Plant-mediated effects on a toxin-sequestering aphid and its endoparasitoid

Variation in plant morphology and chemistry can directly influence the performance of insect herbivores. A growing number of studies indicate that plants can also influence the performance of the natural enemies of the herbivores. Plant species in the Brassicaceae produce secondary compounds known as glucosinolates (GLS) whose hydrolysis products are potentially toxic to many herbivores. Some specialist insects are known to sequester the GLS, but up to date, there is no data on impact of GLS sequestration by insect herbivores on the performance of their parasitoids. We asked whether the performance of the GLS-sequestering aphid Brevicoryne brassicae and its parasitoid Diaeretiella rapae were affected by the host plants on which they feed. We selected four host plant species, one cultivar of Brassica oleracea and B. napus, and two wild species, B. nigra and Sinapis arvensis. Among other traits, these species differ in GLS content and composition as well as in some morphological characteristics. Population growth rate of Br. brassicae was not affected by host plant species. However, adult aphids were the smallest, but also lived the longest when they had developed on the B. oleracea cultivar. Parasitoids were larger when their aphid hosts fed on the wild species. Unexpectedly, parasitism rate was lower on B. oleracea. Thus, variation in host plant characteristics had an impact on the fitness of the parasitoid through its aphid host. In contrast to previous studies, which have shown that sequestration is a good defence mechanism against predators, we did not observe that Br. brassicae benefits from the sequestration of GLS to limit attacks by its main parasitoid.

ZusammenfassungDie morphologische und physiologische Variabilität von Pflanzen kann die Fitness herbivorer Insekten direkt beeinflussen. Eine zunehmende Anzahl von Untersuchungen zeigt zudem, dass Pflanzen auch einen Einfluss auf die natürlichen Gegenspieler dieser Insekten ausüben. Pflanzenarten aus der Familie der Brassicaceae produzieren sekundäre Inhaltsstoffe, so genannte Senfölglykoside (GLS), deren Abbauprodukte potentiell toxisch für viele herbivore Insekten sind. Einige Spezialisten sind jedoch in der Lage, die GLS zu sequestrieren, aber bis heute gibt es keine Daten, die einen Einfluss dieser Sequestrierung auf Parasitoide dieser Insekten belegen. Wir analysieren in dieser Studie, ob die Fitness der GLS sequestrierenden Blattlausart Brevicoryne brassicae und ihres Parasitoiden Diaeratiella rapae von der Wirtspflanzenart abhängig sind. Dazu wurden Untersuchungen an vier Wirten durchgeführt, an den Kulturpflanzen Brassica oleracea und B. napus sowie an den Wildpflanzen B. nigra und Sinapis arvensis. Diese Arten unterscheiden sich in GLS-Gehalt, GLS-Zusammensetzung und in einigen morphologischen Merkmalen. Die Wirtspflanzenart hatte keinen Einfluss auf die Populationswachstumsrate von Br. brassicae. Allerdings waren die adulten Blattläuse auf B. oleracea kleiner und lebten länger als auf den anderen Wirtspflanzen. Die Parasitoide wiesen hingegen eine höhere Körpergröße auf, wenn ihre Blattlauswirte auf den Wildpflanzen angezogen wurden. Überraschenderweise lag die Parasitierungsrate der auf B. oleracea angezogenen Blattläuse höher als auf den übrigen Wirtspflanzen. Demzufolge hatten die Wirtspflanzeneigenschaften über Veränderungen an den Blattläusen auch einen indirekten Einfluss auf die Parasitoide. Im Gegensatz zu früheren Untersuchungen, die gezeigt haben, dass die GLS-Sequestrierung ein effizienter Abwehrmechanismus gegen Fraßfeinde ist, scheint Br. brassicae im Bezug auf die Abwehr ihres wichtigsten Parasitoiden nicht von dieser Fähigkeit zu profitieren.