高粱是全球第五大谷物类作物,是世界上干旱和半干旱地区的主要粮食作物,对当地的经济发展具有重要作用。高粱蚜是危害高粱的主要害虫,可以直接或间接的降低高粱的产量,给当地造成严重的经济损失。实践证明,选育和利用作物抗性品种是防治害虫最经济有效的措施之—。喷施农药是防治蚜虫最常用的措施,但长期施用农药会产生危害哺乳动、蚜虫天敌以及污染环境等问题,不利于生态环境的发展。若能分析与抗蚜有关代谢物,进而筛选出有效的防御物质,将对高粱蚜虫生物防治具有重要的理论依据和现实意义。本研究研究在对不同高粱抗蚜性鉴定的基础之上,选择代表性高抗品种和高感品种进行石蜡切片和蚜虫胁迫处理,通过高粱响应蚜虫胁迫的转录组和代谢组差异分析,揭示高粱防御蚜虫机制。主要研究结果如下:1.利用分子标记辅助选择和田间人工接虫试验,从450份种质资源中筛选出了高抗蚜虫资源24份,占鉴定总数的5.33%;抗性资源10份,占鉴定总数的2.22%;中抗资源7份,占鉴定总数的1.56%。2.从筛选出来的种质资源中选取高抗蚜品种HN16、四丽美、TAX428B和感蚜品种TX623B、3197B、千三进行石蜡切片,从叶片的组织结构方面研究了与抗蚜有关的高粱叶片物理性质。结果表明,高粱抗蚜性与表皮细胞的大小和排列整齐程度呈正相关;与胞间隙呈负相关。3.以筛选出的极具代表性的高抗蚜品种HN16和易感蚜品种TX623B为材料,进行了转录组学和代谢组学研究。转录组学分析表明,蚜虫侵染HN16和TX623B第3天所产生的差异基因数目最多,两个品种0d与3d在转录水平筛选到共同差异基因99个,包含82个上调基因,17个下调基因,这些基因主要参与了淀粉和蔗糖的代谢、A-亚麻酸新陈代谢和植物与病原体相互作用等;侵染3d后的HN16相比0d,筛选出7526个差异基因,TX623B筛选出4958个差异基因。这些基因主要富集在类黄酮生物合成途径、光合作用有关途径等。代谢组学分析表明,共检测到了 1 1大类,共1 106种代谢物,其中黄酮类含量最多,有358种,占总数的32.37%,酚酸类次之,有171种,占总数的15.46%。HN16中检测到247个上调和81个下调代谢物,TX623B中检测到148个上调和206个下调的代谢物。KEGG富集分析表明,差异代谢物显著富集在异黄酮类生物合成和类黄酮生物合成中。转录—代谢联合分析表明,在类黄酮生物合成途径中富集的差异基因较多,在异黄酮类生物合成途径中富集到的代谢物较多,并筛选出了柚皮素、根皮素和2’-羟基染料木素等11种代谢物质。4.根据代谢物质提取过程中植物源的广泛程度和应用成本选取了柚皮素、木犀草素、2’-羟基染料木素和槲皮素四种物质。以0.1‰和0.2‰两种浓度对3种不同抗蚜性高粱品种进行叶面喷施,叶面喷施结果表明,四种代谢物质0.1‰浓度的效果好于0.2‰浓度,柚皮素和2’-羟基染料木素对蚜虫的防治效果较好。本研究利用分子标记辅助选择和田间鉴定筛选出抗蚜材料,为后续抗蚜新品种的培育提供理论支持和亲本选择。利用转录组代谢组联合分析,获得与抗蚜相关的代谢物,并进行外源喷施试验验证不同代谢物对高粱蚜的作用效果,为之后抗蚜物质的开发利用提供理论依据。