蚜虫体内普遍存在共生菌,原生共生菌Buchnera aphidicola是蚜虫不可缺少的重要组成部分。缺失原生共生菌Buchnera后,蚜虫将不能繁殖后代。共生菌的种群密度与其宿主的生理与生态适应能力等密切相关。但是,至今有关蚜虫体内原生共生菌种群密度的调控机制还不清楚。因此,本文以存在寄主专化型的棉蚜为对象,研究了寄主植物、宿主棉蚜的基因型、棉蚜体内的溶菌酶及次生菌等对Buchnera种群密度的影响,以期明确蚜虫体内原生共生菌种群的调控机理。研究获得了以下主要结果:(1)Buchner 原生共生菌对棉蚜种群的净增殖率、平均寿命和内禀增长率有显著影响。抗生素去除或降低Buchnera种群密度后,棉蚜的净增殖率和内禀增长率显著降低、世代平均寿命延长。自然条件下的棉花型棉蚜在西葫芦上的内禀增长率显著高于在豇豆和棉花上的,但经高浓度抗生素脱共生后,其在西葫芦、豇豆和棉花上内禀增长率显著下降,且寄主间不再有显著差异。原生共生菌对棉蚜的繁殖和寄主利用有一定的影响。(2)瓜型棉蚜体内原生共生茵Buchnera种群密度和菌胞数量都显著高于棉花型棉蚜。南京地区西葫芦和木槿上的棉蚜体内原生共生菌Buchnera种群数量显著高于黄瓜和棉花上的,并且黄瓜上的又显著高于棉花上的。不同基因型棉蚜体内共生菌的种群密度有一定的差异,但这种差异受棉蚜取食寄主的影响。瓜型和棉花型棉蚜转移到新的植物上后,其体内原生共生菌种群密度和棉蚜的存活率均会发生显著波动,但生活多代后,两者均会趋于稳定;并且棉花型棉蚜在西葫芦上生活后,其体内的Buchnera种群密度会升高到瓜型棉蚜在黄瓜上生活的水平,而瓜型棉蚜在豇豆上生活后,其体内Buchnera菌的密度会降低到棉花型棉蚜的水平。棉蚜的寄主植物和基因型显著影响了原生共生菌Buchnera的种群密度。(3)利用PCR的方法检测棉蚜种群中10种次生菌的感染率,发现棉蚜种群除有部分个体感染了杀雄菌Arsenophonus外,没有发现有其他次生共生菌的感染,不同寄主植物上棉蚜感染Arsenophonus菌的比率差异显著,棉花上的棉蚜感染率高,而瓜类作物上的棉蚜种群感染率低或完全不感染。去除杀雄菌Arsenophonus后棉蚜体内原生共生菌Buchnera的种群密度显著提高。(4)通过RT-PCT和RACE技术,克隆得到了棉蚜溶菌酶基因全长序列(680bp )。序列分析表明,棉蚜体内的溶菌酶属于i型溶菌酶,并且失去了海洋动物i型溶菌酶中存在的两个重要活性位。棉蚜体内的溶菌酶以可溶性蛋白和包涵体两种形式存在。定量PCR测定发现,瓜型棉蚜体内溶菌酶基因的表达水平,以在西葫芦上生活的棉蚜中最高,豇豆上生活的次之,而黄瓜上生活的最低。(5)植物提取物显著影响了棉花型和瓜型棉蚜体内原生共生菌Buchnera的种群密度。棉花型棉蚜取食含有黄瓜、西葫芦、南瓜和豇豆叶片提取物的人工饲料后,原生共生菌种群密度显著提高,但是取食含有棉花叶片提取物的人工饲料后,原生共生菌的密度没有显著变化。瓜型棉蚜取食含棉花叶片提取物的人工饲料后,其体内原生共生菌Buchnera种群密度下降。取食添加棉酚和葫芦素的人工饲料后,瓜型和棉花型棉蚜体内原生共生菌Buchnera的种群密度都会发生显著变化。高浓度棉酚(50ppm)显著降低了两专化型棉蚜体内原生共生菌Buchnera的种群密度,但葫芦素能引起原生共生菌种群密度的显著升高。(6)对棉花型棉蚜(CO)、瓜型棉蚜(CU)和瓜型棉蚜转移到豇豆上饲养五代时的品系(CU-cowpea)进行转录组测序分析,结果表明,CO与CU棉蚜间基因表达水平显著不同。与棉花型相比,瓜型棉蚜有1106个基因呈现显著上调和2835个基因呈现显著下调;当瓜型棉蚜在豇豆上饲养后,其有812个基因显著下调和14492个基因显著上调。棉花型和瓜型棉蚜间的差异表达基因显著富集在与糖代谢、免疫进程、病原体感染或共生、唾液分泌有关的KEGG途径上。同时,瓜型和棉花型棉蚜在解毒酶和唾液蛋白酶相关基因上出现了显著的差异表达,这些类型的基因可能与棉蚜寄主专化型的调控有关。在棉蚜转录组中选取4个差异表达明显的基因进行RNA干扰,并检测干扰成功后棉蚜体内原生共生菌Buchnera的种群密度,结果表明,一个解毒酶基因U4155受干扰后,棉蚜体内原生共生菌的种群密度显著降低,而其他3个基因的干扰并没有影响原生共生菌的数量。总之,棉蚜宿主的寄主植物、基因型和解毒酶基因表达水平和体内的次生菌等参与了棉蚜体内原生共生菌Buchnera种群密度的调控,并且寄主植物可通过植物次生代谢物来对棉蚜体内的原生共生菌种群密度进行调控。