综述：通过前沿育种技术提升棉花对刺吸式害虫的抗性：利用尖端育种及其他技术

这篇综述系统探讨了Bt棉花推广后刺吸式害虫（如蚜虫、蓟马、粉虱）的暴发机制及防控策略。作者提出整合宿主植物抗性（HPR）、分子育种（如QTL定位、GWAS）、组学技术（转录组学）和转基因（如CRISPR/Cas9）等多维手段，结合精准农业和IPM（综合害虫管理）策略，构建可持续抗虫体系。文中强调 trichome（表皮毛）密度、次生代谢物（如gossypol）等关键抗性靶点，为棉花抗虫育种提供新思路。

背景

棉花（Gossypium hirsutum）作为全球纺织业核心原料，年经济规模达6000亿美元。然而，Bt棉花的广泛种植虽有效控制了鳞翅目害虫，却导致刺吸式害虫（如粉虱、蚜虫、叶蝉）种群激增，造成40%-60%的纤维减产。这类害虫不仅直接吸食汁液，还传播棉花曲叶病毒（CLCuV），引发毁灭性病害。

刺吸式害虫的崛起

Bt棉花时代下，次要害虫如烟粉虱（Bemisia tabaci）、棉蚜（Aphis gossypii）等升级为主要威胁。2015年印度北部粉虱大暴发导致单产从573 kg·hm^-2
骤降至197 kg·hm^-2
。叶蝉（Amrasca biguttula）则通过"hopper burn"症状（叶片卷曲褐变）导致25%-45%产量损失。

抗性机制解析

棉花通过形态与生化双重屏障抵御害虫：

1. 形态抗性：高密度表皮毛（trichome）、增厚的栅栏组织（图2）阻碍害虫移动。抗性品种KC 3的韧皮部距下表皮距离显著大于感病品种CO 17。
   
   
2. 生化抗性：棉酚（gossypol）、单宁等次生代谢物干扰害虫代谢。Vat-like NBS-LRR基因家族被鉴定为蚜虫抗性关键调控因子。

育种技术革新

• 传统育种：利用野生棉种（如G. arboreum）的抗性基因，但周期长达10-15年。
• 分子标记辅助选择（MAS）：定位到4个蚜虫抗性QTL（如qRA-D04.1解释27%表型变异）。
• 基因组选择（GS）：通过176个SNP预测相对蚜虫繁殖指数（RAPI），发现GhMPK3等关键基因。
• 基因编辑：CRISPR/Cas9系统改造phloem-specific启动子，实现韧皮部靶向抗虫表达。

综合管理策略

• 生物防治：利用草蛉（Chrysoperla spp.）和球孢白僵菌（Beauveria bassiana）控制粉虱。
• 精准农业：无人机变量施药（VRS）减少农药用量。
• 气候智能型IPM：基于GIS的害虫预测模型优化防治时机。

未来方向

组学技术（如空间转录组、iTRAQ蛋白质组）与机器学习结合，将加速抗性基因挖掘。建立高效再生体系（如胚挽救技术）是野生种质利用的关键瓶颈。