Feeding responses to solanaceous allelochemicals by larvae of the tobacco hornworm, Manduca sexta
Authors: de Boer Gerrit , Hanson Frank E. 
Published: April 2011

Feeding responses of the oligophagous tobacco hornworm to allelochemicals prevalent in their host plants were determined in food choice‐tests using filter paper discs laced with a test solution or water (control). Six solanaceous alkaloids, tomatine, tomatidine, solanine, solanocapsine, atropine and nicotine, were tested and only tomatine and solanocapsine were found to influence preference behavior. Solanocapsine (5 mM) deters feeding whereas tomatine (1 mM) stimulates feeding slightly. No synergistic effect of either tomatine or tomatidine with sucrose was found.

The responses to tomatine are affected by previous feeding experience. Tomatine slightly stimulates feeding in larvae reared on tomato (Lycopersicon esculentum), but slightly deters feeding in larvae reared on Jerusalem cherry (Solanum pseudocapsicum). Such induced preference is absent for the other alkaloids tested, which indicates that these alkaloids do not by themselves induce preferences for the plants containing them.

The non‐alkaloid allelochemicals, chlorogenic acid, rutin, and 2‐tridecanone also influenced food choice behavior. Chlorogenic acid is slightly stimulatory at its natural concentration (1 mM), but strongly deterrent at higher concentrations. Rutin stimulates feeding in a concentration‐dependent manner. Its activity must be due to the glycosylated structure, because both the aglycone (quercetin) and the sugar moiety (rutinose) are neutral. Removal of the glucose part of rutin, as in quercitrin, results in feeding deterrent activity. 2‐Tridecanone is neutral at its concentration in cultivated tomato (1 mM), but strongly deterrent and toxic at higher concentrations. Preference behavior is not affected by solanesol, GABA, and a mixture of host plant compounds stimulatory for another solanaceous‐specific feeder, the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata).

We conclude that the prevalent solanaceous alkaloids and other allelochemicals tested do not play important roles in food selection of the tobacco hornworm, although some may make small contributions.

Réponse des chenilles de Manduca sexta aux substances allélochimiques des Solanées

Des experiences de choix de chenilles oligophages de M. sexta ont été réalisees avec des disques de papier filtre imbiles d'eau ou de solutions des substances allélochimiques dominantes dans les plantes consommées. Sur les six alcaloïdes de solanées examinés: tomatine, tomatidine, solanine, solanocapsine, atropine et nicotine, seuls la tomatine et la solanocapsine ont influé sur le choix; la solanocapsine (5 mM) empêche la prise de nourriture, tandis que la tomatine (1 mM) la stimule légèrement. Aucun effet synergique de la tomatine ou de la tomatidine n'a été observé en présence de sucrose.

La réponse à la tomatine est modifiée par la prise de nourriture antérieure. Elle stimule légèrement l'alimentation de chenilles élevées sur tomates (Lycopersicon esculentum), mais dissuade légèrement les chenilles élevées sur Solanum pseudocapsicum. Il n'y a pas d'action induite semblable avec les autres alcaloïdes examinés, ce qui indique que ces alcaloïdes ne peuvent pas induire par eux‐mêmes de préférences pour les plantes qui les contiennent.

Des substances allélochimiques non‐alcaloïdes: acide chlorogénique, rutine, et 2‐tridécanone, influent aussi sur le comportement de choix alimentaire. L'acide chlorogénique est légèrement stimulant à sa concentration naturelle (1 mM), mais fortement dissuasif aux concentrations supérieures. La rutine stimule la prise de nourriture en fonction de sa concentration. Son activité doit être due à sa structure glucosylate, puisqu'aussi bien l'aglycone (quercitine) que la moiteé sucrée (rutinose) sont neutres. La suppression de la partie glucose de la rutine, comme dans le cas de la quercitine, a un effet dissuasif. A sa concentration dans la tomate cultivée (1 mM), le 2‐tridécanone est neutre, mais il est fortement dissuasif et toxique à des concentrations supérieures.

Le comportement de choix n'est pas modifié par le solanésol, le GABA, et par un mélange de composés végétaux stimulant un consommateur spécifique de solanées, comme le doryphore (Leptinotarsa decemlineata).

Nous pouvons conclure que les principaux alcaloïdes et autres substances allélochimiques des solanées que nous avons examinés n'interviennent pas d'une façon importante, mais peuvent avoir une influence secondaire, dans les choix alimentaires de Manduca sexta.