Ecological characterization of the tree hole habitats of Culicoides species (Diptera: Ceratopogonidae) and the potential vertical transmission of orbiviruses in these insects in southeastern Louisiana

Resumen Técnico: Caracterización Ecológica de los Hábitats de Huecos en Árboles de Especies de Culicoides y la Potencial Transmisión Vertical de Orbivirus en el Sureste de Luisiana

Planteamiento del Problema
Las especies de Culicoides (jejenes) son vectores de la enfermedad hemorrágica epizoótica (EHDV) y del virus de la lengua azul (BTV), patógenos que causan pérdidas económicas significativas en la ganadería de rumiantes en los Estados Unidos. Mientras que los vectores C. sonorensis y C. insignis están bien estudiados en aguas residuales artificiales y cuerpos de agua naturales, la ecología de las especies de "huecos en árboles" sigue siendo poco comprendida. Estos jejenes que habitan en los árboles, incluyendo especies con potencial de ser vectores como C. debilipalpis, habitan cavidades en los árboles donde las larvas se alimentan de microorganismos y detritos. Además, los mecanismos por los cuales el EHDV/BTV persiste durante las estaciones desfavorables (p. ej., invierno) en el sureste de EE. UU. no están claros. Si bien la transmisión horizontal está establecida, la potencial transmisión vertical (de hembras infectadas a su descendencia) en las especies de huecos en árboles no ha sido verificada empíricamente en el campo, a pesar de las sugerencias de estudios de laboratorio y de datos limitados de campo en otras especies.

Metodología
El estudio se llevó a cabo en la Estación de Investigación Bob R. Jones Idlewild en el condado de East Feliciana, Luisiana, de marzo a septiembre de 2024. Los investigadores examinaron 33 huecos en árboles de 10 especies de árboles utilizando métodos manuales y asistidos por drones. Para cada hábitat, se registraron parámetros físicos y ambientales, incluyendo:

• Presencia de agua estancada (húmedos vs. secos).
• Presencia de musgo.
• Identidad de la especie de árbol.
• Dirección del hueco del árbol (respecto al tronco) y orientación (horizontal o vertical).
• Altura del hueco desde el suelo.
• Área de la abertura del hueco del árbol.
• Distancia al cuerpo de agua permanente más cercano.

En los huecos de árboles húmedos ($n=13$), se recolectaron muestras de agua estancada para medir el pH y la temperatura. Las muestras de sustrato (~100 g) de todos los huecos de árboles se incubaron en el laboratorio bajo condiciones controladas (26 ± 1 °C, 60–80% HR, ciclo de 14:10 L:D) para permitir la emergencia de adultos de insectos. Los adultos emergidos fueron identificados morfológicamente y procesados individualmente para la detección de EHDV/BTV mediante la técnica de PCR cuantitativa de transcriptasa inversa múltiple (RT-qPCR).

Los análisis estadísticos incluyeron Modelos Lineales Generalizados (GLM) para evaluar los efectos de las variables ambientales en la presencia y abundancia de especies, y un análisis de coocurrencia de especies probabilístico para examinar las asociaciones interespecíficas.

Resultados Clave

• Emergencia y Composición de Especies: Los adultos de Culicoides emergieron de solo el 42.4% (14/33) de los huecos de árboles examinados. Se recolectaron un total de 133 adultos, que representaban siete especies: C. hinmani (44.4%), C. guttipennis (22.6%), C. arboricola (18.0%), C. nanus (7.5%), C. paraensis (3.8%), C. debilipalpis (3.0%) y C. beckae (0.8%).
• Productividad del Hábitat: La emergencia fue mayor en el olmo americano (Ulmus americana) y el liquidámbar (Liquidambar styraciflua). Sin embargo, el estudio señala que la alta tasa de emergencia en el olmo americano y el ligustro chino puede ser un artefacto de los bajos tamaños de muestra ($n=1$ y $n=2$, respectivamente) en comparación con el liquidámbar y el roble de agua ($n=11$ cada uno).
• Factores Ambientales:
  • Agua Estancada: Influyó significativamente en la presencia y abundancia general de Culicoides, siendo los huecos húmedos aproximadamente 2.5 veces más propensos a albergar jejenes. No obstante, este efecto fue específico de cada especie, siendo significativo solo para C. guttipennis y C. arboricola.
  • Especie de Árbol: Tuvo un efecto significativo general sobre la abundancia, aunque las pruebas post-hoc no detectaron diferencias significativas entre especies específicas debido a las limitaciones del tamaño de la muestra.
  • Dirección y Orientación del Hueco del Árbol: La dirección (específicamente la orientación hacia el Noreste) y la orientación horizontal afectaron significativamente la presencia y la abundancia. Los huecos horizontales fueron >2 veces más propensos a albergar jejenes que los verticales.
  • Factores Fisicoquímicos: El pH y la temperatura en los huecos húmedos variaron significamente para especies específicas. C. arboricola se asoció con un pH más bajo y temperaturas más altas, mientras que C. paraensis se asoció con temperaturas más altas.
• Coocurrencia: Todos los patrones de coocurrencia por pares entre las siete especies fueron aleatorios, lo que indica que no existen asociaciones fuertes, ya sean positivas o negativas, entre las especies dentro de los mismos huecos de árboles.
• Detección Viral: Ningún adulto de Culicoides que emergió de las muestras probadas resultó positivo para EHDV o BTV mediante RT-qPCR.

Significado y Reivindicaciones
Los autores afirman que este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre las características específicas del hábitat de las especies de Culicoides de huecos en árboles en el sureste de Luisiana. Los hallazgos sugieren que no todos los huecos en los árboles son igualmente productivos; más bien, la productividad es impulsada por una compleja interacción de factores bióticos y abióticos, incluyendo el agua estancada, la especie de árbol, la orientación y la dirección del hueco. Crucialmente, el estudio destaca que las variables ambientales que influyen en la abundancia varían según la especie, lo que desafía la noción de un único perfil de hábitat de "hueco en árbol".

Respecto a la transmisión viral, la ausencia de EHDV/BTV en los adultos emergidos sugiere que la transmisión vertical es poco probable en estas poblaciones específicas de huecos en árboles, al menos bajo las condiciones y tamaños de muestra de este estudio. Sin embargo, los autores declaran explícitamente que estas conclusiones deben interpretarse con cautela debido al bajo tamaño de muestra de ciertas especies (p. ej., C. debilipalpis, $n=4$).

El artículo concluye que la identificación de estos microhábitats específicos y productivos podría ayudar a dirigir las estrategias de control de jejenes alrededor de las instalaciones ganaderas. Los autores enfatizan que son necesarios estudios adicionales a escalas espaciales y temporales más amplias para validar estos hallazgos y comprender plenamente los mecanismos de invernada del EHDV/BTV en la región.