Caterpillar salivary enzymes: "eliciting" a response Enzymes salivaires de chenille : la « stimulation » d’une réaction

Abstract

Plants exhibit remarkable plasticity in their ability to differentiate between herbivorous insect species and subtly adjust their defense responses to target distinct pests. One key mechanism used by plants to recognize herbivorous caterpillars is elicitors present in their oral secretions; however, these elicitors not only cause the induction of plant defenses but recent evidence suggests that they may also suppress plant responses. The absence of “expected changes” in induced defense responses of insect-infested plants has been attributed to hydrogen peroxide produced by caterpillar salivary glucose oxidase (GOX). Activity of this enzyme is variable among caterpillar species; it was detected in two generalist caterpillars, the beet armyworm (Spodoptera exigua) and the bertha armyworm (Mamestra configurata), but not in other generalist or specialist caterpillar species tested. In the beet armyworm, GOX activity fluctuated over larval development with high activity associated with the salivary glands of fourth instars. Larval salivary GOX activity of the beet armyworm and the bertha armyworm was observed to be significantly higher in caterpillars reared on artificial diet as compared with those reared on Medicago truncatula plants. This implies that a factor in the diet is involved in the regulation of caterpillar salivary enzyme activity. Therefore, plant diet may be regulating caterpillar oral elicitors that are involved in the regulation of plant defense responses: our goal is to understand these two processes.

Résumé

Les plantes font montre d’une remarquable plasticité pour distinguer différentes espèces d’insectes herbivores et subtilement ajuster leurs réponses de défense en fonction des différents ravageurs. Les éliciteurs présents dans les sécrétions orales constituent un mécanisme clé utilisé par les plantes pour reconnaître les chenilles herbivores; cependant, ces éliciteurs, non seulement provoquent-ils l’induction des défenses de la plante, mais des preuves récentes suggèrent qu’ils pourraient aussi inhiber les réponses de la plante. L’absence de « changements attendus » en guise de réponses de défense chez des plantes infestées d’insectes a été attribuée au peroxyde d’hydrogène produit par la glucose oxydase (GOX) salivaire de la chenille. L’activité de cette enzyme varie selon l’espèce de chenille; elle fut détectée chez deux espèces de chenilles généralistes, la légionnaire de la betterave (Spodoptera exigua) et la légionnaire bertha (Mamestra configurata), mais pas chez les autres espèces de chenilles généralistes ou spécialistes testées. Chez la légionnaire de la betterave, l’activité de la GOX fluctua pendant le développement larvaire avec une forte activité associée aux glandes salivaires du 4^e stade larvaire. On observa que l’activité salivaire de la GOX chez les larves de la légionnaire de la betterave et chez la légionnaire bertha était significativement plus élevée chez les chenilles élevées sur un milieu nutritif artificiel que chez celles élevées sur des Medicago truncatula. Ceci suppose qu’un facteur du régime alimentaire est impliqué dans la régulation de l’activité des enzymes salivaires des chenilles. Par conséquent, le régime alimentaire végétal pourrait réguler les éliciteurs oraux de la chenille qui seraient impliqués dans la régulation des réponses de défense de la plante : notre but est de comprendre ces deux processus.