自21世纪初以来,我国已经在新疆以外的产棉区普及了转Bt(Bacillus thuringiensis)基因抗虫棉(Gossypium hissutum L.),有效遏制了棉铃虫的发生.但转基因抗虫棉推广以后,棉蚜、绿盲蝽、棉叶螨等棉花次要害虫发生危害加重.对此,一部分学者认为次要棉花害虫对Bt蛋白不敏感,导致其种群数量明显增加;另有研究认为天敌控制力弱,天敌种群数量小也是次要害虫危害加重的重要原因;还有研究认为Bt基因的导入改变了棉株体的次生代谢,从而降低了对次要害虫的抵抗能力.己知植物体内次生代谢产物的积累可以提高植物自身保护和生存竞争能力,并协调植物与环境的关系,且棉株在受到逆境胁迫时,其体内次生代谢水平会加强,有可能会影响次要害虫的发生.为探讨逆境胁迫对棉花次要害虫发生危害的影响及相应的机理,作者研究了盐胁迫对棉花次生代谢和棉蚜发生危害的影响及相应机理. 首先开展了抗虫活性较好的次生代谢物质筛选.采用薄膜饲毒法,24 h、48 h后观察蚜虫消长情况,发现棉酚和黄酮类次生代谢物质对棉蚜生长具有明显抑制效果.其次,在东营、滨州等滨海盐碱地区棉田进行了调查,发现盐碱地棉蚜种群数量较之非盐碱地明显降低,且生长周期延长,初步证实盐胁迫下棉蚜发生危害减轻.在此基础上,进行了室内试验研究,以鲁棉研28为材料,设置0、50、100、150、200 mmol·L-1 NaCl 5个盐处理.于棉苗4叶期单株接蚜虫20头,7d后查看结果,发现150 mmol·L-1 NaC1浓度下,棉株生长基本正常,但棉蚜种群数量小,30 d后收集150 mmol·L-1和0mmol·L-1盐浓度下棉株上的棉蚜个体,利用RNA-seq测序技术,获得处理组和对照组共计492个克隆,通过EST库和COG分析,发现对照组棉蚜的能量生产和转换(13.79％)、碳水化合物运输和代谢(4.6％)所占百分比,明显高于处理组棉蚜的水平(分别是8.33％和2.08％).此外,处理组棉蚜中的信号转导机制相关基因和脂肪酸代谢相关基因表达增强,说明棉蚜间接受到逆境胁迫的作用,其自身生长发育状况发生明显变化;Passway分析表明,处理组中棉蚜的表皮蛋白基因ACP-22和ACP-16、热激蛋白基因68、胰脂肪酶相关的蛋白基因、保幼激素结合蛋白基因、长链脂肪酸伸长家族基因和脂肪酸脱氢酶基因等在转录组水平上表达差异明显.同时,获得异喹啉生物碱的异常表达,氮素代谢水平也发生了变化.据此推测,棉株受到逆境胁迫后,次生代谢水平增强,产生了生物碱类物质,而棉蚜在吸食棉株后,生物碱在其体内富集,达到毒害效果后进而影响棉蚜生长发育,从而起到抑制作用. 目前,国际上关于次生代谢物质对棉花病虫害综合治理的研究还相对较少,现有研究主要集中在棉花抗虫物质对不同害虫的毒理影响,而逆境胁迫对害虫及抗虫物质代谢的效应及其机理研究还少见报道.本研究初步揭示了盐胁迫下Bt棉对棉蚜转录组水平的影响,对探索棉蚜等害虫防治的新途径具有重要意义.