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 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.

     

Growth of Manduca sexta on wounded tomato plants: role of induced proteinase inhibitors

The effects of plant age and growing conditions on the wound-induced responses of tomatoes (Lycopersicon esculentum Mill) was studied. The impact of these variables on the suitability of tomato foliage as food was assessed both by growth rates of neonate Manduca sexta Johannson larvae and by radiometric assay for proteinase inhibitor concentration. Plant quality (as assessed by M. sexta growth rates) was decreased by wounding regardless of plant age or environmental conditions at the time of wounding. The decrease in quality was not necessarily associated with increased concentrations of proteinase inhibitor. When tested directly, high concentrations of proteinase inhibitor did not affect larval growth rates. Induction of foliar proteinase inhibitors in response to wounding was found to peak while the plants were young and decrease as the plants matured.

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Résumé Le feuillage de pieds de tomates (Lycospersicon esculentum Mill) a été endommagé à différents âges et dans différentes conditions écologiques. Les modifications de sa valeur alimentaire ont été testées avec des chenilles néonates de Manduca sexta Johannson et par des dosages radiométriques de sa concentration en inhibiteurs de protéïnase. Des plantes endommagées à 2 semaines provoquent une croissance larvaire plus lente que des plantes endommagées à 2 semaines provoquent une croissance larvaire plus lente que des plantes endommagées à 4 semaines. Des plantes soumises à une forte intensité lumineuse et à des températures élevées lors de leur altération provoquent une croissance larvaire plus lente que des plantes maintenues en serre pendant cette période. Les changements de la qualité des plantes mis en évidence par les taux de croissance larvaire n'étaient pas liés à l'importance de l'induction des inhibiteurs de protéïnase dans le feuillage. Quand les plantes sont endommagées à 3 jours d'intervalle, 10 à 30 jours après la germination, l'induction des inhibiteurs de protéïnase est maximale le 16^e jour et diminue ensuite. M. sexta se développe aussi bien sur les feuilles mûres de tomate, qu'elles contiennent ou non des concentrations élevées en inhibiteurs de protéïnase. Ces résultats montrent que la blessure a un impact négatif sur la valeur comme aliment pour M. sexta du feuillage de tomate, qui ne dépend pas de la quantité d'inhibiteurs de protéïnase induite dans les feuilles.

     

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.

     

Influences of temperature, fly size and protein-feeding regime on ovarian development rates in the Australian bush fly, Musca vetustissima

A reproductive age-grading system is presented for female Musca vetustissima based on length and yolk content of developing follicles. Ovarian development rate models are also presented for estimating reproductive and chronological ages of females under laboratory and field conditions. Maturation rates are determined primarily by temperature, but are also influenced by protein-availability and fly size (adult headwidth). Females of average size (2 mm headwidth) require 70 and 38 day degrees above 8°C respectively to mature their first and subsequent egg complements. Under suboptimal protein-feeding regimes in the laboratory, females experienced variable periods of arrested development prior to vitellogenesis. These females also resorbed part of their egg complements, but their ovarian development rates were unaffected by oocyte resorption. Under field conditions, females develop their ovaries at near expected rates, requiring only 5 and 2 day degrees more than expected, repectively, to complete their first and each subsequent ovarian cycle.

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Résumé Une échelle de classement est élaborée d'après l'âge des femelles de Musca vetustissima, en se basant sur la longueur et la teneur en vitellus des follicules en croissance. Des modèles de développement ovarien sont proposés pour évaluer les âges chronologique et reproductif, dans les conditions de laboratoire et de la nature. La vitesse de maturation est déterminée avant tout par la température, mais elle est aussi influencée par la disponibilité en protéines et la taille de l'adulte (largeur de la tête). Des femelles de taille moyenne (2 mm de largeur de tête) ont besoin de 70 et 38 degrés/jours au-dessus de 8°C pour conduire successivement à maturité leur premier et leur second lots d'oeufs. Au laboratoire, avec une alimentation protéique inférieure à l'optimum, le développement des femelles est interrompu pendant des durées variables avant le début de la vitellogenèse. Ces femelles résorbent aussi une fraction de leur lot d'oeufs, mais les vitesses de développement ovarien n'ont pas été modifiées par cette résorption. Dans la nature, le développement ovarien s'effectue à peu près à la vitesse prévue, demandant seulement 5 jours de plus que les prévisions pour accomplir leur premier cycle ovarien, et ensuite 2 jours de plus que prévu pour accomplir chaque cycle supplémentaire.

     

The influence of nymphal and adult dietary protein on food intake and reproduction in female brown-banded cockroaches

Female brown-banded cockroaches, Supella longipalpa (F.) (Dictyoptera: Blattellidae), failed to elevate consumption rates when fed a 5% protein diet compared with females fed either 25% protein or commercial rat food. Adult performance was directly influenced by dietary protein level: Females fed 65% protein died rapidly, while in females fed 5% protein feeding and reproductive rates were reduced after production of three oothecae. In females fed a low protein diet as both late instar nymphs and as adults, mating was delayed and they required more time to form oothecae than females switched to 25% protein as adults. The role of nymphal reserves in adult reproduction is discussed.

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Résumé La consommation et la reproduction de S. longipalpa ont été examinées lors de la consommation d'aliment standard pour rat et de régimes artificiels contenant 5, 25 et 65% de protéines. Les femelles élevées sur régime à 5% de protéines ne consomment pas plus et leur reproduction est significativement inférieure à celle de femelles élevées sur aliment standard ou à 25% de protéines; après la production de 3 oothèques, la reproduction de ces femelles se ralentit, leur consommation diminue et les oothèques deviennent plus petites que celles des femelles élevées sur un régime à 25% de protéines. Nous supposons que les premiers cycles reproductifs de ces femelles ont été assurés avec les réserves accumulées pendant la vie larvaire. Les femelles alimentées sur régime à 5% de protéines à la fois pendant le dernier stade larvaire et pendant la vie imaginale ont besoin de beaucoup plus de temps pour s'accoupler et pour produire des oothèques que les femelles alimentées sur régime à 5% pendant le dernier stade larvaire et transférées adultes sur un régime à 25% de protéines. Ainsi, les réserves larvaires sont une ressource importante améliorant la reproduction des adultes ayant un régime pauvre en protéines. Cependant, le passé alimentaire larvaire a peu d'effet sur la reproduction des adultes alimentés convenablement.

     

Distribution of proteinases and carbohydrases in the midgut of larvae of the sweetpotato weevilCylas formicarius elegantulus and response of proteinases to inhibitors from sweet potato

Endoproteinase activity was confined to luminal fluid from anterior and posterior ventricular regions of midguts of larvae of the sweetpotato weevil,Cylas formicarius elegantulus (Summers). Aminopeptidase was found in luminal fluid (18%) but was primarily associated with insoluble fractions from cells of the posterior ventriculus (82%). Depending on substrate, carboxypeptidase activity was about equally distributed between luminal fluid and insoluble fractions from posterior ventriculus cells. Amylase was found in luminal fluid in both the anterior and posterior ventriculus. Five bands of amylase activity were detected on starch zymograms following electrophoresis of whole midgut samples. Three of the amylase bands may be plant-derived. At least two -glucosidases were present, one secreted and one bound to anterior ventriculus cells. -Glucosidase activity was bound to anterior ventriculus cells whereas -galactosidase activity was confined to luminal fluid. -Galactosidase and cellulase activities were found in both luminal fluid and the insoluble cell fraction. Thus, initial digestion of large protein and carbohydrate polymers occurs in luminal fluid in both anterior and posterior ventriculus regions. However, terminal digestion of oligopeptides occurs primarily in the posterior ventriculus while terminal digestion of oligosaccharides occurs in the anterior ventriculus.A 20-fold difference in trypsin-inhibitor concentration was found among five sweetpotato cultivars. Endoproteinases from sweetpotato weevil larvae were inhibited by extracts from the cultivars but cultivars with relatively high concentrations of inhibitor were previously shown to be susceptible to weevil attack in field trials.

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Distribution des protéinases et des carbohydrases dans l'intestin moyen des larves deCylas formicarisus elegantulus et réponse des proténases aux inhibiteurs d'Ipomoea batatas

Résumé L'activité endoprotéinase était limitée au liquide de la lumière des régions ventriculaires antérieure et postérieure de l'intestin moyen des larves deCylas formicarius elegantulus Summers. Les aminopeptidases ont été trouvées dans le liquide de la lumière (18%), mais étaient principalement associées avec les fractions insolubles des cellules du ventricule postérieur (82%). Suivant le substrat, l'activité carboxypeptidase était à peu près également répartie entre le liquide de la lumière et les fractions insolubles des cellules du ventricule postérieur. L'amylase, enzyme secrétée, a été observée à la fois dans la lumière antérieure et postérieure. Cinq bandes d'activité amylase ont été révélées sur zymogrammes d'amidon après électrophorèse d'intestins moyens entiers. Trois des bandes d'amylase pouvaient provenir de la plante. Il y avait au moins 2 -glucosidases, une secrétée et une liée aux cellules du ventricule antérieur. L'activite -glucosidase était liée aux cellules du ventricule antérieur, fandis que l'activité -galactosidase était limitée au fluide de la lumière. Les activités -galactosidase et cellulase ont été trouvées à la fois dans le liquide de la lumière et dans la fraction cellulaire insoluble. Ainsi, la digestion initiale des grosses protéines et des polymères de carbohydrates se produit dans le liquide de la lumière dans les régions ventriculaires antérieure et postérieure. Cependant, l'achèvement de la digestion des oligopeptides se produit principalement dans le ventricule postérieur, tandis que la fin de la digestion des oligosaccharides se produit dans le ventricule antérieur.Les concentrations en inhibiteurs de trypsine de 5 cultivars d'I. batatas L. diffèrent de 1 à 20. Les endoprotéinases deC. formicarius elegantulus ont été inhibées par des extraits de cultivars, mais les cultivars avec des concentrations relativement élevées d'inhibiteur avainent antérieurement montré être susceptibles d'être attaqués par le coléoptère dans des essais en champs.

     

Condition and fate of larvae from insecticide-treated female tsetse flies Glossina palpalis

Many larvae from wild-caught female Glossina palpalis palpalis R.-D. treated topically with dieldrin or sumicidin or sumithrin or permethrin failed to pupariate and many larvae from mothers treated with sumicidin or sumithrin or neopynamin formed small or malformed puparia which failed to eclode. Puparia produced soon after maternal handling often did not emerge and many produced by flies starved more than 3 days also did not emerge. Very many puparia from dieldrin-treated mothers failed to emerge and non-emergence was common for puparia from flies treated with endosulfan or sumithrin or deltamethrin. Non-emerging puparia were produced soon after pyrethroid-treatment, probably due to effects on larval integumentand muscles, but were produced later after organochlorine-treatment, due to ingestion of insecticide by larvae while in utero.

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Résumé Les expériences ont porté sur des femelles sauvages de Glossina palpalis palpalis R.D. capturées dans la nature. Les comparaisons ont porté sur l'état et les performances de lots de pupes provenant de mouches non-traitées et de larves mûres traitées localement avec de l'acétone (témoin) ou avec 14 insecticides différents.Toutes les larves témoin se sont nymphosées, mais le taux d'échec augmentait avec la diéldrine, la sumicidine, la sumithrine et la permethrine. Les pupes anormales (petites ou déformées) étaient plus nombreuses dans le lot témoin que dans le lot non-traité, et les fréquences étaient plus élevées que chez le témoin avec la sumidicine, la sumithrine et la néopynamine.Seulement 3 mouches sont issues de 107 pupes anormales; il n'y a eu aucune éclosion pour 28% des pupes du lot témoin contre 15% pour le lot non-traité. Pour le témoin le taux d'émergence était faible dans les pupes formées le premier jour (jour du traitement), par suite de la manipulation maternelle; il n'a pas augmenté jours 2 et 3, mais a diminué par la suite à cause du jeûne in utero. Les doses élevées de tous les insecticides réduisent plus les émergences que les doses faibles. Les organophosphates et le propoxur ne limitent pas les émergences, mais elles sont réduites par l'endosulfane, la sumithrine et la deltaméthrine, et très fortement par la diéldrine. Les pupes stériles ont été surtout formées dès le traitement aux pyréthroïdes (jour 1); et surtout plus tard (jours 2 et 3) lors des traitements aux organochlorés. L'ingestion par la larve in utero de grandes quantités d'insecticides pendant les 3 jours précédant la parturition était la principale cause de mortalité, et aussi de la forte tolérance aux organochlorés des femelles prégnantes. Les effets de pyréthroïdes sur l'activité musculaire réduisent aussi les émergences.Aucune mouche ne s'est alimentée après les traitements.

     

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.

     

Maternal environment and variation in ovariole number among populations of Melanoplus femurrubrum and M. scudderi scudderi

Ovariole number in univoltine populations of the grasshoppers Melanoplus femurrubrum (De Geer) and M. scudderi scudderi (Uhler) (Orthoptera: Acrididae) from Virginia was studied. Ovariole number in M. femurrubrum was found to vary among three geographic populations, and between years. Ovariole number did not vary between years in one population of M. s. scudderi. Ovariole number in M. femurrubrum was positively correlated with the mean length of the growing season at each site and precipitation during August-September of the previous year (adult season of the maternal generation). In the laboratory, nymphal rearing temperatures did not affect ovariole number in M. femurrubrum, but it was found to be weakly correlated with egg size.

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Résumé Le nombre d'ovarioles des criquets détermine le nombre maximum d'oeufs par ponte. Si la variabilité du nombre d'ovarioles des criquets a souvent été signalée, l'origine de ces variations n'a été examinée que pour quelques espèces migratrices, et cela, au laboratoire.Le nombre d'ovarioles des populations monovoltines de M. femurrubrum a changé suivant les populations et suivant les années. Une étude par régressions multiples a montré que le nombre d'ovarioles est lié à des caractéristiques écologiques de la génération maternelle: durée de la saison de développement, indiquée par la somme des températures au-dessus de 10°C, et précipitations en août et septembre. La durée de la saison de développement détermine le temps disponible pour la reproduction: les populations, aux saisons de développement les plus longues, ont plus de temps pour former une oothèque, et ainsi disposent des moyens métaboliques pour avoir plus d'ovarioles. Août-septembre est l'époque où les criquets deviennent adultes, commencent à s'alimenter avant la ponte, et pondent la majorité de leurs oothèques. On estime que l'effet des précipitations est indirect, par son action sur la quantité et la qualité des plantes-hôtes disponibles. Le nombre d'ovarioles n'est pas lié à la taille de M. femurrubrum ou de M. scudderi scudderi.Les effectifs de M. s. scudderi étaient insuffisants pour permettre de telles analyses; cependant, nous n'avons observé dans une station aucune modification du nombre d'ovarioles au cours des années.

     

Dietary selection in adultLocusta migratoria

Dietary selection was investigated during the first 15 days of adult life in male and femaleLocusta migratoria L. Insects were provided with two artificial diets, one containing 10, 20 or 28% protein but no digestible carbohydrate, the other 10, 20 or 28% digestible carbohydrate but no protein. Amounts eaten, detailed feeding patterns and somatic and reproductive growth were measured. Unfortunately the artificial diets did not support female reproductive development. Nevertheless, there was convincing evidence that insects regulated both protein and carbohydrate intake during the somatic growth phase by dietary selection and altered consumption.

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La sélection des aliments parLocusta migratoria adulte

Résumé La sélection des aliments a été suivie pendant les 15 premiers jours de vie imaginale des mâles et des femelles deLocusta migratoria L. Les insectes recevaient 2 régimes alimentaires, l'un contentant 10, 20 ou 28% de protéines, mais pas de carbohydrates assimilables, l'autre 10, 20 ou 28% de carbohydrates assimilables, mais pas de protéines. Les quantités consommées, le détail de la prise de nourriture, et les croissances somatique et reproductive ont été mesurés. Malheureusement, ces régimes artificiels n'ont pas permis le développement ovarien des femelles. Cependant, il y a des preuves convaincantes que les insectes ont contrôlé leur apport en protéines et en carbohydrates pendant la phase de croissance somatique par une sélection alimentaire et une modification de la consommation.

     

Effect of host ligation and starvation on the development and emergence of the parasitoid Campoletis sonorensis

The development of some parasitoids is coordinated by their hosts, via endocrine head or thoracic factors. Ligation of these hosts disrupts parasitoid development. To determine if host ligation affects the solitary, larval endoparasitoid Campoletis sonorensis (Cameron) (Ichneumonidae: Hymenoptera), Heliothis virescens (F.) (Noctuidae: Lepidoptera) larvae were parasitized by C. sonorensis and ligated or starved at various times after parasitization. Ligation and starvation increased parasitoid developmental time and the time of ligation or starvation affected parasitoid emergence. However, ligation and starvation had similar effects on parasitoid development and emergence. Based on our data, C. sonorensis development does not appear to be closely coordinated by hormonal factors produced by the host head and/or thorax.

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Résumé Le développement de certains parasitoïdes est coordonné avec celui de leur hôte, via les centres endocrines de la tête et du thorax. La ligature de ces hôtes interrompt le développement du parasitoïde. Pour déterminer si la ligature de l'hôte affecte l'endoparasite larvaire solitaire, C. sonorensis, des chenilles d'Heliothis virescens ont été parasitées par C. sonorensis, et ensuite ligaturées ou mises à jeûner à des temps variables après avoir été parasitées.Tant les chenilles parasitées avec succès que les autres ont présenté une croissance réduite (Fig. 1), mais, 3 jours après avoir été parasitées sans succès l'augmentation de poids a été plus rapide et a pu être distinguée de l'augmentation de poids des chenilles parasitées avec succès. La nymphose des témoins parasités sans succès était retardée par rapport à la nymphose des véritables témoins. La ligature et le jeûne ont eu des effets identiques sur l'émergence des parasitoïdes (Fig. 2), le pourcentage de parasitisme avec succès augmentant avec la durée du délai entre le parasitisme et le traitement (ligature ou jeûne). Les durées de développement des hôtes ligaturés ou mis à jeûner (Fig. 3) étaient toutes significativement plus longues que les durées de développement des témoins. Cependant, les durées de développement des parasitoïdes n'ont pas été modifiées par le traitement des hôtes, le sexe du parasitoïde et le moment du traitement. Le poids des cocons des parasitoïdes (Fig. 4) était lié linéairement avec le jour du traitement, mais sans modification significative par le sexe du parasitoïde ou le traitement de l'hôte.D'après nos travaux, C. sonorensis ne synchronise apparemment pas sa mue et son émergence avec son hôte, H. virescens. La ligature n'empêche pas complètement le développement ou l'émergence de C. sonorensis bien que le pourcentage d'émergence soit réduit par une ligature dans les 7 jours après le parasitisme. De plus, l'effet du jeûne est semblable sur le pourcentage d'émergences. Le pourcentage réduit d'émergence d'hôtes ligaturés ou mis à jeûner était lié significativement avec le moment du traitement, suggérant la responsabilité éventuelle de l'alimentation réduite de l'hôte. Des hôtes parasités ont continué de s'alimenter et de prendre du poids pendant 5 à 7 jours après la ponte, bien que d'une façon bien inférieure aux témoins non parasités, et cette prise d'aliments par l'hôte peut être nécessaire au succès du développement et à la croissance des parasitoïdes. Ligature et jeûne retardent de la mème façon le développement du parasitoïde; ce retard n'est pas lié au moment de la ligature ou du début du jeûne; ainsi, la réduction de la prise d'aliments peut ne pas être la cause première. L'émergence retardée peut être provoquée par un stress général plutôt que par un ou des facteurs céphaliques ou thoraciques spécifiques.

     

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.

     

The role of leaf surface wetness in larval behaviour of the sorghum shoot fly, Atherigona soccata

The susceptibility of sorghum to the shoot fly Atherigona soccata Rondani, (Diptera: Muscidae) is affected by seedling age and is highest when seedlings are 8–12 days old. This corresponds with high moisture accumulation on the central leaf which is the path of newly hatched larva as it moves downwards from the oviposition site, towards the growing apex. Studies showed that leaf surface wetness (LSW) of the central shoot leaf was higher in 10-day old seedlings than in seedlings of other ages. Similarly, LSW was much higher in the susceptible sorghum genotype CSH 1 than in the resistant genotype IS 2146. Larvae moved faster towards the growing point and produced deadhearts much earlier in CSH 1 than in IS 2146. They also moved faster in 10-day old seedlings than in seedlings of other ages. It was also shown that the leaf surface wetness of the central shoot leaf is a more reliable parameter of resistance than the glossy leaf trait or trichome density.

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L'influence de la humidité de la surface foliaire sur le comportement de la mouche des pousses du sorgho

Résumé La sensibilité du sorgho à la mouche des pousses du sorgho, Atherigona soccata Rondani, est liée à l'âge de la plantule. Elle est plus forte lorsque la plantule est âgée de 8 à 12 jours et la sensibilité est maximale à 10 jours. A ce stade de croissance on observe une forte accumulation d'humidité sur la feuille centrale de la tige. Les jeunes larves traversent cette zone humide lorsqu'elles descendent vers la zone de croissance à partir des pontes déposées sur la face ventrale des feuilles déroulées.Des études ont été menées à l'ICRISAT (Inde) sur la relation entre l'humidité de la feuille centrale de la tige des plantules du sorgho et les dégâts provoqués par la mouche des pousses. L'humidité de la surface des feuilles (HSF) a été estimée grâce à une échelle visuelle graduée 1 à 5 où, 1 = pas d'humidité apparente et 5 = surface de la feuille recouverte de gouttes d'eau. La HSF est plus élevée sur des pousses de sorgho âgées de 10 j que sur les pousses appartenant à d'autres classes d'âge. Les valeurs observées sont également plus fortes pour les variétés non résistantes à ce ravageur (CSH 1,4.8) que pour les variétés résistantes (IS 2146, (2)). La vitesse du déplacement larvaire entre le cornet et la zone de la croissance varie en fonction de l'âge de la plante et des cultivars. Les larves migrent plus rapidement vers la zone de croissance et provoquent la mort du coeur du sorgho plus tôt dans la variété CSH 1 que dans IS 2146. Les larves se déplacent plus rapidement dans les pousses âgées de 10 j que dans les pousses appartenant à d'autres classes d'âge.Des études ont également démontré que la HSF n'est pas directement liée au caractère feuille lisse où à la densité des trichomes. La HSF est faible pour les génotypes résistants présentent où non le caractère feuille lisse. Par contre la HSF est élevée pour les génotypes non résistants présentant le caractère feuille lisse ou non. Aucune relation directe entre la densité des trichomes et les dégâts provoqués par la mouche des pousses n'a pu être mise en évidence. L'analyse des correlations établie pour les caractères de surface des feuilles avec la mort du cur des sorghos indique que les correlations sont faibles et non-significatives pour le caractère feuille lisse (0.49) et la densité des trichomes (0.39 et 0.2). Par contre les correlations sont fortes et significatives pour la HSF (0.82).On conclue que la HSF de la feuille centrale de la tige est un facteur important dans le déterminisme de la résistance du sorgho vis à vis de la mouche des pousses. Les relations entre les processus physiologiques de la plante et les facteurs impliquées dans l'accumulation d'eau sur la surface des feuilles font actuellement l'objet d'études détaillées.

     

Interacting effects of increased tannin levels on leaf-mining insects

Tannin-rich extracts were painted on leaves of Q. emoryi (Fagaceae) that contained first instar larvae of a leaf miner, Cameraria sp. (Lepidoptera: Gracillariidae, Agrifoliella group), to test the role of tannins in increasing parasitism, while controlling for changes in protein content and physical damage. Miners from leaves that were treated with tannins had higher rates of parasitism by hymenopterans, but decreased mortality from other causes. The negative and positive effects of tannins balanced since overall larval survivorship was equivalent for leaf miners on tannin-enriched and control leaves. The tannin-rich extract also affected larval development because pupal weight was decreased for leaf miners in treated leaves. Tannins can have both adverse and beneficial effects on these phytophagous insects.

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Résumé Des extraits riches en tanins ont été étalés sur des feuilles de Quercus emoryi contenant des chenilles de ler stade de Cameraria sp., pour contrôler l'influence du tanin dans l'accroissement du parasitisme sans modifier la teneur en protéines ni provoquer de dommages physiques. Les mineuses de feuilles traitées avaient des taux plus élevés de parasitisme par les hyménoptères, mais une diminution des autres causes de mortalité. Les effets négatifs et positifs des tanins se sont équilibrés, puisque la survie des mineuses était la même pour les feuilles traitées que pour les témoins. Les extraits riches en tanin ont agi sur le développement larvaire puisque le poids des chrysalides des mineuses de feuilles traitées était plus faible. Les tanins peuvent ainsi avoir des effets nuisibles et bénéfiques sur ces insectes phytophages.

     

The effect of age of current-year shoots of Picea glauca on survival, development time, and feeding efficiency of 6th-instar larvae of Choristoneura fumiferana

Diets prepared from lyophilized and powdered current-year (1983) shoots of white spruce Picea glauca (Moench) Voss were offered to 6th-instar larvae of spruce budworm, Choristoneura fumiferana (Clemens) (Lepidoptera: Tortricidae). With increasing age of current-year shoots, time to pupation increased whereas survival, assimilation efficiency, efficiency of conversion of diet to moth biomass, and moth dry weight generally decreased. Sex of the larvae influenced amount ingested, time to pupation, and subsequent moth weight but not survival, assimilation efficiency, and efficiency of conversion of diet to moth biomass.

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Résumé De la poudre lyophilysée de pousses de l'année de Picea glauca a été introduite dans le régime de chenilles du 6ème stade de Choristoneura fumiferana: 20% de poudre de pousses, 1.2% de gélifiant, 78.8% d'eau. Il est ainsi possible de déterminer à 2 mg près la quantité d'aliment consommée par chaque chenille, et, ainsi, de calculer, pour chacune, l'indice alimentaire, dont la prise de nourriture est l'une des variables. Avec de tels régimes préparés à partie de pousses recueillies au cours de 1983, on a constaté que la date de nymphose, la quantité consommée, et le poids ultérieur des papillons dépendaient du sexe de la chenille. En général, les chenilles femelles se nymphosent plus tard, consomment plus et donnent des papillons plus lourds (poids sec) que les chenilles mâles. L'efficacité de l'assimilation et celle de la transformation en biomasse de papillon ne différent pas suivant les sexes, c'est-à-dire qu'ils ont la même aptitude à digérer les pousses. Les taux de survie de chenille à nymphe et de nymphe à imago ne différent donc pas.Cependant, certains de ces paramètres et d'autres changent en fonction de l'âge des pousses annuelles. Quand elles ont été récoltées 7 jours après le débourrement (il a lieu le 20 mai), la survie jusqu'en nymphe est de 93% contre 74% de survie totale; avec des pousses récoltées 52 jours après le débourrement (11 juillet) les taux de survie sont respectivement 7% et 1.4%; avec des pousses récoltées 146 jours après le débourrement (13 octobre) les survies sont 71% et 50%. Des pousses récoltées 28 jours ou plus après le débourrement, retardent la date de nymphose de 25% par rapport à celles récoltées entre 7 et 14 après le débourrement; parallèlement, elles abaissent l'efficacité de l'assimilation de 39%, l'efficacité de conversion de la biomasse de 125%, et le poids des papillons de 54%. Ces changements sont liés à une diminution de la teneur en azote des pousses de 2.1% à environ 1% du poids sec. Cependant la corrélation entre la survie des chenilles et la teneur en azote n'est pas rigoureuse et un facteur encore inconnu est supposé responsable de l'augmentation de la mortalité quand les chenilles consomment (dans leur régime) des pousses récoltées début juillet, 52 jours après le débourrement. Les travaux destinés à identifier ce facteur inconnu sont en cours.

     

Relations entre la teneur en sélénium et celle de seize éléments dansHelminthia echioides etTrifolium repens se developpant sur sols argileux

Résumé Nous avons analysé la teneur en sélénium de sols argileux de la région de La Roche-Posay ainsi que celle deHelminthia echioïdes etTrifolium repens qui s'y développent. Sur trente emplacements, la concentration en Se total du sol varie de 1,7 à 4,5 ppm et le pH oscille de 6,1 à 7,2. La teneur en sélénium des plantes est élevée: de l'ordre de 2 à 32,5 ppm, mais aucune corrélation n'a été notée entre ces valeurs et d'une part le pH du sol ou d'autre part la teneur totale en Se du sol.Seize éléments minéraux ont également été dosés. Les deux espèces présentent des concentrations élevées en Al, Fe, Ni, Co et Cr. Les Teneurs les plus fortes en Se ont été retrouées dans les plantes possédant les taux les plus bas en Al, Fe, As et Mn. Chez Trifolium, une corrélation négative est observée entre la concentration en Se et celle en Al (r=–0,44), en Fe (r=–0,47) et en As (r=–0,47). Par ailleurs, des corrélations positives sont obtenues entre les teneurs en Al, Fe et As chez les deux espèces.Une corrélation positive existe entre la teneur en Se et celle en P chez Helminthia, mais chez Trifolium les plus faibles concentrations en Se se retrouvent à la fois dans les échantillons présentant les niveaux les plus faibles et les plus forts en P.Chez l'une ou l'autre des espèces étudiées, des corrélations positives apparaissent entre les teneurs en Se et celles en Co, Mo ou même Mn lorsqu'il est présent à des taux relativement élevés dans la plante.     

The impact of the discovery of vertebrate-type steroids and peptide hormone-like substances in insects

L'influence de quelques variables liées aux plantes de Phaseolus vulgaris (date de maturation, hauteur et nombre de graines dans les gousses) sur la ponte de la bruche du haricot Acanthoscelides obtectus a été étudiée dans la nature sur 20 pieds de haricot dont toutes les gousses ont été suivies puis récoltées.Les résultats montrent une bonne corrélation entre le nombre d'oeufs émis dans une gousse et le nombre de jours avec présence d'adultes sur cette gousse. La date de maturation influence fortement la contamination des gousses. Au niveau spatial, les pieds situés dans des zones non désherbées, où peuvent s'alimenter les adultes, sont les plus contaminés. Les autres variables semblent avoir moins d'importance.On note une très forte agrégativité des pontes dans certaines gousses qui sont, en général, parmi les premières mûres, mais cette agrégativité persiste même si les femelles ont le choix, sur un même pied, entre plusieurs gousses arrivées ensemble à maturité.     

Response of cabbage head weight to simulated Lepidoptera defoliation

Studies were conducted to determine the effects of continuous constant amounts of artificial defoliation through the preheading and heading growth stages on head weight of cabbage. High levels of continuous artificial defoliation caused a reduction in head weight in all three years of the study, but the highest yield was always attained at some low level of preheading or heading defoliation. These results demonstrate that cabbage is tolerant to some levels of continuous defoliation before and after head formation. Results from this study are incorporated into a cost-benefit analysis to estimate an economic threshold.

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Résumé L'étude a porté sur le poids des pommes de choux (Brassica oleracea) soumis à différentes intensités de défoliations répétées avant et pendant la formation des pommes. Pendant les trois années de l'étude, huit intensités de défoliation continue ont réduit le poids des pommes, mais le poids le plus élevé a toujours été obtenu avec une faible défoliation avant et pendant la formation des pommes. Ceci montre que le chou tolère une certaine défoliation avant et pendant la formation des pommes. Les résultats de cette étude ont été utilisés dans une analyse coût-bénéfice pour estimer le seuil économique de défoliation.

     

A generalized model for quantifying behavioral de-sensitization to antifeedants

Fall armyworm larvae, Spodoptera frugiperda (J. G. Smith), were exposed to leaf disks treated with the feeding deterrent aristolochic acid under two types of regimes: In group 1, untreated leaf tissue was replenished as soon as it was consumed; in group 2, the control tissue was not replenished. A strong feeding deterrence was evident during the early stages of the assay in both groups, but eventually declined in group 2. When the experiment was continued through a second 24 h period, the control tissue was not replenished for either group. During this second trial, group 2 larvae, which had previously fed on treated tissue, fed more rapidly on treated tissue than did group 1 larvae. Moreover, group 2 larvae fed more readily and extensively on treated tissue than they had in the first trial.The time for the onset of behavioral desensitization was determined by subtracting the median onset of feeding on untreated tissue from the median interval between when a larva finished all of the control tissue and when it started feeding on treated tissue under no-choice conditions. Once larvae began to feed on treated tissue, their rate of consumption was equal to that of larvae feeding on control tissue.A general model for determining the onset and degree of desensitization was developed. The implications of these results for future experiments aimed at determining the underlying physiological mechanisms and the use of antifeedants in plant protection are discussed.

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Résumé L'avenir des phagodissuadants en protection des cultures dépend, en particulier, de l'aptitude des insectes à devenir insensibles à ces substances. Les phagodissuadants sont classés en relatifs ou absolus, suivant que les insectes consomment les tissus traités ou se laissent mourir de faim. Cette propriété dépend beaucoup de la structure chimique, mais les paramètres biologiques n'ont pas été étudiés à fond.Des expériences ont donc été entreprises pour apprécier les effets combinés de jeûne et d'autres facteurs physiologiques dans l'apparition et l'évolution de la désensibilisation chez une espèce polyphage: Spodoptera frugiperda (Lep. Noctuidae). Des expériences préliminaires ont montré qu'un alcaloïde, l'acide aristolochique, est un puissant phagodissuadant pour S. frugiperda. Les chenilles, réparties en deux groupes expérimentaux, ont toutes été isolées et ont reçu chacune deux feuilles de Phaseolus lunatus: une témoin et une traitée avec 1000 ppm. Dans le groupe 1), les feuilles étaient remplacées dès consommation; dans le groupe 2), elles ne l'étaient pas.Un puissant effet dissuadant a été observé tout au long de l'expérience pour le groupe 1); dans le groupe 2), les chenilles ont finalement consommé les feuilles traitées. L'apparition de la désensibilisation était liée au jeûne. Quelques individus ont commencé à s'alimenter sur la rondelle traitée 3,5 heures aprés avoir totalement consommé la rondelle témoin; le temps médian du début de cette consommation a été de 5,7 h. Une fois la répulsion surmontée, les chenilles ont consommé le feuillage traité de la même façon que le feuillage témoin.Les expériences ont été recommencées avec les mêmes insectes, mais sans que les feuilles témoins aient alors été remplacées dans aucun des 2 groupes. Dans cette seconde expérience, les chenilles, qui avaient précédemment consommé des feuilles traitées, sont à nouveau dissuadées lors de choix binaires; cependant elles ont mangé plus rapidement les feuilles traitées, que ne l'ont fait les chenilles qui avaient disposé d'une source inépuisable de feuilles témoins. Elles se sont alimentées aussi plus facilement et plus généralement au cours de cette seconde expérience qu'au cours de la première. Quoi qu'il en soit, les deux groupes ont présenté finalement une désensibilisation.Un modèle mathématique général est proposé pour évaluer l'apparition et l'évolution de la désensibilisation. Les possibilités d'utilisation des phagodissuadants dans la protection des cultures sont discutées à la lumière de ces résultats.