Aminosäuren und Zucker im Phloemsaft verschiedener Pflanzenteile von Hafer (Avena sativa) in Beziehung zur Saugortpräferenz von Getreideblattläusen (Hom., Aphididae)
Authors: Kuo‐Sell H.‐L. 
Published: August 2009

Amino acids and sugars in phloem sap of different parts of oats (Avena sativa) in relation to feeding sites of cereal aphids, Sitobion avenae and Metopolophium dirhodum (Hom., Aphididae)

Pure phloem sap of different parts of oats (Avena sativa) was collected by cutting stylets of feeding aphids using a ruby laser. Aphids and plants were kept under constant environmental conditions. Only parts of oats preferred by the cereal aphids, Sitobion avenae and Metopolophium dirhodum were selected for the collection of phloem sap.

Sucrose was the only sugar transported in the phloem. The concentration of sucrose was almost equal in the phloem sap of spikelet (254.4 μg/μl), flag leaf (252.4 μg/μl) and the leaf next to the flag leaf (293.9 μg/μl). The total concentration of amino acids ranged between 174.8 nmol/μl in the spikelet, 127.8 nmol/μl in the flag leaf and 121.1 nmol/μl in the leaf next to the flag leaf. Differences, however, were not significant. The proportion of amino acids to sucrose was 1:11 in the spikelet, 1:14 in the flag leaf and 1:18 in the leaf next to the flag leaf.

Apart from the discrepancies in total concentrations qualitative and quantitative differences in single amino acids were found between the plant parts, especially between spikelets and leaves. A total of at least 32 amino acids were detected in the phloem sap. The dominating amino acids were glutamic acid, aspartic acid, glutamine, asparagine, threonine, serine, alanine and valine. In spikelets the content of glutamine, asparagine, valine, methionine, ornithine and two unknown amino acids (“unknown‐2” and “unknown‐4”) was significantly higher than that in the leaves, while the content of glutamic acid, aspartic acid, threonine, serine, glycine, ethanolamine and an unknown amino acid (“unknown‐1”) was significantly lower compared to the leaves. Differences between the spikelet and the leaf next to the flag leaf were in most cases higher than that between spikelet and flag leaf.

Between the two leaves only the content of threonine and unknown amino acid “unknown‐1” was significantly different.

Possible reasons for the preference of spikelets by S. avenae and flag leaves by M. dirhodum are discussed with reference to the composition of phloem sap.

Unter konstanten Bedingungen wurden mit Hilfe einer Rubin‐Laser‐Apparatur inserierte Stechborsten von Getreideblattläusen Sitobion avenae durchtrennt und der austretende reine Phloemsaft verschiedener Pflanzenteile von Hafer (Avena sativa) gewonnen. Die Auswahl der Pflanzenorgane orientierte sich an der Saugortpräferenz von S. avenae und Metopolophium dirhodum.

Saccharose war die einzige Transportform des Zuckers im Phloemsaft. Die Zuckerkonzentration im vorletzten Blatt war mit 293,9 μg/μl tendentiell höher als im Ährchen (254,4 μg/μl) oder Fahnenblatt (252,4 μg/μl). Bei der Gesamtkonzentration der Aminosäuren bestanden ebenfalls nur tendentielle Unterschiede zwischen den Pflanzenteilen (im Ährchen 174,8 nmol/μl, Fahnenblatt 127,8 nmol/μl und vorletzten Blatt 121,1 nmol/μl). Das Verhältnis Aminosäure: Zucker war im Ährchen mit 1:11 am engsten, gefolgt vom Fahnenblatt (1:14) und vorletzten Blatt (1:18). Signifikante Unterschiede zwischen Ährchen und Blättern wurden dagegen sowohl beim Spektrum der Aminosäuren als auch beim Anteil der einzelnen Aminosäuren an der Gesamtkonzentration festgestellt.

Im Phloemsaft waren mindestens 32 Aminosäuren vorhanden, wobei Glutaminsäure, Asparaginsäure, Glutamin, Asparagin, Threonin, Serin, Alanin und Valin mengenmäßig dominierten. Der Gehalt an Glutamin, Asparagin, Valin, Methionin, Ornithin und zwei unbekannten Aminosäuren (“Unbekannt‐2” und “Unbekannt‐4”) war im Ährchen signifikant höher als in den Blättern. Gleichzeitig war der Gehalt an Glutaminsäure, Asparaginsäure, Threonin, Serin, Glycin, Ethanolamin und der Aminosäure “Unbekannt‐1” niedriger. Die Differenzen zwischen Ährchen und vorletztem Blatt waren dabei in der Regel größer als die zwischen Ährchen und Fahnenblatt.

Zwischen den Blättern zeigten sich nur geringe Unterschiede bei den Aminosäuren. Signifikant unterschieden sie sich lediglich im Gehalt von Threonin und “Unbekannt‐1”.

Saugortpräferenz der Getreideblattläuse S. avenae und M. dirhodum in Abhängigkeit von Aminosäuren und Zucker im Phloemsaft wurde diskutiert.