CHEMORECEPTORS IN THE PREORAL CAVITY OF THE TOBACCO HORNWORM, <i>MANDUCA SEXTA</i>, AND THEIR POSSIBLE FUNCTION IN FEEDING BEHAVIOUR

Abstract

Feeding preference tests showed that antenna‐ and maxillectomized larvae of the tobacco hornworm do not lose the ability to discriminate between a host plant (tomato) and a non‐host plant (canna). When the labrum was also removed, no difference in acceptability of the two plants could be found. This suggested that chemoreceptors existed on the labrum. Scanning electronmicroscope pictures of the epipharynx revealed one pair of possible chemoreceptive structures. Using electrophysiological methods, the gustatory function of these sensilla was established and some properties were studied. Activity of not more than three different sensory cells of each epipharyngeal sensillum was observed. One cell was found to be sensitive to various distasteful compounds. Saps of tomato and canna do not stimulate particular sensory cells; however, the behavioural responses towards these plants are totally different. It was suggested that these sense organs relay information on the chemical composition of the plants in certain patterns of activity. The feeding tests on different diets showed that maxillectomy reduced the feeding stimulant effect of sucrose, but not completely. No activity of a specific sugar receptor in the epipharyngeal sensilla was observed electrophysiologically. However, the response of two cells to salt was inhibited in the presence of sugar. The epipharyngeal chemoreceptors function as a second checkpoint after the maxillary chemoreceptors for feeding deterrent compounds. It is more likely that the actual food intake in maxillectomized larvae is controlled by the presence of feeding deterrents than by the presence of feeding stimulants. ZUSAMMENFASSUNG CHEMOREZEPTOREN IN DER PRAEORALHÖHLE DES TABAKHORNWURMS , MANDUCA SEXTA, UND IHRE MÖGLICHE BEDEUTUNG FÜR DAS VERHALTEN BEIM FRESSEN Wie Wirtswahlversuche zeigten, verlieren Larven des Tabakhornwurms nach Antennen‐ und Maxillenentfernung nicht die Fähigkeit zwischen einer Wirtspflanze (Tomate) und einer Nichtwirtspflanze (Canna) zu unterscheiden. Wenn jedoch auch das Labrum entfernt wurde, konnte kein Unterschied mehr in der Bevorzugung einer der beiden Pflanzen gefunden werden. Dies läßt Chemorezeptoren im Labrum vermuten. Raster‐elektronenmikroskopische Bilder des Epipharynx ließen ein Paar von Rezeptoren mit möglicherweise chemorezeptiven Strukturen erkennen. Mit elektrophysiologischen Methoden wurde die Geschmacksfunktion dieser Sensillen nachgewiesen und es wurden einige Eigenschaften untersucht. Dabei wurde die Aktivität von nicht mehr als drei verschiedenen Sinneszellen in jedem Epipharynxsensillum festgestellt. Eine Zelle erwies sich als empfindlich für verschiedene, geschmacklich unangenehme Verbindungen. Saft von Tomaten und Canna stimulierten keine besonderen Sinneszellen; dennoch sind die Verhaltensreaktionen gegenüber diesen Pflanzen völlig verschieden. Es wird vermutet, daß dieses Sinnesorgan Information über die chemische Zusammensetzung der Pflanzen in bestimmten Aktivitätsmustern übermittelt. Die Fraßtests an verschiedenen Diäten zeigten, daß Maxillenektomie die fraßstimulierende Wirkung von Saccharose vermindert, allerdings nicht vollständig. Elektrophysiologisch wurde keine Aktivität eines spezifischen epipharyngalen Zuckerrezeptors in den epipharyngalen Sensillen festgestellt. Jedoch wurde die Reaktion von zwei Zellen auf Salz in Gegenwart von Zucker gehemmt. Die epipharyngalen Chemorezeptoren arbeiten als eine zweite Kontrollstelle nach den maxillaren Chemorezeptoren für fraßabschreckende Verbindungen. Es ist wahrscheinlich, daß die tatsächliche Nahrungsaufnahme bei Larven nach Maxillenentfernung eher durch die Gegenwart von Fraßdeterrentien gesteuert wird als durch die Gegenwart von Fraßstimulantien.