Estudio microtomográfico de la anatomía funcional de dos especies de insectos plaga, el psílido asiático de los cítricos, diaphorina citri (hemiptera liviidae) y la broca del café, hypothenemus hampei (coleoptera, curculionidae)

Resumen

RESUMEN Tradicionalmente, el estudio de la anatomía interna en los insectos, se ha basado en técnicas de disección con las limitaciones propias de la misma. La microtomografía computarizada (micro-CT), es una técnica relativamente nueva que se basa en la obtención de imágenes de rayos X que tras ser procesadas permite reconstruir la anatomía externa e interna y del espécimen. Así como separar con diferente color las estructuras. Pudiendo observarlas en su posición anatómica desde cualquier perspectiva y sin necesidad de realizar disecciones y por tanto sin las deformaciones y destrucción que estas implican. Todo ello ha abierto un abanico de posibilidades inimaginables antes, e imposibles, con los métodos clásicos de disección y/o con las técnicas de microscopía. El objetivo principal de esta tesis doctoral ha sido realizar un estudio microtomográfico detallado (con imágenes 3D de alta resolución y vídeos) de la anatomía externa e interna de dos especies de insectos plaga: el psílido asiático de los cítricos (Diaphorina citri Kuwayama, 1908) y la broca del café (Hypothenemus hampei Ferrari, 1867), de gran importancia a nivel mundial por los enormes daños y pérdidas económicas que provocan. Adicionalmente, durante la realización del estudio de la actividad de H. hampei en el interior de la cereza del café, encontramos especímenes del gorgojo del grano de café (Araecerus fasciculatus De Geer en 1775) emergiendo de las cerezas del café, este descubrimiento motivó un estudio del mismo y su actividad dentro de la cereza del café, que fue objeto de una publicación adicional al respecto y que se incluye como material adicional. Los resultados aquí obtenidos, junto con los del trabajo previo (en que realizamos un estudio microtomográfico de la abeja de la miel y comparamos los resultados con la publicación clásica de Snodgrass sobre la anatomía de la especie), confirman que las técnicas de micro-CT constituyen una excelente alternativa a los métodos tradicionales basados en la disección. Al ser una técnica no destructiva que permite observar las estructuras (externas e internas) en su posición anatómica real, desde cualquier perspectiva, tantas veces como se requiera, sin riesgo de deformarlas o romperlas. Y sin los inconvenientes de las deformaciones producidas durante las manipulaciones que requiere la disección. Asimismo, durante el estudio microtomográfico de ambas especies se ha podido completar detalles de estructuras ya descritas por otros autores y al mismo tiempo se han descubierto otras que nunca habían sido descritas, y que de no ser por la micro-CT difícilmente podrían haberse puesto de manifiesto. Los resultados obtenidos, en su mayor parte ya publicados, de una forma resumida han sido los siguientes: El psílido asiático de los cítricos (Diaphorina citri): Anatomía externa (la cabeza, con descripción detallada de las estructuras, incluidos el aparato bucal, ojos y antenas; el tórax, morfología de los diferentes segmentos, patas, escleritos, distribución de los espiráculos, y las alas; el abdomen -segmentos, distribución de los espiráculos, y terminalia de ambos sexos-). Anatomía interna (digestivo, faringe, esófago, cámara filtradora, intestino medio, e intestino posterior y ano; sistema excretor, las estructuras tubulares –apéndices- del intestino medio, consideradas clásicamente como túbulos de Malpigio; estructuras internas de la cámara cibarial (bomba precibarial -salivar-, bomba cibarial, conos maxilares y mandibulares y los músculos asociados; disposición de los estiletes, glándulas -salivares, coxales y antenales-, las glándulas coxales y antenales se describen y citan por vez primera en Psylloidea, discutiéndose su posible función como productoras de feromonas sexuales; sistema traqueal -espiráculos, y disposición de los tubos traqueales abdominales-; sistema circulatorio -vaso dorsal, aorta y músculos aliformes-; sistema nervioso -cerebro, cadena nerviosa ganglionar ventral y nervios-, se describen por vez primera en Psylloidea la existencia de diferencias sexuales en la conformación del cerebro y ganglios de la cadena nerviosa ventral; sistema reproductor masculino -testículos, vesículas seminales, glándulas accesorias, bomba espermática, conductos de conexión y edeago-; sistema reproductor femenino -ovarios, glándulas accesorias, espermateca, glándula coleterial/cementante, conductos de conexión y el ovipositor-, la anatomía funcional de la espermateca se describe y analiza por primera vez en Psylloidea; bacterioma -situación, organización externa e interna-; siendo la primera reconstrucción tridimensional del mismo; diferentes detalles de la musculatura). Aspectos anatómico-morfológicos y funcionales derivados de la alimentación picadora-chupadora (estructuras implicadas, punto de perforación, los estiletes dentro de los vasos de la planta y las vainas salivares.) La broca del café (Hypothenemus hampei): Estudio de la actividad vital de H. hampei en el interior de la baya del café (se observó, un patrón comportamental en el que la hembra se coloca con el abdomen dirigido al exterior, taponando la entrada de los túneles. Asimismo, la construcción de túneles presenta un trazado en zig-zag que dificulta la penetración de posibles parasitoides. Por otro lado el aprovechamiento de los recursos alimenticios de la cereza del café se maximiza gracias a la secuencia constructora de los túneles y cámaras de oviposición. Que de forma secuencial comienza en la periferia semilla y se mueve hacia el interior). Anatomía externa (la cabeza -estructuras y diferencias sexuales en número y disposición de omatidios-; el tórax -diferentes segmentos, espiráculos respiratorios y primera observación sobre las diferencias sexuales en la morfología del pronoto-; el abdomen -espiráculos respiratorios, y diferencias sexuales en el número de segmentos-.Anatomía interna (aparato digestivo -esófago, buche, proventrículo, intestino medio, intestino posterior, ciegos gástricos, ampolla rectal y ano, se describen por primera vez diferencias sexuales en la conformación y número de circunvoluciones del intestino medio; sistema excretor -número y disposición de los túbulos de Malpigio-; sistema reproductor masculino -testículos, glándulas accesorias, vesículas seminales, bomba espermática, conducto eyaculador y primera descripción del edeago-; sistema reproductor femenino -ovarios, oviductos laterales, glándula accesoria, espermateca, glándula espermática, oviducto común y gonoporo-; sistema respiratorio -con un detallado estudio de los espiráculos respiratorios; se describen por vez primera, en detalle, los sistemas de filtración que presentan, y se reconstruye por vez primera todo el sistema de tubos traqueales, nombrándose las diferentes ramas, algunas nunca antes descritas. Habiéndose calculado la longitud total de tubos y estudiado la distribución por tamaños de la luz interna- ; aparato circulatorio -vaso dorsal y aorta-; sistema nervioso -cerebro, ganglios de la cadena nerviosa ventral y nervios, se describen por vez primera diferencias sexuales en el tamaño y conformación del cerebro-; la musculatura -señalando por vez primera una reducción de los músculos implicados en el vuelo en los machos-. El gorgojo del grano de café (Araecerus fasciculatus): La especie fue descrita en 1775 como Curculio fasciculatus, y es la primera vez en los dos siglos y medio transcurridos en que gracias a las modernas técnicas de microtomografía se ha podido "congelar" la actividad del insecto en el interior de una baya de café y estudiarla en detalle. Este estudio ha revelado aspectos interesantes de la biología del gorgojo del café dentro de la baya del café. Habiéndose reconstruido larvas de 5º estadio y hembras dentro de la cereza del café. Además, durante el estudio se descubrió un ejemplar macho de una especie no descrita de coleóptero de la familia Ptinidae (Ptinus s.tr. sp.)