褐飞虱Nilaparvata/ugens(Stal)属半翅目,飞虱科,是亚洲许多稻区的一种主要迁飞性水稻害虫,也是典型的杀虫剂诱导再猖獗型害虫。过去研究杀虫剂诱导害虫再猖獗机制主要集中在生态学方面和刺激雌虫产卵,而其生理生化和分子机制研究较少。本文以杀虫剂(三唑磷、溴氰菊酯和吡虫啉)和褐飞虱为对象,研究杀虫剂诱导褐飞虱再猖獗的生理生化及分子机制。主要研究结果如下:1.杀虫剂处理对褐飞虱雌虫核酸代谢和蛋白质含量的影响本文研究了 3种杀虫剂亚致死剂量对褐飞虱雌虫脂肪体和卵巢核酸含量、蛋白质含量的影响。结果表明取食3种杀虫剂处理的水稻褐飞虱雌虫脂肪体和卵巢RNA含量、蛋白质含量显著高于对照,但DNA含量没有影响。总体上,脂肪体和卵巢蛋白质含量、RNA含量随杀虫剂浓度或羽化后天数(l-5d)呈线性增加。杀虫剂处理的雌虫脂肪体和卵巢蛋白质含量与RNA含量之间呈显著的正相关。另外,大多数羽化天数,吡虫琳处理的褐飞虱脂肪体和卵巢的RNA/DNA比值与杀虫剂浓度呈显著正相关。部分羽化天数,三唑磷、溴氰菊酯处理的褐飞虱脂肪体和卵巢的RNA/DNA比值与杀虫剂浓度也呈显著的正相关。结果表明脂肪体和卵巢RNA对杀虫剂更敏感,杀虫剂影响脂肪体和卵巢RNA含量,同时也影响脂肪体和卵巢蛋白质的合成。所有的处理和对照脂肪体和卵巢RNA/蛋白质比值约为0.42。先喷药后接虫和先接虫后喷药两种处理方式对雌虫脂肪体和卵巢蛋白质含量、RNA含量、DNA含量均没有显著性差异。2.杀虫剂处理对褐飞虱雌虫生殖基因表达的影响保幼激素(JH)在调节昆虫生长发育,卵黄蛋白和卵黄原蛋白合成中起着重要的作用。昆虫生殖主要受卵黄原蛋白和卵黄蛋白合成所影响。而卵黄原蛋白的合成受JH调控。本文研究了两种杀虫剂(三唑磷和溴氰菊酯)亚致死剂量处理对褐飞虱雌虫Nlvg和Nljhe基因表达的影响及交配前后雌保幼激素III含量的变化。结果表明两种杀虫剂处理的褐飞虱在交配前后雌虫Nlvg基因表达水平显著增加。在羽化后1,2和3d,溴氰菊酯处理的褐飞虱交配前雌虫Nlvg基因表达水平与对照相比分别增加了 0.6,1.7和2.1倍;交配后雌虫Nlvg基因表达水平与对照相比分别增加了 2.5,4.1和5.2倍。在羽化后1,2和3d,三唑磷处理的褐飞虱雌虫交配前雌虫Nlvg基因表达水平与对照相比分别增加了 1.2,2.4和2.7倍;交配后雌虫Nlvg基因表水平与对照相比分别增加了 4.1,5.4和6.0倍。三唑磷处理的褐飞虱在交配前后雌虫Nlvg基因表达水平显著高于溴氰菊酯处理。然而,两种杀虫剂处理的褐飞虱交配前显著抑制雌虫Nljhe基因表达;交配后却显著诱导Nljhe基因表达,并且表达水平随杀虫剂浓度的增加而增加。褐飞虱在交配前后雌虫JHIII含量随杀虫剂浓度的增加而增加。然而,褐飞虱在交配前雄虫JHIII含量显著增加,交配后JHIII含量却显著下降,表明褐飞虱雄虫JHIII经交配传递给了雌虫。交配前后,溴氰菊酯浓度与褐飞虱雌雄虫JHIII含量呈显著线性回归关系,三唑磷浓度与褐飞虱雌雄虫JHIII含量呈显著抛物线关系。3.杀虫剂处理对褐飞虱雄虫的生殖及其交配传导效应的影响褐飞虱是一种通过雌雄交配产生后代的害虫,也是一种典型的杀虫剂诱导再猖獗型害虫。以前研究杀虫剂诱导害虫再猖獗机制主要集中在生态学方面和刺激雌虫生殖。然而,杀虫剂亚致死剂量诱导雄虫在再猖獗中的生殖效应尚未有报道。本文研究目的是试图阐明杀虫剂亚致死剂量处理的褐飞虱雌雄虫不同交配组合对雄虫附腺蛋白含量的影响及经交配对雌虫脂肪体和卵巢卵黄蛋白含量的影响。结果表明雄虫附腺蛋白含量受交配状态、杀虫剂类型和杀虫剂浓度影响。杀虫剂处理的褐飞虱在交配前雄虫附腺蛋白含量显著增加,交配后雄虫附腺蛋白含量显著减少,表明经交配雄虫附腺蛋白传递给了雌虫。相互交配实验表明处理的雄虫与处理的雌虫交配((?)×(?)t)组合褐飞虱体和卵巢的卵黄蛋白含量在所有交配组合中最高,未处理的雄虫与处理的雌虫交配((?)ck×(?)t)组合显著高于处理的雄虫与未处理的雌虫交配((?)t×(?)ck)组合。本文结果表明1)杀虫剂对雄虫生殖有显著影响;2)处理的雄虫把更多的附腺蛋白传递给了雌虫;3)处理的雄虫与处理的雌虫交配组合对雌虫生殖的影响最大。4.杀虫剂诱导及交配效应的褐飞虱蛋白质组学分析以前研究证明三唑磷亚致死剂量处理的褐飞虱雄虫附腺蛋白含量显著增加,经交配后影响雌虫的生殖。然而,杀虫剂亚致死剂量诱导雄虫附腺蛋白种类的变化和刺激雌虫生殖的机制并不清楚。为鉴定雄虫附腺蛋白种类的变化和交配后对雌虫生殖的影响,本文采用双向电泳和LC-MS/MS的方法对以下6组样品(未处理未交配的雄虫,处理未交配的雄虫,处理交配的雄虫,未处理未交配的雌虫,处理未交配的雌虫,处理交配的雌虫)分为不同的4组进行蛋白质组学分析:(1)未处理未交配的雄虫和处理未交配的雄虫;(2)处理未交配的雄虫和处理交配的雄虫;(3)未处理未交配的雌虫和处理未交配的雌虫;(4)处理未交配的雌虫和处理交配的雌虫。每组胶大约有500-600个蛋白点,4组样品共有107个差异蛋白,通过LC-MS/MS鉴定了表达量增加了 2倍以上的63个蛋白,38个蛋白上调,25个蛋白下调,包括发现一些新的与生殖相关的蛋白,如精子形成相关蛋白5,PHD指蛋白7(NYD-SP6),精氨酸激酶,肌动蛋白-5C,卵黄原蛋白和卵巢丝氨酸蛋白酶等,但这些蛋白的功能还需进一步研究。5.杀虫剂处理对褐飞虱雌虫海藻糖能量代谢的影响以前研究证明了三唑磷亚致死剂量处理的褐飞虱成虫飞行能力显著增强。然而,褐飞虱成虫飞行能力增强的生理生化和分子机制并不清楚。海藻糖是昆虫血淋巴中一种主要的血糖,海藻糖酶活性涉及其能量代谢的过程。本文研究了三唑磷亚致死剂量处理的褐飞虱5龄若虫和长短翅雌虫海藻糖含量、海藻糖酶活性(可溶性海藻糖酶和膜结合型海藻糖酶)及相对应的基因NlTre-1和NlTre-2表达水平的变化。结果表明三唑磷处理的褐飞虱5龄若虫和长短翅雌虫海藻糖含量显著低于对照,葡萄糖含量、可溶性海藻糖酶活性和相对的基因NlTre-1表达水平显著高于对照,但对NlTre-2基因表达水平没有显著影响,表明三唑磷诱导的褐飞虱海藻糖能量代谢与NlTre-2基因mRNA转录水平无关。此外,长翅褐飞虱雌虫可溶性海藻糖酶活性和NlTre-1基因表达水平显著高于短翅雌虫。