Effect of lupin cyclitols on pea aphid probing behaviour

• Autorzy: Kordan B. , Lahuta L. B. , Dancewicz K. , Sadej W. , Gabrys B.

Warianty tytułu

PL

Wpływ cyklitoli łubinu na zachowanie mszycy grochowej podczas żerowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The cyclitols: D-pinitol, D-chiro-inositol are naturally present in the tissues of Lupinus angustifolius. The effect of these cyclitols on the behaviour of the pea associated clone of Acyrthosiphon pisum during various stages of probing was studied. The main stage of probing studied was the stylet penetration in mesphyll and vascular bundle. D-pinitol, D-chiro-inositol and their mixture were exogenously applied to pea Pisum sativum explants and the aphid probing behaviour was evaluated using the Electrical Penetration Graph technique (EPG). Feeding of peas with cyclitols at a concentration of 10 mM, caused a selective accumulation of D-pinitol and D-chiro-inositol in stems, leaf petioles, and leaf blades. In aphid bodies, both cyclitols were traced, respectively, to the host plant treatment. The new cyclitols in pea tissues did not significantly affect the total duration and frequency of aphid activities during probing in peripheral as well as vascular tissues. However, the aphid behaviour on cyclitol-treated plants as compared to their behaviour on the control was slightly altered. Non-probing and probing in mesophyl prevailed among aphid activities during the initial period of stylet penetration. Aphids on D-pinitol+D-chiro-inositol-treated plants reached phloem vessels relatively later than aphids on the control and D-chiro-inositol plants. There were recurrent switches between E1 (salivation) and E2 (sap ingestion) patterns in some aphids during the phloem phase on D-pinitol and D-pinitol+D-chiro-inositol - treated plants. This may reflect difficulties in the uptake of the phloem sap, and point to lupin cyclitols as being responsible, at least in part, for the rejection of L. angustifolius as a host plant by the pea clone of A. pisum.

PL

Badano wpływ cyklitoli: D-pinitolu i D-chiro-inozytolu oraz ich mieszaniny na zachowanie mszycy grochowej (Acyrthosiphon pisum) podczas różnych faz żerowania, głównie penetracji kłujki w tkankach miękiszowych i przewodzących. D-pinitol i D-chiro-inozytol zostały podane w roztworze, w którym zanurzono końce odciętych pędów grochu Pisum sativum. W naturze tkanki grochu są pozbawione tych cyklitoli. Natomiast są one obecne w tkankach łubinu wąskolistnego Lupinus angustifolius, który nie jest akceptowany przez mszycę grochową. Zachowanie mszyc podczas żerowania badano za pomocą techniki Elektronicznej Rejestracji Żerowania (Electrical Penetration Graph - EPG). Egzogenna aplikacja cyklitoli w stężeniu 10 mM spowodowała akumulację tych substancji w pędach, ogonkach i blaszkach liściowych grochu. Obecność cyklitoli stwierdzono również w organizmie mszyc żerujących na badanych pędach grochu. Cyklitole nie wpływały istotnie na całkowity czas trwania i częstość poszczególnych etapów penetracji kłujki tak w tkankach peryferyjnych, jak i przewodzących. Jednak stwierdzono, że po podaniu mieszaniny cyklitoli (D-pinitolu i D-chiro-inozytolu), wśród aktywności związanych z żerowaniem przeważał brak penetracji i penetracja tkanek peryferyjnych. Ustalono również opóźnienie w rozpoczęciu żerowania, jak też częste zmiany modeli E1 (wydzielanie śliny do floemu) i E2 (pobieranie soku floemowego). Zjawiska te mogą wskazywać na trudności w żerowaniu spowodowane przez cyklitole. Zawartość D-pinitolu i D-chiro-inozytolu w tkankach łubinu wąskolistnego może być jedną z przyczyn braku akceptacji tej rośliny przez mszycę grochową.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Plant Protection Research
• Rocznik: 2011
• Tom: 51
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.171-178,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kordan B.

• Department of Phytopathology and Entomology, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Prawochenskiego 17, 10-718 Olsztyn, Poland

autor

Lahuta L. B.

autor

Dancewicz K.

autor

Sadej W.

autor

Gabrys B.

Bibliografia

• Arndt S. K., Arampatsis C., Foetzki A., Li X., Zeng F., Zhang X. 2004. Contrasting patterns of leaf solute accumulation and salt adaptation in four phreatophytic desert plants in a hyperarid desert with saline groundwater. J. Arid Environ. 59: 259-270.
• Bieleski R. L. 1994. Pinitol is a major carbohydrate in leaves of some coastal plants indigenous to New Zealand. New Zeal. J. Bot. 32: 73-78.
• Blackman R. L., Eastop V. F. 1985. Aphids on the World's Crops: An Identification Guide. Wiley, Chichester, 466 pp.
• Blackman R. L., Eastop V. F. 2007. Taxonomic issues. p. 1-29. In: "Aphids as Crop Pests" (H. F. van Emden, R. Harrington, eds.). CABI, Wallingford, 717 pp.
• Campbell B. C., Binder R. G. 1984. Alfalfa cyclitols in the honeydew of an aphid. Phytochemistry 23: 1786-1787.
• Das-Chatterjee A., Goswami L., Maitra S., Dastidar K. G., Ray S., Majumder A. L. 2006. Introgression of a novel salt-tolerant L-myo-inositol 1-phosphate synthase from Porteresia coarctata (Roxb.) Tateoka (PcIN01) confers salt tolerance to evolutionary diverse organisms. FEBS Lett. 580: 3980-3988.
• del Campo M. L., Via S., Caillaud M. C. 2003. Recognition of host-specific chemical stimulants in two sympatric host races of the pea aphid Acyrthosiphon pisum. Ecol. Entomol. 28: 405-412.
• Dreyer D. L., Binder R. G., Chan B. G., Waiss Jr A. G., Hartwig E. E., Beland G. L. 1979. Pinitol, a larval growth inhibitor for Heliothis zea in soybeans. Experientia 35: 1182-1183.
• Gabryś B., Pawluk M. 1999. Acceptability of different species of Brassicaceae as hosts for the cabbage aphid. Entomol. Exp. Appl. 91: 105-109.
• Gabryś B., Tjallingii W. F. 2002. The role of sinigrin in host plant recognition by aphids during initial plant penetration. Entomol. Exp. Appl. 104: 89-93.
• Glendinning J. I., Nelson N. M., Bernays E. A. 2000. How do inositol and glucose modulate feeding in Manduca sexta caterpillars? J. Exp. Biol. 203: 1299-1315.
• Hendrix D. L., Salvucci M. E. 1998. Polyol metabolism in homopterans at high temperatures: of mannitol in aphids (Aphididae: Homoptera) and sorbitol in whiteflies (Aleyrodidae: Homoptera). Comp. Biochem. Physiol., A 120: 487-494.
• Katis N. I., Tsitsipis J. A., Stevens M., Powell G. 2007. Transmission of plant viruses. p. 353-390. In: "Aphids as Crop Pests" (H. F. van Emden, R. Harrington, eds.). CABI, Wallingford, 717 pp.
• Klingler J., Powell G., Thompson G. A., Isaacs R. 1998. Phloem specific aphid resistance in Cucumis melo line AR 5: effects on feeding behaviour and performance of Aphis gossypii. Entomol. Exp. Appl. 86: 79-88.
• Kordan B. 2006. Comparison of Yellow Lupine (Lupinus luteus L.) and Narrow-leaf Lupine (Lupinus angustifolius L.) as Host Plants for Pea Aphid (Acyrthosiphon pisum Harris). Wydawnictwo Uniwersytetu Warminsko-Mazurskiego. Dissertations and Monographs 118, Olsztyn, 76 pp.
• Kordan B., Gabrys B., Dancewicz K., Lahuta L. B., Piotrowicz-Cieślak A., Rowinska E. 2008. European yellow lupine, Lupinus luteus, and narrow-leaf lupine, Lupinus angustifolius, as hosts for the pea aphid, Acyrthosiphon pisum. Entomol. Exp. Appl. 128: 139-146.
• Lahuta L. B. 2006. Biosynthesis of raffinose family oligosaccharides and galactosyl pinitols in developing and maturing seeds of winter vetch (Vicia villosa Roth.). Acta Soc. Bot. Pol. 75: 219-227.
• Lahuta L. B., Górecki R. J., Horbowicz M. 2005a. High concentrations of D-pinitol or D-chiro-inositol inhibit the biosynthesis of raffinose family oligosaccharides in maturing smooth tare [Vicia tetrasperma (L.) Schreb.] seeds. Acta Physiol. Plant. 27: 505-513.
• Lahuta L. B., Horbowicz M., Gojło E., Goszczyńska J., Górecki R. J. 2005b. Exogenously applied D-pinitol and D-chiro-inositol modifies the accumulation of α-D-galactosides in developing tiny vetch [Vicia hirsuta (L.) S. F. Gray] seeds. Acta Soc. Bot. Pol. 74: 287-296.
• Leszczyński B., Matok H., Dixon A. F. G. 1992. Resistance of cereals to aphids: The interaction between hydroxamic acids and UDP-glucose transferases in the aphid Sitobion avenue (Homoptera: Aphididae). J. Chem. Ecol. 18: 1189-1200.
• Loewus F. A., Murthy P. P. N. 2000. Myo-inositol metabolism in plants. Plant Sci. 150: 1-19.
• Mayoral A. M., Tjallingii W. F., Castañera P. 1996. Probing behaviour of Diuraphis noxia on five cereal species with different hydroxyamic acid levels. Entomol. Exp. Appl. 78: 341-348.
• Merchant A., Tausz M., Arndt S. K., Adams M. A. 2006. Cyclitols and carbohydrates in leaves and roots of 13 Eucalyptus species suggest contrasting physiological responses to water deficit. Plant, Cell Environ. 29: 2017-2029.
• Michell R. H. 2008. Inositol derivatives: evolution and functions. Nature Reviews. Mol. Cell Biol. 9: 151-161.
• Pettersson J., Tjallingii W. F., Hardie J. 2007. Host-plant selection and feeding. p. 87-113. In: "Aphids as Crop Pests" (H. F. van Emden, R. Harrington, eds.). CABI, Wallingford, 717 pp.
• Rahbe Y., Febvay G., Delobel B., Bourneville R. 1988. Acyrthosiphon pisum performance in response to the sugar and amino acid composition of artificial diets, and its relation to lucerne varietal resistance. Entomol. Exp. Appl. 48: 283-292.
• Sandström J., Pettersson J. 1994. Performance of pea aphid (Acyrthosiphon pisum) clones on host plants and synthetic diets mimicking the same plants phloem amino acid composition. J. Insect Physiol. 40: 1051-1057.
• Szczeciński P., Gryff-Keller A., Horbowicz A., Lahuta L. B. 2000. Galactosylpinitols isolated from vetch (Vicia villosa Roth.) seeds. J. Agric. Food Chem. 48: 2717-2720.
• Tjallingii W. F. 1995. Regulation of phloem sap feeding by aphids. p. 190-209. In: "Regulatory Mechanisms in Insect Feeding" (R. F. Chapman, G. de Boer, eds.). Chapman, Hall, New York, NY, 390 pp.
• Via S. 1999. Reproductive isolation between sympatric races of pea aphids. I. Gene flow restriction and habitat choice. Evolution 53: 1446-1457.
• Wilkinson T. L., Ashford D. A., Pritchard J., Douglas A. E. 1997. Honeydew sugars and osmoregulation in the pea aphid Acyrthosiphon pisum. J. Exp. Biol. 200: 2137-2143.

Uwagi

Rekord w opracowaniu