Resistance of cereals to aphids: The interaction between hydroxamic acids and glutathione S‐transferases in the grain aphid Sitobion avenae (F.) (Hom., Aphididae)

Abstract

AbstractThe activity of glutathione S‐transferases in the grain aphid, Sitobion avenae (F.) was associated with the concentration of hydroxamic acids in the host plant or artificial diet. The grain aphid showed a higher level of activity of these enzymes when fed on moderately resistant wheat varieties than on susceptible ones. There was a high positive correlation (r = 0.869; P < 0.05) between the glutathione S‐transferases activity in the aphids and the total quantity of DIMBOA (glucoside plus aglucone) in the tips of their host seedlings. DIMBOA‐aglucone incorporated into a chemically defined diet generally decreased the activity of these enzymes. Relative to the control diet the greatest reduction in activity was observed at the low concentrations (0.01 mM ‐ 0.1 mM) of DIMBOA‐aglucone studied. The lower reduction in activity of the glutathione S‐transferases observed at the higher concentrations (0.5 mM ‐ 1.0 mM) of this allelochemical possibly resulted because at these concentrations it acts as a feeding deterrent. The interaction between the hydroxamic acids in winter wheat and the activity of the grain aphid's glutathione S‐transferases is discussed.ZusammenfassungZur Resistenz von Getreidearten gegen Blattlausbefall: Beziehungen zwischen Hydroxaminsäuren der Wirtspflanze und Glutathion‐S‐Transferasen der Getreideblattlaus Sitobion avenae (F.) (Hom., Aphididae)Die Aktivität von Glutathion‐S‐Transferasen in der Getreideblattlaus Sitobion avenae war mit der Konzentration von Hydroxaminsäuren in der Wirtspflanze bzw. in der künstlichen Diät korreliert. Die Blattlaus zeigte einen höheren Aktivitäts‐Level dieses Enzyms, wenn sie an mäßig resistenten Weizensorten als an empfindlicheren Sorten gehalten wurde. Es bestand eine hoch positive Korrelation (r = 0,869; P < 0,05) zwischen der Glutathion‐S‐Transferasen‐Aktivität in der Blattlaus und dem Gesamtgehalt an DIMBOA (Glukosid + Aglukon) in den Spitzen der Wirtspflanzensämlinge. DIMBOA‐Aglukon, das einer chemisch definierten Kunstnahrung beigefügt wurde, senkte die Enzymaktivität. Bezogen auf die Kontrollnahrung, wurde die stärkste Verringerung der Aktivität bei niedrigen Konzentrationen (0,01 mM bis 0,1 mM) von DIMBOA‐Aglukose beobachtet. Eine geringere Reduktion der Aktivität der Glutathion‐S‐Transferasen wurde bei höheren Konzentrationen (0,5 mM bis 1,0 mM) festgestellt, was möglicherweise mit einer fraßhemmenden Funktion dieser Konzentrationen begründet werden kann. Die Beziehungen zwischen den Hydroxaminsäuren in Winterweizen und der Aktivität der Glutathion‐S‐Transferasen in der Getreideblattlaus werden erörtert.