Insect-corn kernel interaction: Chemical signaling of the grain and host recognition by Sitophilus zeamais (Coleoptera: Curculionidae)

In living organisms, the cuticle has structural functions and is involved through chemical signaling in biological interactions such as plant-insect and provides protection against biotic and abiotic factors, thereby avoiding desiccation or predators'attack. The objective of this study was to investigate the participation of the epicuticle in the interaction of the maize kernel and the maize weevil Sitophilus zeamais. For this study the extraction ofepicuticle was carried on and the extract was analyzed by GC-MS. Digital photographs ofcross sections of grains with and without epicuticle were taken, and behavior bioassayswere carried out with both grains with and without epicuticle and epicuticle extracts. TheGC-MS analysis of the epicuticle extract demonstrated the presence of aliphatichydrocarbons, alcohols, ethers, fatty acids, sterols and their derivatives. The results ofpreference bioassays showed that the epicuticle of maize has a primordial role in itsinteraction with S. zeamais participating in the recognition and attraction to the foodsource. According to these results, in the assay of kernels' susceptibility to insect attack,kernels without epicuticle were significatively less damage than kernels with epicuticle. In progeny assays, the exposition of S. zeamais adults to kernels without epicuticle caused a reduction in progeny, indicating that it could regulate the reproduction of S. zeamais. In addition, the compounds present in the epicuticle extract may act assignalling molecules and developmental regulators. This study reveals the effect of the maize kernel epicuticle on Sitophilus behavior and contributes to the understanding of their interaction.Fil: Usseglio, Virginia Lara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; ArgentinaFil: Zaio, Yésica Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; ArgentinaFil: Dambolena, José Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; ArgentinaFil: Merlo, Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Departamento de Recursos Naturales. Cátedra de Microbiología Agrícola; ArgentinaFil: Peschiutta, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; ArgentinaFil: Zunino, María Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina5th Congress of the Latin American Association of Chemical EcologyValparaisoChileAsociación Latino Americana de Ecología Químic

Cinnamaldehyde and related phenylpropanoids, natural repellents, and insecticides against Sitophilus zeamais (Motsch.). A chemical structure-bioactivity relationship

Insecticidal activity and repellent effects on adults of Sitophiluszeamais of 12 cinnamaldehyde-related compounds was evaluated by contacttoxicity bioassays and a two-choice olfactometer, respectively. To determinenon-toxicity in mammals, additionally, body weight, serum biochemical profiles,liver weight, physiological parameters, sperm motility and histopathological data were obtained as complementary information in C57BL/6 mice, treated with the best natural compound. RESULTS: Based on 24h LC95 and LC50 values, alpha-methyl-cinnamaldehydeand cinnamaldehyde, respectively, exhibited better insecticidal activity than the other compounds. The best repellent effect was observed with alpha-bromocinnamaldehyde, which even repelled at the lowest concentration studied (0.28µM). The evaluation of a quantitative structure-activity relationship showed a linear relationship between the LC50 values for adult weevil toxicity and dipolo with Q (difference between orbital electronegativity carbon 1 and orbital electronegativity carbon 3 of the molecule) values in cinnamaldehyde-related compounds. In addition, the polar surface and Log P descriptors also revealed a linear relationship with the S. zeamais repellent effect for cinnamaldehyde analogues. Besides, cinnamaldehyde did not show toxicity in the parameters evaluated in mice.CONCLUSION: From the phenylpropanoid components studied, the naturalcompound which had the best insecticidal and repellent activity against S.zeamais was cinnamaldehyde and presented no mammalian toxicity.Fil: Zaio, Yésica Paola. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Gatti, Gerardo Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Fundación Para Progreso Medicina-hospital Privado; ArgentinaFil: Ponce, Andrés Alberto. Fundación Para El Progreso de la Medicina; ArgentinaFil: Saavedra Larralde, Natalia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Medicina. Departamento de Fisiología Humana y Física Biomedica; ArgentinaFil: Martinez, María J.. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Medicina; ArgentinaFil: Zunino, María Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Zygadlo, Julio Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Ciencias y Tecnología de los Alimentos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentin