实蝇类害虫是我国乃至全球范围内具有重要经济意义的有害生物。柑橘大实蝇（Bactrocera minax）寡食性,仅为害芸香科柑橘属果实,成虫在绿色未成熟的柑橘果实上进行交配和产卵,导致柑橘未熟先黄、提前先落,造成巨大的经济损失。橘小实蝇（Bactrocera dorsalis）多食性,为害250多种果蔬,成虫偏好产卵为害成熟的寄主果实。利用实蝇昆虫趋色行为研制的诱捕器及色板在监测防控中得到了重视和应用,但效果参差不齐,且目前昆虫趋色行为的分子调控机制并不清楚,阻碍了其进一步推广利用。鉴于此,本文以柑橘大实蝇和橘小实蝇为研究对象,在构建两种实蝇基因组和头部比较转录组数据库的基础上,通过半野外实验比较近距离范围内实蝇定位寄主过程中视觉和嗅觉的作用;利用RNAi技术干扰两种实蝇的全部视蛋白基因,通过系统的行为学实验,阐明视蛋白基因调控柑橘大实蝇和橘小实蝇趋色行为的分子机制,为深入理解实蝇寄主定位及食性进化机制提供科学依据。主要结果如下:1.柑橘大实蝇和橘小实蝇比较基因组和种群结构分析利用Illumina测序平台进行柑橘大实蝇基因组测序,获得柑橘大实蝇基因组大小为339 Mb,其包含1172个平均长度为9.8 Mb的Scaffolds,且注释获得13878个柑橘大实蝇基因。结合Illumina和PacBio测序技术进行橘小实蝇基因组测序,获得橘小实蝇基因组大小为528 Mb,包含956个N50平均长度为1.2 Mb的Contigs,且注释获得16741个橘小实蝇基因。质量评估结果显示,柑橘大实蝇和橘小实蝇基因组对实蝇科昆虫基因的覆盖度分别达到96.8%和97.2%以上,表明两种实蝇基因组的高质量和完整性。基于两种实蝇基因组,对两种实蝇快速进化通路进行分析,结果显示柑橘大实蝇视觉相关的光传导通路（Phototransduction pathway）快速进化,橘小实蝇味觉转导通路（Taste transduction pathway）快速进化。通过系统发育树构建和分化时间分析,推测柑橘大实蝇是分化时间较早的类群。对柑橘大实蝇和橘小实蝇野外种群基因组重测序分析,推算两种实蝇野外发生动态,结果表明柑橘大实蝇野外种群在一万年前开始一直保持平稳的收缩状态,橘小实蝇种群在五千年前呈明显的扩张状态,且一直保持较高扩张水平。基于两种实蝇野外种群重测序数据,分析显示柑橘大实蝇的Smoothened、FLASH、TfAP-2和Lrrk等发育和行为相关基因快速进化,橘小实蝇的解毒相关基因Cyp6g2快速进化。上述研究为挖掘柑橘大实蝇和橘小实蝇功能基因及揭示其趋色行为的分子机制奠定了基础。2.柑橘大实蝇和橘小实蝇成虫头部比较转录组分析为了进一步探索视觉相关基因在两种实蝇成虫不同发育阶段的表达情况,本研究利用Illumina HiSeq 4000测序平台,对柑橘大实蝇和橘小实蝇刚羽化、性成熟雌虫进行比较转录组分析,共获得53.6 G的高质量短序列。基于前期已构建的两种实蝇基因组数据库,对两种实蝇成虫头部转录组进行有参拼接和注释,柑橘大实蝇注释到11615条蛋白编码序列,占柑橘大实蝇全部基因的84%。橘小实蝇注释到14908条蛋白编码序列,占橘小实蝇全部基因的89%。差异表达分析发现柑橘大实蝇和橘小实蝇性成熟阶段比刚羽化阶段头部高表达的基因分别为477个和155个,其中视蛋白基因在两种实蝇性成熟时期比刚羽化时均显著高表达。3.柑橘大实蝇和橘小实蝇在近距离范围内视觉和嗅觉定位寄主作用比较利用荧光定量分析,发现两种实蝇嗅觉关键基因Orco在性成熟阶段均显著高表达,且Orco在两种实蝇头部的表达量极显著的大于其它组织。通过RNAi干扰两种实蝇嗅觉系统关键基因Orco,经产卵选择、触角电位和Y型嗅觉行为等实验,证明嗅觉关键基因Orco在两种实蝇的寄主定位中起作用。分别通过RNAi技术干扰两种实蝇嗅觉关键基因Orco、所有视蛋白基因,结果表明视觉和嗅觉之间不存在相互调控关系（crosstalk）。最后,利用半野外的笼罩实验,分别对野生型、剪掉触角和覆盖复眼的两种实蝇进行不同诱捕装置的诱捕检测,结果显示野生型和剪掉触角的柑橘大实蝇均在绿色无味（偏好颜色）的诱捕球上的数量最多,显著高于蓝色球涂未成熟脐橙汁（偏好气味）和蓝色无气味（不偏好颜色且无味）的诱捕球,覆盖复眼的柑橘大实蝇在三种诱捕球上数量都很少。野生型和剪掉触角的橘小实蝇均在黄色无味（偏好颜色）的诱捕球上的数量最多,显著高于蓝色球涂成熟脐橙汁（偏好气味）和蓝色无气味（不偏好颜色且无味）的诱捕球,覆盖复眼的橘小实蝇在三种诱捕球上数量都很少。上述研究表明,在近距离范围内,视觉对柑橘大实蝇和橘小实蝇寻找和定位寄主起着更重要的作用。4.Rh6视蛋白基因调控柑橘大实蝇和橘小实蝇的趋色偏好利用上述实蝇组学数据库,对柑橘大实蝇和橘小实蝇的视蛋白基因种类和数量进行了分析,结果表明两种实蝇均有四个视蛋白基因Rh1、Rh2、Rh3和Rh6,与模式昆虫黑腹果蝇比,两种实蝇紫外敏感的视蛋白基因Rh3和Rh4收缩为一个基因的两个不同转录本,短光波敏感视蛋白基因Rh5在两种实蝇中均缺失。通过荧光定量检测发现,两种实蝇的四个视蛋白基因Rh1、Rh2、Rh3和Rh6在两种实蝇性成熟阶段都相对刚羽化阶段高表达,且这四个视蛋白基因在两种实蝇的头部比其它组织均显著高表达。基于RNAi干扰两种实蝇全部视蛋白基因,经过行为实验分析,结果表明视蛋白基因Rh6调控柑橘大实蝇偏好绿色,在橘小实蝇中则调控其偏好黄色。基因序列分析表明Rh6在两种实蝇中非常保守。此外,分析了两种实蝇视觉相关通路 Hippo pathway,Phototransduction pathway 和 Eye development pathway 基因拷贝数量,发现其中12个基因在两种实蝇中存在差异。综上所述,本文利用二代及三代测序技术进行两种实蝇基因组测序,获得高质量的柑橘大实蝇基因组339 Mb,橘小实蝇基因组528 Mb。进行快速进化通路分析表明,柑橘大实蝇视觉相关的光传导通路发生了快速进化,而橘小实蝇的味觉信号通路发生了快速进化。基于比较基因组分析,柑橘大实蝇和橘小实蝇均有4个视蛋白基因（Rh1、Rh2、Rh3和Rh6）,Rh5缺失,Rh3和Rh4收缩为一个基因表达的不同转录本。通过RNAi技术及行为学实验,证明柑橘大实蝇和橘小实蝇的视觉与嗅觉不存在相互调控关系,且近距离范围视觉对两种实蝇定位寄主更重要。最后,通过RNAi技术、荧光定量和系统的行为学实验,发现视蛋白基因Rh6调控柑橘大实蝇趋绿色、橘小实蝇趋黄色。上述结果揭示了柑橘大实蝇和橘小实蝇趋色行为的分子机制,丰富了我们对昆虫视觉定位寄主的认知,同时为利用昆虫趋色行为研发新型、高效绿色防控技术提供了科学依据。