"PYRROLIZIDINE ALKALOID SEQUESTRATION IN WOOD TIGER MOTHS (ARCTIA PLANTAGINIS): A FOLLOW-UP STUDY UTILIZING IMAGE AND CHEMICAL ANALYSIS".

Chemical defences are one of the many armament animals can evolve to decrease the risk of predation. Often these defences are associated with a warning signal, known as aposematic colouration, to display their unprofitability. However, these harmful or distasteful compounds can come with a cost either associated with their de novo synthesis, with their sequestration through their diet or even a combination of those strategies. The wood tiger moth Arctia plantaginis (Linnaeus, 1758) (Erebidae) is a species that has a discrete aposematic polymorphism in the hindwing colour of males (i.e. homozygotes with WW alleles and heterozygotes with WY are white, while homozygous YY are yellow). Females show continuous variation in their hindwing colour (from pure yellow to pure red apparently unaffected by their genotype). This species is known to feed on various plants, but the cost of this generalist strategy is yet to be understood, especially when they feed on plants such as the common ragwort (Senecio jacobaea), known to have high amount of pyrrolizidine alkaloids (PA). The life history cost and benefit of such sequestration was already explained in a previous master thesis performed in 2020. The aim of this thesis is to try to further investigate the cost associated with the sequestration of PAs in their diet whether they are directed towards the synthesis of another chemical defences known as methoxypyrazines (primarily the 2-sec-butyl-3-methoxypyrazine (SBMP) and the 2-isobutyl-3-methoxypyrazine (IBMP)) and/or towards their colouration. The main results of this study showed that the production of methoxypyrazines is unaffected by the PA content in the diet, but rather the ratio between those compounds seems to be different in the YY genotype. A lower amount of alkaloids, as found in the previous master thesis, seems to have an hormesis effect enhancing some features (colours tend to be redder and more saturated). Also, the YY seems to have redder colouration and more saturated colour especially in their forewings. While some measurements have failed to find some correlation with cost associated with PAs sequestration, they might have also shed some light on other aspects that could be interesting to investigate such as the asymmetry found between left and right wings and their ecological functions. Furthermore, our results seem to confirm the previous work about the possible hormesis effect of a low amount of PA in the generalist diet of A. plantaginis.

Le difese chimiche sono uno dei tanti armamenti che gli animali possono evolvere per diminuire il rischio di predazione. Spesso queste difese sono associate a un segnale di avvertimento, noto come colorazione aposematica, per mostrare la loro non profittabilità. Tuttavia, questi composti nocivi o sgradevoli possono avere un costo associato alla loro sintesi de novo, al loro sequestro attraverso la dieta o anche a una combinazione di queste strategie. La falena tigre del legno Arctia plantaginis (Linnaeus, 1758) (Erebidae) è una specie che presenta un polimorfismo aposematico discreto nel colore delle ali posteriore dei maschi (cioè gli omozigoti con alleli WW e gli eterozigoti con WY sono bianchi, mentre gli omozigoti YY sono gialli). Le femmine mostrano una variazione continua nel colore delle ali posteriori (dal giallo puro al rosso puro, apparentemente non influenzato dal genotipo). Questa specie è nota per nutrirsi di varie piante, ma il costo di questa strategia generalista non è ancora stato compreso, soprattutto quando si nutre di piante come la senecio jacobaea (Senecio jacobaea), nota per avere un'elevata quantità di alcaloidi pirrolizidinici (PA). I costi e i benefici di tale sequestro sono già stati illustrati in una precedente tesi di laurea magistrale svolta nel 2020. Lo scopo di questa tesi è cercare di indagare ulteriormente il costo associato al sequestro dei PA nella loro dieta, sia che essi siano diretti verso la sintesi di un'altra difesa chimica nota come metossipirazine (principalmente la 2-sec-butil-3-metossipirazina (SBMP) e la 2-isobutil-3-metossipirazina (IBMP)) e/o verso la loro colorazione. I principali risultati di questo studio hanno dimostrato che la produzione di metossipirazine non è influenzata dal contenuto di PA nella dieta, ma piuttosto il rapporto tra questi composti sembra essere diverso nel genotipo YY. Una minore quantità di alcaloidi, come riscontrato nella precedente tesi di master, sembra avere un effetto ormesi che esalta alcune caratteristiche (i colori tendono a essere più rossi e saturi). Inoltre, la YY sembra avere una colorazione più rossa e più satura, soprattutto nelle ali anteriori. Sebbene alcune misurazioni non siano riuscite a trovare una correlazione con i costi associati al sequestro dei PA, potrebbero anche aver hanno fatto luce su altri aspetti che potrebbero essere interessanti da indagare, come l'asimmetria riscontrata tra ala destra e sinistra e le loro funzioni ecologiche. Inoltre, i nostri risultati sembrano confermare il lavoro precedente sul possibile effetto ormesi di una bassa quantità di PA nella dieta generalista di A. plantaginis.