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Inga Mewis, Christian Ulrichs

• Die Modellpflanze Arabidopsis thaliana (L.) gehört zur Familie der Brassicaceae, welche zur Herbivorenabwehr das Glucosinolat(GS)-Myrosinase-System, auch die Senfölbombe genannt, besitzt. Neben der primären Funktion der GS und korrespondierender Hydrolyseprodukte zur Abwehr von Generalisten unter den Insekten sowie Pathogenen (GIAMOUSTARIS & MITHEN, 1995, TIERENS et al., 2001), nutzen zahlreiche auf Brassicaceae spezialisierte Insekten diese Sekundärmetabolite zur Wirtspflanzenfindung und Akzeptanz (RENWICK, 2002). Mehr als 120 verschiedene GS wurden bisher beschrieben, welche sich durch die Seitenkettenreste am Aglucon (ß-Thioglucosid) unterscheiden (FAHEY et al., 2001). Hierbei werden die GS in drei Klassen unterteilt: 1) in A. thaliana zumeist aus Methionin gebildete aliphatische GS, 2) von Tryptophan abgeleitete Indolyl-GS und 3) von Phenylalanin abstammende aromatische GS. Die Indolyl-GS sind uniform verbreitet in der Brassicaceae-Familie und normalerweise in allen A. thaliana-Ökotypen vorhanden, wobei gezeigt wurde, dass diese stark durch Umweltfaktoren beeinflusst werden (KLIEBENSTEIN et al., 2001, RAYBOLD & MOYES, 2001). Im Gegensatz hierzu ist die aliphatische S-Zusammensetzung in A. thaliana-Ökotypen und Brassica sehr variabel, und die Seitenkettenmodifizierung ist stark genetisch determiniert (KLIEBENSTEIN et al., 2001, LI & QUIROS, 2002). Bisher wurde der Funktion aliphatischer GS-Diversität in Bezug auf ihre mögliche Bedeutung für die Resistenz gegenüber Insekten nicht ausreichende Aufmerksamkeit geschenkt. Deshalb überprüften wir, ob sich ein unterschiedlicher GS-Phäno- / Genotyp auf die Wirtspflanzeneignung für verschiedene spezialisierte phytophage Insekten auswirkt.
• The model plant Arabidopsis thaliana (L.) belongs to the family Brassicaceae, which is characterized by the glucosinolate(GS)-myrosinase defense system. Indolyl GS are relatively uniform distributed in A. thaliana ecotypes while aliphatic GS profiles are diverse. We used ecotypes with different aliphatic GS profile to test the function of such diversity in plant resistance against insects. Main GS detected were: methylsulfinylbutyl GS in Col-0 and AA-0, allyl GS in Cnt- 1 and Can-0 as well as 3-hydroxypropyl GS in Ka-0. Corresponding GS hydrolysis products of Col- 0 were isothiocyanates, but all other ecotypes produced nitriles (epithionitriles). Bioassays were conducted with two aphids, the generalist Myzus persicae (Sulzer) and the specialist Brevicoryne brassicae (L.), two caterpillars, the polyphagous noctuid Spodoptera exigua (Hübner) and the oligophagous pierid Pieris rapae (L.) as well as one specialist beetle Phaedon cochleariae (F.). Significant differences in insect performance on ecotypes were detected for the aphid and caterpillar species but not for P. cochleariae. Best insect performance was on AA-0, whereby this ecotype showed lowest aliphatic GS content of ecotypes. Interestingly, caterpillar performances measured as percent weight gain was different on Ka-0 and Cnt-1. P. rapae performed worse on Ka- 0 and good on Cnt-1 while S. exigua weight gain was better on Ka-0 but poor on Cnt-1. Several factors are considered in this study to explain different insect performance on ecotypes: different constitutive GS level, major aliphatic GS produced, and dominant hydrolysis products formed.