ATYPICAL SECONDARY COMPOUNDS IN THE FAMILY CRUCIFERAE: TESTS FOR TOXICITY TO PIERIS RAPAE, AND ADAPTED CRUCIFER‐FEEDING INSECT
Authors: USHER BARBARA F. , FEENY PAUL 
Published: April 2011

In addition to the glucosinolates typical of the family, some cruciferous plants contain atypical secondary compounds such as alkaloids, cucurbitacins, and cardenolides. Some of these, or close analogs, were tested for toxicity to larvae of Pieris rapae, which normally feeds on glucosinolate‐containing plants. Growth was measured as a function of food consumption, and larvae fed experimental chemicals or plant extracts were compared with those fed a control diet. Compounds assayed were k‐strophanthin, lunarine (an alkaloid from seeds of Lunaria annua), and a mixture of cucurbitacin I and cucurbitacin E; in addition, two extracts of Lunaria annua leaf were assayed. Compounds were tested at concentrations that have been measured in plant material.

No evidence of toxicity was found for any compound or extract at the levels tested. Growth for a given consumption was actually increased relative to the control for the larvae fed k‐strophanthin and for those fed the mixture of cucurbitacins E and I. Actual consumption was significantly depressed relative to controls on diet containing an ethanol extract of L. annua leaf.

It was concluded that none of the tested atypical compounds are effective as toxicological defenses against P. rapae larvae, although compounds present in the ethanol extract of L. annua leaf may deter feeding.

The seed alkaloid lunarine was present in cotyledons of Lunaria annua after germination, but it was not detected in roots or in foliage leaves.

Produits chimiques secondaires atypiques de la famille Cruciferae: essais de leur toxicité contre Pieris rapae, insecte adapté à la consommation de crucifères

Quelques membres de la famille des plantes Cruciferae contiennent des produits chimiques secondaires atypiques, en sus des glucosinolates typiques de la famille. Ces produits atypiques comprennent des alcaloïdes chez Lunaria annua et L. rediviva, des cucurbitacines chez quelques espèces d'Iberis et des cardénolides chez les genres Erysimum et Cheiranthus. Nous avons analysé quelques produits atypiques, analogues et extraits pour leur toxicité vis‐à‐vis des larves de Pieris larvae, insecte adapté à la consommation des Crucifères: les produits chimiques et les extraits analysés ont été la k‐strophantine, un mélange de cucurbitacines E et I, la lunarine (alcaloïde des graines de L. annua), et deux extraits — l'un basique et l'autre éthanolique — du feuillage de L. annua. Nous avons ajouté les produits chimiques et les extraits, aux concentrations trouvées dans les plantes, à une alimentation artificielle, et nous avons mesuré la consommation et la croissance des larves. Si le taux de croissance pour un taux de consommation particulier était inférieur au témoin, nous concluions que le produit chimique additionnel avait diminué la croissance et qu'il était toxique. Nous n'avons obtenu aucune preuve de la toxicité des produits et des extraits aux concentrations naturelles. Les larves qui ont consommé les aliments avec de la k‐strophantine et des cucurbitacines se sont développées réellement plus que les larves témoins pour une consommation donnée. La consommation a été réduite significativement par rapport aux témoins sur l'alimentation avec un extrait éthanolique de feuillage de L. annua. Nous en avons conclu qu'aucun des produits analysés n'a agi comme défense toxicologique contre les larves de P. rapae. Néanmoins, la k‐strophantine et les produits dans l'extrait éthanolique du feuillage de L. annua ont peut‐être agi comme dissuasifs sur les chenilles. La distribution de la lunarine (alcaloïde des graines de L. annua) à l'interieur de la plante a été recherchée: la lunarine est présente dans les cotylédons, mais nous ne l'avons pas découverte dans les feuilles ou les racines.