Salivary deposits and plant damage associated with specific probing behaviors of the potato leafhopper, Empoasca fabae, on alfalfa stems.

The feeding behaviors and salivary deposits of the potato leafhopper, Empoasca fabae (Harris), on stems of a susceptible cultivar of alfalfa (Medicago sativa, L.) were studied in relation to the cellular damage and initiation of hopperburn they cause. An AC electronic monitoring system (EMS) was used to quantify the number and duration of probes made on alfalfa stems. Light and electron microscopy were then used to examine the effects of these probes. Most probes were short in duration as determined by EMS and comprised primarily of multiple-cell laceration behavior (represented by the Ia waveform). Probes containing still-stylet ingestion behavior (represented by the Ic waveform) were longer in duration and occurred less frequently. There was a close correspondence between the number of probes containing the Ic waveform and number of salivary deposits. Histological examinations of the stems revealed six types of salivary deposits but only one of these resembled the solid, distinct (or ‘true’) salivary sheaths characteristic of sheath-feeders. Less than 25% of E. fabae probes left any salivary deposit, and only 1% left true sheaths. Therefore, it seems unlikely that these deposits could physically block the phloem to cause hopperburn. Cellular disruptions, such as abnormally divided and enlarged cells, were found in the vascular cambium and phloem, as well as other tissues. Enlarged vascular cambial cells appeared to crush the phloem cells, and thus probably caused hopperburn. This microscopic damage was initiated by vigorous, active probing, along with the copious watery saliva that is secreted during the behavior represented by Ia. These observations strongly support Medler's (1941) hypothesis that hopperburn is caused by a substance in the insect's saliva that induces plant cells to enlarge and block the phloem. Resume Depots salivaires et degâts sur tiges de luzerne associes au comportement specifique de sondage d‘Empoasca fabae Le comportement alimentaire et les depots salivaires d'E. fabae Harris ont ete examines en relation avec les degâts cellulaires sur tiges de cultivars sensibles de Medicago saliva. Un systeme de controle electronique AC (EMS) a ete utilise pour quantifier le nombre et la duree des sondages dans les tiges de luzerne. Les microscopies optique et electronique ont permis d'examiner les effets de ces sondages. EMS a montre que la majorite des sondages etaient brefs (1 a 2 min) et commencait par la laceration multiple de cellules (revele par un onde Ia). Les sondages comprenant un comportement d'ingestion avec immobilisation des stylets (revele par une onde Ic) sont plus longs et moins frequents. Il y a une bonne correspondance entre le nombre de sondages contenant un onde Ic et le nombre de depots salivaires. L'association des sondages et des depots salivaires montre que la duree du sondage etait plus liee a la solidite des depots salivaires que la duree des ondes individuelles. L'examen histologique des tiges a revele 6 types de depots salivaires, mais seul l'un d'entre eux ressemblait a celui donnant la gaine sonde, individualisee (ou veritable) gaine salivaire caracteristique des consommateurs avec gaines salivaires. Moins de 25% des sondages d'E. fabae laissent un depot et seulement 1% laisse une veritable gaine. Ainsi, il semble improbable que ces depots puissent bloquer le phloeme et provoquer la brulure des ciccadeles. Des degâts cellulaires, tels que divisions anormales et cellules hypertrophiees, ont ete observes dans la cambium vasculaire et dans le phloeme, ainsi que dans d'autres tissus. Dans des tissus fortement abimes, le phloeme est completement desorganise et contient des cellules ratalinees et affaissees. Des cellules vasculaires cambiales hypcrtrophiees paraissaient aplatir les cellules du phloeme, et ainsi interferer avec la translocation des photosynthetats. Les degâts microscopiques sont produits par les sondages actifs et vigoureux, associes a la copieuse detrempe salivaire secretee pendant le comportcment representer par Ia. Ces observations appuient fortement l'hypothese de Medler (1941) suivant laquelle la brulure des ciccadeles est provoquee par une substance de la salive de l'insecte qui induit l'hypertrophie cellulaire et bloque le phloeme.