Role of phloem sap quality and exudation characteristics on performance of pea aphid grown on lucerne genotypes

Abstract

AbstractThe phloem sap of two lucerne (Medicago sativa L.) genotypes inducing differences in pea aphid, Acyrthosiphon pisum Harris (Homoptera: Aphididae) performances (weight, fecundity, survival), was collected by stylectomy (radio frequency microcautery). Sugars and amino acids were assayed. No significant difference in their concentrations could be established between genotypes. It is thus unlikely that a substantial part of the varietal resistance of these lucerne genotypes to pea aphid could be related to the content in sugars or amino acids. The same conclusion was drawn for the sugar/amino acid ratio. The amino acid profiles were globally similar. They nevertheless allowed a discrimination between the two genotypes on a few amino acids (alanine, leucine, isoleucine, arginine, ornithine) only. Moreover, the degree of resistance can be related neither to GABA concentration, nor to that of sulfur amino acids, because these constituants were either absent, or in trace amounts, whatever the lucerne genotype taken into account.Stylectomy parameters revealed some interesting differences in the sap exudation of the two genotypes. Average volume of exudation by stylet and average duration of exudation were respectively 2.8 and 2.3 times higher in the susceptible genotype. These results suggest a reduced flow of phloem sap, after puncturing of the sieve‐tubes by the aphid stylets on the resistant genotype; this could result in a greater difficulty in phloem sap ingestion by aphids settled on the resistant genotype and thus in suboptimal performances.RésumeéLa sève phloémienne de deux génotypes de luzerne, sur lesquels le puceron du pois, Acyrthosiphon pisum Harris, présente des caractéristiques biologiques (poids, fécondité, survie) différentes, est collectée par stylectomie (microcautérisation à l'aide de fréquences radio). Les sucres et les acides aminés sont analysés. Les teneurs globales en sucres et en acides aminés totaux ne diffèrent pas selon l'origine de la sève phloémienne. Il semble donc que ni la concentration en sucres, ni celle en acides aminés totaux ne soient responsables des effets observés d'antibiose de la luzerne à l'égard du puceron du pois. Le rapport sucres/acides aminés ne paraît pas non plus avoir une action déterminante sur les performances aphidiennes puisqu'il est identique dans les sèves phloémiennes des deux génotypes. Si le spectre des acides aminés est globalement similaire dans les deux cas, quelques doutes subsistent quant au rôle de certains acides aminés (alanine, leucine, isoleucine, arginne, ornithine). Mais le degré de résistance ne peut être relié ni aux concentrations en GABA ni à celles en acides aminés soufrés, puisque ces constituants sont soit absents, soit à l'état de traces dans la sève phloémienne de luzerne, quel que soit le génotype considéré.Des différences plus nettes entre les deux génotypes de luzerne étudiés apparaissent, relativement aux volume et durée d'exsudation de la sève: en effet, le volume moyen récolté par stylet est 2.8 fois plus important sur le génotype sensible que sur le génotype ‘résistant’; de même, la durée moyenne de récolte par stylet est 2.3 fois plus élevée sur le génotype sensible que sur le résistant. Ces derniers résultats suggèrent un moindre écoulement de la sève phloémienne après perforation des tubes criblés par les stylets aphidiens chez le génotype résistant, entraînant ainsi une prise alimentaire plus difficile pour les pucerons installés sur ce génotype.