Patterns of plumericin concentration in leaves of Himatanthus tarapotensis (Apocynaceae) and its interactions with herbivory in the Peruvian amazon

Abstract

We explored the concentration patterns of the bioactive metabolite plumericin produced by Himatanthus tarapotensis (Apocynaceae) under different edaphic conditions and variations in rainfall intensity, as well as its potential role in the chemical defense against insect herbivores. Values of plumericin concentration from leaves were obtained by High-Performance Liquid Chromatography, and evaluated as a function of differences in soil types, variation of precipitation, and variation of the abundance of insect herbivores, using first a Repeated Measures Correlation (rmcorr) and then a Generalized Linear Mixed Model (GLMM) analysis. Plumericin concentration is highly variable among plants, but with a significantly higher concentration in plants growing on clay soil compared to that of the white-sand soil habitat (p < 0.001). Plumericin concentration is not affected by precipitation. The caterpillar of Isognathus leachii (Lepidoptera: Sphingidae) is the most conspicuous herbivore of H. tarapotensis, and its presence is continuous but not related to plumericin concentration, probably because of its capacity to elude the chemical defense of this plant. Nevertheless, our multivariate model revealed that plumericin concentration is related to the abundance of Hymenoptera (Formicidae), and this relationship is significantly influenced by the soil parameters of carbon percentage, clay percentage, and phosphorous percentage (p < 0.001). Plumericin is a mediating agent in the interaction between H. tarapotensis and its natural environment. Variation in plumericin concentration would be induced by the abundance of Hymenoptera (Formicidae), probably as a chemical response against these insects, and by differences in soil nutrient availability.

Se exploraron los patrones de concentración del metabolito bioactivo plumericina producido por Himatanthus tarapotensis (Apocynaceae) bajo diferentes condiciones edáficas y variaciones en la intensidad de las precipitaciones, así como su potencial papel en la defensa química contra insectos herbívoros. Los valores de la concentración de plumericina de las hojas se obtuvieron mediante cromatografía líquida de alto rendimiento, y se evaluaron en función de las diferencias en los tipos de suelo, la variación de las precipitaciones y la variación de la abundancia de insectos herbívoros, utilizando primero una correlación de medidas repetidas (rmcorr) y luego un análisis de modelo lineal mixto generalizado (GLMM). La concentración de plumericina es muy variable entre las plantas, pero con una concentración significativamente mayor en las plantas que crecen en suelo arcilloso en comparación con la del hábitat de suelo de arena blanca (p < 0,001). La concentración de plumericina no se ve afectada por las precipitaciones. La oruga de Isognathus leachii (Lepidoptera: Sphingidae) es el herbívoro más conspicuo de H. tarapotensis, y su presencia es continua pero no está relacionada con la concentración de plumericina, probablemente por su capacidad de eludir la defensa química de esta planta. Sin embargo, nuestro modelo multivariante reveló que la concentración de plumericina está relacionada con la abundancia de Hymenoptera (Formicidae), y esta relación está significativamente influenciada por los parámetros del suelo de porcentaje de carbono, porcentaje de arcilla y porcentaje de fósforo (p < 0,001). La plumericina es un agente mediador en la interacción entre H. tarapotensis y su entorno natural. La variación en la concentración de plumericina estaría inducida por la abundancia de Hymenoptera (Formicidae), probablemente como respuesta química contra estos insectos, y por las diferencias en la disponibilidad de nutrientes del suelo.