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Revista Chapingo serie ciencias forestales y del ambiente

versión On-line ISSN 2007-4018versión impresa ISSN 2007-3828

Rev. Chapingo ser. cienc. for. ambient vol.29 no.1 Chapingo ene./abr. 2023  Epub 23-Jun-2024

https://doi.org/10.5154/r.rchscfa.2022.04.031 

Artículos científicos

Búsqueda de baculovirus en moscas sierra (Hymenoptera: Diprionidae) en México

Cristian Estrada-Emigdio1 

Beatriz S. Macario-Tovar2 

Estefan Miranda‑Miranda2 

Raquel Cossio‑Bayugar2 

Ernesto González-Gaona3 

Karla V. De Lira-Ramos3 

Alejandro Pérez-Panduro1  * 

1Colegio de Postgraduados, Fitosanidad. km 36.5 carretera México-Texcoco. C. P. 56230. Texcoco, Estado de México, México.

2Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Centro Nacional de Investigaciones Disciplinarias en Salud Animal e Inocuidad (CENID-SAI). Búlevar Cuauhnahuac núm. 8534. C. P 62574. Jiutepec, Morelos, México.

3Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), Campo Experimental Pabellón. Carretera Aguascalientes-Zacatecas, km 32.5. C. P. 20678. Pabellón de Arteaga, Aguascalientes, México.


Resumen

Introducción:

Las moscas sierra (Hymenoptera: Diprionidae) afectan las coníferas y otras especies forestales en el hemisferio norte, reduciendo la productividad del bosque y causando la muerte de los rodales, lo que justifica acciones de control.

Objetivo:

Obtener cepas baculovíricas de poblaciones de moscas sierra mexicanas y explorar su potencial para elaborar bioplaguicidas.

Materiales y métodos:

Se hizo una búsqueda de poblaciones de campo infectadas con baculovirus. De 12 localidades se recolectaron 23 muestras de larvas vivas o muertas. Se realizó un diagnóstico microscópico a 400X o 1000X bajo contraste de fases, una prueba de hibridación de ADN y otra de patogenicidad.

Resultados y discusión:

Las muestras procedentes de once localidades mostraron poliedros baculovíricos. Tres submuestras de ADN de Zadiprion ojedae de Guachochi, Chihuahua, hibridaron con una sonda sintética de la secuencia del gen Polh de Neodiprion sertifer, confirmando que albergaban la infección baculovírica. Cinco inóculos probados produjeron enfermedad y mortalidad en todas las larvas tratadas; dos de ellos indujeron proliferación de poliedros baculovíricos en ≥89 % de los cadáveres resultantes. El rictus mortem de las larvas de moscas sierra muertas por baculovirus difiere del observado en los lepidópteros: la mayoría de los cadáveres portadores de baculovirus permanecen firmes o duros, aplanados o no, obscurecidos o no y no cuelgan de las patas traseras. La licuefacción de sus tejidos internos, su aplanamiento y obscurecimiento dependen de la abundancia relativa y tipo de microbiota acompañante. En la mayoría de los cadáveres encontrados con tejidos licuados, el agente que probablemente causó la muerte en mayor medida no fue el baculovirus, sino la microbiota acompañante (bacilos, cocos y hongos).

Conclusiones:

Las cepas baculovíricas están ampliamente presentes en las poblaciones mexicanas de moscas sierra y varias de ellas fueron patogénicas y prometedoras para el desarrollo de bioinsecticidas.

Palabras clave: Diprionidae; Zadiprion; Neodiprion; Monoctenus; bioinsecticidas.

Abstract

Introduction:

Sawflies (Hymenoptera: Diprionidae) affect conifers and other forest species in the northern hemisphere, reducing forest productivity and causing stand death, thereby justifying control actions.

Objective:

The aim was to collect baculoviral strains from Mexican sawfly populations and explore their potential for developing biopesticides.

Materials and methods:

A search for baculovirus-infected field populations was carried out. Twenty-three samples of live or dead larvae were collected from 12 localities. Microscopic diagnosis at 400X or 1000X under phase contrast, a DNA hybridization test, and a pathogenicity test were performed.

Results and discussion:

Samples from eleven localities showed baculoviral polyhedra. Three subsamples of Zadiprion ojedae DNA from Guachochi, Chihuahua, hybridized with a synthetic probe of the Neodiprion sertifer Polh gene sequence, confirming they harbored baculovirus infection.

Five tested inocula produced disease and mortality in all treated larvae; two of them induced baculoviral polyhedra proliferation in ≥89 % of the resulting cadavers. The rictus mortem of sawfly larvae killed by baculovirus differs from that observed in Lepidoptera: most baculovirus-bearing cadavers remain firm or hard, flattened or not, obscured or not, and do not hang from the hind legs. For most of the cadavers found with liquefied tissues, the agent that most probably caused death was not the baculovirus but the accompanying microbiota (bacilli, cocci, or fungi).

Conclusions:

Baculovirus strains are widely present in Mexican sawfly populations and several of them were pathogenic and promising for developing bioinsecticides.

Keywords: Diprionidae; Zadiprion; Neodiprion; Monoctenus; bioinsecticides

Introducción

Las moscas sierra (Hymenoptera: Diprionidae) son especies fitófagas que defolian coníferas de los géneros Pinus, Juniperus, Cupressus, Abies y Larix, así como algunas otras especies latifoliadas en el hemisferio norte (Olivo, 2011; Smith, 1988, 1993). En México han habido brotes significativos de moscas sierra en diversas zonas forestales; por ejemplo, en la Meseta Tarasca (Michoacán), entre 1930-1943 y 1966-1975, hubo infestaciones de dipriónidos que abarcaron entre 7 000 y 60 000 ha (González-Gaona et al., 2014). En Chihuahua se han registrado varias infestaciones desde 1980 (Olivo, 2011) las cuales han abarcado extensiones de 3 400 a 34 500 ha (González-Gaona et al., 2014; Nolasco-Gumeta, 2014). Estas plagas también se han detectado en Guerrero, Oaxaca y San Luis Potosí (Smith, Sánchez-Martínez, & Ordaz-Silva, 2010). Asimismo, el presente grupo de trabajo ha observado brotes de varios tamaños e intensidades de estas plagas en Jalisco, Veracruz y Sonora, pero el registro no se ha documentado en publicaciones científicas. También se tiene conocimiento de otros brotes reportados solo en documentos de circulación limitada como tesis o simposios, situación que impide su citación en publicaciones de mayor impacto. Durante mucho tiempo se ha pensado que solo unas cuantas especies de moscas sierra de los géneros Zadiprion, Neodiprion y Monoctenus están presentes en México (Smith et al., 2010); sin embargo, el trabajo reciente realizado por De Lira Ramos, González Gaona, y Sánchez Martínez (2021) ha incrementado considerablemente la lista con diversas especies recientemente descritas y, probablemente, seguirá creciendo a medida que este grupo sea más estudiado.

Los daños causados por los brotes de mosca sierra son lo suficientemente importantes para justificar acciones de control. Los insecticidas químicos resultan inadecuados para dicho control por su alto potencial de perturbación del ambiente. Por ello son preferibles los entomopatógenos sobre los insecticidas para controlar a estas plagas, pero incluso entre aquellos existen grupos que presentan desventajas importantes para las zonas forestales, lo que hace que algunos entomopatógenos sean menos ideales que otros. Por ejemplo, a causa de su amplia gama de huéspedes, los hongos como Beauveria y Metarhizium son potencialmente dañinos para los insectos no blanco. Al mismo tiempo, las cepas de la bacteria Bacillus thuringiensis Berliner, con potencial contra los dipriónidos, también suponen un riesgo para las abejas y hormigas que viven en los bosques. En cambio, los baculovirus suelen tener alto grado de especificidad y agresividad hacia sus huéspedes, así como mecanismos para persistir en el medio ambiente (Balla et al., 2021; Thompson, Scott, & Wickman, 1981) y, por tanto, son más adecuados como agentes de control en entornos forestales.

En México no se han aislado inóculos baculovíricos de diprionidos ni desarrollado bioinsecticidas a base de baculovirus (Tapia-Uriza et al., 2022) contra esas plagas, pero varios hechos han impulsado a esta búsqueda. Existe información documental de la presencia de infecciones baculovíricas en poblaciones de moscas sierra y la elaboración de bioinsecticidas comerciales a partir de inóculos silvestres en varias regiones del mundo (Arthurs & Dara, 2019; Dixon, 2019; Lucarotti, Morin, Graham, & Lapointe, 2007; Moreau et al., 2005; Moreau & Lucaritti, 2007; Qinghua et al., 2018; van Frankenhuyzen, Lucarotti, & Lavallée, 2016), lo que sugiere que también podrían existir en México. Otros estudios constatan la existencia de infecciones de baculovirus latentes en poblaciones sanas de lepidópteros (Hughes, Possee, & King, 1997; Il'inykh & Ul'yanova, 2005; Williams, Virto, Murillo, & Caballero, 2017), lo cual sugiere que también las moscas sierra podrían albergar este tipo de infecciones. La experiencia de los miembros de este equipo de trabajo, que han encontrado y activado infecciones latentes en lepidópteros, sugiere como hipótesis que estos virus también podrían encontrarse en especies de Diprionidae. En este sentido, el objetivo de este estudio fue buscar infecciones por baculovirus en poblaciones mexicanas de moscas sierra y explorar el potencial de las cepas virales obtenidas para el desarrollo de bioinsecticidas.

Materiales y métodos

Recolección de muestras y detección de baculovirus poliédricos

En este trabajo se muestrearon poblaciones de moscas sierra asociadas a los árboles Pinus y Juniperus que habitan en bosques templados ubicados entre 1 500 y 3 000 m en todos los sistemas montañosos de México (Figura 1). Con la ayuda de la red de técnicos locales de la CONAFOR (Comisión Nacional Forestal) se detectaron brotes de estos defoliadores en diversas regiones forestales. Posteriormente, de dichas infestaciones se recogieron 23 muestras de larvas vivas o muertas, sospechosas de portar infecciones baculovíricas. Las colectas se realizaron entre 2011 y 2019. La mayoría de las muestras se conformaron de larvas muertas y deshidratadas, colocadas dentro de contenedores individuales o en pequeños grupos de individuos con el mismo aspecto. Cuando los individuos colectados todavía estaban hidratados fueron puestos en frascos con silica gel o sus confinamientos se pusieron en hielo para transportarlos al laboratorio. Todos los especímenes se congelaron hasta su diagnóstico microscópico. Dos de las muestras se colectaron como larvas vivas, pero murieron durante su traslado al laboratorio.

Las muestras se examinaron para determinar la presencia de baculovirus en los cadáveres. Para su diagnóstico individual, sobre un portaobjetos, se preparó un frotis de la región abdominal de cada cadáver y se observó al microscopio Olympus CX43 a 400X o 1000X con iluminación de contraste de fases o campo oscuro; se registró el aspecto del cadáver, el tipo de microorganismo observado y su abundancia relativa. Para identificar las especies de moscas sierra involucradas en cada muestra de campo, los adultos obtenidos en campo o laboratorio se procesaron con claves taxonómicas apropiadas (De Lira et al., 2021); sin embargo, para cuatro muestras (1, 2, 9 y 10, Cuadro 1) no se obtuvieron adultos ni se criaron a partir de larvas. Para las muestras 3, 7, 14, 15 y 23 (Cuadro 1) solo se determinó el género debido a la falta de claves taxonómicas apropiadas. Los adultos obtenidos de estas muestras no coincidieron de forma convincente con las claves taxonómicas disponibles, lo que sugiere que podrían tratarse de especies nuevas.

Figura 1 Mapa en el que se señalan los lugares donde se tomaron las 23 muestras de larvas de mosca sierra para la búsqueda de sus infecciones baculovíricas. El cuadro en la esquina superior derecha contiene la lista de las muestras analizadas y el nombre de los lugares de recolección. 

Detección molecular de ADN de baculovirus en larvas

Se realizó una prueba de hibridación de ácidos nucleicos en el ADN de cadáveres larvarios de Zadiprion ojedae Smith & Sanchez recolectadas en Guachochi, Chihuahua, y de Zadiprion borjai (González et al., 2022) colectadas en Miquihuana, Tamaulipas.

Preparación de la sonda

La secuencia del gen de la polihedrina (Polh) del nucleopoliedrovirus de Neodiprion abietis Harris (NeabNPV), con 741 pb, según el registro NC_008252.1 del GenBank, fue elaborada por la empresa Integrated DNA Technologies (IDT). Esta secuencia se integró en el plásmido PuclDT y se utilizó para transformar una línea de células competentes de Escherichia coli HB 101 (Promega Corporation), siguiendo las instrucciones del fabricante (boletín informativo TB092 de Promega). Las bacterias transformadas con el plásmido PucIDT-NeabNPVPolh se incubaron en tubos con 50 mL de medio Luria-Bertani (LB) y 50 μg de ampicilina, a 37 °C durante 18 h con agitación constante. El cultivo bacteriano resultante se procesó para la extracción de ADN del plásmido con el procedimiento miniprep descrito por Green y Sambrook (2012). Para generar la sonda DIG-NeabNPVPolh utilizada en este ensayo se usaron 5 μg del ADN obtenido del miniprep, se marcaron con el hapteno digoxigenina utilizando el método del cebador aleatorio, siguiendo las instrucciones del kit de etiquetado de ADN Dig-High prime (Roche).

Extracción del ADN de las muestras

De cada muestra de campo se congelaron grupos de 10 especímenes a -190 °C y se molieron en un mortero de porcelana hasta obtener un polvo fino. De este polvo se extrajo el ADN mediante el procedimiento de fenol-cloroformo descrito por Green y Sambrook (2012). El ADN de cada grupo de cadáveres pulverizados constituyó una muestra para el ensayo de hibridación de ADN.

Ensayo de hibridación

Dos alícuotas de 100 ng de ADN de cada grupo de larvas (Cuadro 2) se colocaron en una membrana de nitrocelulosa (BioRad) en un Slot-Blot Hoeffer PR600. Cada alícuota se colocó en una ranura diferente, por lo que cada muestra en el ensayo se procesó dos veces. El tamaño de los poros de la membrana de nitrocelulosa fue de 0.45 μm. El ADN se fijó a la membrana mediante vacío. Posteriormente se aplicó la sonda DIG-NeabNPVPolh siguiendo el procedimiento descrito por Green y Sambrook (2012). Tras el periodo de hibridación, las membranas se lavaron y se trataron con anticuerpos monoclonales marcados previamente con fosfatasa alcalina y reactivos de revelado incluidos en el kit Dig-High prime DNA labeling, siguiendo las instrucciones del producto. Cuando fue necesario, se cuantificó la concentración de ADN en las soluciones de trabajo utilizando un NanoDrop®, leyendo la absorbancia de cada alícuota a 260 nm.

Ensayos de actividad biológica de inóculos baculovíricos

Un cadáver de cada una de las cinco muestras de campo (4, 7, 8, 14 y 16; Cuadro 1) probadas se utilizó como fuente de inóculo para tratar un grupo de larvas sanas. Los inóculos se prepararon macerando el cadáver donante con un micropistilo en tubos Eppendorf de 1.5 mL con agua destilada y esterilizada (1.0 mL) y 0.05 % de Tween 80. El inóculo obtenido de cada uno de los cuatro primeros cadáveres donantes se aplicó en larvas (19 a 22) de Zadiprion spp. procedentes de Xicotes, Atzalán, Veracruz, mientras que el quinto inóculo se utilizó en 145 larvas de Monoctenus cuauhtemoci (De Lira et al., 2022) procedentes de Ixcateopan de Cuauhtémoc, Guerrero (Cuadro 3). Un grupo control de 20 larvas sanas se utilizó para los inóculos 4, 7, 8 y 14 mientras que otro de 100 larvas sanas se utilizó para el inóculo 16. En este último caso, el inóculo de campo se incrementó en varias larvas sanas de la misma localidad, un año antes. La abundancia de poliedros de baculovirus fue diferente en cada cadáver donante.

Las larvas tratadas (tanto de Zadiprion spp. como de M. cuauhtemoci) fueron inoculadas mediante la impregnación de cebos de su dieta natural (acículas de pino o ramitas de Juniperus flacida Schltdl., respectivamente). La impregnación se hizo sumergiendo los trozos de acículas de pino (aproximadamente 8 cm de largo) o las ramitas de J. flacida (4 cm) en el macerado del inóculo respectivo. Los grupos de control se sumergieron en agua destilada. Ambos cebos fueron clavados en esponja floral (cubos de aproximadamente 2 x 2 x 2 cm) saturada con agua destilada para mantenerlos vivos, turgentes y erguidos, mientras las larvas se alimentaban de ellos. Los cebos fueron colocados dentro de confinamientos cilíndricos de plástico trasparente de 10 x 10 cm (diámetro x altura), aproximadamente. A dichos confinamientos se les habilitaron orificios de ventilación de 1.0 cm de diámetro, aproximadamente, cubiertos con malla fina de tela. Cuando las larvas consumieron los cebos impregnados con el inóculo, se proveyó nuevo alimento limpio (no impregnado con el inóculo). Los confinamientos se colocaron en un insectario con 12:12 h (luz: oscuridad), temperatura de 25 °C y humedad relativa de 70 %. Todos los días se revisaron las larvas tratadas para recoger las que habían muerto, conservarlas en recipientes mediante deshidratación con silica gel y luego congelarlas.

Resultados

Recolección de muestras y detección de infección por baculovirus

En el campo se detectaron diferentes brotes de mosca sierra en 10 regiones comprendidas en ocho estados de la república mexicana (Aguascalientes, Chihuahua, Durango, Guerrero, Jalisco, Michoacán, San Luis Potosí y Tamaulipas), cuya ubicación se indica en la (Figura 1). De dichas infestaciones se colectaron 23 muestras de larvas sospechosas de portar infección baculovírica (Cuadro 1). Estas muestras incluyeron, al menos, nueve especies de moscas sierra (Z. falsus Smith, Z. ojedae, Z. borjai, Zadiprion spp., M. sanchezii Smith, M. cuauhtemoci, Neodiprion omosus Smith, N. autumnalis Smith y Neodiprion spp.). Es posible que haya más especies en las cuatro muestras en las que no se determinó el género ni la especie porque no se obtuvieron adultos de la población correspondiente o en las otras cinco muestras cuyos adultos no se ajustaron a las descripciones de las claves taxonómicas, probablemente porque se trata de especies nuevas (Figura 1).

Cuadro 1 Diagnóstico microscópico (400X y 1000X con contraste de fases o campo oscuro) de muestras de cadáveres de larvas de Diprionidae recolectadas en regiones de México. 

Muestra Identificación de la muestra y número de individuos examinados (n)* Observaciones y fecha de recolección Resultado
1 Propiedad La Barranca, Armadillo de los Infantes, San Luis Potosí (10) 2013 10 con cocos y microsporidios
2 Los Alamitos, San José de Gracia, Sierra Fría Aguascalientes (10) 2013 10 con cocos
3 Zadiprion spp. (10) Pueblo Nuevo, Durango. 2013 Cadáver negro preservado en grupo y parcialmente desintegrado 10 con bacilos, microsporidios y cocos
4 Zadiprion falsus (10) El Pochón, Pueblo Nuevo, Durango. 2013 1 con abundantes poliedros y algunos cocos. Cuerpo licuado. 9 con bacilos, microsporidios y cocos.
5 Zadiprion falsus (10) Pueblo Nuevo, Durango. 2013 Cadáveres de color amarillo- marrón, conservados en grupo y parcialmente desintegrados. 10 con bacilos, microsporidios y cocos.
6 Zadiprion falsus (10) Cruz de Piedra, Pueblo Nuevo, Durango. 2013 10 con bacilos, microsporidios y cocos
7 Zadiprion spp. (10) "Virus" Zerahuaran, Guachochi, Chihuahua 2013 Cuerpos licuados 10 con hifas fúngicas, muy pocos poliedros
8 Zadiprion falsus (10) "Virus" jaula 16, Pochón, Pueblo Nuevo, Durango. 2013 Cuerpos licuados 10 con pequeños bacilos, pocos poliedros
9 Guachochi, Chihuahua (10) 2013 10 con bacilos y cocos
10 San Juan Parangaricutiro, Michoacán (10) 2013 10 con cocos
11 Zadiprion falsus (10) San Juan Potreros Chimaltitlán, Jalisco. 2013 10 con cocos y microsporidios
12 Zadiprion falsus (10) Cruz del Muchacho, Gómez Farías, Jalisco. 2012 10 con bacilos y microsporidios
13 Zadiprion falsus (10) Cruz del Muchacho, Gómez Farías, Jalisco. 2012 Negros, deshidratados y conservados en cápsulas de gel 10 con bacilos y microsporidios
14 Zadiprion spp. (41) Unión de San Isidro de Montes de Oca, sierra de Ixtapa, Guerrero. 2019 Recolectadas en acículas de ramas bajas. Cuerpos negros, aplanados y duros o coriáceos. 1 con poliedros muy abundantes; 3 con pocos poliedros, bacilo largo y microsporidios; 37 con poliedros escasos, bacilo ovoide pequeño.
15 Zadiprion spp. (187) Unión de San Isidro de Montes de Oca, sierra de Ixtapa, Guerrero. 2019 Cadáveres duros y secos recolectados al pie de los árboles. 85 incubados en cámara húmeda y 60 en PDA. 42 cadáveres examinados con microscopio óptico. 145 con hongos contaminantes. Bacilo mediano y una cepa de Beauveria bassiana. 38 con abundantes poliedros, 4 con cocos y bacilos.
16 Monoctenus cuauhtemoci (25) Ixcateopan de Cuauhtémoc, Guerrero. 28/05/19 Cadáveres duros. Larvas transportadas por un servicio comercial y muertas durante su traslado al laboratorio 1 con poliedros 6 con numerosos cocos 10 con pocos cocos 8 con cocos, microsporidios y bacilos
17 Monoctenus cuauhtemoci (75) Ixcateopan de Cuauhtémoc, Guerrero. 28/05/19 Cadáveres duros Larvas muertas durante su traslado al laboratorio. 3 con poliedros escasos y 72 con cocos
18 Zadiprion ojedae (30) Guachochi, Chihuahua. 2019 Cadáveres duros y aplanados 8 con poliedros y cocos 22 con cocos o hifas
19 Zadiprion borjai (21) Miquihuala, Tamaulipas. 13/12/2017 Las larvas murieron durante su transporte de Tamaulipas a Texcoco. Cadáveres duros y planos. 13 con poliedros 8 con cocos
20 Monoctenus sanchezii (5) Armadillo de los Infante, San Luis Potosí. 17/09/2011 Cadáveres firmes, pero blandos, cilíndricos y de color amarillo pardo 1 con numerosos poliedros 1 con muy pocos poliedros 3 con cocos
21 Neodiprion omosus (5) Los Alamitos, San José, Sierra Fría, Aguascalientes. 08/08/2011 Cadáveres aplanados, secos, duros y oscuros 5 con pequeños bacilos globosos
22 Neodiprion autumnalis (9) Guachochi, Chihuahua. 29/05/2012 Cadáveres cilíndricos firmes pero blandos, de color amarillo pardo 3 con numerosos poliedros 2 con muy pocos poliedros y cocos 4 con cocos
23 Neodiprion spp. (8) San Juan Pueblo Nuevo, Parangaricutiro, Michoacán. Septiembre de 2011 Cadáveres duros y secos de color café oscuro 8 con pequeños bacilos globulares

*Cuando la especie no se indica es debido a la falta de adultos en la muestra o de claves taxonómicas adecuadas.

Detección molecular

La sonda DIG-NeabNPVPolh hibridó con su secuencia homóloga del control positivo (secuencia NeabNPVPolh) colocada en los pozos 3A y 3B de la Figura 2, pero no produjo señal significativa en los dos controles negativos: el ADN de garrapata (1A y 1B) y el ADN del cultivo celular de Zadiprion spp. sano (pozos 2A y 2B). La prueba mostró reacción significativa consistente con el ADN de tres muestras de Z. ojedae de Guachochi, Chihuahua (pozos 4A y 4B; 8A y 8B; y 12A y 12B en la Figura 2). Las muestras restantes no mostraron respuestas consistentes entre réplicas, por lo tanto, se consideraron negativas.

Cuadro 2 Muestras de ADN de cadáveres de Zadiprion ojedae y Z. borjai sometidas a prueba de hibridación con la sonda DIG-NeabNPVPolh. Se utilizaron 100 ng de cada muestra de ADN en cada pozo. Todas las muestras de ADN se procesaron por duplicado. 

Muestra y réplica Descripción de la muestra y fecha de colecta
1 A ADN de garrapata (Rhipicephalus microplus)
B
2 A ADN de células sanas de Zadiprion sp.
B
3 A PucIDT-Polh NeabNPV
B
4 A Zadiprion ojedae. Guachi, Chihuahua (140719)
B
5 A Zadiprion borjai. Ejido Servando Canales, Miquihuana, Tamaulipas (090719)
B
6 A Zadiprion ojedae. Guachochi, Chihuahua (060619)
B
7 A Zadiprion ojedae. Guachochi, Chihuahua (060619)
B
8 A Zadiprion ojedae. Guachochi, Chihuahua (100619)
B
9 A Zadiprion borjai. Ejido Servando Canales, Miquihuana, Tamaulipas (090719)
B
10 A Zadiprion ojedae. Guachochi, Chihuahua (100619)
B
11 A Zadiprion ojedae. Guachochi, Chihuahua (190719)
B
12 A Zadiprion ojedae. Guachochi, Chihuahua (190719)
B

Figura 2 Ensayo de hibridación de ADN procedente de cadáveres de larvas de Diprionidae realizado en una membrana de nitrocelulosa. Como sonda se utilizó la secuencia del gen Polh de NeabNPV (741 pb), replicado en el plásmido PucIDT y marcado con digoxigenina. Se utilizaron 100 ng de ADN en cada pozo. Cada muestra se formó con 10 cadáveres de larvas de Zadiprion ojedai y Z. borjai recolectadas en el campo y sospechosas de portar infección baculovírica. La hibridación se detectó mediante una reacción inmunoenzimática utilizando un sustrato cromogénico que produce una coloración oscura. 

Detección de la infección baculovírica por microscopía óptica

Se encontraron pequeños cuerpos brillantes en los frotis de tejido abdominal de larvas observados en el microscopio (Figura 3); su brillo, forma y abundancia los hicieron compatibles con poliedros baculovíricos y diferentes de otros objetos brillantes también presentes en los frotis. Esos poliedros baculovíricos se detectaron en cadáveres de 11 muestras de campo (4, 7, 8, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 y 22) tomadas de cinco estados mexicanos: Chihuahua, Durango, Guerrero, San Luis Potosí y Tamaulipas (Cuadro 1). Los cadáveres con poliedros también presentaron otros microorganismos como bacterias (cocos o bacilos) (Figura 3), microsporidios u hongos. Con frecuencia dos o más de estos grupos de microorganismos fueron encontrados en cada cadáver.

Figura 3 Sección de macrofotografía tomada a un frotis de la región abdominal de un cadáver de Monoctenus cuauhtemoci de Ixcateopan de Cuauhtémoc, Guerrero (muestra 16 en el Cuadro 1). Para esta imagen se utilizó iluminación de contraste de fases con 400X. Los círculos rodean pequeños cuerpos brillantes interpretados como poliedros baculovíricos. Las flechas señalan células bacterianas bacilares con un cuerpo brillante en cada uno de sus extremos, lo que sugiere que pueden pertenecer a alguna variante de Bacillus thuringienesis. Los rectángulos rodean bacterias similares a los cocos. 

Actividad biológica de inóculos cadávericos

Los inóculos cadavéricos explorados indujeron síntomas y signos de enfermedad compatibles con infecciones baculovíricas o bacterianas: las larvas de prueba dejaron de alimentarse, perdieron gradualmente la movilidad y murieron con un oscurecimiento generalizado del cuerpo o localizado en su zona abdominal. En contraste, alrededor de 85 % de las larvas de los grupos de control alcanzaron el estado de pupa o se mantuvieron sanas hasta el momento en que murió la última larva tratada. En el examen microscópico de la mayoría de los cadáveres resultantes de las larvas tratadas con los inóculos 4 y 14 se observaron abundantes poliedros (en 17 de 19 y en 22 de 22, respectivamente). De acuerdo con el Cuadro 3, los inóculos 7 y 8 indujeron poliedros escasos en pocos cadáveres (en 1 de 20 y en 6 de 20, respectivamente). El inóculo 16 indujo una frecuencia moderada de poliedros en los cadáveres resultantes (33 de 145). Todos los macerados indujeron, además de los poliedros, proliferación de otros microorganismos diferenciables bajo el microscopio óptico a 400X o 1000X con contraste de fases o campo oscuro. Tales microorganismos fueron bacilos (pequeños, medianos o grandes), cocos, microsporidios o hifas de hongos. Todos ellos constituyeron la microbiota acompañante de los poliedros en las muestras de campo y en los cadáveres resultantes de este ensayo, parte de la cual es mostrada en la Figura 3. La microbiota acompañante en la mayoría de las larvas tratadas con los inóculos 4 y 14 fueron bacilos. Trece de las 20 larvas tratadas con el inóculo 7 mostraron proliferación de hifas fúngicas similares a las observadas en el cadáver donante del inóculo y las bacterias (Cuadro 3). Otros tres cadáveres de las larvas tratadas con los inóculos 7 u 8 mostraron bacterias tipo cocos (Cuadro 3). La mayoría de las larvas tratadas con el inóculo 16 presentaron bacilos pequeños o medianos o hifas fúngicas.

Cuadro 3 Inoculación de larvas de Zadiprion spp. y Monoctenus cuauhtemoci con macerado de cadáveres con poliedros baculovíricos. La mayoría de los cadáveres de larvas tratadas presentaron más de un tipo de microorganismo de forma simultánea. 

Fuente de inóculo Características de los cadáveres resultantes Diagnóstico de los cadáveres (n/tratados)
Inoculación de larvas de Zadiprion spp. de Xicotes, Atzalán, Veracruz
Zadiprion falsus El Pochón, Pueblo Nuevo, Durango (muestra 4 del Cuadro 1). Cuerpos aplanados y oscuros Poliedros abundantes (17/19) Bacilos pequeños (10/19) y medianos (8/19).
Zadiprion spp. "Virus" Zerahuaran, Guachochi, Chihuahua (muestra 7 del Cuadro 1). Algunos con cuerpos licuados y otros aplanados Muy pocos poliedros (1/20) Bacilos pequeños (6/20), medianos (5/20) y grandes (8/20) Hifas fúngicas (13/20) y cocos (2/20).
Zadiprion falsus "Virus" caja 16, El Pochón, Pueblo Nuevo, Durango (muestra 8 del Cuadro 1). Cuerpos aplanados y oscuros, algunos licuados Poliedros escasos (6/20) Bacilos pequeños (20/20) y medianos (9/20) Cocos (1/20).
Zadiprion spp. Unión de San Isidro, Sierra de Ixtapa, Guerrero. Cadáver duro (muestra 14 del Cuadro 1). Cuerpos aplanados Poliedros (22/22) Bacilos pequeños (2/22), medianos (6/22) y grandes (10/22).
Inoculación en larvas de Monoctenus cuauhtemoci de Ixcateopan de Cuauhtémoc, Guerrero
M. cuauhtemoci Ixcateopan de Cuauhtémoc, Guerrero. Cadáver duro (muestra 16 del Cuadro 1). Cuerpos aplanados. Incremento del inóculo en Monoctenus de Ixcateopan, Guerrero. Poliedros (33/145) Bacilos pequeños (54/145) y medianos (22/145) Hifas (18/145)

Discusión

Se obtuvieron pruebas positivas a favor de la hipótesis de trabajo: se detectaron infecciones baculovíricas en 11 de las 23 muestras de moscas sierra exploradas; se obtuvieron inóculos de las muestras infectadas; se probaron cinco inóculos, de los cuales dos mostraron gran potencial para el desarrollo de bioinsecticidas basados en baculovirus. En este estudio, el aspecto de las larvas de moscas sierra afectadas por baculovirus difirió del observado en larvas de lepidópteros. Otros microorganismos patógenos como bacilos, cocos, microsporidios y hongos estuvieron presentes en los cadáveres junto con los virus.

Detección de infecciones por baculovirus

El diagnóstico microscópico de los frotis de cadáveres larvarios a 400X y 1000X indicó la presencia de pequeños cuerpos brillantes en 11 de las 23 muestras de campo, los cuales fueron interpretados como poliedros de baculovíricos por su brillo, forma y abundancia relativa (Cuadro 1). Ocho especies de moscas sierra están representadas en las muestras portadoras de poliedros baculovíricos: Z. falsus, Z. ojedae, Z. borjai, Zadiprion spp., M. sanchezii, M. cuauhtemoci, N. omosus y N. autumnalis (Cuadro 1), las cuales se distribuyen en tres géneros.

La interpretación de esos cuerpos brillantes como poliedros baculovíricos está respaldada por dos pruebas aportadas en este estudio. 1) La inducción exitosa de la enfermedad en larvas sanas mediante la inoculación de cualquiera de los cinco macerados de cadáveres larvales portadores de poliedros y la proliferación posterior de estos en los cadáveres resultantes de dichas inoculaciones (Cuadro 3). 2) La hibridación de tres submuestras de ADN de la población de Z. ojedae, localizada en Guachochi, Chihuahua (locus 4, 8 y 12 de la Figura 2) con la sonda DIG-NeabNPVPolh, que indica la presencia de ADN baculovírico en las muestras. Otras larvas de esta población mostraron poliedros en un examen microscópico (muestra 18, Cuadro 1). De acuerdo con esta evidencia, los pequeños cuerpos brillantes observados en los cadáveres de las otras 10 muestras (Cuadro 1) no incluidas en la hibridación, también se interpretaron como poliedros baculovíricos: 4 y 8 (Zadiprion falsus); 7, 14, 15 (Zadiprion spp.); 19, Z. borjai; 16 y 17 (Monoctenus cuauhtemoci; 20 (M. sanchezii) y 22 (Neodiprion autumnalis).

La sonda DIG-NeabNPVPolh se considera altamente específica para detectar el gen de la poliedrina del nucleopoliedrovirus de las moscas sierra, ya que su secuencia, la misma del gen Polh del NeabNPV, solo difiere 5 % de la secuencia homóloga de cualquiera de los otros nucleopoliedrovirus conocidos en Diprionidae; por ejemplo, las de N. lecontei (NeleNPV) y N. sertifer (NeseNPV) (Lauzon et al., 2006). Esa máxima divergencia esperada entre la sonda aquí utilizada y su ADN objetivo no representa un impedimento para la hibridación, como sugiere el uso exitoso de otras sondas en la detección de sus respectivos blancos de ADN con divergencias >20 % (Meier-Kolthoff et al., 2014).

Aspecto de los cadáveres (rictus mortem)

En la literatura, la única descripción encontrada sobre el rictus mortem inducido por baculovirus en estos insectos simplemente indica que las larvas cuelgan de sus patas traseras (Dixon, 2019). Con base en esa descripción y en la experiencia de nuestro grupo de trabajo con infecciones baculovíricas en lepidópteros, al principio de este trabajo se buscaron cadáveres con esa apariencia en campo. Se esperaba que fueran oscuros, aplanados con tejidos internos licuados, tal como se ha descrito para las larvas de lepidópteros que mueren por baculovirus (Federici, 1997). No obstante que se observaron larvas con tejidos internos licuados en tres de las primeras muestras con poliedros, las muestras posteriores mostraron que esa apariencia es la menos frecuente en los dipriónidos muertos por baculovirus. Dos muestras de la misma población de Zadiprion spp. (14 y 15; Cuadro 1 y Figura 4) claramente muestran que la consistencia más común de los cadáveres de Diprionidae con poliedros difiere de la observada en lepidópteros (colgados de las patas traseras, con tejidos licuados y cuerpo aplanados).

La primera de estas muestras, la número 14 (Cuadro 1; Figuras 4A y 4B), consistió en cadáveres encontrados en acículas de ramas bajas de los pinos. Los cadáveres estaban colgados de las patas traseras o bien cayeron de las ramas más altas; sus cuerpos estaban aplanados, de color negro y con consistencia correosa o dura. Solo uno de ellos presentó poliedros abundantes, mientras que los otros 40 mostraron pocos o escasos poliedros. Alrededor del 97 % de los cadáveres de esta muestra presentaron bacilos como microorganismo dominante, por lo que su muerte se atribuyó al bacilo y no al virus, a pesar de la presencia de estos últimos en los cadáveres.

Figura 4 Aspecto de cadáveres de larvas de moscas sierra (Zadiprion spp.) en campo (Unión de San Isidro de Montes de Oca, Sierra de Ixtapa, Guerrero), las cuales portaban poliedros baculovíricos. A y B son los típicos en la muestra 14; C, D y E son los típicos en la muestra 15 del Cuadro 1. Los primeros se encuentran total o parcialmente oscurecidos. Los segundos están oscurecidos solo parcialmente, dependiendo de la abundancia relativa de la microbiota acompañante en los cadáveres. 

Los cadáveres en la muestra 15 (Cuadro 1; Figuras 4C, 4D y 4E) se encontraron en el suelo, al pie de los pinos. Se asume que bajaron caminando por el tronco antes de morir, posiblemente para pupar. Los cuerpos se encontraron secos y duros (no licuados), conservando su forma cilíndrica y, la mayoría de ellos, incluso su color natural (amarillento), mientras que otros mostraron zonas negras en su cuerpo. Debido a que estas características sugieren una muerte por hongos, los primeros 145 cadáveres examinados de esa muestra se colocaron en una cámara húmeda o pequeños trozos de ellos fueron depositados directamente en medios de cultivo PDA. Posteriormente, para los siguientes 42 cadáveres se prepararon frotis de su región abdominal; bajo microscopio óptico se observó que los poliedros dominaban sobre la microbiota concurrente en más de 90 % de ellos (38 de 42) y solo cuatro cadáveres tuvieron cocos y bacilos como microbiota dominante.

Al comparar el aspecto de los cadáveres en las muestras 14 y 15 de Zadiprion spp. y la microbiota acompañante, queda claro que el cuerpo aplanado y el color oscuro observados en la muestra 14 están relacionados con los bacilos y no con el virus. Del mismo modo, el cuerpo duro y cilíndrico de los cadáveres de la muestra 15 se asocia con el virus y no con la microbiota acompañante. Otro dato sugerente de que las larvas de mosca sierra muertas por baculovirus permanecen duras o coriáceas, pero no licuadas, proviene de Lucarotti et al. (2007), quienes describen la manera en la que conservan y procesan grandes cantidades de larvas de N. abietis muertas por baculovirus para la formulación de un bioinsecticida.

El aspecto licuado de los cadáveres se observó en un individuo de la muestra 4, en 10 de la muestra 7 y en 10 de la muestra 8. El cadáver licuado de la muestra 4 presentó pocos cocos y muchas bacterias y poliedros; mientras que los de las muestras 7 y 8 mostraron pocos poliedros, pero mucha microbiota acompañante (Cuadro 1). Posteriormente, cuando el macerado del cadáver de la muestra 4 se inoculó en larvas sanas, indujo una frecuencia alta de cadáveres con poliedros (17 de 19) y una gran cantidad de poliedros en cada cadáver; mientras que el macerado de la muestra 7 indujo pocos poliedros en un solo cadáver y abundante microbiota acompañante en todas las larvas tratadas (Cuadro 3). Por lo tanto, en los cadáveres que portan poliedros, características como la licuefacción de tejidos, el cuerpo aplanado y obscurecido y el hecho de que cuelguen de las patas traseras, parecen estar asociadas con la presencia, el tipo o la abundancia relativa de la microbiota acompañante, pero no con el baculovirus.

Cuando el baculovirus fue el agente de mortalidad predominante en los cadáveres de moscas sierras, la mayoría de ellos conservó su forma cilíndrica, su cuerpo fue duro y no colgaban de las patas traseras. Este rictus mortem es diferente del inducido por baculovirus en especies de Lepidoptera, los cuales se licuan, se aplanan, se rompen y cuelgan y, comúnmente, cuelgan de sus patas traseras (Federichi, 1997). Las diferencias, muy probablemente, emergen del hecho de que, en diprionidos, solo son atacadas las células del mesenterón (Harrison et al., 2018) dejando el resto de los tejidos intactos (a menos que otros microorganismos los degraden); mientras que en Lepidoptera, casi todos los tejidos son colonizados y licuados por estos virus. Esta descripción del rictus mortem causado por baculovirus en moscas sierra puede ser útil en futuras búsquedas de baculovirus de este tipo de plagas forestales.

Potencial bioinsecticida de baculovirus

Los cinco inóculos analizados mostraron potencial diferenciado como bioinsecticidas. A pesar de que todos ellos produjeron la muerte en todas las larvas tratadas, la identificación del agente causante de la muerte proporciona una primera apreciación del potencial relativo de cada inóculo como bioinsecticida. Los inóculos de las muestras 4 y 14 provocaron la aparición de numerosos poliedros en cada uno de los cadáveres y una proporción elevada de cadáveres con poliedros (17 de 19 y 22 de 22, respectivamente; Cuadro 3), mientras que los de las muestras 7 y 8 provocaron un número reducido de poliedros en cada cadáver y pocos cadáveres con poliedros (1 de 20 y 6 de 20, respectivamente; Cuadro 3).

El inóculo de la muestra 16 provocó la proliferación de poliedros con una frecuencia moderada (33 de 145 larvas; Cuadro 3). Se asumió que las larvas muertas que no mostraban poliedros fueron eliminadas por la microbiota que acompañaba a los virus en los cadáveres de los donantes. Más adelante se analiza la capacidad de provocar la muerte, de al menos parte de la microbiota que acompaña a los baculovirus en las moscas de sierra. No se identificaron especies de la microbiota que acompañaba a los poliedros, pero fue evidente que las hifas fúngicas observadas en los cadáveres de este ensayo no pertenecen a Metarhizum ni a Beauveria.

La abundancia de poliedros en los cadáveres donantes de inóculo de las muestras 4 y 14, por un lado, y 7 y 8, por otro, mantuvo una correspondencia clara con la abundancia de dichos poliedros en los cadáveres resultantes de esta prueba y con la frecuencia de estos cadáveres portando poliedros (Cuadro 3). Esta correspondencia sugiere que los inóculos de las muestras 4 y 14 tienen alto potencial para ser desarrollados como bioinsecticidas debido a su alta infectividad.

El inóculo de la muestra 14 proporcionó también evidencia de tener alto potencial como factor de control natural en el campo donde se recolectó (Unión de San Isidro de Montes de Oca, Sierra de Ixtapa, Guerrero). Debido a que la muestra 15 (Cuadro 1) (no incluida en este ensayo) fue colectada del mismo grupo de pinos que la muestra 14, es razonable asumir que ambas muestras portan la misma cepa viral y que los patógenos encontrados en ellas ejecutaron juntos la escena de buen control de su huésped observada en campo, la cual consistió en eliminar la población huésped antes de la toma de muestras. Dicho control ocurrió muy temprano en el desarrollo de esta infestación, como lo sugiere el aspecto de los cocones pupales encontrados al rascar el suelo y la evidente poca extensión de la infestación. Se estimó que solo dos generaciones de la plaga habrían ocurrido en esa infestación antes de la toma de muestras. Tan temprana eliminación de la población sugiere, claramente, que este inóculo es altamente infectivo en su huésped.

Tanto el propietario del predio donde se colectaron las muestras 14 y 15, como el técnico de la CONAFOR (el funcionario encargado de supervisar la sanidad forestal de la zona) aseguraron que no hubo intervención humana en el desarrollo de esta epizootia. Aunque varios patógenos fueron detectados actuando simultáneamente (virus, bacteria y al menos un hongo), el virus resultó el más frecuente en esta población.

En lo que respecta a los inóculos de las muestras 7, 8 y 16, en una primera percepción, el resultado de este ensayo sugiere que ellos poseen un potencial relativo bajo como bioinsecticidas, debido a que produjeron baja frecuencia de cadáveres con poliedros. Sin embargo, luego de una mirada detallada del resultado de este ensayo se mantiene la expectativa sobre un buen potencial de dichos inóculos como bioinsecticidas, por las razones siguientes: 1) la baja frecuencia de cadáveres con poliedros puede deberse al número reducido de poliedros en los cadáveres donantes; 2) las larvas que recibieron los inóculos 7 u 8 y, la mayoría de las que recibieron el inóculo 16, mostraron abundante microbiota acompañante, pero solo unas cuantas mostraron algunos poliedros sugiriendo capacidad patogénica en dicha microbiota; por lo tanto, 3) inevitablemente, esta microbiota compitió con el virus y pudo desplazarlo, bien por ser más competitiva o más abundante.

Partiendo de esos razonamientos, parece necesario realizar nuevos ensayos para medir adecuadamente el potencial de dichos inóculos, el de la microbiota patógena que los acompaña y la interacción entre ellos. Esa interacción parece muy interesante para el manejo de estas plagas, porque puede implicar sinergias que conviene aprovechar para conseguir un mayor control de la plaga o antagonismos que conviene evitar. En tales nuevos ensayos, sería deseable probar los inóculos virales y la microbiota acompañante, adecuadamente purificados.

Otra precaución razonable sería buscar de manera exhaustiva y evaluar todas las cepas existentes del virus de cada especie de mosca sierra. Dicha evaluación de las cepas debería realizarse en los rodales donde se encuentra su especie hospedadora y la cepa que mejor control proporcione en cada lugar podría utilizarse como medio de control en esas zonas infestadas. De no hacerlo, se corre el riesgo de usar, en algunas zonas, una cepa con menor potencial de control que la residente y, debido a la aplicación inundativa de la cepa exótica menos potente, se desplazaría a la cepa residente con mayor potencial. De este modo, las cepas del virus con potencial superior podrían perderse por no ser descubiertas oportunamente.

Conclusiones

Los resultados de este estudio sugieren las siguientes tres conclusiones: 1) Hay abundantes infecciones baculovíricas en las poblaciones mexicanas de moscas sierra, ya que estuvieron presentes en 11 de 23 muestras de campo; 2) varios de los inóculos obtenidos son patogénicos, por lo que son prometedores para el desarrollo de bioinsecticidas; y 3) una búsqueda exhaustiva de las cepas baculovíricas en todas las especies de moscas sierra y su apropiada selección contra cada especie plaga prevendría el riesgo de perder cepas locales con alto potencial de control, debido a la inundación de su nicho con cepas exóticas competitivamente inferiores.

Agradecimientos

Se agradece el apoyo económico del fondo Sectorial CONACYT-CONAFOR, proyecto CONAFOR 2017 CO2 núm. 291304. Así como también se agradece las facilidades prestadas por el H. Ayuntamiento de Ixcateopan de Cuauhtémoc, Guerrero y de los regidores de Ecología: Víctor Leyva Guerrero y María Dolores Bustamante Cirilo. Se agradece al Dr. Miguel Ángel González González, al Dr. Arturo Corrales Suastegui y al M.C. Jorge Valdez Carrazco.

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Recibido: 26 de Abril de 2022; Aprobado: 28 de Diciembre de 2022

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