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烟粉虱Bemisia tabaci是一个物种复合体,至少包含34个外部形态难以区分但相互之间存在生殖隔离的隐种。其中,Middle East Asia Minor1(MEAM1)和Mediterranean (MED)烟粉虱是世界范围的入侵害虫,己入侵到包括中国在内的许多国家和地区并逐渐取代许多土著烟粉虱,对农业生产造成巨大危害。本实验室之前的研究发现,入侵烟粉虱MEAM1比土著烟粉虱Asia Ⅱ3具有更广泛的寄主范围,这可能是其能够入侵和取代土著烟粉虱的重要原因之一。在自然环境中,烟粉虱的扩散和繁衍需要应对和利用不同的寄主植物,因此明确不同隐种烟粉虱在寄主适应能力上的差异及寄主适应性的分子机制,对深入了解烟粉虱的入侵机制和烟粉虱-植物互作的复杂关系有着重要的意义。本论文首先比较了入侵烟粉虱MEAM1和土著烟粉虱Asia Ⅱ3从其适宜寄主棉花上转移到不适寄主烟草上后死亡率和产卵量的差异。然后通过数字基因表达谱技术分析了寄主转换后,两个隐种烟粉虱在基因转录水平上的差异。最后结合烟粉虱唾液腺转录组,筛选与烟粉虱寄主适应性相关的唾液效应因子蛋白并研究其功能。研究结果如下：(1) MEAM1烟粉虱具有更强的适应寄主转换的能力当MEAM1和Asia Ⅱ3烟粉虱从棉花上转移到烟草上24h后,其死亡率和繁殖力都发生显著变化,但MEAM1的死亡率显著低于AsiaⅡ3烟粉虱,而MEAM1的单头产卵量则要显著高于Asia Ⅱ3,这说明与Asia Ⅱ3烟粉虱相比MEAM1烟粉虱具有更强的适应非适宜寄主的能力。(2)寄主转移后NIE AM1和Asia Ⅱ3烟粉虱的基因转录差异通过数字基因表达谱分析了NIE AMI和Asia Ⅱ3烟粉虱寄主转换前后的基因表达的不同,发现两个隐种烟粉虱的基因转录存在巨大差异,MEAM1烟粉虱的差异表达基因数量远小与AsiaⅡ3。AsiaⅡ3烟粉虱的差异表达基因的变化倍数更大且以下调为主,而MEAM1的差异表达基因的变化倍数较小且多为上调。寄主转换后,Asia Ⅱ3烟粉虱的碳水化合物及能量代谢途径受到了显著的抑制,而MEAM1烟粉虱则受影响不大。此外,MEAM1烟粉虱的基因表达和蛋白代谢途径在寄主转换后被激活。相对于解毒酶基因在MEA M1烟粉虱中的持续高表达,绝大多数的解毒酶基因在Asia Ⅱ3中下调。P450、GST和酯酶的酶活力测定进一步证明了MEAM1烟粉虱的解毒代谢能力比AsiaⅡ3烟粉虱强。(3)唾液蛋白BtQ56在寄主转换中的作用结合表达谱和唾液腺转录组信息,我们筛选了68个可能与寄主适应性相关的疑似唾液蛋白基因,通过RNAi和植物瞬时表达等方法发现一个唾液蛋白BtQ56具有促进烟粉虱存活和产卵的功能。BtQ56基因是一个在烟粉虱唾液腺中特异性高表达的功能未知基因,氨基酸序列含有信号肽且不含跨膜区,具有典型的分泌蛋白结构,且未在GeneBank中检索到任何同源基因或保守的功能结构域。BtQ56基因在入侵烟粉虱MEAM1和MED中的表达量远远高于土著Asia Ⅱ3烟粉虱。在寄主转换后BtQ56基因在NE AMI和MED烟粉虱中显著上调,而Asia Ⅱ3烟粉虱中变化不大,这表明大量的BtQ56可能在寄主转换过程中发挥着重要作用。通过Western blot的方法,我们在烟粉虱取食过的植物中检测到了BtQ56蛋白,从而证明BtQ56是一个烟粉虱唾液分泌蛋白。为进一步明确BtQ56是如何增强烟粉虱寄主适应性的,我们分析了BtQ56作用于植物后对植物防御反应相关基因转录的影响,发现BtQ56可能诱导SA途径并抑制JA途径及植物蛋白酶抑制剂基因的转录,以此达到抑制植物抗性促进烟粉虱存活的目的。综上所述,在烟粉虱应对非适宜寄主的过程中,入侵烟粉虱与土著隐种烟粉虱之间在适应能力上存在明显差异。从棉花转移到烟草后,碳水化合物及能量代谢和解毒代谢在Asia Ⅱ3烟粉虱中受到显著的抑制,而在MEAM1中变化不大,说明MEAM1在这些方面具有较强的耐受能力。基因表达和蛋白代谢途径在MEAM1烟粉虱中的激活可能是MEAM1具有较强寄主转换适应能力的重要原因。除此之外,唾液效应蛋白BtQ56在烟粉虱应对烟草防御反应的过程中发挥着重要的作用。