Indirect plant-mediated effects on insect immunity and disease resistance in a tritrophic system

Host plant quality can significantly influence the growth and condition of phytophagous insects, and consequently their susceptibility to pathogens. This study examined the relationship between host plant quality, insect condition, immune responsiveness and resistance to pathogens in the cabbage looper, Trichoplusia ni. Two baseline and induced immune parameters were estimated, haemocyte numbers and haemolymph phenoloxidase (PO) activity, for larvae on two host plants, broccoli and cucumber. Haemolymph protein concentration was assessed as an indication of insect condition, and the susceptibility of larvae to T. ni single nucleopolyhedrovirus (SNPV) was used as a measure of disease resistance. T. ni growth, survival and condition was much higher on broccoli than cucumber. Haemocyte numbers were significantly higher in broccoli-reared larvae, whereas PO activity was not. An immune challenge induced significantly elevated numbers of haemocytes for larvae reared on both host plants, but did not affect PO activity or protein concentrations. Susceptibility to T. ni SNPV was markedly higher in larvae reared on cucumber than on broccoli. These results clearly indicate that host plant quality can affect both immune response and disease resistance of T. ni larvae and that bottom-up effects could be important in interactions between insects and entomopathogens.

ZusammenfassungDie Qualität der Wirtspflanzen kann das Wachstum und die Verfassung von phytophagen Insekten, und infolge dessen ihre Anfälligkeit für Pathogene signifikant beeinflussen. Diese Studie untersucht den Zusammenhang zwischen der Wirtspflanzenqualität, der Insektenverfassung, der Immunreaktion und der Widerstandskraft gegenüber Pathogenen bei der Kohlmotte Trichoplusia ni. Es wurden die basalen und die induzierten Werte für zwei Immunparameter, die Haemocytenanzahl und die Haemolymph-Peroxidase-(PO)-Aktivitiät, für Larven auf den zwei Wirtspflanzen Brokkoli und Gurke erfasst. Die Proteinkonzentration in der Hämolymphe wurde als ein Indikator für die Verfassung der Insekten und die Anfälligkeit der Larven für den einfachen T. ni Nucleopolyhedrovirus (SNPV) wurde als Maß für die Krankheitsresistenz benutzt. Das Wachstum, die Überlebensrate und die Verfassung der Larven war auf Brokkoli sehr viel besser als auf Gurke. Die Haemocytenanzahl war bei den Larven, die auf Brokkoli gezogen wurden, signifikant größer, die PO-Aktivität jedoch nicht. Ein Immunangriff induzierte signifikant höhere Anzahlen von Haemocyten bei den Larven auf beiden Wirtspflanzen, beeinflusste aber nicht die PO-Aktivität oder die Proteinkonzentration. Die Anfälligkeit gegenüber T. ni SNPV war bei den Larven signifikant höher, die auf Gurken und nicht auf Brokkoli gezogen wurden. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Wirtspflanzenqualität die Immunantwort und Krankheitsresistenz der T. ni Larven beeinflussen kann und dass diese “bottom-up” Effekte für die Interaktionen zwischen Insekten und ihren Pathogenen wichtig sein können.