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昆虫诱导的虫瘿是宿主发育重编程的典型实例，但其形成的因果机制仍知之甚少，原因在于鲜有昆虫虫瘿体系能够兼顾实验操作的可行性与对昆虫和宿主发育状态的精确控制。本研究将拟南芥（Arabidopsis thaliana）与诱导虫瘿形成的甘蓝瘿蚊（Contarinia nasturtii）确立为昆虫虫瘿研究的实验体系。我们发现，作为芸薹属作物的重要害虫，甘蓝瘿蚊能够在拟南芥上完成整个生活史，并诱导形成特征性的花序虫瘿。为在兼顾昆虫与宿主双方发育阶段变化的同时界定并量化虫瘿形成，我们开发了三种互补的方法。在昆虫方面，幼虫表型分析流程可监测幼虫数量及其发育进程；幼虫液滴接种试验则将特定数量、经发育阶段筛选的幼虫直接接种至宿主花序，从而固定昆虫接种量，并为双方互作确立精确的起始时间点。我们发现，早期幼虫能够诱导虫瘿形成，而晚期幼虫（三龄，L3）则不能，由此界定了诱导虫瘿形成的发育时间窗口。在宿主方面，我们建立了基于叶序的解剖与发育分期框架，使成瘿与未成瘿的花组织能够在明确的发育位置上进行比较。我们发现，虫瘿形成使花蕾、花原基和花序分生组织增大，同时延缓花的发育进程，并伴随细胞大小、形态及组织结构的变化。总体而言，这些工具将拟南芥遗传学与可控的昆虫操作相结合，为从机制层面解析昆虫如何重编程植物通路开辟了道路。
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用于探究致瘿昆虫对寄主重编程的易于实验操作的拟南芥–甘蓝瘿蚊模型
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昆虫诱导的虫瘿是寄主发育重编程的典型实例，但其形成的因果机制仍知之甚少，因为很少有昆虫虫瘿系统能够兼具实验操作的便利性以及对昆虫和寄主发育状态的精确控制。在此，我们将拟南芥（Arabidopsis thaliana）与诱导虫瘿形成的甘蓝瘿蚊（Contarinia nasturtii）建立为昆虫虫瘿研究的实验系统。
我们发现，甘蓝瘿蚊作为芸薹属作物的一种主要害虫，能够在拟南芥上完成整个生活史，并诱导形成特征性的花序虫瘿。为在考虑双方发育阶段变化的同时界定并量化虫瘿形成，我们开发了三种互补方法。在昆虫方面，幼虫表型分析流程用于监测幼虫的数量及其发育进程；幼虫液滴接种试验则将特定发育阶段、数量确定的幼虫直接接种至寄主花序，从而固定昆虫接种量，并为相互作用确立精确的零时点。我们发现，早期幼虫能够诱导虫瘿形成，而晚期幼虫（三龄，L3）则不能，由此界定了诱导虫瘿形成的发育窗口。
在寄主方面，我们建立了基于叶序的解剖与发育分期框架，使形成虫瘿和未形成虫瘿的花
以便在明确的发育位置对组织进行比较。我们发现，虫瘿形成使花芽、花原基和花序分生组织增大，同时延缓花的发育进程，并伴随细胞大小、形状及组织结构的变化。这些工具将拟南芥遗传学与可控的昆虫操纵相结合，为从机制层面解析昆虫如何重编程植物通路开辟了道路。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已声明的资助方信息
奥地利科学院，
加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）探索研究资助
，RGPIN-2021-02479
加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）产业研究讲席
，545088
版权
本预印本的版权持有人为作者／资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示本预印本的许可。
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关键词：拟南芥 · 甘蓝瘿蚊 · 虫瘿形成 · 植物发育重编程 · 植物—昆虫互作 · 花序发育
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.11.758373v1?rss=1