Plant chemical signalling affecting aphid-plant interactions

Aphid-plant interaction are complex processes where much still remains to be explored. This project tested the capacity of aphid-infested barley, Hordeum vulgare (L.), to induce defencelike responses in neighbouring plants via chemical signals, making them less acceptable to the bird cherry-oat aphid Rhopalosiphum padi (L.). Chemicals released into the air or the rhizospshere from infested plants can potentially act as defence-inducing signals in neighbouring plants. Results showed that both volatiles and rhizospshere extracts from infested plants can make receiving plants less acceptable to R. padi. Despite a range of experiments, the decisive factors behind the rhizospshere interaction could not be identified; however a hypothesis for future study is that soil micro-organisms play a role. Feeding by a different aphid species, Myzus persicae (Sulzer), made barley plants more acceptable to R. padi in settling tests. Aphids were attracted to the odour of M. persicae-infested plants and settled more often on plants that had been exposed to M. persicae-infested plants. This between-species interaction in aphids has not been previously reported. Further research is needed to gain a deeper understanding of the importance of plant-plant chemical signalling in aphid ecology, for example responses at the molecular level and effects on trophic interactions. This project has however provided the first step for these investigations in this study system

Olfactory learning of plant genotypes by a polyphagous insect predator

Olfactory learning may allow insects to forage optimally by more efficiently finding and using favourable food sources. Although olfactory learning has been shown in bees, insect herbivores and parasitoids, there are fewer examples from polyphagous predators. In this study, olfactory learning by a predatory coccinellid beetle is reported for the first time. In laboratory trials, adults of the aphidophagous ladybird Coccinella septempunctata did not prefer the odour of one aphid-infested barley cultivar over another. However, after feeding on aphids for 24 h on a cultivar, they preferred the odour of that particular cultivar. The mechanism appeared to be associative learning rather than sensitisation. Although inexperienced ladybirds preferred the odour of an aphid-infested barley cultivar over uninfested plants of the same cultivar, after feeding experience on a different cultivar this preference disappeared. This may indicate the acquisition and replacement of olfactory templates. The odour blends of the different aphid-infested barley cultivars varied qualitatively and quantitatively, providing a potential basis for olfactory discrimination by the ladybird. The results show that predatory coccinellids can learn to associate the odour of aphid-infested plants with the presence of prey, and that this olfactory learning ability is sensitive enough to discriminate variability between different genotypes of the same plant

Herbivory by a Phloem-Feeding Insect Inhibits Floral Volatile Production

There is extensive knowledge on the effects of insect herbivory on volatile emission from vegetative tissue, but little is known about its impact on floral volatiles. We show that herbivory by phloem-feeding aphids inhibits floral volatile emission in white mustard Sinapis alba measured by gas chromatographic analysis of headspace volatiles. The effect of the Brassica specialist aphid Lipaphis erysimi was stronger than the generalist aphid Myzus persicae and feeding by chewing larvae of the moth Plutella xylostella caused no reduction in floral volatile emission. Field observations showed no effect of L. erysimi-mediated floral volatile emission on the total number of flower visits by pollinators. Olfactory bioassays suggested that although two aphid natural enemies could detect aphid inhibition of floral volatiles, their olfactory orientation to infested plants was not disrupted. This is the first demonstration that phloem-feeding herbivory can affect floral volatile emission, and that the outcome of interaction between herbivory and floral chemistry may differ depending on the herbivore's feeding mode and degree of specialisation. The findings provide new insights into interactions between insect herbivores and plant chemistry

Different roles for innate and learnt behavioral responses to odors in insect host location

Volatile chemical cues are used by herbivorous insects to locate and identify their host plants. Many species show a preference for volatiles experienced during development in the natal habitat. The reliability of this learnt information, however, may be limited. Many insects develop in restricted habitats, often on a single plant. Large between-plant variability in volatile emission, due to genetic differences and different exposure to biotic and abiotic factors, means that the volatile profile of a single plant may not be representative of the entire species. Insects must, therefore, balance the benefits of learning with the risks associated with its reliability. This is especially important for insects for which habitat exploration is costly. We hypothesize that information gained in the natal habitat is most likely to be utilized in situations where the cost of habitat exploration is lowest. To test this hypothesis, the black bean aphid, Aphis fabae, was reared on artificial diet while exposed to volatiles from its host, broad bean, and an unsuitable host, mustard. When offered the choice between bean and mustard leaves as adults, aphids showed a preference for the leaves whose odor they had experienced during development. When only exposed to volatiles from the two plants, in the absence of cues to indicate proximity or accessibility of the odor source, aphids preferred bean volatiles, regardless of experience. This suggests that information acquired from the natal habitat is only utilized when the perceived cost of habitat assessment is low, with innate preferences dominating otherwise

Marin inventering av naturvärden vid Järkö-Ornö och Uttorp 2018

Under sommaren 2018 genomförde Sveriges Vattenekologer AB och Marine Monitoring AB marina inventeringar i vattnen kring Järkö-Ornö samt i Natura 2000-området Uttorp på Sturkö i Blekinge skärgård. Inventeringarna är en del av Länsstyrelsens arbete med att etablera ett nätverk av marina miljöer som är värdefulla och representativa för länet och som har ett fungerande skydd.Uppdraget gällde en översiktlig inventering med syfte att kartlägga naturvärden i vattnen kring Flakskär och omfattade både dyk- och dropvideoinventering. I Järkö-Ornöområdet dykinventerades en yta av totalt ca 2800 kvm ned till 6,2 m djup samt dropvideoinventerades 100 punkter mellan 0,8–6,2 m djup. I Uttorpsområdet dykinventerades en yta av ca 490 kvm ned till 7,7 m djup.Järkö-Ornöområdet dominerades av flacka mjukbottnar medan hårdbottnar främst förekom strandnära ned till 2–3 m djup. Mjukbottenväxtligheten dominerades av ålgräs (Zostera marina) som kunde vara ängsbildande (minst 25 % yttäckning) från ca 2 m djup ned till drygt 5 m djup, men även borstnate (Stuckenia pectinata) och hårsärv (Zannichellia palustris) var vanliga. De grunda hårdbottnarna täcktes generellt av ett frodigt blåstångsbälte (Fucus vesiculosus) med 25–100% yttäckning. Bland övriga nio noterade makroalgsarter var grönslick (Cladophora glomerata) och ullsläke (Ceramium tenuicorne) vanligast.I det mer vågexponerade undersökningsområdet Uttorp saknade sand- och grusbottnarna växtlighet, sannolikt pga. hög vågexponering. Hårdbottnarna hyste däremot frodiga, generellt heltäckande växtsamhällen där den fleråriga rödalgen kräkel (Furcellaria lumbricalis) dominerade på lite djupare bottnar medan blåstång kunde bilda frodiga bälten på lite mer skyddade grunda hårdbottnar.Artsammansättningen i undersökningsområdena liknar de som observerats i andra undersökningar i området. Fler taxa har noterats totalt i de andra undersökningarna men då har också betydligt fler transekter inventerats inom ett större djup- och vågexponeringsintervall. Djuputbredningen av tång i Uttorp stämmer relativt väl med tidigare undersökningar medan ålgräset hade mindre djuputbredning i Järkö-Ornöområdet jämfört med tidigare undersökningar. Ålgräs förekom ned till 5,6 m djup vilket är ca 1,5 m grundare än tidigare observationer från typområdet. Även ålgräsängar med olika täckningsgrader noterades generellt 1 m grundare än i tidigare undersökningar.Undersökningsområdena bedöms ha minst god ekologisk status. Statusbedömningen av Uttorp baserades dels på referensarterna sågtång (Fucus serratus) och kräkels höga täckningsgrader vid de djupaste observationerna och dels på förekomst av såg- och blåstångsbälten samt fleråriga rödalgssamhällen med höga täckningsgrader. Järkö-Ornöområdet bedöms ha god status främst baserat på stor utbredning av ålgräsängar samt förekomst av blåstångsbälten med höga täckningsgrader men även baserat på djuputbredningen av ålgräs som är en referensart i angränsande typområden.Inventeringarna i Järkö-Ornöområdet visar på höga naturvärden, framförallt på bottnar grundare än 5,5 m, i form av blåstångsbälten och frodiga kärlväxtsamhällen som även inkluderar frilevande blåstång och kransalger. Ålgräs förekommer i hela området både i blandsamhällen och i rena ängar. Djupare än 5,5 m djup saknas generellt vegetation och naturvärdena på dessa mjukbottnarär låga. Större delen av bottnarna i Järkö-Ornöområdet ligger emellertid inom 1–6 m djup, vilket indikerar höga naturvärden inom stora delar av området.Även Uttorps bottnar har höga naturvärden då hårdbottnarna hyser frodiga algsamhällen dominerade av fleråriga alger. Området är långgrunt och transektinventeringen indikerar en relativt hög andel hårdbotten, vilket innebär att stora delar av området har förutsättningar för höga naturvärden.I Järkö-Ornöområdet finns sannolikt viss antropogen påverkan i form av bebyggelse och småbåtstrafik. Då området är grunt med stor andel botten inom 0–3 m djup finns risk för att småbåtstrafik påverkar kärlväxtängarna negativt genom bland annat utsläpp av giftiga ämnen från båtbottenfärger och motorer, svall och vattenrörelser som leder till ökad uppgrumling och sämre siktdjup samt propeller- och ankringsskador. Indirekt antropogen påverkan är framförallt övergödning vilket kan leda till grumligare vatten och mindre djuputbredning samt fler fintrådiga epifyter som kväver/skuggar tång- och kärlväxtsamhällena. På områdets öar noterades betande kor vilket är en lokal källa för övergödning.I Uttorpsområdet är den antropogena påverkan troligen liten. Området är mer vågexponerat och har många grynnor vilket sannolikt innebär mindre båttrafik. Det går betande kor i strandområdet men vattenomsättningen är stor vilket minskar påverkan från denna lokala övergödningskälla

Marin inventering av naturvärden vid Flakskär - Kållefjärden 2018

Under sommaren 2018 genomförde Sveriges Vattenekologer AB och Marine Monitoring AB marina inventeringar i vattnen kring Flakskär i Blekinge skärgård. Inventeringarna är en del av Länsstyrelsens arbete med att etablera ett nätverk av marina miljöer som är värdefulla och representativa för länet och som har ett fungerande skydd.Uppdraget gällde en översiktlig inventering med syfte att kartlägga naturvärden i vattnen kring Flakskär och omfattade både dyk- och dropvideoinventering. I undersökningsområdet dykinventerades en yta på totalt ca 8900 m2 ned till 15,7 m djup samt dropvideoinventerades 100 punkter mellan 2,5–26 djup.I undersökningsområdet dominerade hårdbottnar ned till ca 9 m djup, därefter var mjuk- eller sandbottnar vanligare. Hårdbottnarna täcktes generellt av ett rödalgssamhälle dominerat av kräkel (Furcellaria lumbricalis) och fjäderslick (Polysiphonia fucoides) upp till ca 3 m djup. På grundare bottnar ökade andelen ullsläke (Ceramium tenuicorne) och ett tångbälte tillkom. Tångbältet bestod av både blåstång (Fucus vesiculosus) och sågtång (F. serratus) och hade sin största yttäckning ned till 2 m djup. Mjukbottenväxtligheten dominerades av ålgräs (Zostera marina) men även borstnate (Stuckenia pectinata) och hårsärv (Zannichellia palustris) var vanliga.Andra inventeringar i Blekinge skärgård visar på liknande artsammansättning och djuputbredning. Fler taxa har noterats totalt i de andra undersökningarna men då har också betydligt fler transekter inventerats och skillnaderna i artsammansättning kan delvis förklaras av en snäv vågexponeringsgrad inom undersökningsområdet.Djuputbredningen av referensarterna för bedömning av ekologisk status indikerar hög status för undersökningsområdet år 2018. I undersökningsområdet noterades dock både sågtång och blåstång nästan 2 m grundare jämfört med den djupaste observationen under åren 2010–2017. Även blåstångbältets djuputbredning (minst 25 % yttäckning) är mindre i jämförelse med andra undersökningar i typområde 8. Djuputbredningen av övriga referensarter samt ålgräs i undersökningsområdet däremot stämmer relativt väl med tidigare undersökningar i området. Ålgräsängar med minst 25 respektive minst 75 % yttäckning noterades till och med något djupare än tidigare.Inventeringarna visar även på höga naturvärden, i form av täta växtsamhällen av kärlväxter och fleråriga alger, i undersökningsområdet, framförallt på bottnar grundare än 10 m. Hårdbottnarna hyser frodiga tångbälten ned till ca 3 m djup och därefter rödalgsamhällen med hög andel fleråriga arter bland annat den grövre algen kräkel ned till ca 10 m djup. På mjuk- och sandbottnarna kan ålgräsängar och ängar av blandande kärlväxter förekomma ned till drygt 6 m djup. Blåmusselbankarna verkar däremot vara få och ha låg täthet av musslor.Den direkta antropogena påverkan i undersökningsområdet uppskattas som liten. Det är ett oexploaterat område utan större farleder. Ankring är sannolikt ett av de större hoten mot naturvärdena eftersom de fritidsbåtar som nyttjar naturhamnar i området sannolikt söker sig till de få vågskyddade vikarna och de lite mindre exponerade nordsidorna på de yttre skären. Ankring sker då på de sand- och mjukbottnar som hyser höga naturvärden i form av täta kärlväxtängar. Indirekt antropogen påverkan på området är framförallt övergödning, vilket kan leda till grumligare vatten och mindre djuputbredning samt fler fintrådiga epifyter som kväver/skuggar tång- och kärlväxtsamhällena

Volatile compounds in the headspace of vegetative parts of <i>Sinapis alba</i>.

<p>Plants subjected to herbivory by the aphids <i>Lipaphis erysimi</i> or <i>Myzus persicae</i>. Volatiles collected 48–72 hours after the start of damage. Means (± standard error). Compounds are in order of elution on an HP-1 GC column.</p>1<p>Mean (± s.e.) from six replicates (see Methods). (-) indicates that the compound was not detected.</p>2<p>4,8,12-Trimethyl-1,3,7,11-tridecatetraene.</p

Response of aphid parasitoid <i>D. rapae</i> to odours from <i>S. alba</i> in a two-way olfactometer.

<p>Figures represent mean time spent in each arm in seconds (± s.e.). UD: undamaged flowering <i>S. alba</i>. Le: <i>L. erysimi</i>. Mp: <i>M. persicae</i>. ** 0.01</p

Floral volatiles from <i>Sinapis alba</i> infested with different herbivores.

<p>Figures represent total volatiles (micrograms, mean ± 95% confidence interval). Volatiles were collected in two periods: 24–72 h after the start of herbivory by aphids <i>Lipaphis erysimi</i>, <i>Myzus persicae</i> or larvae of the moth <i>Plutella xylostella</i> and 72–96 h after the start of herbivory. Aphids caused a significant reduction in floral volatile emission at 24–72 h (ANOVA, F_3,12 = 5.50, P = 0.013) and 72–96 h after infestation (ANOVA, F_3,12 = 5.07, P = 0.017).</p

Response of ladybird <i>C. septempunctata</i> to different odour combinations in a two-way olfactometer.

<p>Figures represent mean number of observations in each olfactometer arm (± s.e.). UD: undamaged <i>S. alba</i>. Le: <i>L. erysimi</i> Mp: <i>M. persicae</i>. The different sections represent different comparisons carried out: A.) comparisons to test attraction to undamaged <i>S. alba</i>; B.) comparisons to test for attraction to <i>L. erysimi</i>-damaged plants; C.) comparisons between <i>L. erysimi</i> damage and <i>M. persicae</i> damage. * 0.05</p