Summary 1. In nature, the fruit fly D rosophila melanogaster is attracted to fermenting fruit. Micro‐organisms like S accharomyces yeasts growing on fruit occupy a commonly overlooked trophic level between fruit and insects. Although the dietary quality of yeast is well established for D . melanogaster , the individual contribution of fruit and yeast on host finding and reproductive success has not been established. 2. Here, we show that baker's yeast S accharomyces cerevisiae on its own is sufficient for fruit fly attraction, oviposition and larval development. In contrast, attraction and oviposition were significantly lower if non‐fermented grape juice or growth media were used, and yeast‐free grapes did not support larval development either. 3. Despite a strong preference for fermented substrates, moderate attraction to and oviposition on unfermented fruit might be adaptive in view of the fly's capacity to vector yeast. 4. Signals emitted by fruit were only of secondary importance because fermenting yeast without fruit induced the same fly behaviour as yeast fermenting on fruit. We identified a synthetic mimic of yeast odour, comprising ethanol, acetic acid, acetoin, 2‐phenyl ethanol and 3‐methyl‐1‐butanol, which was as attractive for the fly as fermenting grape juice or fermenting yeast minimal medium. 5. Yeast odours represent the critical signal to establish the fly–fruit–yeast relationship. The traditional plant–herbivore niche concept needs to be updated, to accommodate for the role of micro‐organisms in insect–plant interactions.

Abstract Background All living things speak chemical. The challenge is to discover the vocabulary, the volatile odorant chemicals that enable communication across phylogenies and to translate them to physiological, behavioural and ecological function. Olfactory receptors (ORs) interface animals with airborne odorants. Expression of single ORs in human embryonic kidney cells (HEK-293) makes it possible to interrogate ORs with synthetic chemicals and to identify cognate ligands that convey olfactory information. Results The cosmopolitan strain of the vinegar fly Drosophila melanogaster has accompanied the human expansion out of Africa, more than ten thousand years ago. These flies are strictly anthropophilic and depend on human resources and housing for survival, particularly in colder climate zones. Curiously, humans sense the scent of a single fly, and more precisely the female pheromone (Z)-4 undecenal (Z4-11Al), at 10 ng/mL (0.06 µmol/L). A screening of all functional human ORs in a HEK-293 assay provides an explanation for this astounding sensitivity, as it shows that OR10A6, one of the most highly expressed human ORs, is specifically tuned to Z4-11Al. Chemical analysis of fly effluvia confirms that cosmopolitan D. melanogaster females release Z4-11Al, while females of an African fly strain from Zimbabwe release a 1:3-blend of Z4-11Al and (Z)-4 nonenal (Z4-9Al). Interestingly, a blend of Z4-9Al and Z4-11Al produces a different aroma than the the single compounds, which is why we readily differentiate cosmopolitan and Zimbabwe flies by nose. Conclusion That we sensitively and specifically perceive the fly pheromone Z4-11Al suggests that it is a component of human odour scenes. This may have afforded a sensory drive during adaptation of commensal flies to human habitats and selected for a role of Z4-11Al in fly aggregation and premating communication. Screening ORs for key ligands leads to the discovery of messenger chemicals that enable chemical communication among and betwen vertebrate and invertebrate animals.

Abstract Specific mate communication and recognition underlies reproduction and hence speciation. Mate communication evolves during adaptation to ecological niches and makes use of social signals and habitat cues. Our study provides new insights in Drosophila melanogaster premating olfactory communication, showing that female pheromone ( Z )-4-undecenal ( Z 4-11Al) and male pheromone cVA interact with food odour in a sex-specific manner. Furthermore, Z 4-11Al, which mediates upwind flight attraction in both sexes, also elicits courtship in experienced males. Twin variants of the olfactory receptor Or69a are co-expressed in the same olfactory sensory neurons, and feed into the same glomerulus in the antennal lobe. Z 4-11Al is perceived via Or69aB, while the food odorant ( R )-linalool is a main ligand for the other variant, Or69aA. That Z 4-11Al mediates courtship in experienced males, not (R)- linalool, is probably due to courtship learning. Behavioural discrimination is reflected by calcium imaging of the antennal lobe, showing distinct glomerular activation patterns by these two compounds. Male sex pheromone cVA is known to affect male and female courtship at close range, but does not elicit upwind flight attraction as a single compound, in to contrast to Z 4-11Al. A blend of cVA and the food odour vinegar attracted females, while a blend of female pheromone Z 4-11Al and vinegar attracted males instead. Sex-specific upwind flight attraction to blends of food volatiles and male and female pheromone, respectively, adds a new element to Drosophila olfactory premating communication and is an unambiguous paradigm for identifying the behaviourally active components, towards a more complete concept of food-pheromone odour objects. Summary The female-produced, species-specific volatile pheromone of D. melanogaster attracts both sexes from a distance, alone and in concert with food odorants, and elicits courtship in experienced males.

(Z)-4-undecenal (Z4-11Al) is the volatile pheromone produced by females of the vinegar fly Drosophila melanogaster. Female flies emit Z4-11Al for species-specific communication and mate-finding. A sensory panel finds that synthetic Z4-11Al has a characteristic flavour, which we perceive even at the small amounts produced by one female fly. Since only females produce Z4-11Al, and not males, we can reliably distinguish between single D. melanogaster males and females, according to their scent. Females release Z4-11Al at 2.4 ng/h and we readily sense 1 ng synthetic Z4-11Al in a glass of wine (0.03 nmol/L), while a tenfold concentration is perceived as a loud off-flavour. This corroborates the observation that a glass of wine is spoilt by a single D. melanogaster fly falling into it, which we here show is caused by Z4-11Al. The biological role of Z4-11Al or structurally related aldehydes in humans and the basis for this semiochemical convergence remains yet unclear.

Abstract Behaviour-modifying chemicals mediate sexual communication and host choice in insect herbivores. Sex pheromones are believed to attract insects by themselves, even though they are released into an atmosphere of plant odorants. We show for the first time that, in codling moth, feeding on apple and pear, that female pheromone is efficient for male attraction only in the presence of host plant odour. In non-host vegetation, male attraction to sex pheromone was very strongly reduced. The role of host odour in sex attraction was then substantiated by blending synthetic pheromone, codlemone, and the kairomone pear ester, a strong host plant attractant. An admixture of pear ester entirely rescued pheromone attraction in non-host vegetation. This field behavioural assay substantiates that host plant olfactory cues are integral part of sexual communication and mate recognition, which provides a mechanism for how shifts to new host plants produce new mate recognition signals.

Yeasts form mutualistic interactions with insects. Hallmarks of this interaction include provision of essential nutrients, while insects facilitate yeast dispersal and growth on plant substrates. A phylogenetically ancient, chemical dialogue coordinates this interaction, where the vocabulary, the volatile chemicals that mediate the insect response, remains largely unknown. Here, we employed gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), followed by hierarchical cluster (HCA) and orthogonal partial least square discriminant analysis (OPLS-DA), to profile the volatomes of six Metschnikowia spp., Cryptococcus nemorosus and brewer's yeast Saccharomyces cerevisiae. The yeasts, which are all found in association with insects feeding on foliage or fruit, emit characteristic, species-specific volatile blends that reflect the phylogenetic context. Species-specificity of these volatome profiles aligned with differential feeding of cotton leafworm larvae Spodoptera littoralis on these yeasts. Bioactivity correlates with yeast ecology; phylloplane species elicited a stronger response than fruit yeasts, and larval discrimination may provide a mechanism for establishment of insect-yeast associations. The yeast volatomes contained a suite of insect attractants known from plant and especially floral headspace, including (Z)-hexenyl acetate, ethyl (2E,4Z)-deca-2,4-dienoate (pear ester), (3E)-4,8-dimethylnona-1,3,7-triene (DMNT), linalool, α-terpineol, β-myrcene or (E,E)-a-farnesene. A wide overlap of yeast and plant volatiles, notably floral scents further emphasizes the prominent role of yeasts in plant-microbe-insect relationships including pollination. The knowledge of insect-yeast interactions can be readily brought to practical application, live yeasts or yeast metabolites mediating insect attraction provide an ample toolbox for the development of sustainable insect management.

Specific mate recognition strongly relies on the chemical senses in many animals, and especially in nocturnal insects. Two signal types lend to premating olfactory communication in terrestrial habitats: sex signals blend into an atmosphere of habitat odorants, where plant volatiles prevail. We show for the first time that males of the African cotton leafworm Spodoptera littoralis perceive female sex pheromone and volatiles of its plant host cotton as a unit, rather than as independent messages. In clean air, S. littoralis males are attracted to flawed pheromone signals, such as single synthetic pheromone components or even the pheromone of a sibling species, Oriental leafworm S. litura. Presence of host plant volatiles, however, strongly reduces the male response to deficient or heterospecific pheromone signals. That plant cues enhance discrimination of sex pheromone quality confirms the idea that specific mate recognition in noctuid moths has evolved in concert with host plant adaptation. A participation of host plant odour in sexual communication suggests that mate recognition is under natural and sexual selection. Moreover, shifts in either female host preference or sex pheromone biosynthesis give rise to new communication channels that have the potential to initiate or contribute to reproductive isolation.

Mate recognition in animals evolves during niche adaptation and involves habitat and social olfactory signals. Drosophila melanogaster is attracted to fermenting fruit for feeding and egg-laying. We show that, in addition, female flies release a pheromone (Z)-4-undecenal (Z4-11Al), that elicits flight attraction in both sexes. The biosynthetic precursor of Z4-11Al is the cuticular hydrocarbon (Z,Z)-7,11-heptacosadiene (7,11-HD), which is known to afford reproductive isolation between the sibling species D. melanogaster and D. simulans. A pair of alternatively spliced receptors, Or69aB and Or69aA, is tuned to Z4-11Al and to food olfactory cues, respectively. These receptors are co-expressed in the same olfactory sensory neurons, and feed into a neural circuit mediating species-specific, long-range communication: the close relative D. simulans, which shares food resources and co-occurs with D. melanogaster, does not respond. That Or69aA and Or69aB have adopted dual olfactory traits highlights the interplay of habitat and social signals in mate finding. These olfactory receptor genes afford a collaboration between natural and sexual selection, which has the potential to drive phylogenetic divergence.