芥蓝基因型对小菜蛾（Plutella xylostella）的抗性机制：物理和形态特征的作用

《Pest Management Science》：Resistance mechanisms in collard green genotypes to Plutella xylostella: role of physical and morphological traits

抗性机制研究显示，羽衣甘蓝不同基因型通过叶蜡质含量增加、叶硬度提升及颜色参数差异影响钻石斑蛾的取食和发育。基因型32GUA和HS表现出强抗性，分别降低卵量和幼虫存活率，且蜡层厚度与抗宿主选择呈正相关。抗性机制涉及抗宿主选择和抗生（如延长幼虫期、降低 pupal 重量）。研究建议利用高抗性基因型（如32GUA、HS）替代传统防治方法，减少化学农药依赖，需进一步验证田间抗性和多抗性整合。

　　这项研究探讨了不同甘蓝型羽衣甘蓝（*Brassica oleracea* var. *acephala*）基因型对钻石背甲虫（*Plutella xylostella*）的抗性机制，涉及抗性反应的两个主要类型：抗交配（antixenosis）和抗生理（antibiosis）。钻石背甲虫是全球重要的十字花科作物害虫，其幼虫会对植物造成显著的叶片脱落，导致严重的经济损失。传统的害虫控制方法主要依赖合成杀虫剂，但这种害虫的短生命周期、高繁殖力、遗传可塑性以及不合理的杀虫剂使用，导致其对多种化学药剂产生抗性，已报告超过866种抗性案例。因此，寻找有效的害虫管理策略变得尤为重要，其中利用抗性植物基因型成为一种潜在的可持续控制方法。

植物对昆虫的抗性通常分为三种机制：抗生理、抗交配和耐受性。抗生理机制是指植物对昆虫的生理过程产生负面影响，例如减少昆虫的体型、体重、寿命，甚至导致其物理畸形。抗交配机制则涉及昆虫对植物的吸引力减少，干扰其取食和产卵行为，从而降低害虫种群数量。耐受性则是植物在受到昆虫侵害后仍能维持产量，不会直接影响昆虫的生物学特性或行为。在这项研究中，研究人员主要关注抗生理和抗交配这两种机制，通过评估不同基因型对昆虫的取食偏好、生物表现以及叶片物理和形态特征，来探究其抗性背后的潜在原因。

在实验设计中，研究人员首先对17种甘蓝型羽衣甘蓝基因型进行了评估，其中一些基因型表现出对钻石背甲虫的抗性。通过比较昆虫在不同基因型上的发育时间、存活率、蛹重和叶片消耗量，研究人员发现，某些基因型能够显著延长昆虫的发育过程，甚至降低其存活率。例如，基因型32GUA和HS的昆虫表现出较长的发育阶段和较低的存活率，这可能与其较高的叶片蜡含量和硬度有关。这些物理和形态特征可能在昆虫的取食和产卵行为中起到关键作用，从而减少害虫对植物的侵害。

此外，研究人员还评估了叶片颜色对昆虫取食和产卵的影响。通过使用CIE系统测量叶片的色度参数，他们发现某些基因型的叶片颜色可能影响昆虫的取食偏好。例如，绿色度较高的叶片可能更容易吸引昆虫产卵，而具有红色或黄色色调的叶片可能具有较强的抗交配作用。这一发现表明，植物的视觉特征在害虫选择过程中可能起到重要作用，可能是昆虫通过视觉信号识别适合的宿主植物。

为了进一步理解这些抗性机制，研究人员采用了聚类分析，将基因型分为三个抗性类别：高度抗性、中度抗性和易感型。结果显示，基因型32GUA和HS表现出显著的抗交配效应，而其他一些基因型则显示出中度抗性。这种分类有助于识别那些能够有效减少害虫侵害的植物基因型，为害虫管理提供科学依据。

研究还揭示了叶片蜡含量、硬度和颜色之间的相关性。高蜡含量通常与叶片硬度增加相关，而较高的硬度可能限制昆虫的取食和产卵行为。同时，蜡含量和叶片颜色可能共同影响昆虫的取食行为，导致其减少对某些植物的侵害。这些发现强调了植物形态和化学特征在抗虫性中的协同作用，为未来开发抗虫作物提供了新的思路。

通过主成分分析（PCA），研究人员整合了昆虫的生物反应和植物的形态特征，发现第一主成分（PC1）主要与叶片蜡含量和颜色参数相关，而第二主成分（PC2）则与蛹重和颜色参数有关。这表明，叶片的物理和化学特性在昆虫的发育和生存中扮演了重要角色，同时颜色参数可能作为宿主质量的指示器。基因型32GUA和HS在PC1上得分较高，表明它们在抗交配方面具有优势，而HI CROP和MGI则接近原点，说明它们在抗性方面表现较弱。

这项研究的发现对于害虫管理具有重要意义。抗性植物基因型的利用可以减少对化学杀虫剂的依赖，降低抗性发展的风险，同时促进可持续农业实践。然而，尽管某些基因型在实验室条件下表现出良好的抗性，其在田间应用时仍需谨慎。需要进一步研究这些基因型在实际种植环境中的表现，以及它们是否会对其他害虫产生负面影响。此外，还需探索叶片蜡含量和颜色的具体成分，以确定其对昆虫行为的确切影响机制。

总的来说，这项研究揭示了甘蓝型羽衣甘蓝基因型在对抗钻石背甲虫方面的多样性，强调了植物形态和化学特征在抗虫性中的重要作用。这些发现不仅有助于理解昆虫与植物之间的相互作用，还为开发新的害虫管理策略提供了理论支持和实践指导。通过选择具有抗性特性的植物基因型，可以有效减少害虫侵害，提高作物产量，同时降低环境和人类健康风险。