利用夹笼法评估大白菜品种对小菜蛾的抗性机制及硫代葡萄糖苷的防御作用

这篇研究通过夹笼法（clip-cage）系统评估了29个大白菜（Brassica rapa L.）品种对小菜蛾（DBM，Plutella xylostella）的抗性差异，结合硫代葡萄糖苷（GSLs）代谢谱分析，揭示了吲哚类GSLs（如新葡萄糖芸苔素NeoI3M）与抗虫性的显著负相关性。研究为抗虫育种和可持续农业提供了关键靶点，并验证了夹笼法在植物-害虫互作研究中的实用性。

　　

引言

大白菜（Brassica rapa L.）作为全球重要蔬菜作物，其栽培常受小菜蛾（DBM，Plutella xylostella）威胁。这种专食性害虫对常规杀虫剂已产生广泛抗性，亟需开发基于植物自身抗性的治理策略。硫代葡萄糖苷（GSLs）作为十字花科特有次生代谢物，其与DBM互作机制尚不明确。本研究通过夹笼法结合GSLs代谢分析，旨在筛选抗性品种并解析关键抗虫化合物。

材料与方法

品种与实验设计：29个大白菜品种（含3个商业品种）在控温条件下培育，通过丙烯笼（acrylic cage）初筛抗性差异显著的6个品种，进一步采用自制夹笼（含95 μm尼龙网）进行室内外实验。
DBM培养：实验室种群饲喂无农药萝卜芽，维持25±3°C、60%湿度条件。
GSLs分析：通过UPLC-MS/MS定量10种GSLs（5种脂肪族、4种吲哚类、1种芳香族），以芥子碱（sinigrin）为内标。

结果

抗性筛选：丙烯笼实验显示，W42 * 41、W34和19-FQ-49-1为易感品种（幼虫质量2.26 mg），W43 * 44抗性最强（1.49 mg）。夹笼法验证中，CR品种在田间表现持续抗性（p=0.0538），而W43 * 44抗性因环境波动丧失。
GSLs谱特征：所有品种以吲哚类GSLs为主（>80%），其中新葡萄糖芸苔素（NeoI3M）占比最高（25.9-56.9%）。抗性品种总GSLs含量显著高于易感组。
关键关联：线性回归显示，NeoI3M与幼虫质量呈显著负相关（p=0.012），剔除后总GSLs相关性消失（p=0.072），表明其为核心抗性因子。

讨论

方法学价值：夹笼法虽受环境限制，但为抗性精准评估提供新工具。室内外结果差异提示需结合多环境验证抗性稳定性。
GSLs的防御角色：高NeoI3M可能通过延缓幼虫发育增强抗性，与既往报道的GSLs对专食性害虫的“双重作用”假说形成对照。其他因素（如叶片形态、微生物组）或协同调控抗性。

结论

本研究首次将夹笼法应用于大白菜-DBM互作研究，锁定NeoI3M为关键抗性标志物，为抗虫育种提供分子靶点。未来需整合多组学手段解析GSLs代谢通路与环境互作机制。