小菜蛾与十字花科植物协同进化,寄主范围包括野生的和人工栽培的十字花科植物。近年来的研究发现小菜蛾的寄主范围出现了扩张,不仅能取食十字花科植物,也能危害豆科植物豌豆。然而,目前关于小菜蛾适应豌豆的分子机制尚不明确。因此,探索小菜蛾适应豌豆的能力和分子机制,对深入了解小菜蛾的进化及其与植物的互作具有重要的意义。针对以上科学问题,本研究将长期适应萝卜的实验室小菜蛾种群,转至豌豆上驯化一代或连续驯化多代,分析小菜蛾种群适合度的变化,以及驯化各世代下基因表达和肠道微生物组成的可塑性,揭示小菜蛾适应豌豆的分子机制。主要研究结果如下:1.小菜蛾适应豌豆的种群适合度效应通过生命表分析可知,随着在豌豆上驯化世代的增加,小菜蛾幼虫和蛹的发育历期显著缩短,而成虫寿命和产卵期却显著延长。小菜蛾种群的内禀增长率（r）、周限增长率（λ）及净增值率（R0）随着驯化世代的增加而显著提高,而平均世代周期（T）却显著缩短。小菜蛾在豌豆上驯化一代,存活率仅9.5%,而驯化至九代时,存活率提高至65%,表明小菜蛾能够快速适应寄主豌豆。该结果为进一步揭示小菜蛾适应豌豆的分子机制奠定了生物学基础。2.小菜蛾适应豌豆的肠道细菌响应机制利用16S rDNA测序技术分析取食不同寄主植物对小菜蛾肠道细菌群落结构的影响。结果发现长期适应萝卜的小菜蛾种群的肠道最优势菌门为变形菌门,其次为厚壁菌门;当长期适应萝卜的小菜蛾种群转至豌豆上连续驯化五代,肠道最优势菌门由变形菌门转变为厚壁菌门;而后将该种群重新转至原寄主萝卜上培养两代,肠道细菌的群落结构再次发生显著变化,厚壁菌门的丰度显著降低,而变形菌门的丰度大幅提高,且两菌门的丰度接近于长期适应萝卜时两菌门的水平。这些结果表明小菜蛾取食的寄主植物能够影响肠道细菌的群落结构。通过差异分析发现在种的分类水平上,厚壁菌门的产酸肉食杆菌的丰度随着小菜蛾在豌豆上驯化世代的增加而提高,随后重新转至原寄主萝卜上饲养两代,该菌株的丰度又显著降低,暗示了该菌株可能与小菜蛾适应寄主植物豌豆有关。通过喂食增加小菜蛾肠道内产酸肉食杆菌的丰度,结果发现该菌株能够提高小菜蛾在豌豆上的存活率。基于小菜蛾肠道微生物宏基因组的分析,我们发现肠道细菌能够帮助宿主消化食物、为宿主提供营养物质,也能参与代谢有毒物质,从而提高小菜蛾的适应能力。3.小菜蛾适应豌豆的基因表达调控机制从转录水平揭示小菜蛾适应豌豆的分子机制,结果发现当长期适应萝卜的小菜蛾种群转至豌豆上驯化一代或连续驯化多代后,体内大量跟表皮结构相关的基因显著上调表达。小菜蛾在豌豆上连续驯化八代,解毒作用相关基因和响应外界压力的基因显著上调表达。这些结果表明小菜蛾一方面可能通过改变自身的表皮结构以阻止或减少植物毒素的进入,另一方面可能通过提高对植物防御性成分的解毒能力,从而提高在豌豆上的适应能力。此外,当长期适应萝卜的小菜蛾种群转至豌豆后,大多数消化酶基因下调表达,表明小菜蛾的消化作用受到了抑制。4.小菜蛾适应豌豆的遗传基础利用群体分离分析法探索小菜蛾适应豌豆的遗传基础,结果发现最有可能与小菜蛾适应豌豆相关的QTL位于6条scaffolds上。功能注释发现1个气味结合蛋白基因,4个解毒相关基因和5个消化酶基因可能参与调控小菜蛾对寄主植物的适应。综上所述,小菜蛾可能是通过改变肠道微生物的组成、调整自身的表皮结构以及提高对植物防御性成分的解毒能力,从而适应寄主植物豌豆。