The distribution of dipeptidase activity in the digestive organs of the larvae of Utetheisa pulchella L. (Lepidoptera: Arctidae)

In Utetheisa pulchella L. the dipeptidases capable of hydrolysing L-alanylglycine and L. leucylglycine are not only intracellular enzymes in the midgut but these enzymes are also secreted into the midgut lumen. Final hydrolysis of protein may occur in the midgut lumen before absorption. The activity of these dipeptidases is also present in the salivary gland extract.

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Resume La distribution de l'activité de dipeptidase a été étudiée dans différentes régions du tube digestif de Utetheisa pulchella L. à l'aide de la chromatographie à papier (méthode semi-quantitative). Les dipeptidases, capables d'hydroliser les L-alanylglycine et L-leucylglycine se rencontrent dans l'extrait de la glande salivaire, des tissus de l'intestin moyen et le contenu de la lumière de l'intestin moyen. Comparé à l'extrait du tissu de l'intestin moyen, le contenu de la lumière de l'intestin moyen montra une activité plus élevée. L'auteur suggère que l'hydrolyse finale de la protéine a lieu dans la lumière de l'intestin moyen. Ces dipeptidases ne sont pas limitées à l'une ou l'autre région (p. ex. antérieure, moyenne ou postérieure) de l'intestin moyen. La thèse d'une «chaine de ferment» tel qu'il existe chez les vertébres (Vonk, 1937) et chez Periplaneta orientalis (Scholttke, 1937c) n'est donc pas soutenue par les observations sur U. pulchella.

     

Proteinases and amylases of larval midgut of Zabrotes subfasciatus reared on cowpea (Vigna unguiculata) seeds

Proteinase and amylase activities in larval midguts of the bruchid beetle Zabrotes subfasciatus (Boh.) (Coleoptera: Bruchidae) reared on cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) seeds were investigated. We could detect and isolate a proteolytic activity with a pH optimum of 5.5 (on azo-casein as substrate) which was activated by thiol reagents and inhibited by several compounds reactive against-SH groups. None of the plant protein inhibitors of serine proteinases utilized were effective inhibitors of this activity. This activity has characteristics of a cysteine class proteinase. We could also detect and isolate a proteolytic activity with a pH optimum of 3.5 (on hemoglobin as substrate) which was not influenced by activators or inhibitors of cysteine, serine, or metalloproteinases. This activity was totally inhibited by pepstatin, a specific inhibitor of aspartic proteinases. We conclude that this activity is due to an aspartic class proteinase. We found also that the aspartic class proteolytic activity is higher than the cysteine class proteinase activity in the midguts of Z. subfasciatus. This seems to be contrary to what is found in Callosobruchus maculatus (F.) larvae midguts. An amylolytic activity with the charateristics of an -amylase was also detected and isolated.

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Résumé Les activités protéinase et amylase ont été étudiées sur l'intestin moyen de larves de Zabrotes subfasciatus Boh. (Coléo, Bruchidae), élevées sur graines de Vigna unguiculata Walp. Nous avons pu déceler et isoler une activité protéolytique optimale à pH 5,5 (sur substrat d'azo-caséine) activée par des réactifs thiol et inhibée par plusieurs composés réagissant aux groupements SH. Aucun inhibiteur végétal des sérine-protéases utilisé n'a inibé efficacement cette activité qui présente les caractéristiques des protéines de la famille des cystéines. Nous avons pu déceler et isoler aussi une activité protéolytique optimale au pH 3,5 (sur hémoglobine comme substrat) qui n'était pas modifiée par les activateurs ou les inhibiteurs de cystéine, de sérine ou de métalloprotéinases. Cette activité était totalement inhibée par la pepstatine, inhibiteur spécifique des protéinases aspartiques. Nous en concluons que l'activité est due à une protéinase de la famille aspartique. Nous avons trouvé aussi que l'activité protéolytique de la famille aspartique était supérieure à l'activité protéinase de la famille cystéine dans l'intestin moyen de Z. subfasciatus. Ceci semble l'inverse de ce qui a été observé dans l'intestin moyen des larves de Callosobruchus maculatus F. (C.P. Silva & al, in litt.). Une activité amylolytique ayant les caractéristiques d'une -amylase a aussi été décelée.

     

The consumption and utilization of the spiral blue-green algae Spirulina platensis in artificial diets by the silkworm, Bombyx mori

The consumption and utilization of various concentrations of the spiral blue-green algae, Spirulina platensis (Nordst.) Geitl., by the fourth-instar larvae of the silkworm, Bombyx mori L., was studied by incorporation into an artificial diet. The silkworms ingested more food on the low algal-powder diets, whereas they digested more efficiently on the high algal levels. The larvae fed on diets containing 30–40% algae had the shortest larval duration compared to those on low algal-powder diets. The freeze-dried powder of S. platensis is well utilized by B. mori larvae when added to artificial diets at levels between 15% and 30%, although the high algal content at 40% was slightly better for the efficiency of conversion of ingested diet into body substance (E.C.I.) and the cocoon production. However, analysis of the protein content in feces indicated an excess of the algal powder at 40%. Measurements of data on the food consumption and utilization in this study proposed that this spiral alga is dietetically utilizable as a protein source for rearing the silkworm in smaller quantities than on a soybean meal.

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Resúmé La consommation et l'utilisation de différentes concentrations de Spirulina platensis par les chenilles de 4ème stade de Bombyx mori, ont été étudiées par incorporation dans un aliment artificiel. Les vers à soie ont ingéré plus d'aliment avec les régimes à faible concentration en algue, tandis qu'ils ont digéré plus efficacement les régimes à haute concentration d'algue. Les chenilles alimentées sur des régimes contenant 30 à 40% d'algue ont eu un développement larvaire plus bref que celles alimentées sur des régimes à faible concentration. La poudre congelée et séchée de S. platensis incorporée aux taux de 15 à 30% dans le régime artificiel est bien utilisée par les chenilles de B. mori, quoiqu'une teneur de 40% soit légèrement meilleure pour l'efficacité de conversion de l'aliment en matière vivante (E.C.I.) et la production de cocons. Cependant, l'analyse du contenu protéique dans les excréments révélait un excès de poudre d'algue à 40%. L'analyse des données au cours de cette étude, sur la consommation et l'utilisation des aliments, montre que S. platensis est utilisable diét étiquement en plus petite quantité que la farine de soja comme source de protéines pour l'élevage du ver à soie.

     

Protein limitation of a tree leaf feeding Lepidopteran

The hypothesis that arbivorous insects are protein limited was tested by feeding larvae of Datana ministra mature leaves of Tilia americana that were coated with a mixture of protein. Larvae fed the protein supplement had a lower ingestion rate and net growth efficienty but higher apparent digestion efficiency and apparent assimilation rate than control larvae. Protein supplement had no effect on the rate of growth of 5th instar larvae although larvae fed added protein pupated at a lower weight than control larvae. The added protein placed a metabolic load on the larvae, perhaps by excessive nitrogen excretion demands and osmotic imbalance. The results do not support the hypothesis that arbivorous insects are protein limited.

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Résumé L'hypothèse suivant laquelle la croissance des larves d'insectes est limitée par l'insuffisance des protéines disponibles dans les feuilles d'arbres a été examinée par l'alimentation des chenilles de Datana ministra Drury sur feuilles développées de Tilia americana L. enduites d'une mixture de protéines d'oeuf et de lait. Des chenilles de second stade, prélevées dans des colonies naturelles, ont été séparées en un lot témoin élevé en masse sur feuilles coupées et un lot expérimental élevé sur feuiles coupées mais enduites de protéines. Le bilan en matière sèche, le taux de croissance, la relation entre ce taux de croissance et la quantité de matière ingérée, le poids des prénymphes ont été déterminés sur 10 chenilles de dernier stade dans chaque lot. Les chenilles ayant consommé un supplément de protéine ont présenté un plus faible taux d'ingestion et un plus faible rendement de croissance, mais une meilleure efficacité apparente d'ingestion et un meilleur taux apparent d'assimilation que les témoins.Le complément protéique n'a pas eu d'effet sur le taux de croissance des chenilles de 5ème stade bien que l'alimentation avec addition de protéines ait provoqué la nymphose à un poids larvaire plus faible. L'addition de protéines avait provoqué une chargé métabolique pour les chenilles, peut-être en provoquant une demande d'excrétion d'azote excessive ou en créant un déséquilibre osmotique, ce qui aurait provoqué une réduction du taux de croissance et du poids des chenilles malgré un taux d'assimilation supérieur. Ces résultats ne confirment pas l'hypothèse que les insectes des arbres sont carencés en protéines.

     

Studies on the utilization of single cell protein by the silkworm Bombyx mori

Final-instar larvae of Bombyx mori fed mulberry leaves, supplemented with Spirulina fusiformis (Woronichin) as a source of single cell protein (SCP), required 6 days to attain a maximum larval weight of 2090 mg; control group larvae needed 9 days to attain a final larval weight of 1470 mg. Quantity of feeding, assimilation and conversion efficiencies increased substantially in the SCP-fed group. Significant improvements in the economic characters such as cocoon, pupal, and shell weights were obtained in the SCP supplemented larvae in comparison to the normal leaf fed larvae. About 15% of the labelled S. fusiformis was directly incorporated into larval tissue. Presence of SCP in the gut facilitated better conversion of consumed leaf protein.

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Etudes sur l'utilisation des protéines de cellules isolées par le ver à soie, Bombyx mori

Résumé Des chenilles du dernier stade de Bombyx mori, alimentées sur mûrier additionné de Spirulina fusiformis comme source de protéine de cellule isolée (SCP), atteignent en 6 jours le poids larvaire maximum de 2090 mg; les chenilles témoins consommaient pendant 9 jours pour obtenir leur poids larvaire final de 1470 mg. Les quantités consommées, les coefficients d'assimilation et de conversion ont augmenté substantiellement chez les chenilles avec SCP. Des augmentations significatives de critères économiques, comme les poids de cocon, de nymphe et de cogul, ont été observées avec l'addition de SCP par rapport aux témoins. Environ 15% du S. fusiformis marqué a été incorporé directement dans les tissus larvaires. La présence de SCP dans l'intestin a permis une meilleure conversion des protéines foliaires consommées.

     

Influence of sex and prior protein feeding on preferences by the housefly, Musca domestica, between sucrose solutions and solutions of l-leucine or sodium phosphate buffer

Comparisons were made of the preferences shown by non-protein-fed females, protein-fed gravid females, and non-protein-fed males of the house fly, given choices between sucrose solution and either l-leucine or sodium phosphate buffer.In choice tests where non-protein-fed females showed little preference, protein-fed females and males both showed a strong preference for the sucrose solution. The findings suggest that l-leucine and sodium phosphate buffer are recognised by non-protein-fed females as indicators of nutrients for ovarian development.

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Résumé Les choix alimentaires de 3 catégories de M. domestica: femelles n'ayant pas consommé de protéines, femelles à ovaires développés alimentées sur protéines, mâles n'ayant pas consommé de protéines, ont été examinés par leur absorption de solutions dans une paire de potomètres.Elles avaient le choix entre, d'une part une solution de sucrose et, d'autre part une solution de L. leucine ou d'un tampon de phosphate de soude.Pour les expériences où les femelles non préalablement alimentées sur protéines ne présentent aucune préférence, les femelles alimentées sur protéines et les mâles préfèrent nettement la solution de sucrose.Les résultats montrent que les femelles non alimentées sur protéines répondent plus que les femelles mûres et les mâles à la fois à la solution de L. leucine et au tampon de phosphate qu'au sucrose. Ceci suggère que l'impulsion sensorielle provoquée par ces deux breuvages est perçue par les femelles n'ayant pas consommé de protéines comme un indicateur d'aliments indispensables au développement ovarien.

     

Suppression of termite feeding and symbiotic protozoans by the dye, Sudan Red 7 B

Laboratory groups of the Formosan subterranean termite, Coptotermes formosanus Shiraki (Isoptera: Rhinotermitidae), were fed for 14 days on wood shavings soaked in acetone solutions of 0%, 0.5% or 1% concentrations of the dye, Sudan Red 7B or on shavings not soaked in acetone (0% non-acetone, NA). Termites feeding on dyed wood became visibly stained red. Groups of dyed or non-dyed termites were then placed in containers and allowed to feed on non-dyed wood for 21 days. Dyed termites had lower numbers of symbiotic protozoans, lower feeding rates, and lower survivorship than did non-dyed termites. Survivorship was significantly lower in the 1% concentration than in the 0.5% concentration. Covariate analyses suggested that Sudan Red acts both directly and indirectly (via suppression of gut fauna) to reduce vigor in termites. Because there is variable survival response to this dye by different populations of C. formosanus, we recommend preliminary tests of dye toxicity before using it extensively in experiments.

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Résumé Le colorant rouge Soudan 7B (BASF, Wyandotte Corp.) soluble dans l'huile, est un marqueur efficace des termites pour les études dans la nature. Quand les termites consomment des matériaux marqués par ce colorant, ils deviennent nettement colorés en rouge. Bien que certains travaux indiquent que le rouge Soudan n'augmente pas considérablement la mortalité, il n'y a aucune donnée concernant l'effet du colorant sur l'alimentation des termites.Un groupe de Coptotermes formosanus récolté au lac Charles en Louisiane, a été alimenté pendant 14 jours sur copeaux de Pinus sp. colorés avec des solutions 0, 0.5% et 1% (en poids) de rouge Soudan 7B dans l'acétone, ou sur copeaux non colorés et sans acétone (NA). Les groupes de termites colorés ou non sont alors placés dans des récipients pour s'alimenter sur bois non coloré pendant 21 jours. Des différences significatives ont été observées (t. 1): les termites colorés avaient moins de protozoaires symbiontes, consommaient moins de bois et vivaient moins long-temps que les termites sans colorant (t. 2). La survie a été plus faible avec la concentration 1% qu'avec 0.5%. Le nombre de protozoaires était plus faible avec une solution acétonique sans rouge Soudan qu'avec du bois sans acétone, ce qui suggère que l'effet négatif du rouge Soudan sur les protozoaires a pu être augmenté par l'extraction d'une substance favorisant les protozoaires contenue dans les copeaux de pin.La chute de la prise de nourriture a été accompagnée d'une chute parallèle de l'effectif de protozoaires. En réexaminant les résultats de Lai et al. (1983), nous constatons qu'eux aussi avaient observé une réduction de l'effectif de protozoaires de C. formosanus sous l'effet du rouge Soudan. Dans notre étude, nous trouvons que 49,6% de l'effet réducteur du colorant sur la nutrition est expliqué par l'effet simultané sur les protozoaires. Nos résultats sur la survie confirment dans l'ensemble ceux de Su et al. (1983 a) sur C. formosanus de Louisiane. Cependant, C. formosanus de Hawaï (Lai et al., 1983) et de Floride (Su et al., 1988) avaient des taux de survie bien plus élevés. C. formosanus présente nettement des réactions variables au rouge Soudan. Dans notre travail, 64,1% de l'effet du colorant sur la survie a été expliqué par des modifications chez les protozoaires. Ainsi, il semble que le rouge Soudan agisse directement sur l'alimentation et la survie de C. formosanus, et indirectement par la suppression de sa faune intestinale.Bien que nos résultats montrent les effets délétères du rouge Soudan 7B sur C. formosanus, il reste le meilleur colorant pour les termitologistes. par suite de la variabilité de son effet sur la survie, nous conseillons des tests de toxicité avant son utilisation intensive dans des expériences.

     

Nutrient self-selection by Heliothis zea larvae: A time-lapse film study

When presented with two nutritionally incomplete diets, one lacking only the protein (casein) and the other lacking only the digestible carbohydrate (sucrose), last instar larvae of Heliothis zea (Boddie) (Lepidoptera: Noctuidae) switched between the diets frequently. The ratio (casein:sucrose) of time they spent on the two diets was about 83:17. As the stadium proceeded, the relative time they spent on the sucrose diet increased. Control larvae, offered two identical, nutritionally complete diets, seldom switched between them.

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Résumé Récemment nous avions montré que les chenilles du dernier stade d'H. zea (Boddie) (Lep.: Noctuidae) composaient elles-mêmes leurs repas à partir de 2 cubes d'aliments, l'un carencé en protéine (caséine), l'autre en carbohydrate assimilable (sucrose). Dans cette nouvelle étude, les témoins ont reçu deux cubes nutritivement complets et les lots expérimentaux (en auto-complexification) deux cubes nutritivement incomplets, l'un carencé en caséine, l'autre en sucrose. Les chenilles ont traversé 3 étapes pendant ce dernier stade; une phase initiale de perturbations durant laquelle elles ne mangeaient presque pas, mais changeaient souvent de cube, une phase d'installation pendant laquelle elles consommainet d'une façon plus ou moins continue; et une phase de prénymphose pendant laquelle elles vagabondaient. La phase perturbée était moins longue chez les témoins, mais les deux lots présentaient le même comportement pendant cette phase: changeant de cube jusqu' à neuf fois par heure. Dès que la prise d'aliment a commencé dans la phase installée, les témoins changeaient de cube au hasard, tandis que les chenilles en expérience en changeaient relativement plus, passant 17% de leur temps sur le sucrose et 83% sur la caséine. Les comportements étaient identiques chez les deux lots pendant la phase de prénymphose. L'autocomplexification correspond à un comportement particulier pendant le dernier stade: l'alimentation sur caséine domine tôt, elle tend ensuite à rester constante tandis que l'alimentation sur caséine est maximale vers la fin du stade. Notre hypothèse est que l'auto-complexification est gouvernée par des feedbacks physiologiques internes déterminant la prise d'aliments, et que la chenille peut apprendre à associer un goût à un contenu nutritif.

     

Presence and partial characterisation of a major proteolytic enzyme in the larval gut of Callosobruchus maculatus

Protease activity in the gut of larvae of the bruchid beetle, Callosobruchus maculatus (a storage pest of cowpea seeds), has been investigated to help clarify nutritional mechanisms in view of reports that these insects carry out little or no proteolysis (Applebaum, 1964). Larval gut homogenates showed protease activity against a variety of different protein substrates, but did not hydrolyse a synthetic trypsin substrate. The proteolytic activity had a pH optimum of 5.4. It was not inhibited by serine protease inhibitors, but was inhibited by reagents reactive against-SH groups. Protein trypsin inhibitors from legume seeds which are not hosts to C. maculatus (soybean, limabean) were not effective inhibitors of the larval proteolytic activity but a cowpea protease inhibitor preparation and aprotinin partially inhibited proteolysis. The latter two inhibitors also inhibited the plant thiol protease papain. It is suggested that C. maculatus has replaced the normal insect proteases with an enzyme similar to plant proteases to evade the antimetabolic effects of trypsin/chymotrypsin inhibitors in seeds. Besides trypsin/chymotrypsin inhibitors, cowpea seeds also contain proteins which inhibit papain; these inhibitors were purified and were shown to be effective inhibitors of C. maculatus larval protease.

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Mise en évidence et caractérisation partielle d'une enzyme protéolytique importante du tube digestif des larves de Callosobruchus maculatus

Résumé Callosobruchus maculatus attaque les graines stockées particulièrement de Vigna unguiculata. L'activité protéolytique du tube digestif des larves a été examinée. Aucune hydrolyse n'a été observée contre la N-benzoyl arginine p-nitroanilide (substrat de la trypsine synthétique), mais la protéolyse a été mise en évidence en utilisant la viciline de V. unguiculata comme substrat naturel ou la myoglobine comme substrat artificiel, le p.H optimum est de 5,4. Les inhibiteurs chimiques des protéases de la sérine n'ont pas altéré l'activité enzymatique, mais les réactifs du groupe SH l'ont inhibée. Nous suggérons que cette protéase est une thiol protéase, c'est à dire avec un groupe actif semblable à celui de la papaïne, protéase végétale. En accord avec cette hypothèse, les inhibiteurs de protéine efficaces seulement contre la trypsine, c'est à dire les inhibiteurs de la trypsine de Glycine max et de la trypsine de Phaseolus lunatus n'affectent pas cette protéase larvaire, tandis que les protéines avec une faible action inhibitrice contre la papaïne (préparation inhibitrice de la protéase de V. unguiculata, aprotinine) inhibent partiellement la protéolyse par des extraits de tube digestif larvaire.Des inhibiteurs protéiques de papaïne extraits de graines de V. unguiculata sont des inhibiteurs très efficaces de la protéase larvaire. On peut penser que C. maculatus contient une protéase semblable aux protéases végétales, plutôt qu'aux protéases classiques, d'insectes, ce qui permet d'éviter les effets antimétaboliques directs des inhibiteurs de protéase (inhibiteurs de trypsine et de chymotrypsine) trouvés en quantité relativement importantes dans les graines de légumineuses.

     

The effect of two proteinase inhibitors, E-64 and the Bowman-Birk inhibitor, on the developmental time and mortality of Acanthoscelides obtectus

An artificial bean seed system was used to evaluate the effects of a cysteine proteinase inhibitor (E-64) and a serine proteinase inhibitor (Bowman-Birk inhibitor) on the developmental time and mortality of the common bean weevil, Acanthoscelides obtectus (Say). These inhibitors were incorporated into artificial bean seeds on which the insect fed. To better understand the mode of action of these inhibitors, free amino acids were also added to the seeds, alone and in combination with the inhibitors. E-64 was found to be highly effective in delaying development and increasing mortality of the insect. Both effects were directly related to the concentration of E-64. Bowman-Birk inhibitor had little effect on these parameters. Assays of gut proteolytic activity of insects reared on artificial seeds with various levels of E-64 demonstrated a direct relationship between E-64 concentration in the diet and reduction of gut proteolytic activity. Free amino acid supplementation to the diet did not prevent inhibition of gut proteolytic activity by E-64, but did reverse its effects on developmental time and mortality, strengthening the hypothesis that E-64 operates by inhibition of essential digestive proteinase activity.

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Résumé Des grains artificiels de haricot ont été utilisés pour évaluer les effets sur la durée de développement et la mortalité d' Acanthoscelides obtectus. Say d'inhibiteurs de la protéinase de la cystéine (E-64) et de la protéinase de la sérine (l'inhibiteur de Bowman-Birk). Ces inhibiteurs avaient été incorporés dans les grains artificiels. Pour mieux comprendre leur voie d'action, des acides aminés libres étaient ajoutés à ces graines, seuls ou combinés aux inhibiteurs. E-64 a très efficacement retardé le développement et accru la mortalité; ces 2 effets étaient liés à sa concentration. L'inhibiteur de Bowman-Birk a eu peu d'effets sur ces paramètres. Des expériences sur l'activité protéolytique du tube digestif d'insectes élevés sur des graines artificielles avec différentes concentrations de E-64 ont montré une relation directe entre la concentration en E-64 et la réduction de l'activité protéolytique. L'addition d'acides aminés libres dans l'aliment n'a pas empêché l'inhibition de l'activité protéolytique par E-64, mais a inversé ses effets sur la durée de développement et la mortalité, renforçant l'hypothèse que E-64 agit en inhibant l'activité protéinase digestive essentielle.

     

Histopathological effects of tannins on the midgut epithelium of Papilio polyxenes and Papilio glaucus

The effects of dietary tannin on midgut epithelial structures were compared in two closely related species of swallowtail caterpillars — Papilio polyxenes, a species restricted to the tannin-free Umbelliferae, and P. glaucus, which feeds on tanniniferous tree species in several families. The effects of tannin ingestion were compared in second and fifth instar caterpillars. While large numbers of lesions were found in the guts of P. polyxenes ingesting tannins, only one small lesion was found in any P. glaucus ingesting tannins. No such lesions could be found in larvae of either species raised on tannin-free leaves. The observed histopathological changes, discussed in detail, resemble those previously reported in several species of Lepidoptera in response to a variety of substances and may represent a general degenerative response to the presence of toxins in the gut.

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Résumé L'étude à porté sur les effets de tanins dans l'alimentation sur les structures épithéliales de l'intestin moyen des chenilles de second et cinquième stades, de deux espèces très voisines: Papilio polyxenes-espèce ne consommant que des ombellifères sans tanins-et P. glaucus qui s'alimente sur des arbres contenant des tanins et appartenant à plusieurs familles. Alors qu'après ingestion de tanins, de nombreuses lésions ont été observées sur l'intestin de P. polyxenes, seulement quelques petites lésions ont été trouvées sur l'intestin de P. glaucus. Aucune lésion de même type n'a été observée dans les chenilles de ces espèces élevées sur feuilles sans tanin. Les modifications histopathologiques, discutées en détail, correspondent à la mortalité induite par le tanin due à une septicémie bactérienne et peut représenter une réponse dégénérative à la présence de substances toxiques dans l'intestin.

     

Ultrastructural and biochemical basis of the digestion of nectar and other nutrients by the moth Erinnyis ello

The midgut epithelium of adult Erinnyis ello L. (Lepidoptera: Sphingidae) forms ramified villus-like folds. The epithelial cells exhibit long microvilli and narrow and sinuous basal channels studded with particles. These morphological features are thought to be involved in the absorption of nutrients present in low concentration in food. Enzymatic assays in E. ello adults showed the presence of amylase in salivary glands, and the occurrence of aminopeptidase, -fructosidase, - and -glucosidase, trehalase and trypsin in the midgut. Calcium differential precipitation of midgut homogenates showed that aminopeptidase and -glucosidase are integral proteins of the microvillar cell membranes, whereas the other enzymes are soluble or partly soluble and partly membrane bound. Detergent-solubilized aminopeptidase (pH optimum 7.5) sediments as a protein with Mr 120000, whereas trehalase (pH optimum 6.5), as a protein with Mr 95000. The activities of amylase (pH optimum 5.5), -glucosidase (pH optimum 5.0) and trypsin (pH optimum 9.5) were not sufficiently high to be further characterized, whereas -fructosidase and membrane-bound -glucosidase were characterized elsewhere. The data suggest that nectar-feeding E. ello adults are able to some extent to digest and absorb starch and proteins, in addition to nectar sugars. Initial digestion is considered to occur in midgut lumen and final digestion on the surface of midgut cells under the action of microvillar enzymes.

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Résumé L'épithélium de l'intestin moyen des adultes de E. ello L; (Lépido., Sphingidae) est replié en villosités. Les cellules épithéliales présentent de longs microvilli et d'étroits canaux sinueux basaux garnis de particules. Ces caractères morphologiques peuvent être interprétés comme impliquant l'absorption d'aliments présents en faible concentration dans la nourriture. Des études enzymatiques ont révélé la présence d'amylase dans les glandes salivaires, et la découverte d'aminopeptidase, de -fructosidase, d'- et -glucosidases, de tréhalase et de trypsine dans l'intestin moyen. La précipitation calcique différentielle d'homogénats de l'intestin moyen a montré que l'aminopeptidase et l'-glucosidase sont des protéines appartenant aux membranes microvillaires cellulaires, tandis que les autres enzymes sont entièrement ou partiellement solubles et partiellement liées aux membranes. L'aminopeptidase solubilisée par un détergent (pH optimum: 7,5) sédimente comme une protéine de Mr 120000, tandis que la tréhalase (pH optimum: 6,5) comme une protéine de Mr 95000. Les activités de l'amylase (pH optimum: 5,5), de la -glucosidase (pH optimum 5,0) et de la trypsine (pH optimum 9,5) n'étaient pas suffisantes pour être caractérisées, tandis que la -fructosidase et l'-glucosidase liée à la membrane ont été caractérisées ailleurs. Les résultats suggèrent que les adultes E. ello consommateurs de nectar sont capables de digérer et d'absorber une certaine quantité d'amidon et de protéines, en plus des sucres du nectar. La digestion doit débuter dans la lumière de l'intestin moyen pour s'achever à la surface des cellules intestinales sous l'action des enzymes des microvilli.

     

Aphid growth and reproductive rates

Aphid size, although generally a good indicator of fecundity is not a good indicator of aphid performance over a wide range of conditions. In general, the greater the mean relative growth rate (MRGR) of apterous morphs of Rhopalosiphum padi (L.), the greater their fecundity. Intrinsic rate of increase (r_m) is even more closely correlated with mean relative growth rate than fecundity.Once these criteria are quantified for a morph of a particular species of aphid over a range of conditions the morphs intrinsic rate of increase on a particular host can be estimated by a quick measure of its mean relative growth rate.

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Résumé La taille des pucerons, bien que considérée généralement comme un bon indice de la fécondité, n'est pas un bon indice pour leurs performances dans une grande gamme de conditions. En général, plus le taux moyen de croissance relative est élevé chez les types aptères de Rhopalosiphum padi, plus leur fécondité est importante. Le taux intrinsèque de croissance (r_m) est encore plus étroitement lié au taux moyen de croissance relative que la fécondité.Une fois que ces critères ont été quantifiés pour un type d'une espèce donnée de puceron dans une gamme de conditions, les taux intrinsèques de croissance des différents types sur un hôte particulier peuvent être estimés par une mesure rapide de leur taux moyen de croissance relative.

     

Uptake, metabolism, and excretion of injected tritiated 22,33-dihydroazadirachtin in last instar larvae of Heliothis virescens

To evaluate its uptake, metabolism, and excretion, we studied the fate of tritiated 22,23-dihydroazadirachtin, when injected either orally or directly into the hemocoel of last instar larvae of Heliothis virescens (Fabr.). An oral injection of 1.0 g of tritiated 22,23-dihydroazadirachtin, the minimum oral dose necessary to disrupt pupation, was rapidly absorbed through the midgut such that >50% of the radioactivity was detected in the body 1 h post injection. Excretion of radioactivity following an oral injection was slow; 24 to 72 h elapsed before approximately 50% of the radioactivity was detected in the feces. In contrast, excretion of radioactivity following a hemocoel injection of 0.3 g of tritiated 22,23-dihydroazadirachtin, the minimum hemocoel dose necessary to disrupt pupation, was rapid; almost 50% of the radioactivity was detected in the feces only 1 h post injection. Tritiated 22,23-dihydroazadirachtin was metabolized to a more polar compound(s) by H. virescens larvae, as indicated by thin layer chromatography. Metabolism to a more polar form(s) occurred probably following absorption through the midgut, since hemocoel-injected larvae exhibited a more rapid rate of conversion than oral-injected larvae. Even though metabolism to a more polar form(s) should enhance its excretion, approximately 25% of the radioactivity remained in the body 72 h following either oral or hemocoel injection, and this was sufficient to disrupt pupation.

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Résumé L'étude a été réalisée avec de la 22,23-dihydroazadirachtine tritiée injectée soit oralement, soit directement dans l'hémocoele des chenilles de H. virescens Fabr. du dernier stade. La dose orale minimale de 1,0 g, nécessaire pour perturber la nymphose, a été rapidement absorbée à travers l'intestin moyen, d'une façon telle que plus de 50% de la radioactivité a été retrouvée dans le corps une heure après l'injection. L'excrétion de la radioactivité à la suite d'une injection orale a été lente; 24 à 72 heures se sont écoulées avant que 50% de la radioactivité ait été décelée dans les excréments. A l'opposé, l'excrétion de la radio-activité à la suite d'une injection hémocoelique de 0,3 g, — dose hémocoelique minimale pour perturber la nymphose-, a été rapide; presque 50% de la radioactivité a été décelée dans les excréments au bout d'une heure seulement après l'injection. La chromatographie en couche mince a montré que la 22,23-dihydroazadirachtin a été métabolisée en substance(s) plus polaire(s) par les chenilles de H. virencens. La métabolisation en forme(s) plus polaire(s) se produit vraisemblablement après l'absorption à travers l'intestin moyen, puisque les chenilles injectées directement dans l'hémocoele ont présenté un taux de conversion plus rapide que les chenilles injectées oralement. Bien que la métabolisation sous une (des) forme(s) plus polaire(s) ait augmenté l'excrétion, approximativement 25% de la radioactivité subsistait dans le corps 72 heures après une injection orale ou hémocoelique, ce qui est suffisant pour perturber la nymphose.

     

Influence of host plant, foliar phenology and larval dietary history on Lymantria dispar larval nutritional indices

Quantitative nutritional indices were measured in 3rd instar gypsy moths, Lymantria dispar L. Analyses of the main and interactive effects of host plant consumed (oak or pine), foliar phenology (early or late season) and larval dietary history (whether fed artificial diet or foliage as second instars) indicate that larval performance was significantly affected by all three variables tested. Relative Growth Rate (RGR) was higher on oak than pine early in the season, but the reverse occurred one month later, owing largely to the slower Relative Consumption Rate (RCR) of late season oak feeders. Efficiency of Conversion of Digested food (ECD) was depressed in larvae fed pine foliage for two instars compared with those fed oak. The interaction between larval dietary history and foliar phenology produced significant effects on all indices measured. Foliar analyses showed that, as the season progressed, oak had a higher percent dry weight than did pine. On a dry weight basis, pine foliage had significantly less total and protein nitrogen than did oak collected at the same time.

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Résumé Les indices nutritionnels larvaires ont été évalués sur des chenilles de L. dispar L. du troisième stade. L'analyse des effets et des interactions de la nature de la plante consommée (Quercus microcarpa) ou Pinus strobus, de la phénologie foliaire (en début de saison, c'est-à-dire seconde quinzaine de mai, ou en fin de saison, c'est-à-dire à la mi-juin), de l'alimentation antérieure (régime artificiel de germes de blé ou feuillage pendant le second stade) montre que les performances larvaires sont fortement modifiées par ces 3 variables. Le taux de croissance relative (RGR) est plus élevé sur chêne que sur pin en début de saison, mais s'inverse un mois plus tard avec une forte diminution sur chêne. L'efficacité de conversion de l'aliment (ECD) est diminuée sur pin pendant les second et troisième stades. L'interaction entre l'alimentation antérieure et le phénologie foliaire a des effets significatifs sur la digestibilité approchée (AD), sur l'efficacité de la conversion de l'aliment ingéré (ECI), et sur ECD, RCR et RGR.Les analyses foliaires ont montré que, lorsque la saison avance, le poids sec du chêne devient supérieur à celui du pin. En considérant le poids sec, le feuillage de pin contient moins d'aliments et de protéines que le chêne récolté au même moment. La teneur en azote tend à diminuer chez les deux espèces, de 17% pour le pin et 26% pour le chêne.Nous pensons que certains de ces facteurs déterminent la valeur de ces plantes pour L. dispar. Les chenilles âgées peuvent compenser plus ou moins la faible assimilation sur pin par des RCR plus élevés. Le même comportement ne semble pas possible sur chêne, une plus grande quantité de chêne avancé en saison que de feuilles jeunes ne pouvant être consommée pour compenser la diminution de la digestibilité.

     

Red fluorescent protein in the digestive juice of the silkworm larvae fed on host-plant mulberry leaves

A red fluorescent protein is present in the digestive juice of silkworm larvae when they are raised on fresh mulberry leaves. It is an antiviral substance and is absent from insects reared on artificial diet. The biosynthesis of this red fluorescent protein has been investigatedin vitro, and shown to require chlorophyll-a and chlorophyllase for its formation. The resulting chlorophyllide-a then reacts with an insect protein to give the final product.

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La Protéine Fluorescente Rouge dans le Suc Digestif des Larves de Ver à Soie Alimentées Avec des Feuilles de M?rier

Résumé Les larves de ver à soie élevées artificiellement étaient plus sensibles à l'attaque de virus par voie orale que les larves élevées sur le m?rier. La raison était apparemment l'absence d'une substance anti-virale (la protéine fluorescente rouge) dans le suc digestif. La protéine fluorescente rouge (RFP) a été produite en ajoutant l'homogénat de chloroplastes de feuilles vertes à la ration préparée. On a étudiéin vitro la biosynthèse de la RFP. Elle pouvait être synthétisée en éprouvette. Il faut noter que l'addition de la fraction soluble dans l'acétone ou de la fraction insoluble dans l'acétone des chloroplastes à l'homogénat de mésentéron des larves ne produisàit pas de RFP, tandis que l'addition de ces deux fractions produisait de la RFP. De la fraction soluble dans l'acétone, on a isolé de la chlorophylle-a à l'état pur qui est l'un des principes actifs dans le système biosynthétique de la RFP, et, de la fraction insoluble, de la chlorophyllase, autre principe actif. Un autre principe actif isolé du mésentéron larvaire s'est avéré être une protéine. Le mécanisme de la biosynthèse est en deux étapes: d'abord une réaction enzymatique entre la chlorophylle-a et la chlorophyllase à pH 10,4 puis une réaction de la chlorophyllide-a, produite pendant la première étape, et de la protéine du mésentéron larvaire environ à pH 7. Comme on le sait, la chlorophylle elle-même est photolabile, et la chlorophyllase thermolabile. Des feuilles vertes et fra?ches sont donc nécessaires à la production de la substance anti-virale RFP dans le suc digestif des larves de ver à soie.

     

Effects of transferring gypsy moth, Lymantria dispar, larvae between artificial diet and Quercus rubra foliage

Fourth instar gypsy moth larvae, Lymantria dispar, from a laboratory colony were transferred between artificial diet and three ages of leaves from a preferred tree, Quercus rubra. Mortality after transfers was generally minimal (<13.3%) and did not differ from mortality of larvae remaining on the same food. Larvae that were transferred to a new food accepted artificial diet and the early season foliage that is normally eaten by early instars as readily as larvae that were not transferred. Pupal weights from larvae continually fed artificial diet or transferred from artificial diet to early season foliage were not significantly different. For trials beginning during June and later, 12-day weight gain and pupal weight were greater for individuals transferred to or reared continually on artificial diet than for individuals transferred to or reared continually on mature foliage.First instars of wild larvae fed artificial diet gained less weight after 3 weeks than foliage-fed first instars. Pupal weights of wild larvae transferred from June foliage to artificial diet as fourth instars were not significantly different from pupal weights of wild larvae remaining on foliage. Thus, the response of laboratory colony larvae to artificial diet was superior to that of wild larvae.

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Résumé Des chenilles du quatrième stade de L. dispar, élevées au laboratoire sur régime artificiel et sur feuilles de différents stades de leur chêne préféré, Q. rubra, ont été transférées de l'un à l'autre de ces régimes alimentaires. La mortalité après transfert est généralement faible (<13,3%) et de même importance que pour les chenilles maintenues sur le régime artificiel. Les chenilles transférées sur un nouvel aliment ont accepté le régime artificiel ou le feuillage jeune,- normalement consommé par les premiers stades larvaires-, aussi facilement que les chenilles qui n'avaient pas été transférées. Les poids des chrysalides des chenilles élevées continuellement sur régime artificiel ou transférées sur feuillage jeune n'ont pas présenté de différences significatives. Pour des expériences commencées en juin ou ultérieurement, les gains de poids à 12 jours et pour les chrysalides sont plus élevés pour les insectes maintenus ou transférés sur régime artificiel que pour ceux transférés ou maintenus sur feuillage âgé.Le poids des chrysalides, provenant de chenilles de la nature tranférées au quatrième stade, d'un feuillage de juin à un régime artificiel, n'a pas différé significativement du poids des chrysalides provenant de chenilles maintenues sur feuillage. Les premiers stades de chenilles de la nature élevées sur régime artificiel ont pris moins de poids en trois semaines que les premiers stades ayant consommé du feuillage.

     

Impact of Rhizobium nodules on Sitona hispidulus, the clover root curculio

The impact of nodules of Rhizobium on Sitona hispidulus (F.) developmental success was investigated in both laboratory and field situations. In the laboratory, alfalfa (Medicago sativa L.) and red clover (Trifolium pratense L.) were grown with two nutrient solutions, one of which fostered and one of which inhibited nodulation. Neonate larvae were introduced onto the roots and survivorship and development monitored. Survivorship was greatly enhanced by the presence of nodules. Preference tests performed with neonate larvae indicated a strong attraction to root nodules. Field studies which used nitrogen fertilization to delay onset of nodulation in established alfalfa demonstrated that numbers of larvae and emerging adults were significantly lower in the nitrogen treated plots than in the control plots.

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Résumé L'influence des nodosités rhizobiales sur le développement et la survie de Sitona hispidulus a été étudiée en intervenant sur la nodulation de la plante. Au laboratoire, la luzerne (Medicago sativa) et le trèfle rouge (Trifolium pratense) se sont développés dans des pièces climatisées sur un substrat de sable/vermiculite et sur deux types de solutions nutritives (l'une avec azote, l'autre sans azote). La présence d'azote inhibe la nodulation des racines inoculées avec du Rhizobium. Des larves néonates ont été placées sur des racines et examinées après plusieurs semaines de croissance. La présence de nodules a eu un effet hautement significatif sur la survie larvaire. De plus, la présence de nodosités a effecté le développement larvaire, en augmentant le taux de développement sur luzerne et en le réduisant sur trèfle. Une expérience destinée à examiner la rapidité d'agrégation des larves néonates sur des racines nodulées ou non, révèle une forte préférence pour les racines à nodosités.Des expériences dans la nature ont permis de retarder la nodulation de la luzerne en dormance pendant l'hiver par apports d'azote; l'échantillonnage des larves et des émergences d'adultes a indiqué une diminution significative des populations dans les parcelles ayant reçu de l'azote.

     

Suppression of larval Colorado potato beetle growth and development by digestive proteinase inhibitors

Evidence is presented that the Colorado potato beetle (CPB) (Leptinotarsa decemlineata (Say)) depends, at least partially, on cysteine proteinases for protein digestion. Midgut homogenates of CPB larvae have a mildly acidic pH and exhibit major proteolytic activity in the mildly acidic pH range. This proteolytic activity is activated by reducing agents, is inhibited by E-64 (a specific cysteine proteinase inhibitor), and is not inhibited by serine proteinase inhibitors. In addition, consumption of E-64 treated potato leaves by CPB larvae at rates as low as 0.8 g/cm² of leaf tissue has a deleterious effect on larval growth and development.

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Résumé Les protéinases intestinales des larves de Leptinotarsa decemlineata sont en partie caractérisées par les pH limitant leur activité, et par l'effet d'inhibiteurs de protéinases de spécificités connues. Les protéinases ont été testées avec la méthémoglobine tritiée comme substrat et nous avons déterminé les taux relatifs de peptides radioactives TCA solubles, libérées, dans des conditions précises, pour des pH compris entre 2,0 et 12,0. Le taux le plus élevé d'activité protéolytique a été observé pour des pH 5,0 à 6,0, bien qu'il y ait eu une activité appréciable aux pH 4,0 et 8,0. Parmi les inhibiteurs examinés, le E-64, inhibiteur protéinase cystéine très sélectif, a été le plus efficace sur l'activité protéinase. La pepstatine, inhibiteur protéinase aspartique, a été actif, mais seulement dans une gamme plus moin de pH. Les inhibiteurs protéinase sérine, ont été pratiquement inactifs sur l'activité protéinase.Chez des larves de doryphores nourries de feuilles de pommes de terre traitées avec différentes concentrations de E-64 ou de pepstatine, la consommation de E-64 a retardé fortement la croissance larvaire et le développement, la pepstatine a provoqué un retard du développement plus limitée.Nos résultats suggèrent que le doryphore dépend, tout au moins partiellement, des protéinases cystéine pour l'assimilation des protéines.

     

A flow-through respirometer for leaf chewing insects

A respirometer is described that operates with a flowing gas stream. The respirometer is based on the use of two differential gas analyzers in series, a paramagnetic oxygen analyzer and a diaferometer that can be applied with low rates of airflow (1500–300 ml/h). Techniques for drying the gas stream and calibration and the consecutive steps in calculating the respiration rate are given in detail. The respirometer makes it possible to measure continuously the respiration rate of undisturbed, actively feeding caterpillars of Pieris brassicae L. (Pieridae: Lepidoptera) during their complete final instar, involving a net growth from 100 to 400 mg fresh body weights in a 90 h period. Caterpillar respiration (l O₂/individual/h) showed a certain time pattern in the course of the final instar, which differed from the pattern in the weight-specific rate (l O₂/mg fresh weight/h). Maximum rates were considerably lower on an artificial diet than on leaf material of a host plant, Brassica oleracea L. Both an alternative artificial diet containing a lower protein level and an alternative host plant affected both the time pattern in respiration rate and total respiration over the instar. The coefficient of variation in rate of carbon dioxide production between individuals varied between 1.8 and 6.3%. Intraindividual variation was less than 3%. Differences between closed-vessel respirometry and the flow-through system presented are discussed.

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Résumé La respiration des insectes a généralement été mesurée dans des systèmes à récipient clos comme l'appareil de Gilson, parfois équipés pour un apport électronique d'oxygène. Le respiromètre décrit dans cet article fonctionne avec un écoulement de gaz. II est basé sur l'utilisation de 2 analyseurs différentiels de gaz montés en série et d'un diaféromètre qui peut être employé avec des flux faibles (1.500–3.000 ml/h). Des détails sont fournis sur les techniques utilisées pour assécher le courant de gaz et le calibrer, et impliquées par les étapes ultérieures du calcul du taux de respiration. Le respiromètre rend possible la mesure en continu de la respiration de chenilles de Pieris brassicae (Lep.: Pieridae), pendant l'alimentation et sans les perturber. La respiration des derniers stades a été enregistrée pendant 90 heures, pendant lesquelles la croissance nette s'est traduite par une augmentation du poids frais de 100 mg à 400 mg. La respiration des chenilles (l O₂/individu/h) présente une structuration temporelle au cours du dernier stade, montrant une croissance régulière pendant les 50 premières heures du stade, suivie d'une stabilisation pendant 10–15 h, avec ensuite une rapide diminution jusqu'à la nymphose.Le respiromètre a été utilisé pour examiner les effets éventuels de l'alimentation sur la respiration. Les taux maximaux sont nettement plus bas sur alimentation artificielle que sur feuilles de Brassica oleracea L. Le temps nécessaire pour obtenir la nymphose était plus long en alimentation artificielle. Dans des expériences particulières, un régime alimentaire artificiel alterné contenant une faible teneur en protéines et une plante différente ont été fournis à un groupe de chenilles, et comparé aux résultats d'un groupe témoin ayant eu accès au régimé artificiel examiné pendant leur développement jusqu'au dernier stade. Le régime alterné affecte aussi bien la structure temporelle de la respiration que la respiration totale pendant le stade. Le quotient respiratoire a oscillé entre 0,90 et 1,15 et a été fortement affecté par le type de régime alimentaire. Le taux de respiration en fonction du poids (l O₂/mg poids frais/h) a atteint un maximum (2,15 fois la valeur initiale) après 15 h dans les groupes alimentés sur plante, tandis qu'avec le régime artificiel standard, le maximum (1,45) n'a été atteint qu'après 53 h. Après obtention du maximum, la biomasse est devenue, en considération du poids, métaboliquement moins active.Le coefficient de variation du taux de production de CO₂ entre individus s'est situé entre 1,8 et 6,3%. La variation intraindividuelle était inférieure à 3%. En associant les observations de comportement aux mesures individuelles de respiration des chenilles, on a constaté que le taux maximal de respiration était invariablement précédé par une prise d'aliment ayant cessé 5 à 6 minutes avant. La discussion a porté sur la comparaison du système à écoulement avec la respirométrie en récipient clos.