Metabolism of amino acids, organic acids and sugars extracted from the xylem fluid of four host plants by adult <i>Homalodisca coagulata</i>

Abstract

Abstract The efficiency of amino acid, organic acid and sugar metabolism was quantified for adult Homalodisca coagulata (Say) (Homoptera: Cicadellidae) by comparing chemical profiles of xylem fluid (food source) and insect exudate. Leafhoppers were confined in Parafilm® sachets to stems of 4 host plants: [Baccharis halimifolia (L.), Lagerstroemia indica (L.), Prunus salicina (Lindl.), Prunus persica (L.), Batsch]. Insect feeding rates (0.09‐0.27 ml h −1 ***), exudate osmolarity (7.8–12.8 mM) and exudate composition (mainly inorganic entities) were characteristic of a xylem feeder. Total organic solute concentration in the xylem fluid of B. halimifolia, L. indica, P. salicina and P. persica was ca. 9.4, 13,8, 5.5 and 1.8 mM, respectively. Nineteen protein amino acids, 7 organic acids and 3 or 4 sugars were identified in the xylem fluid. Total amino acids, organic acids and sugars were metabolized with ca. 99% efficiency. Glutamine, asparagine, arginine and citric, malic and succinic acids, the predominant organic compounds in the xylem fluid of all four plant species, were metabolized with greater than 99% efficiency. Cysteine (51%), methionine (74%) and oxalic acid (77%) were metabolized with the lowest efficiency. The primary nitrogenous waste was NH + 4 ; uric acid or urea were not detected. Nitrogen retention was generally less than 60% of dietary nitrogen. High feeding rates, ammonotelism and an extremely high metabolic efficiency of organic compounds permit H. coagulata to subsist on the dilute and skewed chemical profile of xylem fluid. Résumé Metabolisms des acides amines, des acides organiques et des sucres extraits de la sève du xylème de quatre plantes‐hôtes par Homalodisca coagulata L'efficacité du métabolisme des amino‐acides, des acides organiques et des sucres a été quantifiée chez des H. coagulata Say (Ho***rn. Cicadellidae) adultes, en comparant la composition chimique de la sève du xylème et du miellat des insectes. Les cicadelles ont été maintenues dans des sachets de parafilm avec des tiges de 4 plantes hôtes: Baccharis halimifolia L., Lagerstroemia indica L., Prunus salicina Lindl. et Prunus persica Batsch. Le taux de consommation (0,09 à 0,27 ml hr −1 , l'osmolarité du miellat (7,8 à 12,8 mM) et la composition du miellat (principalement des éléments inorganiques) sont caractéristiques des consommateurs de xylème. Les concentrations organiques totales en soluté de la sève du xylème étaient respectivement: 9,4; 13,8; 5,5; et 1,8 mM chez B. halimifolia, L. indica, P. salicina et P. persica. 19 amino acides protéiques, 7 acides organiques et 3 ou 4 sucres ont été identifiés dans la sève du xylème. Les acides aminés, les acides organiques et les sucres ont été metabolisés dans leur ensemble avec une efficacité de 99%. La glutamine, l'asparagine, l'arginine et les acides citrique, malique et succinique, ‐ les principaux composés organiques de la sève du xylème de ces 4 plantes, ‐ ont été metabolisés avec plus de 99% d'efficacité. La cysteine (51%), la méthionine (74%) et l'acide oxalique (77%) ont été métabolisés avec une plus faible efficacité. Le déchet azoté primarie était NH + 4 ; l'acide urique et lurée n'ont pas été décelés. La fixation d'azote a été généralement inférieure à 60% de l'azote consommé. Des taux de consommation élevés, l'ammonotélisme et une efficacité extrêmement élevée du métabolisme des composés organiques permettent à H. coagulata de survivre malgré la composition chimique biaisée et la dilution de la sève du xylème.