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全球气候变暖是人类目前所面临的最严峻的环境问题之一,而大气CO2浓度不断升高是引起气候变化的主要因素之一。大气CO2浓度升高除了通过对植物的影响间接对植食性昆虫的生长发育、代谢等产生影响外,还可以对昆虫的呼吸、生理和代谢产生直接影响。西花蓟马Frankliniella occidentalis是世界性入侵害虫,目前对其防治仍然以化学防治为主,但长期大量不合理的使用杀虫剂导致西花蓟马对大部分杀虫剂产生了不同程度的抗性;花蓟马Frankliniella intona为西花蓟马的本地近缘种,与西花蓟马同域同期在同种作物上发生为害。乙基多杀菌素是防治蓟马类害虫最有效的药剂之一,然而过分依赖化学防治导致国内外很多地区的西花蓟马已对其产生了抗性。本研究以西花蓟马和花蓟马为研究对象,结合大气CO2浓度持续升高这一“热点”问题,以蔬菜花卉种植区杀虫剂大量使用为背景,紧密结合生产实际,从昆虫生物学、昆虫生理生化和转录组方面开展了大气CO2浓度升高和杀虫剂双重胁迫下两种蓟马种群发展趋势和代谢关系的变化研究。主要研究内容与结果如下:1.高CO2浓度下不同杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的室内毒力及其生理酶活性的影响本研究采用浸渍法测定两个CO2浓度（400μl/L和800μl/L）下乙基多杀菌素、虫螨腈和唑虫酰胺对西花蓟马和花蓟马的毒力(LC50)及亚致死剂量(LC25);并测定三种杀虫剂的亚致死剂量处理48 h后,两种蓟马体内保护酶和解毒酶的活性水平。结果表明,高CO2浓度下乙基多杀菌素、虫螨腈和唑虫酰胺对两种蓟马的毒力分别为0.08 mg/L、1.33 mg/L、1002.64 mg/L（西花蓟马）和0.006mg/L、0.37 mg/L、247.66 mg/L（花蓟马）,分别为正常CO2浓度下的0.62、0.68、0.98倍和0.75、0.66、0.78倍。在高CO2浓度下,杀虫剂处理后的两种蓟马体内POD、CAT、Car E、GST活性均高于正常CO2浓度下的处理,且西花蓟马体内生理酶活性普遍高于花蓟马。其中,经虫螨腈处理后,西花蓟马和花蓟马体内仅SOD活性与对照相比未出现显著差异;而经乙基多杀菌素和唑虫酰胺处理后,两种蓟马体内的三种保护酶活性均显著高于对照。乙基多杀菌素和虫螨腈显著增强了两种蓟马的GST和ACh E活性,此外,乙基多杀菌素诱导蓟马体内Car E活性升高;经唑虫酰胺处理后,西花蓟马体内Car E活性被抑制,GST和ACh E活性显著增加,花蓟马则表现为Car E和ACh E活性显著升高。以上结果表明,高CO2浓度可增强杀虫剂对蓟马的毒杀效果,花蓟马对杀虫剂的敏感性强于西花蓟马;高CO2浓度对杀虫剂处理后蓟马体内生理酶活性有加性效应,且西花蓟马对逆境的适应能力强于花蓟马。2.高CO2浓度下乙基多杀菌素对两种蓟马生物学特性的影响本研究在两个CO2浓度下汰选西花蓟马乙基多杀菌素抗性品系,并测定了乙基多杀菌素短期和长期胁迫后对西花蓟马和花蓟马的生物学特性（生长发育、存活率、繁殖力、性比等）的影响及乙酰胆碱酯酶（ACh E）和细胞色素P450（CYP450）活性的变化。结果表明,高CO2浓度加快了蓟马对乙基多杀菌素抗性发展的速度,且西花蓟马的抗性发展速度快于花蓟马。高CO2浓度和乙基多杀菌素胁迫3代后,显著延长了西花蓟马雌雄成虫寿命,增加了其繁殖力、性比以及净增殖率（R0）,而仅显著增加了花蓟马繁殖力;两个物种之间,西花蓟马的性比显著高于花蓟马;此外,西花蓟马体内CYP450活性显著降低;胁迫30代后,两种蓟马的种群适合度出现下降,但西花蓟马的繁殖力、性比、R0、内禀增长率（r）和周限增长率（λ）均显著高于花蓟马;此外,两种蓟马体内ACh E活性均显著低于对照。根据研究结果可知,高CO2浓度和杀虫剂的大量使用可能会加快入侵物种西花蓟马对本地种花蓟马的替代,且CYP450和ACh E代谢作用可能不是两种蓟马对乙基多杀菌素产生抗性的主要原因。3.高CO2浓度下西花蓟马抗性品系转录组分析本研究将两个CO2浓度下汰选出的西花蓟马乙基多杀菌素抗性品系进行转录组测序,通过差异基因分析发现,正常CO2浓度下抗性品系中共有513个差异基因,其中105个差异基因上调表达,408个差异基因下调表达;与抗性相关的所有细胞色素P450、酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶和乙酰胆碱酯酶受体第10亚基,以及跟生长发育和繁殖相关的幼虫表皮蛋白A3A（Larval cuticle protein A3A）、α-生育酚转移类蛋白（Alpha-tocopherol transfer protein-like）、几丁质脱乙酰酶1（Chitin deacetylase 1）、表皮结构蛋白类、几丁质酶类的差异基因均下调表达。高CO2浓度下抗性品系中共计467个差异基因,其中上调基因有245个,下调的有222个;与抗性相关的大部分细胞色素P450、酯酶E4（Esterase E4）、羧酸酯酶4A（Carboxylesterase 4A）和乙酰胆碱酯酶受体L1亚基（n ACh RαL1）,以及跟生长发育和繁殖相关的细胞基质丝氨酸/苏氨酸蛋白CG31145（Extracellular serine/threonine protein CG31145）、内表皮结构糖蛋白Sg Abd-2（Endocuticle structural glycoprotein Sg Abd-2）、半胱氨酸蛋白酶CG12163（Putative cysteine proteinase CG12163）、保幼激素酯酶（Juvenile hormone esterase）、丝氨酸蛋白酶类差异基因均表现出高表达。两个CO2浓度下的抗性品系中与免疫相关的差异基因Phytanoyl-Co A dioxygenase,peroxisomal和线粒体热激蛋白75k Da（Heat shock protein 75k Da,mitochondrial）均上调表达。通过进一步对差异基因进行GO富集分析发现,正常CO2浓度下西花蓟马抗性品系显著富集在碳水化合物代谢过程（carbohydrate metabolic process）;而高CO2浓度下抗性品系显著富集在胞外区（extracellular region）。通过KEGG富集分析发现,正常CO2和高CO2浓度下西花蓟马抗性品系的差异基因分别显著富集在淀粉和蔗糖代谢（starch and sucrose metabolism）以及Toll和Imd信号通路（toll and imd signaling pathway）代谢途径。