Distribution of proteinases and carbohydrases in the midgut of larvae of the sweetpotato weevil Cylas formicarius elegantulus and response of proteinases to inhibitors from sweet potato
Authors: Baker J. E. , Woo S. M. , Mullen M. A. 
Published: April 2011

AbstractEndoproteinase activity was confined to luminal fluid from anterior and posterior ventricular regions of midguts of larvae of the sweetpotato weevil, Cylas formicarius elegantulus (Summers). Aminopeptidase was found in luminal fluid (18%) but was primarily associated with insoluble fractions from cells of the posterior ventriculus (82%). Depending on substrate, carboxypeptidase activity was about equally distributed between luminal fluid and insoluble fractions from posterior ventriculus cells. Amylase was found in luminal fluid in both the anterior and posterior ventriculus. Five bands of amylase activity were detected on starch zymograms following electrophoresis of whole midgut samples. Three of the amylase bands may be plant‐derived. At least two α‐glucosidases were present, one secreted and one bound to anterior ventriculus cells. β‐Glucosi‐dase activity was bound to anterior ventriculus cells whereas α‐galactosidase activity was confined to luminal fluid. β‐Galactosidase and cellulase activities were found in both luminal fluid and the insoluble cell fraction. Thus, initial digestion of large protein and carbohydrate polymers occurs in luminal fluid in both anterior and posterior ventriculus regions. However, terminal digestion of oligopeptides occurs primarily in the posterior ventriculus while terminal digestion of oligosaccharides occurs in the anterior ventriculus.A 20‐fold difference in trypsin‐inhibitor concentration was found among five sweetpotato cultivars. Endoproteinases from sweetpotato weevil larvae were inhibited by extracts from the cultivars but cultivars with relatively high concentrations of inhibitor were previously shown to be susceptible to weevil attack in field trials.RÉSUMÉDistribution des protéinases et des carbohydrases dans l'intestin moyen des larves de Cylas formicarius elegantulus et réponse des protéinases aux inhibiteurs d'Ipomoea batatasL'activité endoprotéinase était limitée au liquide de la lumière des régions ventriculaires antérieure et postérieure de l'intestin moyen des larves de Cylas formicarius elegantulus Summers. Les aminopeptidases ont été trouvées dans le liquide de la lumière (18%), mais étaient principalement associées avec les fractions insolubles des cellules du ventricule postérieur (82%). Suivant le substrat, l'activité carboxypeptidase était à peu près également répartie entre le liquide de la lumière et les fractions insolubles des cellules du ventricule postérieur. L'amylase, enzyme secrétée, a été observée à la fois dans la lumière antérieure et postérieure. Cinq bandes d'activité amylase ont été révélées sur zymogrammes d'amidon après électrophorèse d'intestins moyens entiers. Trois des bandes d'amylase pouvaient provenir de la plante. Il y avait au moins 2 α‐glucosidases, une secrétée et une liée aux cellules du ventricule antérieur. L'activité β‐glucosidase était liée aux cellules du ventricule antérieur, tandis que l'activité α‐galactosidase était limitée au fluide de la lumière. Les activités β‐galaetosidase et cellulase ont été trouvées à la fois dans le liquide de la lumière et dans la fraction cellulaire insoluble. Ainsi, la digestion initiale des grosses protéines et des polymères de carbohydrates se produit dans le liquide de la lumière dans les régions ventriculaires antérieure et postérieure. Cependant, l'achèvement de la digestion des oligopeptides se produit principalement dans le ventricule postérieur, tandis que la fin de la digestion des oligosaccharides se produit dans le ventricule antérieur.Les concentrations en inhibiteurs de trypsine de 5 cultivars d'I. batatas L. diffèrent de 1 à 20. Les endoprotéinases de C. formicarius elegantulus ont été inhibées par des extraits de cultivars, mais les cultivars avec des concentrations relativement élevées d'inhibiteur avaient antérieurement montré ětre susceptibles d'ětre attaqués par le coléoptère dans des essais en champs.