烟粉虱和麦蚜是农业生产中的重要害虫。烟粉虱B型和Q型由于快速入侵和迅速发展的抗药性而备受关注。其中自然抗药性更强的烟粉虱Q型2003年和2004年相继在我国云南省和美国亚利桑那州发现。但截至目前,烟粉虱Q型仅在美国室内发现,而在我国长江流域和华北等地,烟粉虱Q型已经取代了生殖竞争更强的B型烟粉虱,成为当地的优势种群。一般小麦品种(系)仅对一种蚜虫具有明显的抗性,但田间危害小麦的蚜虫常常是两种或几种混合发生。本文应用生态学和分子生物学的手段,研究了半翅目害虫烟粉虱和麦蚜的寄主适应性,克隆了烟粉虱与抗吡丙醚相关的CYP4G和GST基因及启动子,以期通过对害虫的寄主适应机制和抗药机理的研究,为预防有害生物的入侵、减少化学杀虫剂进入农田生态环境、制定合理的综合治理策略提供依据。1、为监测烟粉虱抗药性的发展和烟粉虱Q型的入侵与扩散,从2004-2008年美国亚利桑那州采集到237个烟粉虱种群,1185个个体(每个种群5头)中,鉴定出17个种群(7.17%)、83个个体烟粉虱Q型(7.00%),其寄主均为花店温室的一品红。这些烟粉虱Q型共有5种单倍型,可归于两个组:Q2组仅包括AZhap1,起源于地中海沿岸地区,仅在其起源地和美国亚利桑那、加利福尼亚和佛罗里达3个州发现。Q1组包括单倍型AZhap2、AZhap3、AZhap4、AZhap5四个单倍型;其中AZhap2来源于欧洲(西班牙)和/或非洲(摩洛哥),经欧亚大陆或印度洋传播到亚洲(中国大陆、台湾,韩国和日本),并继续越太平洋到美国加州;AZhap5也来源于欧洲和/或非洲,向东经欧亚大陆或印度洋到中国、日本,向西经大西洋到达美国和危地马拉,它们是中国大陆的优势种群。Q1组目前已遍布全世界,还处在剧烈的进化和快速入侵阶段。而Q2组(单倍型为AZhap1)更易建立实验室种群。2、2006年收集的烟粉虱Q型P06种群属于Q2组(AZhap1),在棉花、西葫芦、豇豆、甘蓝、苜蓿和西红柿等6种大田植物和一品红上均能完成整个世代。在一品红、棉花、豇豆和西葫芦等4种植物上建立的寄主亚种群(P06,P06Mt, P06Cp, P06Ml)已经稳定存活3年以上。各亚种群虫口在其寄主上的种群净增殖率为日均0.92-2.81倍,显示出P06各亚种群的生殖对策均为R型,只要条件适宜,烟粉虱Q型Q2组(AZhap1)一旦在一种作物上建立种群,就有可能爆发成灾。3、转移寄主试验表明,P06种群具有迅速适应寄主的能力,寄主对其种群扩张的控制能力有限;但其在棉花上表现为成虫寿命短和生殖力低的特点,是限制其入侵亚利桑那棉田的可能或部分原因。4、序列分析表明,烟粉虱CYP4G基因编码的氨基酸序列中存在P450的保守氨基酸序列。5’UTR区存在抗氧化剂应答元件ARE和异源生物应答元件XRE。GST基因编码的氨基酸序列中存在GSH结合位点和底物结合位点。半定量Rt-PCR表明CYP4G基因和GST基因cDNA在抗吡丙醚的品系Qcr02R中的表达量高于敏感品系Yuma04S。重构荧光素酶蛋白报告基因表达载体PGL3在昆虫细胞中进行表达,初步的结果显示,在sf9和脂肪体细胞中,Qcr02R品系CYP4G基因启动子的启动活性明显大于B型的其他敏感品系启动活性,Q型P06的在sf9昆虫细胞中的表达量与Qcr02R相当,在脂肪体细胞中的高于Qcr02R。Qcr02RR的GST基因启动子的启动活性高于Yuma04S和Q型P06,吡丙醚可诱导Yuma04S和Q型P06种群的GST基因启动子表达活性的增加。表明CYP4G基因和GST基因极有可能参与烟粉虱对吡丙醚的代谢。5、三种麦蚜在10个小麦品种(系)上的适应性不同。对3种蚜虫均较敏感(适应性均较好)的仅有186tm,抗性较好的(适应性均较差)仅Amigo。其他品种均只对一种或两种蚜虫抗性较好。对长管蚜抗性好的品种一般对缢管蚜的抗性也较好,而对二叉蚜的适应抗性较差。反之亦然。6、亚种群寄主转移试验表明,不同蚜虫适应不同小麦品种的能力不同;持续在同一品种上取食5-6代后,麦长管蚜和麦二叉蚜会逐渐适应(小麦品种的抗性会逐渐消失);而禾谷缢管蚜(特别是无翅蚜)却表现的在3个品种越来越不适宜生活;对麦长管蚜的抗性越强的品种,麦长管蚜越容易适应之;而对禾谷缢管蚜抗性越弱品种,却表现出持续的弱抗性(不适宜于其长期取食)。麦二叉蚜对德国品种Batis和Ww2730的适应机制可能相同,但与小偃-22不同。研究有以下创新:1明确了亚利桑那州烟粉虱Q型的遗传组成和P06种群的遗传地位。2探讨了烟粉虱寄主对其扩张的控制能力及原因。3获得烟粉虱CYP4G基因和GST基因的cDNA完整的全长序列和启动子序列,初步明确抗吡丙醚的B型烟粉虱品系Qcr02R的抗性与这两个基因相关,而Q型P06的抗性涉及到CYP4G基因的参与。4探讨了三种重要的麦蚜在抗性小麦上的寄主适应机理。