Spruce needle compounds and the susceptibility of Norway spruce (Picea abies Karst.) to attacks by the European sawfly, Gilpinia hercyniae Htg. (Hym., Diprionidae)
Authors: Schopf R. 
Published: August 2009

AbstractInteraction of Norway spruce (Picea abies Karst.) with European spruce sawfly (Gilpinia hercyniae Htg.) (Hym., Diprionidae) was used to characterize the susceptibility of a tree to the attack by a defoliating insect, on the basis of the concentrations of particular needle compounds. The hypothesis tested was that rather varying concentrations of a highly toxic compound control the development of the sawflies than the actual steady state concentrations of several primary and secondary plant compounds. Larvae of G. hercyniae were raised on physiologically different plant material and the developmental characters larval mortality, period of larval development, cocoon weight, and egg number were determined. Simultaneously, the concentrations of the following needle compounds were measured: glucose, fructose, sucrose, inositol, pinitol, picein, protein‐bound amino acids, shikimic and quinic acid, p‐hydroxy acetophenone, catechin, gallocatechin and the fraction of the soluble phenols. Supported by a multiple regression analysis exponential functions of the general form y = YMax (1‐e‐XDP) were described which allow prediction of the developmental success of G. hercyniae (y) on the basis of an estimated maximum value of a developmental parameter (YMax) and the determined concentrations of the spruce needle compounds (XDP) on a significant level. The term XDP represents a linear expression (XDP = ax1 + bx2 + cx3 + … xo) in which the concentrations of the needle compounds are evaluated by the sign and the absolute value of the corresponding coefficients (a, b, c, etc.). Already published physiological data concerning plant‐herbivore‐systems and especially Norway spruce‐G. hercyniae indicate that the results obtained by the statistical procedure are biologically plausible.ZusammenfassungDie Bestimmung von Nadelinbaltsstoffen zur Charakterisierung der Anfälligkeit der Fichte (Picea abies Karst.) gegenüber der Fichtenbuschhornblattwespe Gilpinia hercyniae Htg. (Hym., Diprionidae)An dem Pflanze‐Pflanzenfressersystem Fichte (Picea abies Karst.) ‐ Gilpinia hercyniae Htg. (Hym., Diprionidae) wurde die Anfälligkeit einer Baumart gegenüber einem nadelfressenden Insekt mit Hilfe der Nadelinhaltsstoffanalyse ermittelt. Die Untersuchungen wurden von der Arbeitshypothese geleitet, daß weniger unterschiedliche Konzentrationen einer toxischen Verbindung den Entwicklungserfolg des Nadelfressers bestimmen, als vielmehr die jeweiligen Gleichgewichtskonzentrationen von primären und sekundären Nadelinhaltsstoffen. Larven von G. hercyniae wurden unter kontrollierten Bedingungen an physiologisch unterschiedlichem Pflanzenmaterial gezüchtet und die Entwicklungsparameter Larvenmortalität, Entwicklungsdauer, Kokongewicht und Eizahl bestimmt. Gleichzeitig wurden die Konzentrationen der folgenden Verbindungen in den Nadeln bestimmt: Glucose, Fructose, Saccharose, Inositol, Pinitol, Picein, proteingebundene Aminosäuren, Shikimi‐ und Chinasäure, p‐Hydroxyacetophenon, Catechin, Gallocatechin und die Fraktion der löslichen Phenole.Mit Hilfe einer multiplen Regressionsanalyse wurde eine Funktion der allgemeinen Form y = YMax (1 ‐ e‐XDP) beschrieben. Sie charakterisiert den Entwicklungserfolg von G. hercyniae (y) in Abhängigkeit von einem Maximalwert für den jeweiligen Entwicklungsparameter (YMax) und der Konzentrationen der Nadelinhaltsstoffe (XDP). Der Term XDP ist ein linearer Ausdruck (XDP = ax1 + bx2 + cx3 + … xo), in dem die Konzentrationen der Nadelinhaltsstoffe (x1, x2 …) durch den absoluten Betrag des zugehörigen Koeffizienten (a, b …) und dessen Vorzeichen gewichtet werden. Bereits publizierte Daten zeigen, daß sich die hier mit statistischen Methoden erhaltenen Ergebnisse auch als biologisch sinnvoll erweisen.