Dietary self‐selection by Heliothis zea larvae: roles of metabolic feedback and chemosensory stimuli

The effects on dietary self-selection of phagostimulation and metabolic feedback from nutrients were seperated by using two unusual carbohydrates alone or in combination: mannitol, which is nutritive but not phagostimulatory for H. zea larvae; and sorbose, which is weakly phagostimulatory but not nutritive. Last instar H. zea larvae recognized and responded positively to mannitol by metabolic feedback when it was included in a diet with casein. When offered a choice of two diets, one containing casein but lacking a utilizable carbohydrate and another lacking casein but including either mannitol or sorbose, they did not self-select for either mannitol or sorbose. However, in a similar experiment, in which the carbohydrate diet contained a mixture of mannitol and sorbose, there was a positive response, demonstrating that both metabolic feedback and phagostimulation are required to elicit self-selection. Resume Autoselection alimentaire des chenilles d'Heliothis zea: influence du feedback metabolique et des stimuli chimiques Les chenilles d'H. zea peuvent choisir un melange nutritif optimal parmi deux regimes separes, repondant a des besoins alimentaires differents. Cette aptitude a l'autoselection pose la question des voies de selection d'un regime optimal par l'insecte. L'autoselection est probablement realisee par un feedback metabolique des aliments; la stimulation sensorielle par les aliments pourrait jouer elle aussi un role. Notre objectif est de separer ces deux facteurs et d'en determiner l'importance relative. Des L 5 venant de muer ont pu s'alimenter sur 2 regimes nutritionnellement complets, mais dont l'un contenait des carbohydrates (sucrose) mais non des proteines, tandis que l'autre contenait des proteines (caseine) mais non des carbohydrates. L'auto-selection caseine/sucrose a ete 81/19; elle correspond a la portion ideale pour le dernier stade des chenilles H. zea etablie lors d'experiences anterieures (Waldbauer et al., 1984a). Pour comparer l'importance relative du feedback metabolique et de la stimulation sensorielle, 2 carbohydrates ont ete substitues au sucrose, qui est a la fois nutritif et phagostimulant: le mannitol, nutritif mais ne stimulant pas de prise de nourriture, et le sorbose, faiblement stimulant mais non nutritif. Quand elles ont le choix, les chenilles ne selectionnent ni mannitol, ni sorbose, mais consomment presque exclusivement le regime alternatif a la caseine. Quand sorbose et mannitol sont melanges et proposes ensemble, la reponse est positive, montrant que le feedback metabolique et la stimulation sensorielle sont impliques tous deux dans l'autoselection alimentaire. Des experiences en deux etapes d'autoselection ont montre que le feedback metabolique est de premiere importance. Dans la premiere, les chenilles avaient le choix entre caseine seule et caseine et mannitol. Les chenilles ont consomme significativement plus d'aliment avec mannitol que sans carbohydrate, bien que les gouts des deux regimes aient du etre identiques, puisque le mannitol n'a pas de gout pour H. zea. La caseine a ete vraisemblablement assez phagostimulante pour maintenir suffisamment les chenilles sur l'aliment avec mannitol et ainsi permettre au feedback metabolique du mannitol d'influer sur leur maintien sur cet aliment sans en rechercher un autre. Dans d'autres experiences, les chenilles ont eu le choix entre un regime alimentaire classique avec de la caseinne et d'autres n'ayant plus leur caseine mais avec des quantites decroissantes de sucrose. Elles n'ont pas reagi en consommant plus d'aliments avec du sucrose dilue, mais en consommant plus de caseine. Cependant, si du mannitol, pourtant non phagostimulant, est ajoute a des aliments avec du sucrose dilue pour remplacer le sucrose manquant, les chenilles ne compensent plus en consommant plus d'aliments avec de la caseine, mais de la meme facon qu'elles le feraient avec un aliment contenant la concentration adequate de sucrose, montrant qu'elles percoivent ainsi le feedback metabolique du mannitol, qui est pourtant sans gout.