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Age-dependent fitness costs of alarm signaling in aphids

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Abstract:

For an alarm signal to evolve, the benefits to the signaler must outweigh the costs of sending the signal. Research has largely focused on the benefits of alarm signaling, and the costs to an organism of sending an alarm signal are not well known. When attacked by a predator, aphids secrete cornicle droplets, containing an alarm pheromone, for individual protection and to warn clonemates. As aphid alarm pheromone is synthesized de novo in a feedback loop with juvenile hormone, we hypothesized that the secretion of cornicle droplets may result in a direct fitness cost to the emitter. We show that the secretion of a single cornicle droplet by pre-reproductive (third- and fourth-instar) pea aphids, Acyrthosiphon pisum, directly altered the timing and number of offspring produced. Third-instar pea aphids delayed offspring production but produced more offspring overall than non-secreting aphids, demonstrating a life-history shift but no significant fitness cost of droplet secretion. Fourth-instar pea aphids also delayed offspring production but produced the same number of offspring as non-secretors, resulting in a direct fitness cost of droplet secretion. Offspring production by adult, reproductive pea aphids that secreted a cornicle droplet did not differ from that of non-secretors. Thus, the fitness costs of secreting cornicle droplets containing an alarm signal are age-dependent.

Pour qu'un signal d'alerte évolue, il faut que les bénéfices qu'en tire l'émetteur soient supérieurs aux coûts qui s'y rattachent. Les bénéfices des signaux d'alerte ont été bien étudiés, mais les coûts rattachée à l'émission de signaux pour un organisme sont mal connus. Lors de l'attaque d'un prédateur, les pucerons sécrètent dans leurs cornicules des gouttelettes contenant une phéromone d'alerte pour leur protection individuelle et pour avertir les partenaires de leur clone. La phéromone d'alerte est synthétisée de novo dans un système de boucles de rétroaction avec l'hormone juvénile; nous posons donc en hypothèse que la sécrétion de gouttelettes dans les cornicules peut se faire directement au détriment du fitness de l'émetteur. Mous démontrons ici que la sécrétion d'une seule gouttelette de phéromone chez des pucerons du pois, Acyrthosiphon pisum, en phase préreproductive (3e et 4e stades) suffit pour retarder la production de rejetons et en modifier le nombre. Les pucerons de 3e stade retardent leur production de rejetons, mais, dans l'ensemble, ils en produisent plus que les pucerons qui ne sécrètent pas de phéromone, ce qui dénote que la production de sécrétions entraîne une modification des paramètres démographiques, sans aucune perte du fitness. Les pucerons de 4e stade retardent aussi leur production de rejetons, mais en produisent le même nombre que les pucerons qui ne sécrètent pas de phéromone, ce qui résulte en des pertes directes de fitness. Les pucerons reproducteurs adultes qui sécrètent des gouttelettes dans leurs cornicules produisent le même nombre de rejetons que les pucerons adultes qui ne le font pas. Donc, les coûts aux dépens du fitness de la production de gouttelettes contenant de la phéromone d'alerte dépendent de l'âge.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2003

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nrc/cjz/2003/00000081/00000005/art00002
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