Phagostimulants for the larva of the potato tuber moth, Gnorimoschema operculella Zell.1 (1974)

Abstract The food preference of the larva of the potato tuber moth was investigated with both a “side‐by‐side” and a “sandwich” method. The strongest attraction among the cultivated Solanaceae tested (leaves and tubers of potato, leaves of eggplant, tobacco, tomato and pepper) was obtained for potato leaves and tubers. Among some wild Solanaceae assayed, Datura stramonium induced the strongest attraction. A method to estimate attraction of the larvae to phagostimulants was developed. Among different inert substances tested as carrier for phagostimulants, foamed polystyrene (Styropor® of BASF) was found to be the most suitable substrate; the number of fecal pellets excreted by the larvae as a result of feeding on the treated Styropor disks served as the criterion for estimating phagostimulation. Isolation of phagostimulants from extracts of potato leaf, peel of potato tuber, and from eggplant leaves was then attempted with the help of chromatographic separations. Ethanolic, methanolic and aqueous extracts attracted the larvae to feeding almost at the same rate. Boiling did not inactivate the extracts. By chromatography on silica H, crystals were obtained which showed high activity before recrystallization and somewhat less activity after it. The crystals were identified as sucrose. The infrared spectrum showed that the crystals contained very small amounts of other compounds before the final recrystallization. Paper chromatography and examination with an amino acid analyzer indicated the presence of small amounts of several amino acids in the sucrose crystals before recrystallization; the original extracts of the host plants were also investigated for the presence of amino acids. From the chromatography of the eggplant extract on a silica gel column, fractions with high biological activity were obtained. White crystals from these fractions, with a melting point of above 300° C, were not identified. Finally, the attraction of the larvae to various sugars and amino acids was investigated. Among 12 sugars assayed, only sucrose and fructose showed good biological activity; inositol had a moderate and glucose a weak activity. Among 20 amino acids, alpha‐amino‐butyric acid was fairly active, whereas L‐glycine, L‐alanine and gamma‐aminobutyric acid were only slightly active. Among several other compounds tested, only chlorogenic acid and, to a lesser extent, cholesterol, were active at 0.1%. Zusammenfassung Phagostimulantien der Larve der Kartoffelmotte, Gnorimoschema operculella Zell. Die Futterwahl der Kartoffelmottenlarve wurde sowohl mit einer ”Seite‐an‐Seite„‐ als auch mit einer ”Sandwich„‐Methode untersucht. Die stärkste Anziehung unter den von uns untersuchten kultivierten Solanaceen (Kartoffelblätter und ‐knollen, sowohl Eierpflanzen‐, Tabak‐, Tomaten‐ und Capsicumpfefferblätter) wurde mit Kartoffelblättern und ‐knollen gefunden. Unter wilden Solanaceen war Datura stramonium am attraktivsten. Es wurde eine Methode entwickelt, um die Anziehung der Larven zu Phagostimulantien quantitativ zu erfassen. Von verschiedenen, als Trägersubstanz für Phagostimulantien getesteten inerten Materialien, war geschäumtes Polystyrol (Styropor® der BASF) das geeignetste Substrat. Die Anzahl der durch die Larven als Resultat des Fressens auf behandelten Styroporscheiben ausgeschiedenen Kotröllchen war das Kriterium für die Berechnung der Phagostimulation. Die Isolierung der Phagostimulantien aus Kartoffelblatt‐, Kartoffelknollen‐ und Eierpflanzenblatt‐Auszügen wurde dann mit Hilfe von chromatographischen Methoden versucht. Äthanolische, methanolische und wässerige Auszüge waren für Kartoffelmottenlarven fast gleich fraßanregend. Durch Knochen wurden die Auszüge nicht inaktiviert. Durch Chromatographie auf einer Silika‐H‐Kolonne wurden Kristalle erhalten, die hoch aktiv vor und etwas weniger aktiv nach der Rekristallisation waren; sie wurden als Saccharose identifiziert. Das Infrarot‐Spektrum ließ auf die Anwesenheit kleiner Mengen Fremdsubstanzen in den Zuckerkristallen vor der letzten Rekristallisation schließen. Papierchromatographie und Untersuchung mit dem ”amino acid analyzer„ zeigten die Anwesenheit kleiner Mengen von Aminosäuren in den Zucker‐Kristallen vor der letzten Rekristallisation an. Auch die Originalauszüge der untersuchten Wirtspflanzen wurden auf Anwesenheit von Aminosäuren untersucht. Durch Chromatographie des Eierpflanzenauszugs auf einer Silikagel‐Kolonne wurden Fraktionen mit hoher biologischer Wirkung erhalten. Weiße Kristalle aus diesen Fraktionen mit einem Schmelzpunkt von über 300° C wurden nicht genauer charakterisiert. Schließlich wurde die Anziehung der Larven durch verschiedene Zucker und Aminosäuren untersucht. Von den zwölf getesteten Zuckern hatten nur Saccharose und Fruktose eine gute biologische Wirkung; Inositol war mäßig und Glukose nur schwach phagostimulativ. Von 20 Aminosäuren war Alpha‐amino‐ n ‐Buttersäure einigermaßen wirksam, während L‐Glykokoll, L‐Alanin und Gamma‐amino‐ n ‐Buttersäure nur noch eine schwache Wirksamkeit aufwiesen. Von einigen anderen, in Pflanzen vorkommenden Substanzen war nur Chlorogensäure bei 0,1% aktiv.