Biodiversity, bugs, and barcodes: the Cicadellidae associated with grassland and phytoplasmas in the Sabana de Bogotá, Colombia

Abstract

The leafhoppers (Cicadellidae) are a diverse and cosmopolitan group of Hemiptera that feed on plants, and occasionally cause losses due to the direct damage they inflict to their hosts, or by transmission of viruses and phytoplasmas. Phytoplasmas are plant pathogenic bacteria that can adversely affect many plant families. In the Sabana de Bogotá, Colombia, several species of urban trees, potatoes, and strawberry crops are affected by phytoplasma diseases. The family Cicadellidae contains the largest number of known vectors of phytoplasmas, but in Colombia, knowledge of their biology is scarce. The objective of this work was to characterize the diversity of Cicadellidae associated with kikuyu grass Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone (Poaceae) in the grasslands of the Sabana de Bogotá, at an urban site of the Universidad Nacional de Colombia and a semirural site at the Universidad Militar Nueva Granada, located in Bogotá and Cajicá, Colombia, respectively. Species richness, abundance, and cicadellid dominance were compared for the 2 sampling sites, using alpha and beta diversity estimators. In total, 3,334 leafhoppers were collected, represented by subfamilies Deltocephalinae (82.3%), Cicadellinae (15.8%), Aphrodinae (1.2%), Iassinae (0.6%), Idiocerinae (0.03%), and Typhlocybinae (0.03%). Of the 15 leafhopper species present, 6 were identified to the species level. DNA barcodes were established for 12 morphotypes, including 6 species and 6 superior taxa by amplification of the COI gene. In both locations, the sampling effort was deemed insufficient. Species richness at Universidad Militar Nueva Granada was greater (n = 13) than at Universidad Nacional de Colombia (n = 10), but abundance was higher at Universidad Nacional de Colombia (n = 1,982) than at Universidad Militar Nueva Granada (n = 1,352). The 2 most abundant species were Amplicephalus funzaensis Linnavuori and Exitianus atratus Linnavuori (both Hemiptera: Cicadellidae), both recorded as vectors of phytoplasmas. Other common leafhopper species in collections were Haldorus sp. and Dalbulus sp. (both Hemiptera: Cicadellidae) and are considered possible phytoplasma vectors. Because C. clandestinus is host to several cicadellid species, it may play an important role in the epidemiology of phytoplasma transmission in the Sabana de Bogotá.

Resumen

Los saltahojas (Cicadellidae) son un grupo diverso y cosmopolita de Hemiptera, que se alimenta de plantas, y ocasionalmente causan pérdidas debido al daño directo que producen a sus huéspedes o por transmisión de virus y fitoplasmas. Los fitoplasmas son bacterias patogénicas de plantas que pueden afectar adversamente muchas familias de plantas. En la Sabana de Bogotá, Colombia, varias especies de árboles urbanos, cultivos de papa y fresa son afectados por enfermedades fitoplásmicas. La familia Cicadellidae contiene el mayor número de vectores conocidos de fitoplasmas, pero en Colombia el conocimiento de su biología es escasa. El objetivo de este trabajo fue caracterizar la diversidad de Cicadellidae asociados con pasto kikuyu Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone (Poaceae) en pastizales de la Sabana de Bogotá en un sitio urbano en la Universidad Nacional de Colombia y en uno semirural en la Universidad Militar Nueva Granada, localizados en Bogotá y Cajicá, Colombia, respectivamente. La riqueza, abundancia y dominancia de los cicadélidos se comparó para los sitios de muestreo usando estimadores de diversidad alfa y beta. En total, se colectaron 3,334 saltahojas que eran representados por las subfamilias Deltocephalinae (82.3%), Cicadellinae (15.8%), Aphrodinae (1.2%), Iassinae (0.6%), Idiocerinae (0.03%), y Typhlocybinae (0.03%). De las 15 especies presentes, 6 se identificaron hasta nivel de especie. Se establecieron códigos de barras de ADN para 12 morfotipos incluyendo 6 especies y 6 taxones superiores por amplificación del gen COI. En ambas locaciones, el esfuerzo de muestreo fue considerado insuficiente. La riqueza de las especies en la Universidad Militar Nueva Granada fue mayor (n = 13) que en la Universidad Nacional de Colombia (n = 10) pero la abundancia fue mayor en la Universidad Nacional de Colombia (n = 1,982) que en la Universidad Militar Nueva Granada (n = 1,352). Las 2 especies más abundantes fueron Amplicephalus funzaensis Linnavuori (Hemiptera: Cicadellidae) y Exitianus atratus Linnavuori (Hemiptera: Cicadellidae), ambas reportadas como vectores de fitoplasmas. Otras especies de saltahojas comunes en las colectas fueron Haldorus sp. (Hemiptera: Cicadellidae) y Dalbulus sp. (Hemiptera: Cicadellidae) que son consideradas posibles vectores de fitoplasmas. Debido a que C. clandestinus es huésped de varias especies de Cicadellidae, este puede jugar un rol importante en la epidemiología de la transmisión de fitoplasmas en la Sabana de Bogotá.

Key Words: DNA barcodes; insect vectors of phytoplasmas; biodiversity; Haldorus sp.; Dalbulus sp.

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