinus tienen al menos dos periodos de emergencia: uno de finales de enero a marzo y otro que coincide con la emergencia del inductor de la agalla. En febrero del 2022, durante el estado larval de L. hyalinus, se observó la emergencia de Synergus pseudofilicornis^{Lobato-Vila y Pujade-Villar 2018} (previamente denominada Synergus filicornis Cameron, 1883), y de abril a mayo (periodo de emergencia de L. hyalinus) del 2020 y 2021, de Synergus grahami Lobato-Vila y Pujade-Villar, 2019. También se ha reportado a Synergus macrackenae Lobato-Vila & Pujade-Villar, 2021 (Lobato-Vila & Pujade-Villar, 2021) y a S. filicornis en agallas de rama de Loxaulus (^{Lobato-Vila et al., 2020}). Debido a que solo se evaluó de manera detallada el periodo de emergencia de L. hyalinus, se puede esperar que el efecto en la mortalidad sea mayor al observado, ya que se trata de inquilinos letales.

En una recolecta del 26 de abril del 2019, en dos agallas se obtuvieron 279 adultos de especies distintas. La emergencia se registró del 28 de abril al 12 de mayo. Los individuos correspondieron a Eurytoma (135 adultos, 48.49 %), L. hyalinus (117 adultos, 41.93 %), Synergus (12 adultos, 4.30 %), Sycophila (nueve adultos, 3.22 %), Ormyrus (un adulto, 0.36 %), Pteromalidae (tres adultos, 1.07 %) y Eulophidae (dos adultos, 0.72 %).

Del 8 de abril al 18 de junio del 2020, en 30 agallas emergieron 652 adultos de especies diferentes, el mayor número de estos entre el 10 y 27 de mayo. El grupo más numeroso fue Eurytomidae (337 adultos, 51.69 %), seguido de Pteromalidae y Eulophidae (147 adultos en conjunto, 22.55 %), L. hyalinus (90 adultos, 13.80 %), Synergini (66 adultos, 10.12 %), Ormyridae (10 adultos, 1.53 %) y Eupelmidae (dos adultos, 0.31 %).

Entre el 20 de abril y el 17 de mayo del 2021, de 27 agallas emergieron 488 adultos; de estos, el grupo de insectos más numeroso fue Eurytomidae (224 adultos, 45.90 %), seguido de L. hyalinus (190 adultos, 38.93 %), Synergini (15 adultos, 3.07 %), Eulophidae (33 adultos, 6.76 %), Pteromalidae (12 adultos, 2.46 %), Ormyridae (nueve adultos, 1.84 %), Torymidae (cuatro adultos, 0.82 %) y Eupelmidae (un adulto, 0.20 %).

Los géneros de parasitoides calcidoideos presentes en las agallas de rama de L. hyalinus fueron: Eurytoma y Sycophila (Eurytomidae), Ormyrus (Ormyridae), Torymus (Torymidae), Eupelmus (Eupelmidae), Pteromalus (Pteromalidae) y Eulophidae. También se registró la emergencia de Encyrtidae y Platygastridae, los cuales pueden no estar asociados a L. hyalinus y a sus enemigos naturales. Los parasitoides más diversos son Eurytoma y las familias Pteromalidae y Eulophidae, los cuales cuentan con múltiples morfoespecies. Los géneros restantes tienen menor diversidad, contando con al menos una morfoespecie.

En los años estudiados se pudo reconocer gran diversidad de enemigos naturales, cuyo efecto de control natural sobre L. hyalinus podría ser significativo, como lo sugiere la disminución en la cantidad de agallas, aunque no se cuenta con información concluyente sobre la causa de dicha reducción.

En 2019 y 2020, en las ramas jóvenes de algunos individuos de Q. laeta se registró presencia alta de agallas de L. hyalinus. En 2021 se observó reducción de agallas de rama, presumiblemente por el efecto de los enemigos naturales u otros impactos del ambiente en años anteriores, aunque la mayor presencia de L. hyalinus en ese año podría indicar que las poblaciones del inductor, de inquilinos y de parasitoides interactúan irregularmente.

En la disección de las agallas colectadas desde enero hasta la segunda semana de abril de 2020 y 2021 se encontraron estados inmaduros del inductor, inquilinos y parasitoides. En enero del 2022, además de las larvas L1 de L. hyalinus en cámaras con características similares a las del inductor, se encontraron larvas de cinípido de último instar con mandíbulas con tres dientes (el apical de mayor tamaño), similares a la larva de S. filicornis descrita por ^{Tormos et al. (2014}).