烟粉虱Bemisiatabaci(Gennadius)属于半翅目(Hemiptera)粉虱科(Aleyrodidae),是一个隐存种复合群,至少包含了 39个在形态上无法区分的隐存种。烟粉虱最大的危害是传播包括菜豆金黄花叶病毒属在内的多个类群的植物病毒,然而目前学术界对于烟粉虱传播这些病毒的分子机制了解仍较少,很难建立防控烟粉虱传播植物病毒的有效手段。细胞凋亡是指生物为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。同时,细胞凋亡作为真核生物中一类保守的应对外界刺激的通路,在调节昆虫生长发育以及防御病原物侵染中发挥重要作用。本研究探讨了细胞凋亡在烟粉虱与其所传播的番茄黄曲叶病毒(tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)互作中的作用及其分子机制。我们分析了烟粉虱隐存种MEAM1的caspase基因家族的功能。通过基因组的分析鉴定出4个烟粉虱caspase家族基因(Bt-caspase-1、Bt-caspase-3a、Bt-caspase-3b、Bt-MALT-1),并对它们做了结构分析,分析了它们在烟粉虱不同发育阶段的表达模式。为了揭示烟粉虱caspase的功能,通过紫外诱导烟粉虱的细胞凋亡,其中有三个caspase基因被诱导表达。而在烟粉虱中肠和唾液腺中Bt-caspase-1和Bt-caspase-3b的表达量在紫外处理后显著提高,并且沉默这两个caspase基因能显著降低紫外线诱导的细胞凋亡现象。依据这些实验结果,我们推测Bt-caspase-1和Bt-caspase-3b分别是潜在的起始型caspase和效应型caspase。番茄黄曲叶病毒(TYLCV)能激活烟粉虱的细胞凋亡,细胞凋亡有利于TYLCV在烟粉虱中的留存和传播。烟粉虱在带TYLCV的番茄上取食24 h后转移至棉花上饲养120 h,通过qPCR、Western Blot、TUNEL、TEM等手段分别从基因层面、蛋白层面和细胞层面证明TYLCV的侵染激活了烟粉虱的细胞凋亡;随后通过饲喂烟粉虱细胞凋亡抑制剂、激活剂和dscaspase-3发现相同获毒时间下,烟粉虱体内TYLCV的含量随着细胞凋亡的增强而增高;并且烟粉虱持毒和传毒实验结果也表明,细胞凋亡激活剂处理的烟粉虱对TYLCV的留存和传播都显著高于对照组与抑制剂处理组,对照组的烟粉虱对TYLCV的留存和传播显著高于抑制剂处理组。本研究首先从细胞凋亡通路中的重要蛋白家族Caspase家族入手,分析鉴定了烟粉虱caspase家族的功能。随后探究了细胞凋亡对烟粉虱与TYLCV互作的影响,发现TYLCV能激活烟粉虱的细胞凋亡,而细胞凋亡有利于TYLCV在烟粉虱中的留存和传播。这些研究结果有助于我们了解细胞凋亡在烟粉虱传播植物病毒中的作用及其机制,为研发防控烟粉虱及其所传植物病毒病的新方法提供了思路。