First analysis of genetic diversity and population structure among different geographic poùlatins of the vector of the corn stunt disease, Dalbulus maidis (Hemiptera: Cicadellidae), in subtropical Argentina

Abstract

El saltahojas del maíz, Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae), es el vector del complejo de patógenos que causan la enfermedad conocida como “Corn stunt” o achaparramiento del maíz la cual constituye una seria amenaza para la producción de maíz en las regiones tropicales y subtropicales del continente americano. El objetivo de este estudio fue realizar un análisis exploratorio para estimar la estructura y diferenciación genética de poblaciones de D. maidis de tres regiones geográficas provenientes de dos campañas agrícolas de cultivo de maíz en el noroeste de Argentina utilizando marcadores moleculares ISSR. Las poblaciones provenientes del Alto Valle y de la Llanura Seca, a pesar de estar separadas geográficamente por montañas de gran elevación, fueron genéticamente similares, mientras que las poblaciones más cercanas provenientes de la Llanura Seca y el Piedemonte Húmedo fueron genéticamente las más diferentes. Los resultados sugirieron que las poblaciones de D. maidis en zonas maiceras subtropicales se estructuran de acuerdo con las condiciones climáticas, principalmente humedad y precipitación. Además, esta estructura podría estar influenciada por migrantes anuales de áreas tropicales del norte, así como por individuos que sobreviven ocasionalmente de una estación a otra, como ocurre en la región del Piedemonte Húmedo. La coloración más oscura de las hembras colectadas durante el segundo año en la Llanura Seca y el Piedemonte Húmedo, podrían asociarse a temperaturas más frías durante el invierno anterior a la implantación del cultivo de maíz. Este estudio es el primero realizado en Argentina sobre la diversidad genética de las poblaciones de D maidis. Los resultados presentados destacan la necesidad de realizar más investigaciones sobre el origen y el movimiento de las poblaciones de D. maidis lo cual permitirá conocer cómo se coloniza el cultivo y desarrollar modelos adecuados para prevenir la enfermedad causada por los patógenos transmitidos por este insecto.

The corn leafhopper, Dalbulus maidis (DeLong & Wolcott) (Hemiptera: Cicadellidae) is the vector of the Corn stunt disease, caused by a complex of pathogens, a serious threat to corn production in tropical and subtropical regions of the American continent. The aim of this study was to conduct an exploratory analysis to estimate the structure and genetic differentiation of D. maidis populations from three geographical regions collected during two maize growing seasons in northwestern Argentina using inter -simple sequence repeats (ISSR) markers. Populations in the High -elevation Valley and Dry Plain sites, despite being geographically separated by mountains of high elevations, were genetically similar, while the nearest populations located in Dry Plain and Humid Piedmont were the most genetically different. The results suggested that populations of D. maidis in subtropical maize-growing areas are structured according to the climatic conditions, mainly humidity and precipitation. Additionally, this structure might be influenced by annual migrants from northern tropical areas, as well as by individuals that occasionally survive from one season to the next as occurs in the Humid Piedmont. Darker body coloration of females sampled during the second year in Dry Plain and Humid Piedmont might be associated with colder temperatures during the winter before maize cultivation. This study is the first conducted in Argentina on the genetic div ersity of populations of D. maidis. The results presented here highlight the need for further investigation into the origin and potential movement of D. maidis populations. Knowing how the crop is colonized will aid in the development of well -fitting models, for preventing the disease caused by the pathogens transmitted by this insect.