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Cuticular Hydrocarbons as Contact Sex Pheromone in the Parasitoid Wasp Urolepis rufipes
Frontiers in Ecology and Evolution ( IF 3 ) Pub Date : 2020-06-12 , DOI: 10.3389/fevo.2020.00180
Josef Würf , Tamara Pokorny , Johannes Wittbrodt , Jocelyn G. Millar , Joachim Ruther

The cuticle of virtually any insect is covered by a thin layer of cuticular hydrocarbons (CHCs) typically consisting of a complex mixture of n-alkanes, methyl-branched alkanes, and unsaturated hydrocarbons. Apart from their putative primary function as a desiccation barrier, CHCs are used by insects for communication. In many species of parasitoid wasps, males use CHCs to recognize females, and thus the composition of CHC profiles is typically species- and sex-specific. Sometimes, the biological activity of CHCs is synergized by more polar lipids. In most species, however, the contribution of polar lipids and the role of individual CHCs or CHC classes is unclear. Here we report a CHC-based contact sex pheromone in the pteromalid wasp Urolepis rufipes. Males of U. rufipes were arrested on and showed courtship behavior (wing fanning) and copulation attempts toward cadavers of females, whereas male cadavers and solvent-washed cadavers of either sex elicited no responses. Whole body extracts from females and the non-polar CHC fraction thereof elicited arrestment, courtship, and copulation attempts by males, whereas the fractions containing polar lipids were behaviorally inactive. Analyses of male- and female-derived CHC profiles revealed that they consisted exclusively of n-alkanes and methyl-branched alkanes. Removal of n-alkanes from female-derived CHCs with molecular sieves rendered the remaining methyl-branched fraction inactive. Synthetic n-alkanes in female-specific ratios also did not elicit any responses by males. Two 7-methylalkanes (7-MeC31 and 7-MeC33) were the only two components with a higher relative abundance in females compared to males. However, supplementation of male-derived CHCs with synthetic racemic 7-MeC31 and 7-MeC33 to levels found in females was not sufficient to render male-derived CHCs attractive to males. Enantiopure synthetic 7-MeC31 and 7-MeC33 might have caused different effects but were not available. We conclude that female-derived CHCs function as a contact sex pheromone in U. rufipes. Our data suggest that methyl-branched and n-alkanes act synergistically and that the sex-specific relative composition of the whole profile, rather than the abundances of single components, underlies the elicitation of male courtship behavior.

中文翻译:

表皮碳氢化合物作为寄生蜂 Urolepis rufipes 中的接触性信息素

几乎任何昆虫的角质层都被一层薄薄的角质层烃 (CHC) 覆盖,通常由正烷烃、甲基支链烷烃和不饱和烃的复杂混合物组成。除了作为干燥屏障的假定主要功能外,CHC 还被昆虫用于交流。在许多寄生蜂种类中,雄性使用 CHC 来识别雌性,因此 CHC 谱的组成通常具有物种和性别特异性。有时,CHCs 的生物活性会被更多极性的脂质协同作用。然而,在大多数物种中,极性脂质的贡献和个别 CHC 或 CHC 类别的作用尚不清楚。在这里,我们报告了翼形黄蜂 Urolepis rufipes 中基于 CHC 的接触性信息素。美国男性 rufipes 被逮捕并表现出求爱行为(扇动翅膀)和对雌性尸体的交配尝试,而雄性尸体和任何性别的溶剂清洗过的尸体都没有引起任何反应。来自雌性的全身提取物及其非极性 CHC 部分引起雄性的逮捕、求爱和交配尝试,而含有极性脂质的部分在行为上不活跃。对男性和女性衍生的 CHC 谱的分析表明,它们仅由正烷烃和甲基支链烷烃组成。用分子筛从雌性衍生的 CHC 中去除正烷烃使剩余的甲基支化部分失去活性。雌性特定比例的合成正烷烃也没有引起雄性的任何反应。两种 7-甲基烷烃(7-MeC31 和 7-MeC33)是仅有的两种在雌性中相对丰度高于雄性的组分。然而,用合成外消旋 7-MeC31 和 7-MeC33 补充男性来源的 CHCs 到女性中发现的水平不足以使男性来源的 CHCs 对男性有吸引力。Enantiopure 合成 7-MeC31 和 7-MeC33 可能会产生不同的影响,但不可用。我们得出结论,女性来源的 CHC 在 U. rufipes 中起到接触性信息素的作用。我们的数据表明,甲基支链烷烃和正构烷烃协同作用,整个谱的性别特异性相对组成,而不是单一成分的丰度,是引发男性求偶行为的基础。用合成外消旋 7-MeC31 和 7-MeC33 补充男性来源的 CHCs 到女性中发现的水平不足以使男性来源的 CHCs 对男性有吸引力。Enantiopure 合成 7-MeC31 和 7-MeC33 可能会产生不同的影响,但无法获得。我们得出结论,女性来源的 CHC 在 U. rufipes 中起到接触性信息素的作用。我们的数据表明,甲基支链烷烃和正构烷烃协同作用,整个谱的性别特异性相对组成,而不是单一成分的丰度,是引发男性求偶行为的基础。用合成外消旋 7-MeC31 和 7-MeC33 补充男性来源的 CHCs 到女性中发现的水平不足以使男性来源的 CHCs 对男性有吸引力。Enantiopure 合成 7-MeC31 和 7-MeC33 可能会产生不同的影响,但不可用。我们得出结论,女性来源的 CHC 在 U. rufipes 中起到接触性信息素的作用。我们的数据表明,甲基支链烷烃和正构烷烃协同作用,整个谱的性别特异性相对组成,而不是单一成分的丰度,是引发男性求偶行为的基础。我们得出结论,女性来源的 CHC 在 U. rufipes 中起到接触性信息素的作用。我们的数据表明,甲基支链烷烃和正构烷烃协同作用,整个谱的性别特异性相对组成,而不是单一成分的丰度,是引发男性求偶行为的基础。我们得出结论,女性来源的 CHC 在 U. rufipes 中起到接触性信息素的作用。我们的数据表明,甲基支链烷烃和正构烷烃协同作用,整个谱的性别特异性相对组成,而不是单一成分的丰度,是引发男性求偶行为的基础。
更新日期:2020-06-12
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