Bark beetle pheromones: evidence for physiological synthesis mechanisms and their ecological implications

A review of research papers contributing to an understanding of mechanisms of terpene metabolism is presented along with new findings on this subject. The conclusion of this work is that the terpenoid‐type bark beetle pheromones are probably microsomal cytochrome‐P‐450‐produced metabolites of host terpenes. The octane pheromones are de novo or steroid by‐product synthetic compounds. This contrasts with the terpenoid pheromones, which are the result of xenobiotic detoxification mechanisms, most notably the cytochrome P‐450, epoxide hydrase, and conjugating enzyme systems. Differences between the protein structure of these enzymes among bark beetle species and sexes, as reflected by polyacrylamide gel electrophoresis patterns of microsomal fractions, account for much of the specificity of pheromones produced and responded to by these beetles. In some cases, microorganisms contribute, possibly via mixed‐function oxidase involvement, to the terpene pheromone production. Behavioral implications of these pheromones and their interactions are discussed. Zusammenfassung Borkenkäferpheromone: Beweis für physiologische Ausbaumechanismen und ihre ökologischen Auswirkungen In dieser Arbeit wird ein zusammenfassender Überblick über wissenschaftliche Abhandlungen dargestellt, der zum Verständnis der Mechanismen des Terpenmetabolismus zusammen mit neuen Erkenntnissen auf diesem Gebiet beiträgt. Die Schlußfolgerung dieser Arbeit ist folgende: die terpenoiden Arten der Borkenkaferpheromone sind höchstwahrscheinlich Wirtsterpenmetaboliten, die vom Mikrosomzytochrom P‐450 produziert werden. Die Oktanpheromone sind de novo Verbindungen oder steroide Nebenprodukte synthetischer Verbindungen. Das kontrastiert mit den terpenoiden Pheromonen, die das Ergebnis xenobiotischer Entgiftungsmechanismen sind, wobei das Zytochrom P‐450, Epoxydhydrase und konjugierende Enzymsysteme am besten feststellbar sind. Unterschiede in der Eiweißstruktur dieser Enzyme bei Borkenkäferspezies und ‐Geschlecht, wie sie von polyacrylamiden Gelelektrophoresemustern von Mikrosomenfraktionen widergespiegelt werden, erklären die Spezifizierung der Pheromone, die diese Käfer produzieren und auf die sie reagieren. In einigen Fällen wirken Mikroorganismen an der Produktion der Terpenpheromone mit, möglicherweise via Mehrfachfunktion Oxydase. Auswirkungen des Verhaltens dieser Pheromone und ihre Wechselwirkungen werden diskutiert.