Ants associate with microlepidoptera galleries in leaves of Acrostichum danaeifolium Langsd. & Fisch

ABSTRACT Acrostichum danaeifolium, a Neotropical fern, occurs preferentially in marshy areas or at the margins of lakes and mangroves. Microlepidoptera larvae burrow through the petioles of the fern, preferentially on the non-expanded leaves. The galleries in the petiole create a new microhabitat, harboring a rich fauna of arthropods. The aim of the present study was to assess the richness of ants associated with its petiole. The study was conducted in a population of A. danaefolium from the Atlantic Forest in Rio de Janeiro state, Southeastern Brazil. Six collections were carried out every two months (2009-2010), three in the dry and three in the rainy season. The leaves were divided into three development stages: non-expanded leaves (NEL), expanded leaves (EL) and senescent leaves (SL). Seven leaves from each phase were randomly collected from seven individuals. A total of fifteen ant species were recorded. The species with the highest frequency and density in fern petioles were Camponotus crassus and Crematogaster curvispinosa. The highest ant richness and abundance was found in senescent leaves. The high number of ants found in the petioles of Acrostichum danaefolium qualifies it as a potential key species in the marshes and flooded areas where it occurs.

Phenolic substances and cyanogenesis in galled and non-galled tissue of the fern species Microgramma vacciniifolia / Substâncias fenólicas e cianogênese em tecidos galhados e não galhados da samambaia Microgramma vacciniifolia

Galls, neo-formed plant structures that can occur in different organs, are generated by species-specific interaction with an inducing organism. Inducers manipulate the metabolism of its host. Microgramma vacciniifolia (Langsd. & Fisch.) Copel. is a Neotropical epiphytic fern that hosted two stem galls, one induced by a midge species (Diptera) and other by a micromoth species (Lepidoptera). The aim of this study was to evaluate the impact of these two gall-inducing insects on the biochemistry of phenolic acids and the cyanogenesis in galls, stems and leaves of M. vacciniifolia. High performance liquid chromatography (HPLC) indicated a total of 14 phenol derivatives, including caffeic and coumaric acid. Principal Coordinates Analysis (PCoA) of the phenolic substances indicated three groups consisting (1) non-galled stems and micromoth-induced galls; (2) midge-induced galls; (3) midge induced galls with parasitoids. Regarding the frequency of cyanogenesis assessed by the picrate paper test, the chi-squared test showed significant difference between fertile leaves (8.3%), sterile leaves (27.7%), non-galled stems (0%) and galls. Among galls, only the midge-induced galls analyzed were cyanogenic (15%). Our results indicated that the different gall-inducers (midge and micromoth) promote species-specific alterations to the phenolic substance composition of the host fern.

Galhas são estruturas vegetais neo-formadas que ocorrem em diferentes órgãos. Elas são geradas por uma interação espécie-específica com um organismo indutor. Os indutores manipulam o metabolismo do hospedeiro. Microgramma vacciniifolia (Langsd. & Fisch.) Copel. é uma samambaia epífita neotropical que hospeda duas galhas caulinares, uma induzida por uma espécie de mosquito (Diptera) e outra por uma micromariposa (Lepidoptera). O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto desses dois insetos indutores de galhas na bioquímica dos ácidos fenólicos e da cianogênese em galhas, caules e folhas de M. vacciniifolia. Em análise de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) foi possível indicar a presença de um total de 14 derivados fenólicos, incluindo ácido cafeico e ácido cumárico. Análise das Coordenadas Principais (ACoP) indicou três grupos (1) caules não galhados e galhas induzidas pela micromariposa; (2) galhas induzidas pelo mosquito; (3) galhas induzidas pelo mosquito com parasitoides. Em relação a frequência da cianogênese analisada com o teste do papel picrato, o teste do qui-quadrado apresentou diferença significativa entre as folhas férteis (8,3%), folhas estéreis (27,7%), caules não galhados (0%) e galhas. Entre as galhas, somente aquelas induzidas pelo mosquito foram cianogênicas (15%). Os resultados encontrados indicam, ao menos para as substâncias fenólicas, que os insetos indutores de galha (mosquito e micromariposa) promovem alterações espécie-específica na composição química da samambaia hospedeira.

Phenolic substances and cyanogenesis in galled and non-galled tissue of the fern species Microgramma vacciniifolia

Abstract Galls, neo-formed plant structures that can occur in different organs, are generated by species-specific interaction with an inducing organism. Inducers manipulate the metabolism of its host. Microgramma vacciniifolia (Langsd. & Fisch.) Copel. is a Neotropical epiphytic fern that hosted two stem galls, one induced by a midge species (Diptera) and other by a micromoth species (Lepidoptera). The aim of this study was to evaluate the impact of these two gall-inducing insects on the biochemistry of phenolic acids and the cyanogenesis in galls, stems and leaves of M. vacciniifolia. High performance liquid chromatography (HPLC) indicated a total of 14 phenol derivatives, including caffeic and coumaric acid. Principal Coordinates Analysis (PCoA) of the phenolic substances indicated three groups consisting (1) non-galled stems and micromoth-induced galls; (2) midge-induced galls; (3) midge-induced galls with parasitoids. Regarding the frequency of cyanogenesis assessed by the picrate paper test, the chi-squared test showed significant difference between fertile leaves (8.3%), sterile leaves (27.7%), non-galled stems (0%) and galls. Among galls, only the midge-induced galls analyzed were cyanogenic (15%). Our results indicated that the different gall-inducers (midge and micromoth) promote species-specific alterations to the phenolic substance composition of the host fern.

Resumo Galhas são estruturas vegetais neo-formadas que ocorrem em diferentes órgãos. Elas são geradas por uma interação espécie-específica com um organismo indutor. Os indutores manipulam o metabolismo do hospedeiro. Microgramma vacciniifolia (Langsd. & Fisch.) Copel. é uma samambaia epífita neotropical que hospeda duas galhas caulinares, uma induzida por uma espécie de mosquito (Diptera) e outra por uma micromariposa (Lepidoptera). O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto desses dois insetos indutores de galhas na bioquímica dos ácidos fenólicos e da cianogênese em galhas, caules e folhas de M. vacciniifolia. Em análise de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) foi possível indicar a presença de um total de 14 derivados fenólicos, incluindo ácido cafeico e ácido cumárico. Análise das Coordenadas Principais (ACoP) indicou três grupos (1) caules não galhados e galhas induzidas pela micromariposa; (2) galhas induzidas pelo mosquito; (3) galhas induzidas pelo mosquito com parasitoides. Em relação a frequência da cianogênese analisada com o teste do papel picrato, o teste do qui-quadrado apresentou diferença significativa entre as folhas férteis (8,3%), folhas estéreis (27,7%), caules não galhados (0%) e galhas. Entre as galhas, somente aquelas induzidas pelo mosquito foram cianogênicas (15%). Os resultados encontrados indicam, ao menos para as substâncias fenólicas, que os insetos indutores de galha (mosquito e micromariposa) promovem alterações espécie-específica na composição química da samambaia hospedeira.

Phenolic substances and cyanogenesis in galled and non-galled tissue of the fern species Microgramma vacciniifolia / Substâncias fenólicas e cianogênese em tecidos galhados e não galhados da samambaia Microgramma vacciniifolia

Galls, neo-formed plant structures that can occur in different organs, are generated by species-specific interaction with an inducing organism. Inducers manipulate the metabolism of its host. Microgramma vacciniifolia (Langsd. & Fisch.) Copel. is a Neotropical epiphytic fern that hosted two stem galls, one induced by a midge species (Diptera) and other by a micromoth species (Lepidoptera). The aim of this study was to evaluate the impact of these two gall-inducing insects on the biochemistry of phenolic acids and the cyanogenesis in galls, stems and leaves of M. vacciniifolia. High performance liquid chromatography (HPLC) indicated a total of 14 phenol derivatives, including caffeic and coumaric acid. Principal Coordinates Analysis (PCoA) of the phenolic substances indicated three groups consisting (1) non-galled stems and micromoth-induced galls; (2) midge-induced galls; (3) midgeinduced galls with parasitoids. Regarding the frequency of cyanogenesis assessed by the picrate paper test, the chi-squared test showed significant difference between fertile leaves (8.3%), sterile leaves (27.7%), non-galled stems (0%) and galls. Among galls, only the midge-induced galls analyzed were cyanogenic (15%). Our results indicated that the different gall-inducers (midge and micromoth) promote species-specific alterations to the phenolic substance composition of the host fern.

Galhas são estruturas vegetais neo-formadas que ocorrem em diferentes órgãos. Elas são geradas por uma interação espécie-específica com um organismo indutor. Os indutores manipulam o metabolismo do hospedeiro. Microgramma vacciniifolia (Langsd. & Fisch.) Copel. é uma samambaia epífita neotropical que hospeda duas galhas caulinares, uma induzida por uma espécie de mosquito (Diptera) e outra por uma micromariposa (Lepidoptera). O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto desses dois insetos indutores de galhas na bioquímica dos ácidos fenólicos e da cianogênese em galhas, caules e folhas de M. vacciniifolia. Em análise de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) foi possível indicar a presença de um total de 14 derivados fenólicos, incluindo ácido cafeico e ácido cumárico. Análise das Coordenadas Principais (ACoP) indicou três grupos (1) caules não galhados e galhas induzidas pela micromariposa; (2) galhas induzidas pelo mosquito; (3) galhas induzidas pelo mosquito com parasitoides. Em relação a frequência da cianogênese analisada com o teste do papel picrato, o teste do qui-quadrado apresentou diferença significativa entre as folhas férteis (8,3%), folhas estéreis (27,7%), caules não galhados (0%) e galhas. Entre as galhas, somente aquelas induzidas pelo mosquito foram cianogênicas (15%). Os resultados encontrados indicam, ao menos para as substâncias fenólicas, que os insetos indutores de galha (mosquito e micromariposa) promovem alterações espécie-específica na composição química da samambaia hospedeira.

Ant fauna associated with Microgramma squamulosa (Kaulf.) de la Sota (Polypodiaceae) fern galls

Abstract Galls are neoformed plant structures created by cell hyperplasia and hypertrophy induced by a number of organisms, especially insects. After adult insects hatch, senescent galls may remain on the host plant and be occupied by a succession of fauna, the most important and dominant being ants. This study aimed at characterizing the ant fauna successor of stem galls induced by microlepidoptera in Microgramma squamulosa (Kaulf.) de la Sota (Polypodiaceae). Four collections were carried out in the municipality of Nova Friburgo, Rio de Janeiro state, Brazil. The galls were packed in plastic bags and taken to the laboratory. Ants were euthanized and conserved in 70° GL alcohol and later identified. A total of 49 stem galls were collected and analyzed, 15 containing microlepidoptera galler larvae, one a parasitoid wasp and 33 without the microlepidoptera or parasitoid (67%). Twelve of these galls (39%) contained ants. Six ant species were recorded (Camponotus crassus, Crematogaster curvispinosa, Crematogaster sericea, Procryptocerus sampaioi, Tapinoma atriceps, and Wasmannia auropunctata), all native to Brazil. Ant occupation in M. squamulosa seems to be associated with senescent galls due to hatching of the galler insect, which leaves a hole that allows ants to colonize it, in other words, an opportunistic domatia. Senescent galls resulting from the death of galler insects do not seem to facilitate ant occupation.