稻田蜘蛛是飞虱、叶蝉等稻田害虫的重要捕食性天敌。重金属镉污染稻田后,会经食物链传递到蜘蛛体内,对蜘蛛造成各种生理生态的毒性影响,从而影响其对害虫的生态调控功能,但这种毒性影响的整体评价以及作用机理尚不明确。因此本研究以中国南方稻田蜘蛛的常年优势种——拟环纹豹蛛为研究对象,在室内建立模拟食物链,即:含镉培养基—果蝇—拟环纹豹蛛,探讨重金属镉对拟环纹豹蛛的影响。毒腺是蜘蛛参与捕食和免疫的重要器官,脑神经节是蜘蛛的中枢神经系统,参与调控全身器官的活动。肠道是蜘蛛消化吸收的重要器官,肠道中的微生物对蜘蛛的消化、吸收及其机体免疫等功能有重要作用。体内主要解毒酶系及金属硫蛋白是蜘蛛机体对抗和缓解镉等重金属毒性影响的重要活性物质,蜘蛛体内的蛋白消化酶参与蜘蛛的消化功能。因此,本研究利用RNAseq等技术探讨镉胁迫对拟环纹豹蛛毒腺和脑神经节差异基因表达及其功能的影响;利用宏转录组技术探讨镉胁迫对蜘蛛肠道微生物群落结构与功能的影响;同时,探讨镉胁迫下拟环纹豹蛛体内主要的解毒酶系及其体内金属硫蛋白含量的变化。通过这三个方面的系统研究,最终揭示镉胁迫对拟环纹豹蛛的综合影响。具体结果如下:1.短期镉胁迫能诱导拟环纹豹蛛体内的昆虫酚氧化酶(PO)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、乙酰胆碱酯酶(AchE)、蛋白酶和金属硫蛋白(MT)等活性物质的含量,而长期镉胁迫则会降低其含量。酶等活性物质在蜘蛛机体部位分布表现出差异性。镉胁迫没有改变AchE、GSH-PX、PO和蛋白酶等酶在蜘蛛机体各部位的分布总体规律,但改变了MT的分布总体规律。在亚细胞水平中,镉胁迫主要影响蜘蛛体内细胞线粒体、微粒体和胞质匀浆中的酶含量。镉胁迫可导致AchE、GSH-PX和PO从可溶性蛋白转化为膜结合蛋白形式存在,而使得蛋白酶和MT等活性物质从膜结合蛋白转化为可溶性蛋白形式。2.重金属镉显著改变了拟环纹豹蛛脑神经节中与供能相关的氧化磷酸化、与异物代谢相关的细胞色素P450代谢、与抗氧化解毒相关的谷胱甘肽代谢、与信号传导相关的钙信号和cGMP-PKG信号、与神经疾病相关的疾病通路、与神经递质相关的络氨酸代谢和核糖体等通路的基因表达。毒腺转录组的差异基因显著性注释到11个与免疫功能相关的GO条目,7个与免疫功能相关的KEGG通路。重金属镉显著改变了拟环纹豹蛛毒腺中与体液免疫、细胞免疫和物理防御机制相关的上皮细胞的细菌入侵、白细胞跨内皮迁移,血小板活化,细胞凋亡,吞噬,Rap1信号通路和PPAR信号通路等通路的基因表达。3.拟环纹豹蛛肠道微生物群落结构由细菌、真核微生物、病毒和古菌等4个界组成,包括46个门,97个纲,184个目,339个科,470个属,598个种。其中,细菌281个种,真核微生物221个种,病毒81个种,古菌15个种。变形菌门(Proteobacteria)是主要的细菌门类;变形菌门(Proteobacteria)中的Wolbachia endosymbiont of Drosophila ananassae和Wolbachia endosymbiont of Callosobruchus两种沃尔巴克氏体(Wolbachia)共生菌寄生于拟环纹豹蛛肠道。子囊菌门(Ascomycota)是优势门类真核微生物;痘病毒科(Poxviridae)是优势科类病毒;广古菌门(Euryarchaeota)是优势门类古菌。镉胁迫导致拟环纹豹蛛肠道微生物中的真核微生物、细菌、病毒等三类微生物表达丰度分别降低了0.14%、1.22%和2.52%,而古菌表达丰度升高了99.16%。Thermoplasmatales archaeon SCGC AB-540-F20,archaeon GW2011_AR20这两种古菌是在镉胁迫下新生长出来的古菌。结果提示,重金属镉显著改变了拟环纹豹蛛肠道微生物的群落结构组成。4.拟环纹豹蛛肠道微生物中共有41,153个unigene被注释到了eggNOG数据库的25大类条目,涉及蛋白质周转,脂类转运与代谢和能源产生等功能。表达显著差异的基因有1519个,其中有770个上调基因,749个下调基因。镉显著影响了拟环纹豹蛛肠道微生物中与营养物质包括碳、糖类和蛋白质的代谢及合成有关的通路如碳代谢、柠檬酸循环(TCA循环)、丙酮酸代谢、糖酵解途径、蛋白质消化吸收、氨基酸的生物合成、嘌呤代谢等通路,与生物体供能有关的氧化磷酸化,与抗氧化和解毒相关的谷胱甘肽代谢等通路的基因表达。综上所述,镉可能通过影响拟环纹豹蛛体内编码有抗氧化解毒功能的谷胱甘肽代谢相关的基因表达而影响其体内GSH-PX和MT的含量,通过影响神经调控功能相关的基因表达而影响体内AchE含量,通过影响免疫功能相关的基因表达而影响体内PO含量,通过影响肠道微生物代谢功能相关的基因表达而影响体内蛋白酶含量。由此,本文较为全面地解析了镉通过食物链传递对稻田蜘蛛优势种群——拟环纹豹蛛的影响。