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烟粉虱Bemisia tabaci（Gennadius）属半翅目Hemiptera粉虱科Aleyrodidae小粉虱属Bemisia，是一种世界性分布的重大农业害虫，其寄主植物广泛，生物型众多，可通过直接取食、分泌蜜露进而诱发植物煤污病、传播植物病毒等多种方式对农业生产造成严重危害。本研究以Rickettsia阴性B型烟粉虱、Rickettsia阳性B型烟粉虱为研究对象，利用常规PCR、定量PCR、透射电镜（TEM）、荧光原位杂交（FISH）、数字基因表达谱技术（DEG）等技术，检测了B型烟粉虱几种重要共生菌在烟粉虱不同龄期的含量， Rickettsia 在烟粉虱自然种群体内及植物韧皮部的分布形式，解析了Rickettsia水平传播对植物防御反应、植物营养水平以及烟粉虱生物学特性的影响。主要研究结果如下：
1. B型烟粉虱内共生菌动态变化及Rickettsia分布型
利用常规PCR技术，检测了广州田间B型烟粉虱种群感染的共生菌种类，结果表明，广州的B型烟粉虱田间种群感染有原生共生菌porteria，次生共生菌Rickettsia、Hamiltonella及Hemipteriphilus，三种次生共生菌的感染率分别是32.6%， 93.8%， 97.9%。
以单对繁殖筛选出来的B型烟粉虱Rickettsia阳性种群为研究对象，利用定量PCR技术检测了Portiera，Hamiltonella 及 Rickettsia 三种主要共生菌在烟粉虱不同虫态中的含量。检测结果表明，Portiera，Hamiltonella 及 Rickettsia 的含量随烟粉虱的生长发育而增长，其中Portiera与Hamiltonella的增长趋势相似，其量的增加主要发生在2 龄若虫和 4 龄若虫时期；Rickettsia 含量的增加主要发生在烟粉虱的羽化过程中；Portiera在雌、雄成虫中的含量没有差异，但Hamiltonella及Rickettsia在雌成虫的含量显著高于雄成虫中的含量；卵至 3 龄若虫期三种共生菌的含量多少为 Portiera ＞Hamiltonella＞Rickettsia，4龄及成虫期，Portiera 与Hamiltonella的含量没有差异，二者都高于Rickettsia的含量。
Rickettsia在B型烟粉虱广州田间种群个体内分布形式多样。FISH检测结果表明， Rickettsia被限制在卵中部以及若虫腹部两侧的菌胞里，也可完全分散地分布于卵中或若虫体内除菌胞之外的区域，前者称为“局限型”分布，后者称为“散布型”分布。成虫中，Rickettsia可分布于足，蜡腺，粘腺，也可分布于菌胞里，但这些菌胞散布于雌成虫的整个腹部。
2. Rickettsia经烟粉虱传入植物后在植物体内的分布及消长变化
对传入植物的Rickettsia进行了常规PCR、TEM及定量PCR检测。常规PCR结果表明烟粉虱通过取食植物，可将 Rickettsia 传入棉花、番茄、豇豆植株中，并且Rickettsia可在植物体内存活、转移。TEM观察得出经烟粉虱传入植物的Rickettsia 分布在植物韧皮部的筛管细胞中，每个筛管细胞中仅观察到单个细菌。定量PCR结果表明，随着烟粉虱取食时间的增加，传入植物中的Rickettsia数量会增加，但增加到一定程度后出现减少趋势。相同数量的烟粉虱取食，在棉花中，烟粉虱取食28 d时菌量达到最高，番茄中，取食21 d时菌量达到最高，在豇豆中，取食14 d菌量就达最高；烟粉虱在植物叶片上取食7 d后被移除，棉花叶片中的Rickettsia数量不断减少，番茄叶片中的Rickettsia数量先减少，后有小幅度增加，豇豆叶片中的Rickettsia数量先减少，后基本保持不变。
3. Rickettsia参与调节植物防御反应
利用数字基因表达谱（DGE）技术解析了 Rickettsia 对棉花、番茄防御反应的影响。结果表明：Rickettsia引起棉花（60个）、番茄（85个）防御基因的差异表达，这些差异表达的基因主要包括蛋白激酶、蛋白酶抑制剂、转录因子、代谢物合酶，及pathogen-related 基因等。差异表达基因主要富集在植物激素信号转导通路（ Plant hormone signal transduction）、植物病原菌互作通路（Plant-pathogen interaction）、MAP K信号通路（MAPK signaling pathway-plant）、次生代谢物合成（Biosynthesis of secondary metabolites）等通路上。Rickettsia能降低棉花的初始免疫应答反应，上调棉花基于 SA 信号转导途径的防御反应，抑制棉花基于 JA 信号途径及次生代谢产物的防御反应；Rickettsia增强番茄的初始免疫应答反应，抑制番茄基于JA信号途径及次生代谢产物的防御反应，并能诱导番茄抗病基因的表达，以及降低番茄对机械损伤的应激反应。
4. Rickettsia对植物营养代谢的影响
对Rickettsia阴性B型烟粉虱、Rickettsia阳性B型烟粉虱取食后的植物叶片进行了可溶性糖含量及游离氨基酸含量的测定。可溶性糖含量的测定结果表明：与Rickettsia阴性烟粉虱取食相比，Rickettsia阳性烟粉虱取食棉花、番茄之后，被取食叶片的可溶性糖含量显著增加，但 Rickettsia 阳性烟粉虱的取食不会引起豇豆被取食叶片中可溶性糖含量的变化。游离氨基酸含量的测定结果表明：与 Rickettsia 阴性烟粉虱相比，Rickettsia阳性烟粉虱取食植物后，棉花、番茄被取食叶片的游离氨基酸总量增加，而豇豆被取食叶片中的游离氨基酸总量减少； Rickettsia 阳性烟粉虱取食后，棉花、豇豆、番茄的被取食叶片中必需氨基酸所占比例均增加。
5. Rickettsia水平传播对烟粉虱生物学特性的影响
对不同处理中烟粉虱的产卵量、卵孵化率、存活率、发育历期、雌性比等生物学特性进行了观察、记录、分析。得出：Rickettsia阳性烟粉虱的产卵量、雌性比显著高于Rickettsia阴性烟粉虱，发育历期短于Rickettsia阴性烟粉虱，卵孵化率及存活率与Rickettsia阴性烟粉虱相比没有差异；植物体内Rickettsia存在，即Rickettsia的水平传播可以提高Rickettsia阴性B型烟粉虱的产卵量，但对Rickettsia阴性B型烟粉虱的卵孵化率、存活率、发育历期及雌性比均没有影响。
1. B型烟粉虱内共生菌动态变化及Rickettsia分布型
利用常规PCR技术，检测了广州田间B型烟粉虱种群感染的共生菌种类，结果表明，广州的B型烟粉虱田间种群感染有原生共生菌porteria，次生共生菌Rickettsia、Hamiltonella及Hemipteriphilus，三种次生共生菌的感染率分别是32.6%， 93.8%， 97.9%。
以单对繁殖筛选出来的B型烟粉虱Rickettsia阳性种群为研究对象，利用定量PCR技术检测了Portiera，Hamiltonella 及 Rickettsia 三种主要共生菌在烟粉虱不同虫态中的含量。检测结果表明，Portiera，Hamiltonella 及 Rickettsia 的含量随烟粉虱的生长发育而增长，其中Portiera与Hamiltonella的增长趋势相似，其量的增加主要发生在2 龄若虫和 4 龄若虫时期；Rickettsia 含量的增加主要发生在烟粉虱的羽化过程中；Portiera在雌、雄成虫中的含量没有差异，但Hamiltonella及Rickettsia在雌成虫的含量显著高于雄成虫中的含量；卵至 3 龄若虫期三种共生菌的含量多少为 Portiera ＞Hamiltonella＞Rickettsia，4龄及成虫期，Portiera 与Hamiltonella的含量没有差异，二者都高于Rickettsia的含量。
Rickettsia在B型烟粉虱广州田间种群个体内分布形式多样。FISH检测结果表明， Rickettsia被限制在卵中部以及若虫腹部两侧的菌胞里，也可完全分散地分布于卵中或若虫体内除菌胞之外的区域，前者称为“局限型”分布，后者称为“散布型”分布。成虫中，Rickettsia可分布于足，蜡腺，粘腺，也可分布于菌胞里，但这些菌胞散布于雌成虫的整个腹部。
2. Rickettsia经烟粉虱传入植物后在植物体内的分布及消长变化
对传入植物的Rickettsia进行了常规PCR、TEM及定量PCR检测。常规PCR结果表明烟粉虱通过取食植物，可将 Rickettsia 传入棉花、番茄、豇豆植株中，并且Rickettsia可在植物体内存活、转移。TEM观察得出经烟粉虱传入植物的Rickettsia 分布在植物韧皮部的筛管细胞中，每个筛管细胞中仅观察到单个细菌。定量PCR结果表明，随着烟粉虱取食时间的增加，传入植物中的Rickettsia数量会增加，但增加到一定程度后出现减少趋势。相同数量的烟粉虱取食，在棉花中，烟粉虱取食28 d时菌量达到最高，番茄中，取食21 d时菌量达到最高，在豇豆中，取食14 d菌量就达最高；烟粉虱在植物叶片上取食7 d后被移除，棉花叶片中的Rickettsia数量不断减少，番茄叶片中的Rickettsia数量先减少，后有小幅度增加，豇豆叶片中的Rickettsia数量先减少，后基本保持不变。
3. Rickettsia参与调节植物防御反应
利用数字基因表达谱（DGE）技术解析了 Rickettsia 对棉花、番茄防御反应的影响。结果表明：Rickettsia引起棉花（60个）、番茄（85个）防御基因的差异表达，这些差异表达的基因主要包括蛋白激酶、蛋白酶抑制剂、转录因子、代谢物合酶，及pathogen-related 基因等。差异表达基因主要富集在植物激素信号转导通路（ Plant hormone signal transduction）、植物病原菌互作通路（Plant-pathogen interaction）、MAP K信号通路（MAPK signaling pathway-plant）、次生代谢物合成（Biosynthesis of secondary metabolites）等通路上。Rickettsia能降低棉花的初始免疫应答反应，上调棉花基于 SA 信号转导途径的防御反应，抑制棉花基于 JA 信号途径及次生代谢产物的防御反应；Rickettsia增强番茄的初始免疫应答反应，抑制番茄基于JA信号途径及次生代谢产物的防御反应，并能诱导番茄抗病基因的表达，以及降低番茄对机械损伤的应激反应。
4. Rickettsia对植物营养代谢的影响
对Rickettsia阴性B型烟粉虱、Rickettsia阳性B型烟粉虱取食后的植物叶片进行了可溶性糖含量及游离氨基酸含量的测定。可溶性糖含量的测定结果表明：与Rickettsia阴性烟粉虱取食相比，Rickettsia阳性烟粉虱取食棉花、番茄之后，被取食叶片的可溶性糖含量显著增加，但 Rickettsia 阳性烟粉虱的取食不会引起豇豆被取食叶片中可溶性糖含量的变化。游离氨基酸含量的测定结果表明：与 Rickettsia 阴性烟粉虱相比，Rickettsia阳性烟粉虱取食植物后，棉花、番茄被取食叶片的游离氨基酸总量增加，而豇豆被取食叶片中的游离氨基酸总量减少； Rickettsia 阳性烟粉虱取食后，棉花、豇豆、番茄的被取食叶片中必需氨基酸所占比例均增加。
5. Rickettsia水平传播对烟粉虱生物学特性的影响
对不同处理中烟粉虱的产卵量、卵孵化率、存活率、发育历期、雌性比等生物学特性进行了观察、记录、分析。得出：Rickettsia阳性烟粉虱的产卵量、雌性比显著高于Rickettsia阴性烟粉虱，发育历期短于Rickettsia阴性烟粉虱，卵孵化率及存活率与Rickettsia阴性烟粉虱相比没有差异；植物体内Rickettsia存在，即Rickettsia的水平传播可以提高Rickettsia阴性B型烟粉虱的产卵量，但对Rickettsia阴性B型烟粉虱的卵孵化率、存活率、发育历期及雌性比均没有影响。