棉蚜（Aphisgossypii Glover）属半翅目蚜科昆虫,是一种世界性的农业害虫。主要通过刺吸取食植物汁液和传播病毒对农作物造成危害。由于棉蚜的寄主范围广、适应性强、繁殖速度快、世代历期短等的特性,一旦条件适宜,在短期内便能爆发成灾。棉蚜除了具有较强的寄主适应能力外,对杀虫药剂同样具有很强的适应能力。据报导昆虫对外源有毒物质的适应能力除了自身具有强大的解毒代谢功能外,其体内的共生细菌可能对营养代谢、发育繁殖、有毒物质适应等具有重要作用。本文通过分析植物次生物质和杀虫药剂的胁迫对棉蚜体内共生细菌群落的影响及棉蚜的全基因组测序分析,研究了棉蚜对外源有毒物质的适应性。主要研究结果如下:1.通过对棉蚜28,555条转录本的物种分类注释,获得了 27,718条注释信息,占总序列数的98.3%,其中有21%被注释为细菌。结合数字表达谱数据分析了在2-十三烷酮、单宁、槲皮素和棉酚的诱导胁迫后细菌基因的表达谱,发现分别有68、63、52和151个基因具有显著的差异表达。在2-十三烷酮和槲皮素的胁迫下,多数差异基因显著上调;单宁和棉酚处理后多数基因显著下调。通过KEGG注释发现这些细菌基因参与了多个通路,主要集中在与代谢相关的通路中。2.通过高通量测序检测了棉蚜共生菌的16S rDNA序列V3-V4区,并对细菌的群落和丰度进行分析。发现棉蚜体内共生细菌主要属于变形菌、厚壁菌和放线菌三大门类。变形菌门中的布赫纳氏菌在每个处理中都是最优势种群。在2-十三烷酮、单宁、槲皮素、棉酚处理组和对照组中所占比例分别为83.03%、92.65%、91.33%、54.61%和89.53%。在2-十三烷酮的胁迫下,沙雷氏菌的丰度明显降低,其他次级共生菌的种类和丰度增加。棉酚的处理与对照组差异最明显,布赫纳氏菌丰度降低、沙雷氏菌的丰度增加,群落多样性显著提高。单宁和槲皮素处理组中均存在差异物种,但群落结构整体变化不大。3.用两个浓度的氧化乐果胁迫处理棉蚜后,检测其体内共生菌的16S rDNA序列V3-V4区,共获得了 84个OTU序列。这些细菌仍然主要分布在变形菌门、放线菌门和厚壁菌门中。低剂量氧化乐果胁迫下,群落的多样性下降,只有布赫纳氏菌的比例增加,其它菌种的丰度均有所降低,沙雷氏菌的降低趋势最为显著。高剂量的氧化乐果胁迫下,群落多样性变化不明显,但是均匀度有所升高,形成一个较为稳定的群落系统。其中,布赫纳氏菌的丰度显著下降,多个次级共生细菌丰度显著上升。4.利用Illimina HiSeq 2500和Picbio RS Ⅱ平台完成了棉蚜全基因组的从头测序,质控过滤后获得557倍覆盖度的二代数据和32倍的三代数据。由于棉蚜是杂合度较高的物种,因此选择平均长度达到7,305 bp的三代测序技术减弱其杂合度对测序结果的污染。经过数据分别单独组装再联合组装之后,获得392 Mb高质量的基因组序列,其中scaffold序列N50为1.05 Mb,contig序列的N50为304 kb,覆盖度达到99%。5.采用从头预测与同源注释相结合的策略,发现棉蚜基因组中含有59,640条重复序列,总大小为68Mb,约占基因组的17.46%。在基因结构预测中,通过从头预测、同源比对,再结合公开发表的棉蚜转录组数据信息,获得15,386个编码蛋白质的基因。比对到公共数据库后,有14,504个基因获得同源序列,另有882个基因是棉蚜物种特有的。此外还注释得到了 92个miRNA基因,102个snoRNA基因,431个tRNA基因和596个rRNA基因。6.用比较基因组学的方法,比较分析棉蚜与豌豆蚜、麦双尾蚜、家蚕、黑腹果蝇、意大利蜜蜂、冈比亚按蚊、烟粉虱、褐飞虱、小菜蛾、猎蝽、赤拟谷盗、柑橘木虱、金小蜂、斑蝶、人体虱、叶螨和人的基因组数据。发现棉蚜的基因被分到8,006个家族中,其中有886个家族是棉蚜特有的。进化分析和物种分歧时间分析结果显示,半翅目昆虫的分化大约是在298.6（202.5-373.4）百万年前,蚜科从中分化出来是发生在234.7（130.9-330.6）百万年左右,棉蚜在蚜科中的分化时间大约是在34.2（11.2-71.2）百万年以前。7.比较棉蚜、大豆蚜、桃蚜、麦双尾蚜和豌豆蚜的基因测序情况,发现棉蚜的基因组测序质量最高。在棉蚜、大豆蚜和桃蚜基因组中分析与外源物质适应性相关的基因家族,发现这类基因在棉蚜中有轻微的扩增,大豆蚜中则出现收缩现象,桃蚜中的扩增趋势较为明显。构建KEGG代谢通路,发现棉蚜中的大量基因参与外源物质适应性相关的代谢通路,大豆蚜和桃蚜中参与的代谢通路较少。