蔬菜芸薹属作物对甘蓝蚜抗性机制研究：C基因组物种的抗生素抗性筛选与关键调控通路分析

这篇研究通过筛选19个C基因组芸薹属(Brassica)种质资源，系统评估了其对甘蓝蚜(Brevicoryne brassicae)的抗生素抗性(antibiosis resistance)。研究发现抗性种质通过显著延长蚜虫生殖前期(pre-reproductive period)抑制种群增长，其中B. cretica和B. villosa表现突出，其抗性机制与茉莉酸(JA)信号通路转录因子(如MYC2-4、WRKY7/11/44)的组成型上调密切相关。

　　

引言

全球蔬菜生产面临甘蓝蚜(Brevicoryne brassicae)等害虫的严重威胁。作为专食性害虫，甘蓝蚜通过直接取食和传播芜菁花叶病毒(TuMV)等病原体造成经济损失。当前防治主要依赖拟除虫菊酯等化学农药，但抗药性风险日益凸显。寄主植物抗性(HPR)作为综合害虫管理(IPM)的核心组分，其部分抗性(partial resistance)因多基因调控和持久性优势备受关注。本研究聚焦芸薹属C基因组物种，结合转录组学预筛选与生物学验证，探索抗性种质资源。

材料与方法

实验材料：

选用19个芸薹属种质，包括4个物种——甘蓝(B. oleracea)、克里特芥(B. cretica)、大果芥(B. macrocarpa)和绒毛芥(B. villosa subsp. tinei)。其中9个种质基于历史抗性记录筛选，另9个通过茉莉酸(JA)通路基因表达谱选定，包括COI1、JAZ1-12、MYC2-4等19个转录因子在甘蓝中的49个直系同源基因。

抗性筛选：

在受控环境中，用3只1日龄蚜虫若虫接种6真叶期植株，14天后统计种群数量。对8个表现差异显著的种质进一步开展蚜虫生物学分析，包括发育历期、内禀增长率(r_m)、种群倍增时间(DT)及相对生长速率(MRGR)。

结果

抗性种质鉴定：

种群数量在种质间差异达3倍，B. villosa subsp. tinei（编号2）和B. cretica（编号16）的蚜虫数量分别比对照品种'Doric F1'减少66%和58%。线性回归显示，53.9%的抗性变异可由生殖前期延长解释。

关键生物学参数：

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  发育延缓：抗性种质显著延长第4若虫期（B. cretica编号16达2.5天，比敏感种质长1.3倍）

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  繁殖抑制：B. cretica种质使日均产蚜量降至1.5-1.8头，内禀增长率(r_m)降低至0.19

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  体重调控：敏感种质蚜虫10日龄体重达25.1×10^-5g，而抗性种质仅16.4×10^-5g

JA通路关联性：

转录组热图显示，抗性种质中JA信号核心元件（如MYC2、WRKY33）表达量较群体均值高2-3倍，其中B. cretica编号16的JA通路基因平均表达量达1467.6 mRNA reads（群体均值697.8）。

讨论

抗性机制解析：

研究首次通过线性回归量化了生殖前期延长对抗性表型的贡献率。这与EPF（昆虫病原真菌）等生物农药的协同作用潜力相关——发育延迟可延长病原体侵染窗口期。

育种应用价值：

B. cretica作为甘蓝近缘种，其厚革质叶片等形态特征与抗性相关，为多基因抗性导入栽培种提供资源。但需注意种质间异质性，如B. cretica编号17虽抑制蚜虫繁殖却未显著延缓发育。

IPM整合前景：

部分抗性品种可使田间蚜虫种群增长延迟3-5天，为天敌（如蚜茧蜂）和选择性农药（如氟啶虫酰胺）创造干预时机。但需警惕与SA通路拮抗效应，此前研究显示JA/SA平衡调控影响抗性表达。

结论

本研究确立C基因组野生种作为甘蓝蚜抗性基因库的地位，揭示JA通路调控网络与抗性的分子关联。未来应重点解析抗性种质物理屏障（如蜡质层）与次生代谢物（如硫苷）的协同作用机制，并开展田间抗性持久性评估。