柑橘木虱Diaphorina citri(Kuwayama)属于半翅目(Hemiptera)、扁木虱科(Liviidae),是柑橘类新梢期主要害虫。该害虫取食柑橘韧皮部汁液并传播柑橘毁灭性、检疫性病害黄龙病菌(Candidatus liberibacter asiaticu),给世界各国的柑橘产业造成巨大威胁。本研究以我国柑橘木虱为对象,利用线粒体DNA(mtDNA)和微卫星(SSR)标记两种分子技术,分析了柑橘木虱遗传多样性、遗传结构及种群历史动态并探讨了导致种群遗传分化的主要驱动因素。在此基础上,进一步研究柑橘木虱遗传分化主要驱动因素—寄主植物对柑橘木虱的影响,包括:寄主植物对柑橘木虱取食选择、生长发育、繁殖及生命表参数的影响;寄主植物对柑橘木虱肠道微生物群落组成与结构的影响;以及寄主植物携带黄龙病菌对柑橘木虱转录组的影响。本研究为揭示柑橘木虱遗传多样性及其寄主适应性分化的内在机制提供背景资料,同时对促进柑橘木虱生态调控及综合防治具有重要的理论和实践意义。主要结果如下:1.利用SSR标记和线粒体基因对采自中国7个省份的225个柑橘木虱样品遗传多样性、遗传结构及种群历史动态进行研究。结果显示:1)基于柑橘木虱全基因组序列,共筛选出9个具有较高多态性的SSR位点。以它们为分子标记研究发现我国柑橘木虱遗传多样性水平较高,其总体观测杂合度(H_O)为0.50。利用遗传变异来源分析(AMOVA)、聚类分析以及主坐标(PCoA)分析等方法检测柑橘木虱遗传结构,结果显示我国柑橘木虱种群内部存在显著的遗传分化。其中取食砂糖橘、南丰蜜桔和椪柑的柑橘木虱亲缘关系最近,聚为一组;取食九里香和柠檬的聚为一组;取食蜜柑、脐橙、夏橙和冰糖橙的聚为一组。以上分析结果表明,我国柑橘木虱种群存在由寄主植物驱动的遗传分化。2)基于COI、Cytb及ND5(全长2398 bp)三个mtDNA基因序列的数据分析共得到26个柑橘木虱单倍型。遗传多样性分析显示柑橘木虱种群核苷酸多样度(π=0.00082)和单体型多样度(Hd=0.4957)水平均较低。聚类分析发现柑橘木虱种群内不存在明显的遗传分化,提示在mtDNA水平上我国柑橘木虱种内变异有限,同时也说明柑橘木虱在我国进化历史较短。Mantel test检验结果显示我国柑橘木虱种群遗传距离和地理距离间没有相关性(r~2<0.01,p≥0.32)。错配分析(单峰分布)与中性检验(Tajima‘s D=-2.61,p<0.01;Fu‘s Fs=-5.23,p<0.01)结果表明我国柑橘木虱近期经历过种群扩张事件。2.在上述研究明确寄主植物是导致我国柑橘木虱遗传分化主要驱动因素的基础上,我们进一步研究了寄主植物对柑橘木虱的影响。在实验室条件下,以盆栽的脐橙、砂糖橘、九里香、柠檬以及椪柑为寄主植物,研究了食物对柑橘木虱实验种群生长发育及繁殖的影响。结果表明,柑橘木虱对5种寄主植物的选择偏好存在显著差异(p<0.01),其偏好性依次为:脐橙>砂糖橘、九里香、柠檬>椪柑。不同寄主植物上的柑橘木虱总若虫历期之间具有显著差异(p<0.01),在砂糖橘上最短(12.78 d),在柠檬上最长(14.18 d)。寄主植物显著影响柑橘木虱的产卵前期(p<0.01),在砂糖橘上雌成虫的产卵前期最短(7.56 d),在椪柑上最长(8.38 d)。柑橘木虱在不同寄主植物上的生命表研究发现,柑橘木虱取食砂糖橘(162.12)、九里香(155.05)时净生殖率显著高于取食其他几种寄主植物时。特定年龄存活率曲线表明,取食砂糖橘、九里香的柑橘木虱存活率高且差异显著(p<0.01)。综上说明,寄主植物显著影响柑橘木虱若虫发育历期、产卵前期及种群增长率,5种试验寄主植物中,柑橘木虱在砂糖橘和九里香上的适合度最高。3.基于16S rDNA的柑橘木虱肠道微生物多样性研究结果表明:1)寄主植物显著影响柑橘木虱肠道菌群丰富度和多样性。取食椪柑、九里香的柑橘木虱肠道菌群丰富度和多样度均显著高于取食脐橙、柠檬和砂糖橘的样本(p<0.01)。其中,取食九里香、椪柑的木虱肠道菌群observed OUT平均个数分别为266和259,显著高于取食脐橙(97个)、柠檬(149个)和砂糖橘(119个)的样本(p<0.01)。取食椪柑的木虱肠道菌群Chao1指数为290,显著高于取食脐橙(145)、柠檬(186)和砂糖橘(195)的样本(p<0.01)。Shannon指数在取食椪柑的木虱肠道样本中最高(1.812),其次为取食九里香的样本(1.498),取食砂糖橘的样本(0.554)最低且差异显著(p<0.01)。Simpson指数在取食砂糖橘的样本中最高(0.796),显著高于取食椪柑(0.288)、柠檬(0.408)、九里香(0.466)和脐橙(0.490)的样本(p<0.01)。2)寄主植物显著影响柑橘木虱肠道微生物群落组成和结构。研究发现变形菌门、不动杆菌门、厚壁菌门及拟杆菌门为柑橘木虱肠道共有菌群。沃尔巴氏菌属、埃希氏杆菌属/志贺氏菌属、Candidatus Profftella、泛团菌属、乳杆菌属以及寡养食单胞菌属为柑橘木虱肠道核心菌群。但寄主植物能显著影响柑橘木虱肠道菌群的组成,其中酸杆菌门只存在于取食九里香、椪柑和柠檬的柑橘木虱肠道中,螺旋体门只存在于取食九里香、椪柑、脐橙和柠檬的样本中,而Deinococuus-Termus和Cracilibacteria只存在于取食椪柑的样本中。此外,寄主植物也显著影响柑橘木虱肠道的优势菌群。取食九里香的柑橘木虱肠道优势菌是沃尔巴氏菌属(68.13%);取食椪柑的是沃尔巴氏菌(48.45%)和Candidatu Profftella(31.31%);取食脐橙的是埃希氏杆菌属/志贺氏菌属(82.91%);取食柠檬的是沃尔巴氏菌(45.38%)和埃希氏杆菌属/志贺氏菌属(21.91%)。4.利用RNA-seq技术研究寄主植物感染黄龙病菌对柑橘木虱转录组的影响。以FDR≤0.01且Log2 fold change≥1为标准,共筛选到200个与柑橘木虱响应黄龙病菌侵染相关的差异基因,543个与柑橘木虱成功抵抗黄龙病菌侵染相关的差异基因。这些差异基因主要富集在能量代谢和免疫防御两个通路。1)黄龙病侵染主要影响柑橘木虱的代谢。共有41个差异unigenes,其中34个表达量上调,说明黄龙病菌侵染会导致宿主柑橘木虱代谢活动增强。与卵黄原蛋白相关的9个差异unigenes表达量均上调,说明黄龙病菌侵染能提高柑橘木虱的生殖能力。对于黄龙病菌的侵染,柑橘木虱启动溶菌酶通路进行免疫防御,共有4个相关差异unigenes,其中3个表达量上调。其他免疫路径的基因未见显著差异。2)共发现2条可能参与柑橘木虱抵抗黄龙病菌侵染的免疫途径。其中,与细胞免疫相关的溶菌酶途径、内吞作用及吞噬体途径共有15个差异unigenes,10个表达量上调,说明细胞免疫在柑橘木虱抵抗黄龙病菌侵染中发挥重要作用。围食膜是抵御外来病原体侵染的第一道天然屏障,在肠道内始终处于不断形成和排出的动态中。本研究检测共到11个围食膜蛋白相关差异unigenes且均为下调表达,暗示柑橘木虱可能启动了围食膜排出机制来清除黄龙病菌。在能量代谢通路中,与碳水化合物转运与代谢、脂类转运与代谢活动相关的差异unigenes表达量显著上调,说明柑橘木虱在抵抗黄龙病菌侵染过程中需要消耗大量能量。但与氨基酸转运与代谢相关的差异unigenes中,62%的unigenes表达量下调,暗示柑橘木虱可能通过限制黄龙病菌所需的氨基酸来阻止其定殖、增殖。