Pyralid moth reproduction: Communication, Constraints & Control

Abstract

Olfactory cues play an important role in the reproduction of three pyralid moths, the Indian meal moth (Plodia interpunctella), the Mediterranean flour moth (Ephestia kuehniella) and the almond moth (E. cautella). Both males and females of P. interpunctella are capable of multiple matings. More energy is placed into the first mating by the male, as indicated by the larger spermatophore donated by the male to the female on this occasion. The large volume of the spermatophore can not be explained by a larger number of sperm, since the reproductive output is the same from later mating occasions. Furthermore, a smaller spermatophore is terminating the female’s pheromone production after mating just as effectively as a large one. The question of the actual adaptive significance of a larger spermatophore still remains. Any suggestions?



Re-identifications of the female emitted pheromones confirm that the three species use similar pheromone blends consisting of the same compounds but in different ratios. The pheromone of P. interpunctella was re-identified as a mixture of four components.



Water in traps was found to attract and catch large numbers of males and females of E. cautella. The attraction was so powerful that it resulted in a population reduction. Water in traps is an example of an alternative method for pest control. Pheromones are today mostly used in monitoring programmes, but pheromones can also be used for actual population suppression. Application of synthetic pheromone, decreased mating of P. interpunctella by 95%. A more complete blend of P. interpunctella pheromone did not suppress mating more efficiently than the major component alone. Mating of this species most probably involves additional sensory cues, since mating was not completely suppressed.



Resistance to insecticides is a growing problem in pest control and mating suppression with pheromones might produce similar problems, due to strong selection on pheromone production and response. However, when testing the short-term evolutionary effect of pheromone-based mating disruption on P. interpunctella, no increase in mating ability was found. The results indicate weak selection on the pheromone blend as well as other traits influencing mating ability of this species.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Pyralidfjärilars reproduktionsekologi eller



Med mitt mått mätt omåttligt mottlik sex



Skadeinsekter



Alla har väl någon gång haft besvär med inomhusskadeinsekter. Om inte, känner ni alldeles säkert någon som har haft det. Vem tycker inte att det är obehagligt att hitta larver och spinn i sina flingor på morgonen? När insekterna väl har fått sitt grepp om skafferiet, är det ofta problematiskt att få dem att försvinna. Även matindustrin har problem med insekter i sina produkter. Det satsas mycket pengar världen över för att få bukt med dem. I min avhandling behandlar jag tre vanliga inomhusskadegörare, Indiskt mjölmott (Plodia interpunctella), kvarnmott (Ephestia kuehniella) och mandelmott (E. cautella).



Parning styrs av dofter



En mottfjärilshona som är redo för parning avger en för arten speciell doft (sexualferomon) från en körtel i bakkroppen. Doften består av flera kemiska ämnen i en för arten speciell blandning. Hanar känner av och följer doftspåret till honan från långa avstånd. De tre arterna i denna avhandling har likartade feromoner som gör att hanar i laboratoriet kan förväxla en annan arts hona som sin egen. Vi fann att honan av Indiskt mjölmott avger ett feromon som består av fyra olika kemiska komponenter och att kvarnmottet troligen har samma ämnen men i en annan blandning. Genom att studera motthanarna i en vindtunnel kan man undersöka vilket beteende ett speciellt kemiskt ämne orsakar. I industrilokaler med skadeinsekter kan man testa artens attraktion till olika feromonblandningar i klisterfällor och därmed dra slutsatser om artens preferens till dofterna. Mandelmottet skiljer sig lite från de andra två arterna genom att honan troligen bara har två aktiva ämnen i sitt feromon.



Störa den kemiska kommunikationen?



Genom att identifiera de aktiva ämnena som ingår i feromonet hos en hona och det kopplade beteendet hos hanen, kan man "lura" hanen att bli attraherad till en fälla istället för till en hona. Övervakning av skadeinsekter i lokaler kan göras med hjälp av fällor av detta slag. Metoden är mycket vanlig och har fördelarna att man kan följa en populations upp- och nergång, samt att kunna bestämma var exakt i lokalen angreppen är störst. Övervakningen möjliggör punktinsatser med insektsgift när det verkligen behövs. Feromoner kan också användas till att aktivt bekämpa skadeinsekter. Om man tillsätter en onaturlig stor mängd syntetiskt framställt feromon, kan man begränsa hanens förmåga att inte hitta till honor och parningen uteblir. Den exakta mekanismen för hur det fungerar är ännu under diskussion, men "förvirringsmetoden" används utomhus med mer eller mindre lyckade resultat. Inomhus har inte metoden testats i full skala. Vi utförde ett experiment där vi testade hur feromon påverkade parningen hos Indiskt mjölmott i olika doser, feromonblandningar och populationstätheter. Experimenten utfördes i rumsstora plasttält inomhus. Vi fann att parningen hos mjölmottet minskade med 95% oavsett vilken syntetisk feromonblandning vi använde oss av. Resultatet tyder på att hanens antenns funktion förändras i för höga doser av feromon och att en 1-komponentblandning gör att honans kompletta blandning uppfattas av hanen som ett "felaktigt" feromon, eftersom han inte längre kan känna av ämnet i den höga dosen. Man kan likna det med vår minskade luktförnimmelse vi drabbas av under en förkylning.



Forskningen på inomhusskadeinsekter och alternativa bekämpningsmetoder är högst aktuell eftersom insektsmedlet (metylbromid) som hittills använts för bekämpning numera är förbjudet i många länder. Förbudet beror på att det är ett gift, men också på grund av att insekterna har utvecklat resistens mot det. Giftet har inte längre någon verkan Börjar man bekämpa insekterna med "förvirringsmetoden" och feromon istället kanske man kan anta att resistens kan utvecklas även här. I samma tältuppställning som förut testade vi just denna fråga. I tre separata undersökningar följde vi tre generationer som varit exponerade av feromon i höga doser. Vi fann ingen ökning i antalet parningar eller förändring i feromonet som avges av honan efter behandlingen. Det tyder på att höga doser av feromon inte påverkar kommunikationen hos dessa mott under kort tids exponering.



Kan en hane stänga av en honas feromonproduktion?



En av anledningarna till att dessa mott är skadeinsekter beror på deras aktiva sexliv. En hane av Indiskt mjölmott kan para sig upp till åtta gånger och ge upphov till ca 200 avkommor vid varje parningstillfälle. En hona kan para sig minst två gånger. Detta intensiva parande innebär en tävlan mellan könen. Hanen vill att honan ska para sig med honom och framförallt att hans spermier ska vara de som honan använder till att befrukta äggen med. Honan å andra sidan vill att hanen som parar sig med henne ska vara så bra som möjligt eftersom hennes äggproduktion är kostsamt och begränsade i antal. Under parning överför hanen en spermatofor, ett paket innehållande bl a spermier och sädesvätska. Hanen placerar paketet i ett organ i honan som kallas "bursa copulatrix". När parningen är över, börjar spermierna en vandring inne i honan till ett annat organ "spermatheca" där spermierna lagras. Om det då kommer en annan hane efter första hanen som är bättre, kan hon para sig igen och välja den senare hanens spermier för befruktning.



Hos vissa fjärilsarter finns det receptorer i "bursan" som stimulerar honan att sluta producera feromoner vid ett uttänjt läge (dvs fylld av spermatofor) och därmed kan hon inte locka till sig fler hanar. Hos Indiskt mjölmott sker avstängningen troligtvis på annat sätt. Då jag studerade mjölmottets storleksförändring av spermatoforen mellan olika parningar och honans beteende efter parning, kunde jag konstatera att honan slutade producera feromon lika mycket oavsett en liten eller stor spermatofor. Av någon anledning är spermatoforen signifikant mycket större vid hanens första parning i jämförelse med de andra parningarna. Detta trots att de små spermatoforerna innehåller tillräckligt många spermier för att befrukta honans ägg. Jag kunde också konstatera att spermatoforen minskade i vikt inuti honan under åtta dagar efter parning, vilket kan tyda på att honan tar upp och använder något annat i spermatoforen. Kanske är det inte honan som duperas av hanen och stänger av feromonproduktionen för att undvika konkurrens av andra hanar, utan att det är istället hanen som blir duperad av honan. Honan kanske "tvingar" hanen att ge en så stor spermatofor för att hon ska dra nytta av materialet. Hanens fördelar blir dock att spermierna från en hane som ger stor spermatofor blir de som slutligen befruktar äggen.



Vatten- viktig för vissa



Dessa mott har inte alltid levt i stora lokaler med obegränsad födotillgång. De härstammar troligen från varmare länder, där de lever utomhus och under strängare matförhållanden. När människan började lagra mat, hittade dessa insekter dit och kunde reproducera sig i högre takt än tidigare eftersom maten inte längre var en begränsande faktor. Inomhusmiljön bjuder dock på andra begränsande faktorer. I ett fältförsök med så enkla medel som hinkar med vatten och klisterskivor fångade vi stora mängder med honor och hanar av mandelmott. Antalet fångade djur var så stort att det faktiskt minskade populationen i lokalen. Samma experiment i en lokal med kvarnmott gav ett helt annat resultat. Kvarnmotten var inte alls intresserade eller attraherade av vatten. Skillnaden mellan arterna beror troligen på att kvarnmottet har anpassat sig bättre till en torrare miljö än vad mandelmottet har. Tidigare studier ha visat att mandelmottet lägger fler ägg och lever längre om de dricker vatten under vuxenstadiet, vilket inte verkar gälla för kvarnmottet.



Mycket återstår i forskningen om feromonbaserad bekämpning innan man kan hitta en säker lösning. Större framgångar kan troligen uppnås genom att kombinera olika feromonbaserade metoder. Genom att inkludera exempelvis vatten och matdofter till feromon kan metoderna effektiviseras Även studier om individernas egna begränsningar och konkurrensbeteende kan vara till stor hjälp i arbetet med att bekämpa dessa skadeinsekter.

• author: Ryne, Camilla
• supervisor: Christer Löfstedt; Peter Valeur; Olle Anderbrant
• opponent: unknown], [unknown
• organization: Department of Biology; Pheromone Group (research group)
• publishing date: 2001
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ecology
• keywords: plant parasitology, Entomology, växtparasitologi, Entomologi, Animal ecology, Djurekologi, Chemistry, Kemi
• pages: 106 pages
• defense location: Blue Hall, Sölvegatan 37, 223 62, Lund, Sweden
• defense date: 2001-11-02 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: SE-LUNBDS/NBKE-01/1024+106pp
• ISBN: 91-7105-157-0
• project: Pheromones and kairomones for control of stored product pests
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Chemical Ecology/Ecotoxicology (Closed 2011) (011006020)
• id: 6fde8ab3-c205-47f3-85be-44d2da678c67 (old id 42002)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:12:40
• date last changed: 2020-09-23 15:07:03