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三色书虱（Liposcelis tricolor）隶属于啮虫目（Psocoptera）,书虱科（Liposcelididae）,书虱属（Liposcelis）,主要在室内与粮仓中发生为害。由于书虱取食范围广、世代重叠严重、抗药性发展迅速,使其成为一类威胁世界粮食和食品安全的重要仓储害虫。储粮害虫防控新技术一直以来是科研人员关注的热点,目前,熏蒸剂、储粮保护剂和气调措施等是控制储粮害虫的主要措施。书虱常混合发生,并对多种熏蒸剂和储粮保护剂产生了较高的忍受力和抵抗力;加之,磷化氢的长期不合理使用导致书虱对其抗性迅速增加。同时,由于磷化铝等高毒农药的限用或禁用,寻找高效、低毒可替代磷化氢的新型绿色熏蒸剂显得迫在眉睫。辣根素（allyl isothiocyanate）是一类来源于辣根等十字花科植物的次生代谢产物,对储粮害虫具有较好的熏蒸效果,具有良好的开发与应用前景。线粒体与生物的生长发育、抗药性、寿命及环境适应等方面均有密切联系。如辣根素熏蒸后,昆虫的线粒体复合物I和IV均受到影响,导致供能不足和活性氧ROS累积,造成组织受损。为进一步评估辣根素对书虱的防治效果以及探讨其作用机理,本论文以重要仓储害虫三色书虱为研究对象,开展了辣根素对书虱的熏蒸活性测定;三色书虱线粒体基因组的测序与分析;线粒体编码基因在辣根素处理下的表达模式解析;辣根素处理下三色书虱基因表达谱分析;同时,利用RNA干扰技术对线粒体编码基因cox1与cox3进行功能验证。主要研究结果如下:1.辣根素对书虱具有较好的熏蒸活性。本论文测定了辣根素对5种书虱的熏蒸活性,结果表明,其LC50集中在0.6?L/L1.4?L/L之间。书虱对辣根素敏感程度从高到低依次为:嗜虫书虱（0.595?L/L）>三色书虱（0.851?L/L）>无色书虱（1.098?L/L）>杨氏书虱（1.178?L/L）>嗜卷书虱（1.368?L/L）。其中,与雌虫相比,书虱雄虫对辣根素更为敏感。如辣根素对三色书虱雌虫的LC50为0.853?L/L,大于其对雄虫的LC50（0.586?L/L）;辣根素对杨氏书虱雌虫的LC50为1.178?L/L,远大于其对雄虫的LC50（0.617?L/L）。此外,嗜卷书虱不同地理种群对辣根素的敏感程度也有所不同。其中,河南商丘种群、重庆种群对辣根素敏感程度显著高于广东广州种群和安徽淮北种群,这种差异可能是由于不同地区防控措施和用药水平的不同而导致的。2.三色书虱具有裂化的线粒体基因组。测序结果表明,三色书虱线粒体基因组已发生裂化且可能裂化为3个或以上线粒体染色体。测序获得13个线粒体蛋白编码基因,2个核糖体RNA基因以及8个tRNA基因。其中,atp6、atp8、trnR、trnV、trnT、trnW分布在一个较小的染色体上（Lt mt chromosome I）;trnY、trnK、trnN、trnS、nad5、cox2、cox3、nad1分布在一个较大的染色体上（Lt mt chromosome II）;cox1、nad3、cytb、nad2则分布在第三个染色体上（Lt mt chromosome III）;三色书虱线粒体蛋白编码基因的总长为10458 bp,A+T含量为75.87%;三个染色体上同时出现长达98 bp的非编码区,可能是潜在的A+T控制区。系统发育分析显示,书虱科与虱目互为姊妹群,啮虫目应为并系群。3.本论文明确了三色书虱7个线粒体编码基因（cox1、cox3、nad1、nad4、nad5、atp6和cytb）在不同性别、不同发育阶段以及不同胁迫处理（短时高低温以及辣根素）下的差异表达规律。结果表明,雌虫线粒体基因的表达水平要高于雄虫,但无显著性差异;大部分线粒体基因（nad1、nad4、nad5、cox1）在卵期的表达水平显著高于若虫期和成虫期（P<0.05）;多数线粒体基因在短时极端温度（40℃、0℃）胁迫后,其表达量有上升趋势,但与对照相比无显著性变化;辣根素处理后,线粒体基因表达量均发生下调。其中,多数基因（cox1、cox3、nad1、nad4、nad5）在低剂量处理下的表达量发生显著性下调,而atp6和cytb只在高剂量处理下的表达量达到显著性水平。4.构建了一套快速、高效的书虱RNAi技术体系。本研究利用冷冻分离机（Labogene）将液态dsRNA制成干粉状,并与书虱饲料按1:10比例混合,通过饲喂法可将书虱体内目的基因进行沉默。本论文利用RNAi技术对线粒体复合体IV中线粒体编码基因cox1和cox3进行功能验证。结果发现,分别饲喂混有dscox1和dscox3的饲料24小时后,三色书虱cox1和cox3沉默效率高达66%和87%。同时,线粒体编码基因的沉默导致三色书虱的死亡率急剧上升,死亡率分别为20.68%和20.65%。可见,线粒体编码基因可作为书虱潜在的致死靶标基因。5.基于基因表达谱技术,比较分析了三色书虱在辣根素处理下其转录水平差异表达基因的变化规律。研究结果共获得7174个差异转录本,其中4724个发生上调,2450个发生下调;差异基因中有1768个差异基因GO注释被分配至47个类别中,主要集中在catalytic activity、metabolic process中;2983个差异基因在KEGG Pathway分析中被分配至44个类别中,主要集中在Global and overview maps与Signal transduction中;其中50个差异表达基因能够注释到氧化磷酸化通路（Oxidative phosphorylation）,7个基因发生显著性上调,43个基因发生显著性下调。综上所述,辣根素对储粮害虫书虱具备良好的熏蒸效力,可作为磷化氢等高毒熏蒸剂的绿色替代产品。线粒体是辣根素对三色书虱的主要作用靶标之一,辣根素致使线粒体蛋白质编码基因发生显著性下调,进而抑制线粒体呼吸链的功能;在氧化磷酸化途径中,线粒体复合体相关蛋白基因发生显著性变化,导致其功能紊乱进而产生致死效应。此外,本论文首次构建了一种快速、高效的书虱RNA干扰技术体系,为今后书虱基因的功能研究提供了新的策略。