褐飞虱Nilaparvata lugens(St(?)l)是我国水稻产区的主要害虫之一,绿僵菌(Metarhizium spp.)是世界性分布的昆虫病原真菌,可通过孢子粘附昆虫体壁,突破昆虫的体壁障碍,使菌丝充满虫体,致使害虫死亡,因而是一种取代化学杀虫剂,防治褐飞虱的安全有效的生物防治手段。本研究应用扫描电镜结合半薄切片观察研究绿僵菌对褐飞虱从体表侵染至体内萌发、繁殖的过程,直观地表现绿僵菌对褐飞虱的侵染能力和侵入方式;以黄绿绿僵菌(Metarhizium flavoviride)ITS区序列为探针,采用荧光原位杂交技术明确不同处理情况下绿僵菌是否可侵染卵巢并继代传递。利用Illumina高通量测序平台开展绿僵菌侵染褐飞虱过程中的转录组学研究,一方面分析褐飞虱对金龟子绿僵菌侵染的免疫应答基因,深入研究其免疫防御机制;另一方面寻找金龟子绿僵菌侵染褐飞虱的重要靶标基因,为提高绿僵菌对褐飞虱的侵染效率提供理论基础。采用高通量测序技术检测不同浓度绿僵菌溶液喷施之后,褐飞虱体内共生细菌、真菌类微生物在不同时间段内的变化情况,明确了绿僵菌的侵染对褐飞虱体内共生微生物菌群结构、优势菌的更替等的影响。研究主要取得以下结果:(1)绿僵菌在寄主褐飞虱体表不同结构区入侵行为存在差异,易从体表褶皱处产生附着胞,入侵寄主血腔,快速繁殖导致菌体大量堆积在褐飞虱腹部引起寄主的死亡。稻株表面的绿僵菌无法侵染至水稻组织内部并在内定殖,虽然绿僵菌菌体可在离体褐飞虱卵块体表定殖,但喷施于稻株表面的绿僵菌并无法侵染稻株叶鞘组织内的褐飞虱卵块。绿僵菌处理褐飞虱种群的卵块孵化率与对照种群对比并无显著差异,处理时间的延长并未使寄主飞虱卵块孵化率降低,不同处理褐飞虱成、若虫历期之间也无显著差异。(2)原位杂交(Fluorescent In Situ Hybridization,FISH)检测的结果表明:不同处理褐飞虱下一代若虫体内均检测到绿僵菌,但绿僵菌是否可通过雌虫卵巢、雄虫的精巢实现继代传播还需进一步试验进行验证。(3)采用Illumina高通量测序平台对感染黄绿绿僵菌24、48、72 h的褐飞虱种群与对照种群转录组进行测序,利用生物信息学软件对筛选到的差异表达基因进行了功能注释、分类以及参与的信号通路分析。对照组与处理组24、48、72h的比对分别获得了1641、634、736个显著差异表达的基因;GO富集分析发现808、253、179个DEGs比对到94、63、63条不同的代谢通路中;KEGG pathway分析结果显示98、333和247个DEGs显著富集到10、27和25条代谢通路中。这些显著富集的通路主要涉及能量代谢、遗传信息处理、环境信息处理以及免疫防御反应等相关通路。(4)不同浓度绿僵菌溶液处理后褐飞虱体内羧酸酯酶(Carboxylesterase,Car E)与谷胱甘肽-S-转移酶(Glutathione-S-transferase,GST)含量在处理72 h后均呈现显著下调趋势;而保护酶中过氧化氢酶(Catalase,CAT)与超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)随着处理时间延长,呈现上升趋势,其中SOD 3个浓度处理至72 h时均著高于对照处理;而酚氧化酶(Phenoloxidase,PO)含量在24 h与48 h内均无显著变化,直至72 h,高浓度绿僵菌处理褐飞虱种群体内PO含量上升至316.43 U/mg。作为一种外源入侵的微生物,绿僵菌与寄主体内共生的微生物之间存在相互制约,争夺生存权的关系,短期(处理时间段)内虽未对寄主体内必需氨基酸含量造成影响,但氨基酸合成原料的缺失必然会使寄主无法补充营养。(5)绿僵菌的施用造成褐飞虱中肠细菌类微生物丰富度下降,多样性指数呈现递减的现象,几类可能对外源绿僵菌毒素具有降解作用或可提高寄主飞虱对绿僵菌抵抗能力的细菌优势度上升:如有助于提高褐飞虱对绿僵菌菌株的抵抗能力的杀雄菌Arsenophonus含量上升;与外源化学物质降解降解有关的Acinetibacter、Stenotrophomonas与Sphingobacterium占比均不同程度高于对照种群。对褐飞虱中肠真菌类微生物的检测表明飞虱虫体自身携带有绿僵菌且占比不低,同时中肠真菌类微生物数量虽较细菌类微生物相对简单,但检测到的某些真菌种类如:产生具有抑制真核生物DNA聚合酶活性的代谢产物的Talaromyces等极有可能在寄主飞虱抵御外源绿僵菌的侵染过程中发挥作用。