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Sex pheromone attractants and inhibitors in the cabbage armyworm, Mamestra brassicae L. (Lep.: Noctuidae): Electrophysiological discrimination

Published online by Cambridge University Press:  19 September 2011

C. J. Den Otter  and
M. M. Van Der Haagen
C. J. Den Otter
Affiliation:
Sensory Physiology Group, Department of Animal Physiology, University of Groningen, P.O. Box 14, 9750 AA Haren, The Netherlands
M. M. Van Der Haagen
Affiliation:
Sensory Physiology Group, Department of Animal Physiology, University of Groningen, P.O. Box 14, 9750 AA Haren, The Netherlands
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Abstract

EAG recordings revealed that from the six substances isolated so far from pheromone glands of Marnestra brassicae females, only (Z)-11-hexadecenyl acetate (Z11-16Ac), (Z)-9-hexadecenyl acetate (Z9-16Ac) and (Z)-11-heptadecenyl acetate (Z11-17Ac) are perceived by the males. This suggests that these substances may be female sex pheromone components.

The male olfactory sensilla also respond to (Z)-9-tetradecenyl acetate (Z9-14Ac) and (Z)-11-hexadecenol (Z11-160H), which are sex attractant constituents of various closely related species, but act as strong attractant inhibitors on M. brassicae males. This sensitivity to Z9-14Ac and Z11-160H is suggested to enhance the males' possibility to discriminate between conspecific and non-conspecific females.

Single sensillum recordings revealed that in 90% of the male antennal sensilla trichodea tested, three cell types (Types A, B, and C) were active. In the remaining 10% only B and C action potentials were seen. The Type C cells are exclusively responsive to the major pheromone component Z11-16Ac. The Type C cells are activated by the attractant inhibitors Z9-14Ac and Z11-160H, and to a small extent by Z11-16Ac. Responses to mixtures of these substances revealed that addition of Z9-14Ac and Z11-160H to Z11-16Ac changed the activity of the A cells only and did not affect the activities of the A and C cells. It is concluded that volatiles which exclusively or predominantly activate the Type B cells induce avoidance behaviour in the males, whereas substances activating the Type C cells evoke sexual behaviour and are attractive. This offers possibilities for relatively rapid electrophysiological determination of substances inducing sexual or avoidance behaviour. The function of the A cells is not yet clear. These cells respond to low concentrations of Z11-16Ac and Z11-160H, which may enhance the males' capacity to distinguish conspecific from non-conspecific females at a distance, when concentrations are low and the C and B cell activities are small.

It is suggested that cells sensitive to Z9-16Ac and Z11-17Ac are present in a limited number of sensilla only.

Résumé

Les enregistrements électroantennographiques ont révélé que des six substances isolées jusqu'à maintenant des glandes phéromonales de Mamestra brassicae femelles, seuls l'acétoxy-1 hexadécène-11Z (Z11-16Ac), l'acétoxy-1 hexadécène-9Z (Z9-16Ac) et l'acétoxy-1 heptadécène-llZ (Z11-17Ac) sont perçues par les mâles. Cela suppose que ces substances peuvent être des composants de la phéromone sexuelle femelle.

Les sensilles olfactives des mâles répondent aussi à l'acétoxy-1 tetradécène-9Z (Z9-14Ac) et l'hexadécène -11Z ol-1 (Z11-16OH). Ces substances sont des constituants des attractifs sexuels de différentes espèces très apparentées, mais agissent sur les mâles de M. brassicae comme de puissants inhibiteurs des attractifs. Cette sensibilité au Z9-14Ac et au Z11-160H est supposée augmenter la possibilité des mâles de distinguer les femelles conspécifiques des femelles non-conspécifiques.

Dans les enregistrements de sensilles individuelles l'activité de trois cellules (Types A, B et C) était observée dans 90% de sensiiles trichoides testées sur les antennes de mâles. Dans les 10% restants, seuls les potentiels d'action de Type B et C étaient observés. Les cellules de Type C sont très sensibles au Z11-16Ac, qui est le constituant principal de la phéromone. Les cellules de Type C sont activées par les inhibiteurs de l'attraction, le Z9-14Ac et le Z11-160H, et faiblement par le Z11-16Ac. Les réponses aux mélanges de ces substances ont indiqué que l'addition de Z9-14Ac et Z11-160H à Z11-16Ac change l'activité des cellules de Type B et ne modifie pas les activités des cellules A et C. Cela indique que les volatils qui exclusivement ou principalement excitent les cellules B déclenchent une réponse d'évitement chez les mâles, tandis que les substances qui excitent les cellules C déclenchent une réponse sexuelle et sont attractives. Ceci offre des possibilités de détermination électrophysiologique relativement rapide des substances déclenchant le comportement sexuel ou une réponse d'évitement. La fonction des cellules A n'est pas encore claire. Ces cellules répondent à des basses concentrations de Z11-16Ac et Z11-160H. Cela augmenterait la capacité des mâles à faire la distinction entre des femelles conspécifiques et des femelles d'une autre espèce à de longues distances où les concentrations sont basses et les activités des cellules B et C faibles.

Nous supposons que les cellules sensibles au Z9-16Ac et au Z11-17Ac sont présentes en nombre limité de sensiiles.

Keywords

Mamestra brassicaeolfactionEAGsingle cellpheromoneattractantsattractant inhibitorssexual communication
Type
Research Article
Information
International Journal of Tropical Insect Science , Volume 10 , Issue 2 , April 1989 , pp. 235 - 242
Copyright
Copyright © ICIPE 1989

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