Progress in Plant Protection

Activity of the grain aphid (Sitobion avenae) and the bird cherry-oat aphid (Rhopalosiphum padi) during the feeding behaviour on an artificial diet containing extracts of surface waxes
Aktywność mszycy zbożowej (Sitobion avenae) oraz czeremchowo-zbożowej (Rhopalosiphum padi) w procesie żerowania mszyc na sztucznych pożywkach z ekstraktami wosków powierzchniowych 

Agnieszka Wójcicka, e-mail:

Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach Katedra Biochemii i Biologii Molekularnej w Instytucie Biologii , Prusa 12, 08-110 Siedlce , Polska

Electrical Penetration Graphs (EPG) were used to monitor the feeding behaviour of cereal aphids exposed to the surface waxes in artificial diets. The EPG patterns generated by aphids feeding on plants were used to interpret the patterns generated on the artificial diets. The surface waxes from waxy genotype (RAH 122) completely stopped salivation (as indicated by EPG pattern p-E1), passive and active ingestion (as indicated by pattern p-E2 and pattern p-G) and also delayed the onset of stylet activity (EPG pattern p-C). The surface waxes from waxless genotype (RAH 366) applied into the artificial diets prolonged the period of stylet activity in the diet (pattern p-C), passive ingestion of the diet (pattern p-E2), reduced non-probing (pattern p-np) and active ingestion of the diet (pattern p-G). Results presented in the paper suggest that chemical compounds which occur within epicuticular waxes of the waxy genotype (RAH 122) and waxless genotype (RAH 366) play an important role during feeding behaviour of the grain aphid and bird cherry-oat aphid. Summing up the epicuticular wax compounds clearly affected feeding behavior of the cereal aphids, thus waxy triticale genotype might be useful for limiting the population of cereal pest.


Do zbadania aktywności wosków powierzchniowych w procesie żerowania mszyc zbożowych na sztucznych pożywkach zastosowano elektroniczny monitoring nakłuwania tkanek roślinnych (EPG – Electrical Penetration Graphs). Modele EPG obserwowane podczas żerowania mszyc na roślinach użyto do interpretacji aktywności mszyc obserwowanych podczas żerowania na sztucznych pożywkach. Woski powierzchniowe pochodzące z silnie woskowego genotypu (RAH 122) całkowicie hamowały wydzielanie śliny (jak wykazał model p-E1), pasywne i aktywne pobieranie diety (jak wykazał model p-E2 i model p-G) i opóźniały pierwsze nakłucie (model p-C). Woski powierzchniowe z genotypu RAH 366, wprowadzone do sztucznej pożywki wydłużały okres aktywności sztyletów w pożywce (model p-C), pasywne pobieranie pożywki (model E2), redukowały okres braku penetracji (model p-np) i aktywne pobieranie pożywki (model p-G). Wyniki prezentowane w pracy wskazują, że chemiczne komponenty wosku epikutykularnego woskowego genotypu RAH 122 i słabo pokrytego woskiem genotypu RAH 366 pełnią ważną rolę w procesie żerowania obu badanych gatunków mszyc czyli mszycy zbożowej i czeremchowo-zbożowej. Komponenty epikutykularnych wosków wyraźnie oddziaływują na zachowanie mszyc zbożowych podczas żerowania, a woskowy genotyp pszenżyta może być użyty do ograniczania szkodliwych owadów. 

Key words
waxes; triticale; aphids; artificial diet; EPG; woski; pszenżyto; mszyce; sztuczne pożywki

Athukorala Y., Mazza G. 2010. Supercritical carbon dioxide and hexane extraction of wax from triticale straw: Content, composition and thermal properties. Industrial Crops and Products 31: 550–556.

Bargel H., Barthlott W., Koch K., Schreiber L., Neinhuis C. 2004. Plant cuticles: multifunctional interfaces between plant and environment. p. 171−194. In: „Evolution Plant Physiology” (A.R. Hemsley, I. Poole, eds). Academic Press, London, 492 pp.

Brennan E.B., Weinbaum S.A. 2001. Stylet penetration and survival of three psyllid species on adult leaves and ‘waxy’ and ‘de-waxed’ juvenile leaves of Eucalyptus globulus. Entomologia Experimentalis et Applicata 100: 355–363.

Cid M., Fereres A. 2010. Characterization of the probing and feeding behavior of Planococcus citri (Hemiptera: Pseudococcidae) on Grapevine. Annals of the Entomological Society of America 103: 404–417.

Eigenbrode S.D., Espelie K.E. 1995. Effect of plant epicuticular lipids on insect herbivores. Annual Review of Entomology 40: 171–194.

Fernández V., Khaget M., Montero-Prado P., Heredia-Guerrero J., Liakopoulos G., Karabourniotis G., del Rio V., Domingez E., Tecchini I., Nerin C., Val J., Heredia A. 2011. New inisghts into the properties of pubescent surfaces the peach fruit (Prunus persica L.) as a model. Plant Physiology 156: 2098–2108.

Hilker M., Meiners T. 2011. Plants and insect eggs: How do they affect each other? Phytochemistry 72: 1612–1623.

Huang J., McAuslane H.J., Nuessly G.S. 2003. Effect of leaf surface extraction on palatability of romaine lettuce to Diabrotica balteata. Entomologia Experimentalis et Applicata 106: 227–234.

Huang F., Tjallingii W.F., Zhang P., Zhang J., Lu Y., Lin J. 2012. EPG waveform characteristics of solenopsis mealybug stylet penetration on cotton. Entomologia Experimentalis et Applicata 143: 47–54.

Jetter R., Schäffer S. 2001. Chemical composition of the Prunus laurocerasus leaf surface. Dynamic changes of the epicuticular wax film during leaf development. Plant Physiology 126: 1725−1737.

Koch K., Bhushan B., Barthlott W. 2009. Multifunctional surface structures of plants: An inspiration for biomimetics. Progress in Materials Science 54: 137−178.

Lahtinen M., Kapari L., Haukioja E., Pihlaja K. 2006. Effect if increased contact of leaf surface flavonoids on the performance of mountain birch feeding sawflies vary for early and late season species. Chemoecology 16: 159−167.

Leszczyński B., Tjallingii W.F. 1994. Przewodnik do elektronicznej rejestracji penetracji owadów w tkankach roślin. Wydawnictwa Uczelniane WSRP w Siedlcach, 83 ss.

Mukhtar A., Damerow L., Blanke M. 2014. Non-invasive assessment of glossiness and polishing of the wax bloom of European plum. Postharvest Biology and Technology 87: 144–151.

Nam K.J., Hardie J. 2012. Host acceptance by aphids: Probing and larviposition behaviour of the bird cherry-oat, Rhopalosiphum padi on host and non-host plants. Journal of Insect Physiology 58: 660–668.

Ou S., Zhao J., Wang Y., Tian Y., Wang J. 2012. Preparation of octacosanol from filter mud produced after sugarcane juice clarification. LWT – Food Science and Technology 45: 295–298.

Prüm B., Seidel R., Bohn H.F., Speck T. 2012. Plant surface with cuticular folds are slippery for beetles. Journal of the Royal Society 9 (6): 127–135.

Reina-Pinto J.J., Yephremov A. 2009. Surface lipids and plant defenses. Plant Physiology and Biochemistry 47: 540−549.

Rostás M., Ruf D., Zabka V. 2008. Plant surface wax affects parasitoid’s response to host footprints. Naturwissenschaften 95: 997–1002.

Sauvion N., Charles H., Fabvay G., Rahbé Y. 2004. Effects of jackbean lectin (ConA) on the feeding behaviour and kinetics of intoxication of the pea aphid, Acyrthosiphon pisum. Entomologia Experimentalis et Applicata 110: 31–44.

Schoonhoven L.M., Jermy T., Van Loon J.J.A. 2006. Plant Chemistry: Endless Variety. Insect-Plant Biology. Oxford University Press, Chapter 4, Chapman & Hall, London, UK: 49–86.

Städler E., Reifenrath K. 2009. Glucosinolates on the leaf surface perceived by insect herbivores: review of ambiguous results and new investigations. Phytochemical Reviews 8: 207–225.

Supapvanich S., Pimsaga J., Srisujan P. 2011. Physicochemical changes in fresh-cut wax apple Syzygium samarangenese (Blume) Merrill & L. M. Perry during storage. Food Chemistry 127: 912–917.

Tjallingii W.F. 1994. Sieve element acceptance by aphids. European Journal of Entomology 91: 47–52.

Tjallingii W., Esch T.H. 1993. Fine structure of aphid stylet routes in plant tissues in correlation with EPG signals. Physiological Entomology 18: 317–328.

Valkama E., Koricheva J., Salminen J.-P., Helander M., Saloniemi I., Saikkonen K., Pihlaja K. 2005. Leaf surface traits: overlooked determinants of birch resistance to herbivores and foliar micro-fungi? Trees 19: 191−197.

Woodhead S. 1983. Surface chemistry of Sorghum bicolor and its importance in feeding by Locusta migratoria. Physiologi-cal Entomology 8: 345–352.

Woodhead S., Padgham D.E. 1988. The effect of plant surface characteristics on resistance of rice to the brown planthopper, Nilaparvata lugens. Entomologia Experimentalis et Applicata 47: 15–22.

Wójcicka A. 2007. Effect of triticale surface compounds on growth and development of cereal aphids. Aphids and Other Homopterous Insects 13: 191−197.

Wójcicka A. 2009. Wpływ woskowości genotypów pszenżyta ozimego na parametry populacyjne mszyc zbożowych. [Effect of waxes and waxless triticale genotypes on survival and fecundity of the cereal aphid species]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 49 (1): 157–160.

Wójcicka A. 2011. Wpływ wosków powierzchniowych pszenżyta ozimego na elementy biologii mszycy czeremchowo-zbożowej. [Effect of surface waxes of winter triticale on the biology of bird cherry-oat aphid Rhopalosiphum padi]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 51 (4): 1590–1594.

Wójcicka A., Leszczyński B. 2006. Effect of ear awns and waxes on triticale resistance towards the grain aphid Sitobion avenae (F.). Aphids and Other Homopterous Insects 12: 195−202.

Wójcicka A., Leszczyński B., Warzecha R. 2011. Wpływ metanolowych ekstraktów wosków powierzchniowych pszenżyta ozimego na mszycę różano-trawową M. dirhodum. [Effect of methanol surface waxes of the winter triticale on rose-grain aphid]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 51 (4): 1595–1599.

Wójcicka A., Sempruch C., Łukasik I., Warzecha R. 2010a. Wpływ wosków powierzchniowych pszenżyta ozimego na zachowanie mszycy różano-trawowej M. dirhodum. [Effect of epicuticular waxes in the winter triticale on feeding behaviour of rose-grass aphid Metopolophium dirhodum]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 556 (2): 503–511.

Wójcicka A., Sempruch C., Warzecha R. 2010b. Wpływ wosków powierzchniowych pszenżyta ozimego na wybór rośliny żywicielskiej przez mszyce zbożowe. [Effect of surface waxes of triticale on host selection by cereal aphids]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 50 (2): 609–612.

Wu D., Zeng L., Zhou A., Xu Y. 2013. Effect of Solenopsis invicta (Hymenoptera: Formicidae) tending on the probing behavior of Phenacoccus solenopsis (Hemiptera: Pseudococcidae). Florida Entomologist 96 (4): 1343–1349.

Yin Y., Bi Y., Chen S., Li Y., Wang Y., Ge Y., Ding B., Li Y., Zhang Z. 2011. Chemical composition and antifungal activity of cuticular wax isolated from Asian pear fruit (cv. Pingguoli). Scientia Horticulturae 129 (4): 577–582.

Zhang G.Z., Ge F., Su J.W., Hu C.X. 2009. Electrical penetration graph (EPG) of feeding behavior of Aphis gossypii on resistant cotton plants grown under elevated O3 concentration. Plant Protection 35: 30–34. 

Progress in Plant Protection (2015) 55: 14-19
First published on-line: 2015-01-27 10:08:30
Full text (.PDF) BibTeX Mendeley Back to list