如何有效地筛选植物对蚜虫的抗性

蚜虫是一种小昆虫，它们能刺穿植物的叶子，吸出叶子里的东西。它们会对农作物造成相当大的损害。尽管蚜虫对植物的物理破坏有限，但蚜虫通常会用病毒感染植物，从而破坏全部收成。

植物抗蚜虫

在自然界中，植物有许多方法来抵御昆虫。有些植物的叶子上有厚厚的蜡质表皮或刺;其他的会产生有毒物质或难闻的气味。通过利用植物的自然防御，研究人员可以培育出更好地抵御害虫[3]的植物品种。通过这种方式，我们可以减少杀虫剂的用量，从而生产更清洁的作物。然而，植物抗性育种需要一种简单的方法来筛选许多植物的抗性。

低吞吐量的筛选

到目前为止，寄主植物对蚜虫的抗性已经在蚜虫种群生长研究或蚜虫摄食行为的详细研究中得到了研究。这两种方法都是劳动密集型的。在种群增长研究中，蚜虫的数量是随着时间的推移而计算的。这需要很多植物，很多时间，一个气候可控的空间，以及在测试结束时数蚜虫的大量工时。蚜虫的取食行为可以通过电渗透图(EPG)技术来测量，该技术通过电流的变化来测量蚜虫不同取食阶段[4]。每只蚜虫都被用一根细小的金线连接到一个伏特计上，电信号就会显示蚜虫是否在植物的哪个部位进食。尽管这提供了非常准确的进食行为信息，但这种方法需要非常劳动密集型的处理微小生物，而且只能同时筛选8种植物。因此，两种方法的吞吐量都很低。

一种新的视频跟踪方法

瓦赫宁根大学的Karen Kloth和她的同事开发了一种非常有前途的筛选植物抗蚜虫[5]的新方法。他们使用了视频跟踪软件EthoVision XT自动分析蚜虫行为。他们发现，叶片上的长探针(穿透时间超过15分钟)的数量是衡量寄主植物抗蚜虫能力的一个很好的指标。通过测定蚜虫在叶盘上不移动的时间，这些长探针可以自动测量。其他可以通过视频跟踪自动测量的参数，如蚜虫的行走距离，也与植物抗性有关。

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新方法验证

Kloth等人将视频跟踪数据与手动评分的EPG实验结果进行了比较。正如预期的那样，劳动密集型EPG方法仅使用几次重复就给出了准确的植物抗性水平结果。然而，尽管视频跟踪方法需要更多的重复才能获得类似的结果，但它允许同时筛选更多的样本，并具有自动化数据注释的额外好处。

高通量筛选

视频跟踪为大规模筛选植物抗性以及在更广泛的层面上筛选昆虫行为提供了可能。目前，只需Kloth的一种装置，就可以同时筛选100种植物品种。因此，Kloth等人开发的方法对于植物抗蚜虫的高通量筛选是非常有前途的。有了这种方法，寻找合适的植物品系来开发抗虫害作物就容易得多了。

参考文献

1. 水貂AK, Harrewijn P.世界农作物害虫。蚜虫。他们的生物学，天敌和控制者。爱思唯尔科学出版社荷兰阿姆斯特丹;1989.
2. 斯库恩霍文，范龙，J. J.，迪克，M.(2005)。Insect-plant生物学(没有。2)牛津大学出版社。
3. 植物育种:植物次生代谢物对预防病原体和食草动物的重要性。应用理论。1988；75: 225 - 33所示。
4. 麦克莱恩DL，金赛MG。一种电子记录蚜虫摄食和流涎的技术。1964年自然。；202: 1358 - 9。
5. Kloth, K. J.， ten Broeke, C. J.， Thoen, M. P.， Hanhart-van den Brink, M.， Wiegers, G. L.， Krips, O. E.， & Jongsma, m.a.(2015)。通过自动视频跟踪研究植物抗蚜虫的高通量表型．工厂方法，11 (1)4。