Morphological leaf traits and their relationship to defoliation in three forage plant species / Características morfológicas foliares y su relación con la defoliación en tres especies de plantas forrajeras

RESUMEN Las plantas responden a cambios bióticos y abióticos acorde a su plasticidad fenotípica. Estas variaciones pueden expresarse en características relacionadas a la morfología foliar, crecimiento y defoliación. Este estudio evalúa la influencia de la edad de las plantas y de hojas sobre las características foliares, y su relación con la defoliación en tres especies forrajeras, Tithonia diversifolia, Morus alba y Moringa oleifera. M. oleifera mostró hojas con mayores valores de grosor, peso seco, asimetría y área; M. alba hojas más duras y con mayor área foliar especifica. M. oleifera el área foliar, peso seco, grosor y dureza incrementaron en plantas de 30 días. En tanto, que en M. alba las hojas intermedias tuvieron mayor área; y, las plantas de 90 días mayores valores de SLA, grosor y dureza. El área foliar y peso seco fueron mayores a los 60 y 30 días, respectivamente. En T. diversifolia las hojas intermedias presentaron mayor peso seco y grosor, las plantas de 30 días mayor área foliar y peso seco; y, las de 90 días, mayor grosor. Se encontraron relaciones negativas en hojas jóvenes con el grosor, dureza y peso seco. La defoliación mostró asociaciones positivas con el SLA y la dureza; y, negativas con el grosor, peso seco, asimetría y área. Subrayamos la importancia de realizar estudios que contribuyan al entendimiento de interrelaciones entre la estructura de la hoja, su función y sus relaciones con la expresión de los rasgos morfológicos de resistencia y tolerancia en especies tropicales de importancia económica y ecológica.

ABSTRACT Plants respond to biotic and abiotic changes through their phenotypic plasticity. These variations can be expressed in traits related to leaf morphology, plant growth, and defoliation. We evaluated the influence of plant age and leaf age on leaf traits and its relation with defoliation in three forage plant species, Tithonia diversifolia, Morus alba, and Moringa oleifera. Interspecifically, M. oleifera showed thicker leaves, higher dry weight, leaf asymmetry, and leaf area; M. alba showed harder leaves and higher specific leaf area. Intraspecifically, in the M. oleifera leaf area, dry weight, thickness, and hardness of leaves increased only in 30 day-old-plant. While in M. alba intermediate leaves had higher leaf area; and, 90 day-old-plant had higher thickness and hardness. Leaf area and dry weight were higher in 60 and 30 day-old-plants, respectively. In T. diversifolia intermediate leaves showed higher dry weight and leaf thickness, 30 day-old-plant had higher leaf area and leaf dry weight; and, 90 day-old-plant had higher leaf thickness. In addition, we found negative relationships between young leaves with leaf thickness, leaf hardness, and leaf dry weight. Defoliation showed positive relationships with SLA and leaf hardness, and negative ones with leaf thickness, leaf dry weight, leaf asymmetry, and leaf area. We underline, the importance of carrying out research that contributes to the understanding of the interrelationships between leaf structure, its function, and its relationships of morphological traits of plant resistance and tolerance in tropical forage plant species of high economic and ecological importance.

Population fluctuation of Schistocerca piceifrons piceifrons (Orthoptera: Acrididae) in the Yucatán Península and its relation with the environmental conditions / Fluctuación poblacional de Schistocerca piceifrons piceifrons (Orthoptera: Acrididae) en la Península de Yucatán y su relación con las condiciones climáticas

Abstract The Central American Locust Schistocerca piceifrons piceifrons is one of the most damaging plant pest in Mexico and Central America. The present work was carried out to evaluate the seasonal population fluctuation of S. p. piceifrons and vegetation diversity and their association with weather factors and edaphic conditions in the gregarious zone of the Yucatán Península. The study was performed in seven sites during three seasons: North-wind (December 2013), rainy (June 2014) and dry (April 2014). The locust density was sampled in transect of 100 m2, as well as the vegetation in 16 m2: plant species richness (PSR) and relative species density (RSD), and analyzed by generalized linear models. Additionally, soil samples were obtained at 10 cm depth into a 4 × 6 m quadrat, land use in the sites was classified and temperature, precipitation and evaporation of each site were obtained from the database and they were analyzed with multiple factor analysis. The population density of S. p. piceifrons was higher in the sites Panaba, Tizimin, Tunkas and Cenotillo (F= 74.3, P < 0.0001). Characterization of vegetation showed that PSR and RSD were higher during the rainy season relative to those in the dry season (F= 50.4, P < 0.0001). RSD was identified as the most important group associated with locust density (0.86), followed by isotherm/isohyets (0.63), maximum precipitation and temperature (0.60), as well as the land use (0.65); no correlation between locust density and soil characteristics was found. Locust density was positively correlated with the abundance of the grass Panicum maximum (Sr2= 0.85, PC5= 0.87). This work shows that the population of S. p. piceifrons is high in the rainy season and influenced primarily by the abundance of the grass P. maximum and the precipitation. The results indicate that surveys for early detection and control of the locust on the Yucatán Península can focus on areas with the grass P. maximum to predict risk areas and target survey efforts. Rev. Biol. Trop. 66(1): 403-414. Epub 2018 March 01.

Resumen La langosta Centroamericana Schistocerca piceifrons piceifrons es una de las plagas más dañinas en México y Centroamérica. El presente trabajo se realizó para evaluar la fluctuación estacional de poblaciones de S. p. piceifrons y su asociación con la diversidad de vegetación, factores climáticos y edáficos en la zona gregarígena de la Península de Yucatán. Se seleccionaron siete sitios y se muestrearon a lo largo de tres estaciones: nortes (diciembre 2013), lluvias (junio 2014) y sequías (abril 2014). La densidad poblacional de la langosta fue muestreada en transectos de 100 m2, así como la vegetación en 16 m2 obteniendo la riqueza de especies vegetales (REV) y la densidad relativa de especies (DRE), y fueron analizadas por modelos lineales generalizados. Adicionalmente se obtuvieron muestras de suelo de 10 cm de profundidad en un área de 4 × 6 m, se clasificó el uso del suelo de cada sitio y se obtuvieron en una base de datos las condiciones de temperatura, precipitación y evaporación para cada sitio, estos datos se analizaron con análisis de factores múltiples. La densidad poblacional de S. p. piceifrons fue mayor en los sitios de Panaba, Tizimin, Tunkas y Cenotillo (F= 74.3, P < 0.0001). La caracterización de la vegetación mostró que la REV y la DRE fueron mayores en la estación de lluvias que en la de sequías (F= 50.4, P < 0.0001). La DRE fue el grupo más importante asociado a la densidad de la langosta (0.86), seguido por las isotermas/isoyetas (0.63) y la precipitación-temperatura máxima (0.60), así como el uso del suelo (0.65); no hubo correlación con las características del suelo. La densidad de la langosta fue correlacionada positivamente con la abundancia del pasto Panicum maximum (Sr2= 0.85, PC5= 0.87). El estudio mostró que las poblaciones de S. p. piceifrons fueron mayores en la estación lluviosa e influenciadas principalmente por la abundancia del pasto P. maximum y la precipitación. Los resultados indican que las exploraciones, la detección temprana y el control de la langosta en la Península de Yucatán puede enfocarse sobre áreas cultivadas con P. maximum para predecir áreas con riesgo y eficientar los recursos.

Insect deterrent and nematicidal screening of microfungi from Mexico and anti-aphid compounds from Gliomastix masseei / Evaluación de la actividad disuasiva de insectos y nematotóxica de microhongos de México y compuestos anti-áfidos de Gliomastix masseei

Fungal metabolites are promising alternatives for the development of biorational pesticides. In this sense, microfungi from tropical regions are valuable sources of natural compounds for pest management. With the aim of broadening the search for new eco-friendly products to manage plant pests, this study was carried out to evaluate the biological activity of 23 tropical fungal extracts on three species of phytophagous insects and a plant parasitic nematode. In addition, the active principles of the most effective extract were identified. The insect deterrent activity of fungal extracts was evaluated on the settling of aphids Myzus persicae and Rhopalosiphum padi, and on the feeding of lepidoptera larva Spodoptera littoralis; the nematostatic activity was evaluated on the mobility of Meloidogyne javanica. Active metabolites from Gliomastix masseei were identified by GC-MS techniques and by comparison with commercial standards. Results showed seven extracts with strong effect on the settling of M. persicae and R. padi (settling inhibition >80%). The calculated median of effective concentration (EC50) values ranged from 8 to 38 µg/cm² for the extracts of Clonostachys rosea and G. masseei, respectively. Bioassay-guided separation of the ethyl acetate extract of G. masseei revealed the presence of fatty acids and their derivatives, where methyl 9-octadecenoate was the most active compound with EC50 values of 16 µg and 35 µg/cm² for M. persicae and R. padi, respectively. Extracts of C. rosea and G. masseei could be a promising option in the control of pest aphids in agriculture.

Los metabolitos fúngicos son agentes prometedores para el desarrollo de plaguicidas biorracionales. En este sentido, los hongos microscópicos de zonas tropicales representan una valiosa fuente de compuestos naturales para el manejo de plagas. Con la finalidad de ampliar la investigación en productos amigables con el medio ambiente, en este estudio se evaluó la actividad biológica de 23 extractos de hongos sobre 3 especies de insectos fitófagos y un nematodo fitoparásito; además se identificaron los componentes del extracto más activo. El efecto disuasivo de los extractos fúngicos se evaluó en el asentamiento de Myzus persicae y Rhopalosiphum padi, así como en la alimentación de Spodoptera littoralis; la actividad nematostática se evaluó sobre la movilidad de Meloidogyne javanica. Los metabolitos activos de Gliomastix masseei se identificaron por cromatografía de gases-espectrometría de masas y por comparación con muestras comerciales. Los resultados mostraron 7 extractos con fuerte efecto en la inhibición del asentamiento (> 80%) de M. persicae y R. padi. Los valores de la concentración efectiva media (CE50) estuvieron en el rango de 8 a 38 µg/cm² para los extractos de Clonostachys rosea y G. masseei, respectivamente. El extracto de acetato de etilo de G. masseei se fraccionó por un proceso biodirigido y reveló la presencia de ácidos grasos y sus derivados, donde el 9-octadecenoato de metilo fue el más activo, con una CE50 de 16 µg/cm² para M. persicae y 35 µg/cm² para R. padi. Los extractos fúngicos de C. rosea y G. masseei pueden ser una alternativa promisoria en el control de áfidos que son plaga en la agricultura.

Efecto antifúngico de extractos fenólicos y de carotenoides de chiltepín (Capsicum annum var. glabriusculum) en Alternaria alternata y Fusarium oxysporum / Antifungal effect of phenolic and carotenoids extracts from chiltepin (Capsicum annum var. glabriusculum) on Alternaria alternata and Fusarium oxysporum

En el presente estudio se evaluó el efecto de extractos fenólicos y de carotenoides procedentes de frutos de chiltepín sobre el crecimiento micelial y la germinación de conidios de Alternaria alternata y Fusarium oxysporum, 2 importantes hongos causantes de podredumbres en frutas y hortalizas. Los extractos fenólicos presentaron una inhibición en el crecimiento micelial de A. alternata del 38,46 %, y redujeron significativamente la germinación de conidios al quinto día después del tratamiento al 92 % en relación al control. No se observaron cambios significativos en el crecimiento micelial de F. oxysporum, pero sí se redujo significativamente al 85 % en relación al control, el número de conidios germinados a los 5 días de tratamiento. Los extractos de carotenoides mostraron una inhibición del 38,5 % en el crecimiento micelial y del 85,3 % en la germinación de conidios de A. alternata, 5 días después del tratamiento. Frente a F. oxysporum, dichos extractos presentaron menor inhibición del crecimiento micelial (20,3 %), mientras que hubo una mayor inhibición en la germinación de conidios (96 %). Los extractos fenólicos y de carotenoides de chiltepín pueden ser una alternativa promisoria de importancia agrícola como fungicidas naturales.

The effect of phenolic and carotenoid extracts from chiltepin fruits on mycelial growth and the inhibition of conidial germination of Alternaria alternata and Fusarium oxysporum were investigated in the present work. Phenolic extracts inhibited mycelial growth of A. alternata by 38.46%, and significantly reduced conidial germination on the fifth day after treatment to 92% in relation to control. No significant changes were observed in the inhibition of mycelial growth in Fusarium oxysporum; however, the number of germinated conidia was reduced, showing 85% inhibition five days after treatment in relation to control. Moreover, carotenoid extracts showed 38.5% inhibition of mycelial growth and 85.3% inhibition of conidial germination of A. alternata, five days after treatment. Carotenoid extracts showed less inhibition of mycelial growth (20.3%) in F. oxysporum, with respect to A. alternata; while there was greater inhibition of conidial germination (96%) on the fifth day after treatment. Phenolic and carotenoid extracts from chiltepin may be a promising alternative as a natural fungicide against fungi of agricultural importance.

Insecticidal effects of plant extracts on immature whitefly Bemisia tabaci Genn. (Hemiptera: Aleyroideae)

Background: The whitefly (Bemisia tabaci Genn.) is a widely distributed and highly harmful plant pest species. The management of B. tabaci has been typically carried out by chemical pesticides. In the last decade however, there has been an increasing interest in natural products, particularly those of plant origin, to control this pest species. In the present work, aqueous and ethanolic extracts of native plants from the flora of the Yucatán peninsula (Acalypha gaumeri, Annona squamosa, Carlowrightia myriantha, Petiveria alliaceae and Trichilia arborea) and the introduced plant Azadirachta indica were collected and evaluated for insecticidal activity against eggs and nymphs Bemisia tabaci. Results: Most of the aqueous and ethanolic extracts showed high insecticidal effects on B. tabaci eggs. The lowest LC50 values were recorded in the aqueous extracts of A. gaumeri (0.39% w/v), A. squamosa (0.36% w/v), P. alliaceae (0.42% w/v) and A. indica (0.30% /v), as well as in the ethanolic extracts of P. alliaceae (2.09 mg mL-1) and T. arborea (2.14 mg mL-1). On the other hand, B. tabaci nymphs were not affected by the aqueous extracts, but were highly sensitive to the ethanolic extracts of the tested plants. The lowest LC50 values were recorded in the ethanolic extracts of P. alliaceae (1.27 mg ml-1) and T. arborea (1.61 mg mL-1). The GC-MS analysis showed that phytol was the major component of the ethanolic extract of P. alliaceae and fatty acids were the major components of ethanolic extract of T. arborea. Conclusions: Overall, results suggest that ethanolic extracts of P. alliaceae and T. arborea leaves showed the highest insecticidal effects on eggs and nymphs B. tabaci. The extracts from P. alliaceae and T. arborea are good candidates to be developed as sources of natural insecticides for the management of immature B. tabaci since their effects were comparable with that showed by the extracts of A. indica, a well-known plant species for its insecticidal activity.