用于检测拟南芥对咀嚼式昆虫抗性的选择与非选择试验

摘要

可通过多种方法检测植物对咀嚼式昆虫食草动物的抗性。本文中，我们展示了如何利用模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）建立选择性和非选择性实验，以鉴定其对害虫小菜蛾（Pieris rapae）的抗性。

摘要

小菜蛾幼虫是农业环境中的一种害虫。这种毛虫以十字花科植物为食，该科植物包括多种农作物，如卷心菜、西兰花、 Brussels 芽菜等。昆虫的饲养在温室内的卷心菜植株上进行。饲养 Pieris rapae 至少需要两个笼子：一个用于饲养幼虫，另一个用于饲养成虫（即蝴蝶）。为了研究植物激素和有毒植物化学物质在抵抗该害虫中的作用，我们展示了两个实验。首先，测定茉莉酸（JA——一种常与抗虫性相关的植物激素）在抵抗咀嚼式口器昆虫 Pieris rapae 中的作用。可通过比较野生型植株与茉莉酸合成缺陷型突变体植株上毛虫的生长情况来评估其抗性。该实验被称为“无选择实验”，因为幼虫被迫仅取食一种合成或缺乏茉莉酸的植物。其次，我们展示了一项研究芥子油苷在产卵（产蛋）信号中作用的实验。在此“选择实验”中，使用野生型和芥子油苷合成缺陷型突变体拟南芥，允许雌性蝴蝶自由选择在两种基因型植株中的任意一种上产卵。本视频展示了这两个实验的设置过程以及代表性实验结果。 关键词：小菜蛾，Pieris rapae，十字花科，茉莉酸，JA，芥子油苷，拟南芥，抗虫性，无选择实验，选择实验，植食性昆虫，植物-昆虫互作

方案

无选择实验：

1. 用塑料杯小心地将目标拟南芥植株罩住。本实验中使用的是：Col-0（野生型）以及茉莉酸（JA）合成缺陷的突变体。注意尽量减少对叶片的损伤，为此我使用这支画笔的背面操作。
   
2. 用细毛画笔从卷心菜上的种群中取出一只刚孵化的幼虫。
   
3. 小心地将幼虫放置在拟南芥植株上。
   
4. 在第4、7、10天称量幼虫体重。提示：将植物培养在短日照条件（8小时光照）下，以促进营养生长（1只幼虫可在1株植物上完成其完整生活史）。

选择实验：

1. 选择两种不同基因型的植株，每种基因型各选一株。最好将植株种植于同一花盆中，以减少其他因素（如托盘效应等）的影响。
   
2. 将植株放入蝴蝶饲养笼中。
   
3. 选择一只具有生育能力的雌性个体。通常我会捕捉正在饲养种群中活跃产卵的雌性。
   
4. 将该雌性释放到饲养笼中，使其在两株植物之间自由选择，持续24小时。
   

提示 1：为消除学习效应的影响，不要将雌性个体重复用于后续的选择测试。

提示 2： 只能比较具有相似生长表型的植株。或者，可以将每种基因型的叶片分别放在锥形瓶顶部，比较其对雌虫的吸引性。

有关本实验方案以及植物对昆虫食草动物的免疫反应的更多信息，请访问 Annual Reviews of Plant Biology。