芥子油苷是一类主要存在于十字花科植物（Brassicaceae）中的含氮含硫的次生代谢物质。作为植物防御昆虫和病原菌侵染的抗性物质，芥子油苷一直以来都备受关注。而大量研究也表明，油菜素甾醇(brassinosteroids，BR)这类新型植物激素，可以通过与多种信号途径互作，调控植物对各种胁迫的响应。近年来，随着国际贸易的发展，烟粉虱迅速入侵世界各地，对农业生产造成巨大的损失。本论文以模式植物拟南芥和十字花科蔬菜为植物材料，并以入侵烟粉虱MEAM1和土著烟粉虱AsiaⅡ3为供试昆虫，在十字花科植物与烟粉虱互作的体系中，研究芥子油苷和BR的生物学功能，揭示芥子油苷途径和植物激素途径交叉互作调控十字花科植物对烟粉虱抗性的分子机制。研究结果不仅可以完善芥子油苷的代谢调控网络，深化我们对于芥子油苷和BR的生物学功能的认识，而且可以为通过化学调控和遗传工程的方法改善芥子油苷的组分和含量或者调控BR的合成和信号转导，以提高植物对烟粉虱的抗性提供理论基础和技术支撑。主要研究结果如下:　　1、首先为了阐明芥子油苷及其降解产物对MEAM1和AsiaⅡ3的影响，以拟南芥芥子油苷生物合成和降解相关的突变体为寄主材料，观察MEAM1和AsiaⅡ3的产卵和发育情况。结果表明，无论是MEAM1还是AsiaⅡ3，在tgg1tgg2（黑芥子酶缺失）、cyp79B2cyp79B3（吲哚族芥子油苷缺失）、myb28myb29（脂肪族芥子油苷缺失）、lg1（吲哚族及脂肪族芥子油苷含量下降）和cyp81F2（4-甲氧吲哚基-3-甲基芥子油苷缺失）这几种突变体上的产卵和发育都没有显著区别。这说明TGG1和TGG2的缺失，以及较低浓度的芥子油苷对烟粉虱的行为没有显著影响。然后，我们检测了MEAM1和AsiaⅡ3在芥蓝、小白菜和结球甘蓝这三种十字花科蔬菜的产卵、孵化和发育情况，以初步探讨芥子油苷与烟粉虱对十字花科蔬菜适应性之间的关系。结果发现，MEAM1在这三种蔬菜上的适应性都高于AsiaⅡ3。MEAM1与AsiaⅡ3在脂肪族和总芥子油苷含量最高的芥蓝DFZC上适应性的差别与在结球甘蓝JF，这种脂肪族芥子油苷和总芥子油苷最低的蔬菜上几乎没有显著性差异。此外，尽管JF中吲哚族芥子油苷含量最高，但是MEAM1与AsiaⅡ3在JF上适应性的差别反而没有在吲哚族芥子油苷含量最低的小白菜YD上显著。这些结果表明MEAM1和AsiaⅡ3在同一种十字花科蔬菜上适应性的差别与植物体本身的芥子油苷含量无密切关系。相关性分析进一步表明MEAM1或AsiaⅡ3在不同蔬菜上适应性的差别与蔬菜中芥子油苷之间也无明显的相关性。　　2、利用拟南芥JA和SA生物合成与信号转导的多种突变体，研究了烟粉虱若虫取食对植株中抗虫物质吲哚族芥子油苷含量的影响以及JA和SA途径在这一过程中的作用。结果表明，烟粉虱若虫取食21天后，野生型Col-0中总吲哚族芥子油苷(IGS)，吲哚基-3-甲基莽子油苷(IM)和4-甲氧吲哚基-3-甲基芥子油苷(4IM)的含量都显著升高，而JA缺失突变体opr3，JA不敏感突变体coi1-2和myc2-2中IGS，IM和4IM的含量没有显著变化。SA缺失突变体sid2中IGS，IM和4IM含量以及SA不敏感突变体npr1中IGS和IM含量虽然，但是其升高的程度不及野生型Col-0。此外，烟粉虱取食后，npr1中4IM的含量没有升高反而发生略微的下降。对吲哚族芥子油苷生物合成途径中的重要转录因子MYB34、MYB122和重要合成酶CYP79B2的基因表达量分析发现，除了npr1突变体以外的所有材料中这三个基因的变化与芥子油苷的变化趋势基本一致。在npr1中，MYB122和CYP79B2的表达量在烟粉虱取食后受到抑制。结合npr1中4IM含量以及相关基因表达量的变化结果可知，NPR1可能对4IM具有特异的调控作用。总之，烟粉虱若虫长期取食能够诱导植物体内吲哚族芥子油苷的积累，这一过程不仅依赖于植物激素JA和SA的协同调控，而且JA途径在其中发挥更为重要的功能。　　3、以BR生物合成过量和信号转导增强的拟南芥转基因材料以及十字花科植物芥蓝为材料，研究了BR对烟粉虱的影响。结果发现，烟粉虱在拟南芥BR合成过量的转基因材料DWF4-ox，BR信号转导增强的转基因材料BRI1-GFP和mx3（BZR1pro∷BZR1-1D-CFP）上的产卵量显著低于其在野生型上的产卵量。这表明以BZR1(Brassinazole resistant1)为中心的BR信号途径在植物防御烟粉虱侵染的过程中发挥着重要的作用。此外，为了探究植物防御烟粉虱的过程中，BR和JA/SA之间是否存在互作，对mx3中JA和SA合成和信号转导相关基因的表达量进行分析。结果表明，烟粉虱取食后，mx3和Col-0中JA途径相关基因的表达都受到抑制，而且无论烟粉虱取食与否，mx3中JA途径相关基因的表达水平均低于在野生型中的表达水平。与Col-0相比，虽然mx3中SA响应基因PR1的本底表达没有发生改变，但是mx3中烟粉虱对PR1的诱导效应消失。以上结果暗示着SA信号途径的响应而非JA信号途径可能参与到由BR信号途径正向组分BZR1介导的mx3植株对烟粉虱的抗性中。在芥蓝上的实验表明，外源表油菜素内酯(24-epibrassinolide，EBR)处理同样可以降低烟粉虱的产卵量。之前的研究发现较高浓度的芥子油苷会对烟粉虱的产卵和发育不利，而拟南芥中芬子油苷含量下降并不会促进烟粉虱的产卵和发育。因此，基于烟粉虱胁迫下，外源EBR处理显著抑制了芥蓝中芥子油苷的积累，同时也抑制了烟粉虱的产卵这一结果，我们认为EBR对烟粉虱抗性的发挥不依赖于芥子油苷途径。