THE FUNCTION OF CERTAIN MOUTH PART RECEPTORS IN RELATION TO FEEDING IN SCHISTOCERCA GREGARIA AND LOCUSTA MIGRATORIA MIGRATORIOIDES
Authors: HASKELL P. T. , SCHOONHOVEN L. M. 
Published: April 2011

Peg‐receptors located on the segments and dome of the maxillary and labial palps and certain sunken receptors on the inner face of the clypeo‐labrum of the experimental species were investigated by electro‐physiological techniques. All the receptors tested responded to some modality of chemical stimulation and in addition the receptors on the palps contained a mechanoreceptor sense cell.

Responses were obtained from various receptors to stimulation by sucrose, sodium chloride, extracts of grass, extracts of neem seed, acetic and oxalic acids and quinine hydrochloride; the paper describes these findings and discusses how they may relate to the feeding behaviour of the experimental species.

DIE FUNKTION GEWISSER REZEPTOREN DER MUNDWERKZEUGE BEI DER NAHRUNGSAUFNAHME VON SCHISTOCERCA GREGARIA UND LOCUSTA MIGRATORIA MIGRATORIOIDES

1. Die Funktion der Sinnesstifte auf der Kuppel der Maxillar‐ und Labialtaster (“Kuppelrezeptoren”) von Schistocerca gregaria und Locusta migratoria migratorioides, der über die Segmente der Taster verstreuten Sinnesstifte (“isolierte Rezeptoren”) und bestimmter versenkter Grubenrezeptoren, die in 3 Gruppen auf der inneren Oberfläche des Clypeolabrums dieser Arten stehen (die “A1‐, A2‐ und A3‐Rezeptoren”) wurden mit elektrophysiologischen Methoden in beiden Geschlechtern sowie bei jugendlichen und erwachsenen Tieren untersucht. Es wurden keine Reaktionsunterschiede zwischen den Geschlechtern und Stadien festgestellt.

2. Jeder der Kuppelrezeploren enthält durchschnittlich 10 sensorische Neurone, von denen eines einen Mechanorezeptor darstellt, der bei leichter Bewegung des Sinnesstiftes phasische Reaktionen gibt. Eine Zuckerzelle reagiert auf Konzentrationen von 0,01 M Rohrzucker und mehr und eine Salzzelle auf Kochsalz‐Konzentrationen von 0,1M und mehr; diese Zellen beeinflussen sich, indem die Anwesenheit von Salz die Zuckerreaktion hemmt.

3. Die Kuppelrezeptoren reagieren auf Reizung mit Grassaft mit einer Entladung, die 2 Spikes bei ziemlich hoher Frequenz aufweist, auf welche nach einigen Sekunden eine typische “bursting”‐Entladung folgt.

4. Die Kuppelrezeptoren antworten auf Reizung mit einem einprozentigen wässrigen Extrakt aus Samen des Indischen Paternoster‐Baumes (Melia azadirachta, Neem‐tree), der als ein Verhaltens‐Repellent wirkt, mit einem großen Einzelspike, der ziemlich schnell in eine gleichmäßige Entladung niederer Frequenz übergeht.

5. Die “isolierten Rezeptoren” enthalten im Durchschnitt 7 Sinneszellen, von denen eine ein phasischer Mechanorezeptor ist. Die Reaktionen auf Rohrzucker, Kochsalz und “Neem”‐Exlrakt verliefen wie bei den Kuppelrezeptoren, jedoch wurden zusätzlich Reaktionen auf flüssige und gasförmige Phasen von Essigsäure bei Konzentrationen von 0,25M an aufwärts sowie aut 0,05M Oxalsäure und 0,1M Chininhydrochlorid erhalten. Reaktionen auf Gras waren unsicher.

6. Von den A1, A2‐ und A3‐Gruppen von Rezeptoren auf dem Clypeolabrum konnten keine mechanorezeptorischen Reaktionen erhalten werden, aber die Reaktionen auf Zucker und Salz glichen denen der Kuppelrezeptoren. Es ergaben sich einige Hinweise, daß die Zucker/Salz‐Beeinflussung zwischen den Gruppen der Rezeptoren sowie zwischen den beiden Arten unterschiedlich sein könnten.

7. Alle “A”‐Gruppen‐Rezeptoren reagierten auf Gras‐Reizung mit einem typischen Explosionsmuster; diese Ausbruchsentladung setzt einige Sekunden nach dem Initialreiz ein und ist hinsichtlich Dauer und Frequenz der Ausbrüche variabel, wenngleich die Impulsfrequenz bei jedem Ausbruch regelmäßiger war.

8. Die “A”‐Gruppen‐Rezeptoren reagierten alle auf “Neem”‐Reizung, aber die Reaktionen waren variabler als in den Kuppelrezeptoren.

9. Die mechanorezeptorischen Reaktionen der Kuppelrezeptoren werden im Hinblick auf eine mögliche Funktion bei der Prüfung von Härte und Wassergehalt der Nahrung diskutiert.

10. Selbst wenn jeder Reizmodalität eine Sinneszelle zugeordnet wird, auf die eine Reaktion erhalten wurde, so bleiben in den Kuppelrezeptoren 6 Zellen und in den isolierten Rezeptoren eine Zelle übrig, deren Reaktionen unbekannt sind.

11. Diese Befunde werden im Hinblick auf das Nahrungsaufnahme‐Verhalten der untersuchten Arten diskutiert und als mögliche Ausgangsbasis für ein Schema der Nahrungspflanzenwahl durch Chemorezeption bei Feldheuschrecken betrachtet. Danach spielen die Taster‐Rezeptoren und möglicherweise die AA3‐Gruppe der Clypeolabrum‐Rczeploren eine Rolle bei der ersten Auswahl, indem sie Informationen über Härte, Wassergehat sowie Gehalt an Phagostimulatoren und Repellentstoffen der Nahrung liefern. Wenn die Repellents stark sind, kann die Anfangsprüfung zu einer Ablehnung vor dem Beißen führen.

12. Wenn die Nahrung geeignete Signale der Taster‐Rezeptoren auslöst, wird ein “Prüfungs”. Biß gemacht und in die Mundhöhle befördert, wo die weitere Prüfung durch die A‐Gruppen‐Rezeptoren erfolgt; die weitere Nahrungsaufnahme ist dann von den letzteren abhängig, sofern sie in geeigneter Weise gereizt werden.

13. Die Ergebnisse unterstützen generell die Vorstellung, daß die Nahrungswahl bei den Acrididen von einer zentralnervösen Filterung und Verarbeitung eines weiten Informations‐bereichs über annehmbare und abzulehnende Bestandteile der Nahrung abhängt, die von einer Reihe von Rezeptoren der Mundwerkzeuge geliefert werden.