Pronounced effects of slug herbivory on seedling recruitment of Brassica cultivars and accessions, especially those with low levels of aliphatic glucosinolates

In demographic studies on Brassica cultivars and accessions we observed large genotypic variation in the ability of seedlings to establish. Here we quantify the role of slugs during establishment by including and excluding slug herbivory.Slug exclusion during the first 10 days after germination led to 26.5 times more surviving seedlings in modern canola varieties of Brassica napus, 4.3 times more in feral B. napus and 1.9 times more in wild Brassica rapa. While seed and seedlings of canola were low in aliphatic glucosinolates (AGS), feral B. napus and wild B. rapa had much higher AGS levels. Consequently, we find a positive correlation between the survival of young seedlings and AGS concentration. Concentrations of indole glucosinolates (IGS) in seeds were much lower than those of AGS and did not correlate significantly with survival. Subsequently, we exposed 10-day-old seedlings to herbivory. In the 4 days following exposure, slug herbivory was negatively correlated to AGS concentration but not to IGS.In choice experiments in the lab, the preference of the slug Arion lusitanicus also correlated negatively with AGS content. A. lusitanicus preferred to feed on B. napus rather than on wild B. rapa, but had no significant preference when presented with plants similar in AGS content.Slugs can be a limiting factor for seedling recruitment in populations of B. napus, especially for modern canola cultivars with a low AGS content.

ZusammenfassungIn demographischen Studien mit kultivierten und verwilderten Formen von Brassica napus und wilden Brassica rapa beobachteten wir große genotypische Variabilität in der Etablierung von Sämlingen. Hierzu quantifizierten wir die Rolle von Schnecken während der Etablierung von Sämlingen durch experimentellen Ein- oder Ausschluß von Schnecken.Der Ausschluß der Schnecken während der ersten 10 Tage nach der Keimung führte zu 26,5 mal mehr überlebenden Sämlingen in modernen Canola-Varietäten von B. napus, 4,3 mal mehr in verwilderten B. napus und 1,9 mal mehr in wilden B. rapa.Samen von Canola-Varietäten wiesen eine niedrige Konzentration von aliphatischen Glucosinolaten (AGS) auf, die von verwilderten B. napus und B. rapa eine wesentlich höhere. Dementsprechend fanden wir eine positive Korrelation zwischen AGS-Konzentration und dem Überleben von jungen Sämlingen. Es gab keine signifikanten Korrelationen zwischen indol-Glucusinolaten (IGS) und dem Überleben von Sämlingen.In einem weiteren Experiment wurden 10 Tage alte Sämlinge den Schnecken zum Fraß angeboten. Während der ersten 4 Tage nach dem Einsetzen der Schnecken litten die Sämlinge mit niedrigem AGS wieder mehr unter Fraß. Die Konzentrationen von IGS waren in den Samen bedeutend niedriger als jene für AGS und korrelierten nicht mit der Fraßrate. In Wahlexperimenten im Labor war die Präferenz der Schnecke Arion lustanicus negativ korreliert mit der AGS-Konzentration. A. lusitanicus bevorzugte B. napus über B. rapa, aber zeigte keine signifikante Präferenz, wenn sie die Wahl hatte zwischen Varietäten mit gleicher AGS-Konzentration.Schnecken sind ein limitierender Faktor für die Rekrutierung von Sämlingen, insbesondere für moderne Canola-Varietäten mit niedrigen AGS-Konzentrationen.