To understand the role of allelochemicals in predator-prey interactions it is not sufficient to study the behavioral responses of predator and prey. One should elucidate the origin of the allelochemicals and be aware that it may be located at another trophic level. These aspects are reviewed for predator-prey interactions in general and illustrated in detail for interactions between predatory mites and herbivorous mites. In the latter system there is behavioral and chemical evidence for the involvement of the host plant in production of volatile allelochemicals upon damage by the herbivores with the consequence of attracting predators. These volatiles not only influence predator behavior, but also prey behavior and even the attractiveness of nearby plants to predators. Herbivorous mites disperse away from places with high concentrations of the volatiles, and undamaged plants attract more predators when previously exposed to volatiles from infested conspecific plants rather than from uninfested plants. The latter phenomenon may well be an example of plant-to-plant communication. The involvement of the host plant is probably not unique to the predator-herbivore-plant system under study. It may well be widespread since it makes sense from an evolutionary point of view. If so, prospects for application in pest control are wide open. These are discussed, and it is concluded that crop protection in the future should include tactics whereby man becomes an ally to plants in their strategies to manipulate predator-prey interactions through allelochemicals.

Abstract Differentiation of specialized cell types in multicellular organisms requires orchestrated actions of cell fate determinants. Stomata, valves on the plant epidermis, are formed through a series of differentiation events mediated by three closely related basic-helix-loop-helix proteins: SPEECHLESS (SPCH), MUTE, and FAMA. However, it is not known what mechanism coordinates their actions. Here, we identify two paralogous proteins, SCREAM (SCRM) and SCRM2, which directly interact with and specify the sequential actions of SPCH, MUTE, and FAMA. The gain-of-function mutation in SCRM exhibited constitutive stomatal differentiation in the epidermis. Conversely, successive loss of SCRM and SCRM2 recapitulated the phenotypes of fama, mute, and spch, indicating that SCRM and SCRM2 together determined successive initiation, proliferation, and terminal differentiation of stomatal cell lineages. Our findings identify the core regulatory units of stomatal differentiation and suggest a model strikingly similar to cell-type differentiation in animals. Surprisingly, map-based cloning revealed that SCRM is INDUCER OF CBF EXPRESSION1, a master regulator of freezing tolerance, thus implicating a potential link between the transcriptional regulation of environmental adaptation and development in plants.

Plants and carnivorous arthropods can interact mutualistically. A recent discovery is that such mutualisms can be mediated by volatile compounds — produced by plants in response to herbivore damage — that attract carnivores. However, after emission of these attractants, the plant has no control over their use. Thus, exploitation of the information may occur, to the detriment of the plant, leading to costs in addition to benefits. Although all plants studied to date become attractive to carnivorous arthropods after damage by herbivores, they do so in different ways and it is important to understand why this is so.

Abstract Herbivore feeding elicits defense responses in infested plants, including the emission of volatile organic compounds that can serve as indirect defense signals. Until now, the contribution of plant tissue wounding during the feeding process in the elicitation of defense responses has not been clear. For example, in lima bean (Phaseolus lunatus), the composition of the volatiles induced by both the insect caterpillar Spodoptera littoralis and the snail Cepaea hortensis is very similar. Thus, a mechanical caterpillar, MecWorm, has been designed and used in this study, which very closely resembles the herbivore-caused tissue damage in terms of similar physical appearance and long-lasting wounding period on defined leaf areas. This mode of treatment was sufficient to induce the emission of a volatile organic compound blend qualitatively similar to that as known from real herbivore feeding, although there were significant quantitative differences for a number of compounds. Moreover, both the duration and the area that has been mechanically damaged contribute to the induction of the whole volatile response. Based on those two parameters, time and area, which can replace each other to some extent, a damage level can be defined. That damage level exhibits a close linear relationship with the accumulation of fatty acid-derived volatiles and monoterpenes, while other terpenoid volatiles and methyl salicylate respond in a nonlinear manner. The results strongly suggest that the impact of mechanical wounding on the induction of defense responses during herbivore feeding was until now underestimated. Controlled and reproducible mechanical damage that strongly resembles the insect's feeding process represents a valuable tool for analyzing the role of the various signals involved in the induction of plant defense reactions against herbivory.

Significance Plants receive volatile compounds emitted by neighboring plants that are infested by herbivores, and consequently the receiver plants begin to defend against forthcoming herbivory. To date, how plants receive volatiles and, consequently, how they fortify their defenses, is largely unknown. We found that tomato plants absorbed the airborne green leaf alcohol ( Z )-3-hexenol emitted by neighboring conspecific plants under attack by herbivores and subsequently converted the alcohol to a glycoside. The glycoside suppressed growth and survival rates of cutworms. The accumulation of glycoside in the receiver plants explained the defense acquired via “smelling” their neighbors. This study showed that the processing of a volatile compound is a mechanism of volatile reception in tomato plants.

We observed the seasonal occurrence of diamondback moth (DBM) larvae, Plutella xylostella (Lepidoptera: Plutellidae), and their native parasitoid wasps, Cotesia vestalis (Hymenoptera: Braconidae), on mizuna plants, Brassica rapa var. laciniifolia (Brassicales: Brassicaceae), in three commercial greenhouses and on wild cruciferous weeds, Rorippa indica (Brassicales: Brassicaceae), in the surrounding area in the Miyama countryside in Kyoto, Japan. The occurrences of DBM larvae in greenhouses followed their occurrence in the surrounding area: however, some occurrences of DBM in greenhouses took place when the DBM population in the surrounding was rather low. This suggests that the occurrence of DBM in greenhouses cannot always be explained by its seasonal occurrence in the surrounding areas. The occurrence of C. vestalis followed that of DBM larvae in mizuna greenhouses and in the surrounding areas. No C. vestalis were recorded in greenhouses when DBM was not present. Cotesia vestalis females preferred volatiles emitted from DBM-infested mizuna plants to those from uninfested conspecifics under laboratory conditions. Natural HIPVs (herbivory-induced plant volatiles) emitted from DBM-infested mizuna plants in greenhouses probably attracted C. vestalis from the surrounding area to cause their co-occurrence.