在昆虫与植物漫长的相互作用中，植物通过产生各种防御物质防御草食性昆虫，植物还形成了一套完整的信号转导系统调控这些防御物质的合成与释放；而昆虫则在长期的进化中形成了一系列的反防御机制来应对植物的化学防御。大豆胰蛋白酶抑制剂(Soybean trypsin inhibitor，SBTI)是植物防御蛋白质的一种，能通过抑制昆虫幼虫消化蛋白酶的活性而影响鳞翅目幼虫的生长发育与存活。斜纹夜蛾(Spodopteralitura Fabricius)属鳞翅目夜蛾科广食性昆虫，分布极广，为世界性害虫。农业可持续发展中最为突出的问题是大量施用农药造成的环境污染、农药残留、病虫抗性增加与危害加重。近二十年来，各国均非常重视通过转基因的方法使农作物产生抗虫蛋白来控制害虫。然而，耗费巨资研发的转基因作物释放到大田后昆虫能否很快会形成抗性缺乏足够的研究。本文以鳞翅目夜蛾科昆虫斜纹夜蛾作为研究对象，研究其适应植物防御蛋白大豆胰蛋白酶抑制剂的机理。研究内容分为两个部分，第一部分是通过室内继代饲养实验研究斜纹夜蛾幼虫适应大豆胰蛋白酶抑制剂的机理；第二部分是通过斜纹夜蛾幼虫接触外源植物防御信号物质茉莉酸甲酯(Methyljasmonate，MeJA)和水杨酸甲酯(Methyl salicylate，MeSA)的挥发性气体，探讨挥发性信号物质对斜纹夜蛾解毒大豆胰蛋白酶抑制剂的影响及其调节机理，旨在阐明鳞翅目昆虫对植物蛋白酶抑制剂的适应机理。主要结论如下：　　 采用RT-PCR和RACE技术从取食含0.5％SBTI饲料的斜纹夜蛾幼虫中肠克隆了2个新的丝氨酸蛋白消化酶基因：slsp1的cDNA全长1024 bp，编码区708bp，编码235个氨基酸，ORF翻译成蛋白质的理论分子量为24.99 kDa，预测等电点为8.81，47 bp的5非编码区和269 bp的3’非编码区；slsp2的cDNA全长812bp，编码区645 bp，编码214个氨基酸，ORF翻译成蛋白质的理论分子量为22.81 kDa，预测等电点为6.38，47 bp的5’非编码区和120 bp的3’非编码区。slsp1和slsp2都含有丝氨酸蛋白酶超家族的保守结构域GXSXG，均含有3个特异性的催化活性位点和3个专一性的底物结合位点。　　 用含有0.5％的SBTI的人工饲料连续饲养斜纹夜蛾6代，研究斜纹夜蛾适应SBTI的机理：(1)SBTI抑制幼虫体重的增长，使幼虫发育减缓：SBTI抑制斜纹夜蛾的蛹重，使蛹重减轻；SBTI抑制幼虫的生长发育，使得世代历期延长；而且SBTI对低龄幼虫的抑制作用更加显著。随着继代代数的增加，SBTI对幼虫体重的抑制作用减小，体重增长加快，幼虫发育期缩短；SBTI对蛹重的抑制作用减弱，蛹重增加，斜纹夜蛾世代历期缩短；(2)SBTI对斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内的SOD、CAT活性均有显著的抑制作用，能显著增加幼虫中肠和脂肪体内POD活性，且SBTI对低龄幼虫的保护酶活性的作用效果更强。随着继代饲养的代数的增加其作用效果减弱，SBTI对幼虫保护酶活性的作用幅度呈现先升高然后下降的趋势，说明斜纹夜蛾随着饲养代数的增加已逐步形成解毒能力，适应SBTI“毒害”；(3)SBTI能够显著增强斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内谷胱甘肽-S-转移酶和羧酸酯酶这两种解毒酶的活性，且SBTI对低龄幼虫的解毒酶活性的作用效果更好。继代饲养6代，幼虫中肠和脂肪体内的解毒酶活性的增加幅度呈现先升高然后下降的趋势，SBTI对解毒酶的影响逐步下降；(4)SBTI对斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内丝氨酸蛋白消化酶活性的影响：对总蛋白酶活性的影响不显著，但显著抑制了幼虫中肠和脂肪体内胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶这两种主要的丝氨酸蛋白消化酶活性，且SBTI对低龄幼虫的消化酶活性的作用效果更显著；连续饲养6代，随着饲养代数的增加SBTI对胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的抑制作用减弱，胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性显著升高，且胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性的增加幅度呈现先升高然后下降的趋势；(5)SBTI可诱导斜纹夜蛾幼虫中场和脂肪体内的CarE和CYP6850、CYP321B1基因表达量上调，并且随着继代饲养的代数的增加，CarE和CYP6850、CYP321B1的相对表达量差异显著；(6)SBTI可诱导斜纹夜蛾五龄幼虫中肠和脂肪体中的丝氨酸蛋白消化酶基因slsp1和slsp2超量表达，随着继代饲养代数的增加，幼虫中肠和脂肪体内slsp1和slsp2基因的相对表达量显著增加，且增幅呈现先升高后下降的趋势。slsp1在中肠中的表达量是在脂肪体中的约四百倍，slsp2在中肠中的相对表达量是脂肪体内的约五十倍。　　 植物防御信号物质MeJA和MeSA对斜纹夜蛾解毒大豆胰蛋白酶抑制剂的影响包括：(1)接触挥发性信号物质MeJA48 h可以增加斜纹夜蛾的体重和蛹重，预先接触挥发性信号物质MeJA48 h再添加含0.5％SBTI的人工饲料可以延缓SBTI对斜纹夜蛾体重和蛹重的抑制作用；接触挥发性信号物质MeSA48 h可以抑制斜纹夜蛾的体重和蛹重，预先接触挥发性信号物质MeSA48 h再添加0.5％SBTI的人工饲料可以延缓SBTI对斜纹夜蛾体重和蛹重的抑制作用；(2)预先接触挥发性信号物质MeJA和MeSA48 h可以显著抑制幼虫中肠和脂肪体内SOD、CAT活性，增加POD活性和解毒酶CarE和GSTs的活性；预先接触信号物质MeJA和MeSA可以延缓SBTI对幼虫中肠和脂肪体内SOD、POD、CAT等保护酶以及CarE和GSTs等解毒酶活性的作用效果；(3)预先接触挥发性信号物质MeJA和MeSA可以增加斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内的总蛋白酶活性和胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等主要的丝氨酸蛋白消化酶的活性；预先接触挥发性信号物48h再添加含0.5％SBTI的人工饲料可以延缓SBTI对总蛋白酶的活性和胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等主要的丝氨酸蛋白酶活性的抑制作用；(4)预先接触挥发性信号物质MeJA和MeSA可以诱导斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内解毒酶基因的超量表达，预先接触挥发性信号物质48 h再添加含0.5％SBTI的人工饲料可使解毒SBTI的幼虫中肠和脂肪体内解毒基因的相对表达量增加；(5)预先接触挥发性信号物质MeJA和MeSA可以诱导斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内丝氨酸蛋白酶基因slsp1和slsp2的超量表达，预先接触挥发性信号物质48 h再添加含0.5％SBTI的人工饲料可以显著诱导解毒SBTI的斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内丝氨酸蛋白酶基因slsp1和slsp2的超量表达。　　 这些结果表明：斜纹夜蛾连续暴露在含有蛋白酶抑制剂的食物中，幼虫可以逐步形成解毒能力。斜纹夜蛾解毒SBTI的过程中，幼虫中肠和脂肪体内的羧酸酯酶、细胞色素P450酶和丝氨酸蛋白消化酶及其基因均参与其中；这些酶和基因的诱导表达增强了幼虫适应SBTI的能力，使得幼虫能更好、更快地适应植物蛋白酶抑制剂的“毒害”。斜纹夜蛾幼虫接触植物挥发性信号物质MeJA和MeSA气体时可以诱导解毒SBTI的斜纹夜蛾幼虫调节自身的防御系统，启动解毒和代谢机制，诱导解毒基因和消化酶基因的超量表达，提高斜纹夜蛾幼虫解毒SBTI的能力，从而增强了幼虫适应大豆胰蛋白酶抑制剂的能力。该研究一方面可以揭示植物与昆虫的协同进化机制，另一方面对于评价转基因作物等生物技术手段控制非靶标害虫策略的持久性和安全性有重要的生态学意义。