Feeding responses to solanaceous allelochemicals by larvae of the tobacco hornworm, Manduca sexta

Feeding responses of the oligophagous tobacco hornworm to allelochemicals prevalent in their host plants were determined in food choice-tests using filter paper discs laced with a test solution or water (control). Six solanaceous alkaloids, tomatine, tomatidine, solanine, solanocapsine, atropine and nicotine, were tested and only tomatine and solanocapsine were found to influence preference behavior. Solanocapsine (5 mM) deters feeding whereas tomatine (1 mM) stimulates feeding slightly. No synergistic effect of either tomatine or tomatidine with sucrose was found. The responses to tomatine are affected by previous feeding experience. Tomatine slightly stimulates feeding in larvae reared on tomato (Lycopersicon esculentum), but slightly deters feeding in larvae reared on Jerusalem cherry (Solanum pseudocapsicum). Such induced preference is absent for the other alkaloids tested, which indicates that these alkaloids do not by themselves induce preferences for the plants containing them. The non-alkaloid allelochemicals, chlorogenic acid, rutin, and 2-tridecanone also influenced food choice behavior. Chlorogenic acid is slightly stimulatory at its natural concentration (1 mM), but strongly deterrent at higher concentrations. Rutin stimulates feeding in a concentration-dependent manner. Its activity must be due to the glycosylated structure, because both the aglycone (quercetin) and the sugar moiety (rutinose) are neutral. Removal of the glucose part of rutin, as in quercitrin, results in feeding deterrent activity. 2-Tridecanone is neutral at its concentration in cultivated tomato (1 mM), but strongly deterrent and toxic at higher concentrations. Preference behavior is not affected by solanesol, GABA, and a mixture of host plant compounds stimulatory for another solanaceous-specific feeder, the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata). We conclude that the prevalent solanaceous alkaloids and other allelochemicals tested do not play important roles in food selection of the tobacco hornworm, although some may make small contributions. Resume Reponse des chenilles de Manduca sexta aux substances allelochimiques des Solanees Des experiences de choix de chenilles oligophages de M. sexta ont ete realisees avec des disques de papier filtre imbiles d'eau ou de solutions des substances allelochimiques dominantes dans les plantes consommees. Sur les six alcaloides de solanees examines: tomatine, tomatidine, solanine, solanocapsine, atropine et nicotine, seuls la tomatine et la solanocapsine ont influe sur le choix; la solanocapsine (5 mM) empeche la prise de nourriture, tandis que la tomatine (1 mM) la stimule legerement. Aucun effet synergique de la tomatine ou de la tomatidine n'a ete observe en presence de sucrose. La reponse a la tomatine est modifiee par la prise de nourriture anterieure. Elle stimule legerement l'alimentation de chenilles elevees sur tomates (Lycopersicon esculentum), mais dissuade legerement les chenilles elevees sur Solanum pseudocapsicum. Il n'y a pas d'action induite semblable avec les autres alcaloides examines, ce qui indique que ces alcaloides ne peuvent pas induire par eux-memes de preferences pour les plantes qui les contiennent. Des substances allelochimiques non-alcaloides: acide chlorogenique, rutine, et 2-tridecanone, influent aussi sur le comportement de choix alimentaire. L'acide chlorogenique est legerement stimulant a sa concentration naturelle (1 mM), mais fortement dissuasif aux concentrations superieures. La rutine stimule la prise de nourriture en fonction de sa concentration. Son activite doit etre due a sa structure glucosylate, puisqu'aussi bien l'aglycone (quercitine) que la moitee sucree (rutinose) sont neutres. La suppression de la partie glucose de la rutine, comme dans le cas de la quercitine, a un effet dissuasif. A sa concentration dans la tomate cultivee (1 mM), le 2-tridecanone est neutre, mais il est fortement dissuasif et toxique a des concentrations superieures. Le comportement de choix n'est pas modifie par le solanesol, le GABA, et par un melange de composes vegetaux stimulant un consommateur specifique de solanees, comme le doryphore (Leptinotarsa decemlineata). Nous pouvons conclure que les principaux alcaloides et autres substances allelochimiques des solanees que nous avons examines n'interviennent pas d'une facon importante, mais peuvent avoir une influence secondaire, dans les choix alimentaires de Manduca sexta.