化学感受系统几乎在昆虫的整个生命过程中都发挥至关重要的作用,而基于嗅觉对害虫进行行为调控一直是昆虫学研究的热点。鳞翅目夜蛾科包括多种重要的经济害虫,其中棉铃虫Helicoverpa armigera是中国乃至全世界危害最严重的杂食性害虫之一。棉铃虫的幼虫食性广、食量大,成虫迁移率高、繁殖量大,因此较难防治。在大力倡导害虫综合治理（IPM）的现代农业生产中,绿色防控变得尤为重要。以植物挥发性物质为组分的引诱剂被认为具有较大的应用前景,而利用传统技术开发引诱剂具有周期长、工作量巨大的特点,相反,运用嗅觉受体为靶向的逆向化学生态学策略则可能成为筛选潜在活性成分的高效途径。本研究对棉铃虫的触角和口器的超微结构、化学感受相关基因,以及气味受体（OR:odorantrecepotors）的功能、表达模式和神经元类型进行了详细研究。现将主要研究结果总结如下:1.棉铃虫化学感受器的鉴定和共表达气味受体基因的定位感受器是昆虫感受器官上最小的结构和功能单元,感受器的形态与其生理功能密切相关,因此,研究感受器官的形态结构和感器类型将具有重要意义。本研究利用电镜扫描和原位杂交,对棉铃虫触角和喙的超微结构进行了系统研究,并对共表达气味受体基因HarmOrco在触角不同感受器中的表达进行了定位。结果表明:棉铃虫触角上具有6类感受器,分别为毛形、锥形、腔锥形、刺形、耳形和栓锥形感器,依据外部形态特征可以将它们进一步划分为13种亚型;喙上的感受主要分为3大类,分别为栓锥形、锥形和刺形感器,且进一步被划分为10种亚型。这些棉铃虫感受器中,有8种亚型为首次发现。此外,本研究还发现触角上的毛形感器亚型Ⅰ仅存在于棉铃虫雄蛾触角上:在喙上鉴定出一类表面具有多孔结构亚型的栓锥形感器（亚型Ⅱ）,推测其可能参与嗅觉感受。最后,对HarmOrco在触角上的定位研究表明:HarmmOrco主要在毛形和锥形感器中大量表达。综上所述,本章对棉铃虫触角和喙上的形态和感受器的超微结构进行了系统研究,并确定HarmOrco主要在毛形感器和锥形感器中表达。本研究为进一步研究棉铃虫化学感受器和受体的功能奠定了基础。2.棉铃虫喙和下唇须中化学感受基因的鉴定对于昆虫化学感受相关基因的大量研究主要集中在触角上,而针对口器的系统研究则相对较少。本研究利用高通量测序和生物信息学分析,对喙和下唇须中的化学感受基因进行了鉴定。此外,对各基因在喙和下唇须中的表达差异（DEGs）进行了分析,并对各基因在不同组织中的表达量进行评估,另外通过qRT-PCR对3类受体基因的组织表达水平进行了验证。结果表明:喙和下唇须上存在大量化学感受基因,分属于6个家族,共计84个,包括4个ORs,6个IRs,7个GRs,39个OBPs,26个CSP和2个SNMPs,其中8个OBPs和6个CSPs首次被鉴定出来。qRT-PCR结果表明,所有的受体基因（4个ORs,6个IRs,7个GRs）均被检测到,但仅有少量OR或IR在喙或下唇须中特异表达或表达,如HarmOR58和HarmIR 75p.1,而大多数GR在喙或下唇须中有较高的表达量。其中,CO2受体HarmGR1、GR2和GR3主要在下唇须中表达;HarmGR5、GR6和GR8主要在喙或触角中表达,由于均属于“糖类”受体分支,因此推测它们的功能与糖类物质的感受相关;HarmGR180主要在触角中表达,属同时在喙、下唇须和足中也有相似的表达量,该受体属于“苦味”受体分支,推测它们的功能与苦味物质的感受相关。本研究进一步深化了我们对棉铃虫口器附属器官化学感受的理解,并为进一步地功能研究提供了分子基础。3.棉铃虫普通气味受体的功能鉴定和进化分析植物挥发物在昆虫生命活动中发挥重要作用:如寄主寻找、有害物躲避等。通常认为挥发物的识别由气味受体介导。因此,系统研究气味受体的功能将极大促进我们理解昆虫对植物挥发物的识别机制,且具有重要的应用价值。本研究通过序列克隆、受体异源表达、功能鉴定和反应特性综合分析以及功能进化分析等对棉铃虫气味受体感受植物挥发物的机制进行了系统研究。结果发现:鉴定功能的43个ORs中,其中的28个能被至少一种挥发物组分激活,鉴定出多个特异感受引诱剂重要组分的受体;棉铃虫气味受体的激活与化合物的浓度和结构密切相关,同种植物挥发物在不同浓度下激活的OR数量不同,为OR组合编码提供分子基础,并且棉铃虫受体库对萜烯类和芳香族化合物有更高的灵敏性。对鳞翅目ORs的功能进化分析显示:聚在一支或相邻的分支上的ORs往往功能类似,大多数感受芳香族化合物的ORs较感受萜烯类和脂肪族化合物的ORs先分化出来且功能较为保守;鉴定出特异感受苯乙醛的2个高灵敏度受体,鉴定出触角锥形感器中表达它们的两类神经元,揭示了外周嗅觉系统感受苯乙醛的分子机制;本研究为昆虫外周嗅觉系统识别寄主植物挥发物的分子机制提供分子生物学基础,同时为研究鳞翅目昆虫ORs功能进化提供科学依据,也为开辟棉铃虫绿色防控新途径奠定了基础。