人为活动的加剧,导致生态系统遭受重金属污染。植物是食草动物接触重金属的途径,而食草动物（如植食性昆虫）则是将重金属转移到食物链中较高水平生物体的中间媒介。相比于杀虫剂,捕食性瓢虫等天敌昆虫在害虫防控中发挥着重要的生态作用,能有效减少病虫害作物的经济损失。取食受重金属污染的猎物可能对天敌昆虫的生长发育和繁殖产生负面影响,从而降低害虫防治的有效性。因此,重金属对农业生态系统的污染已成为全球关注的严重问题,而通过食物链对天敌昆虫等研究和关注较少。本文以蚕豆（Vicia faba L.）-豌豆修尾蚜（Megoura crassicauda）-异色瓢虫（Harmonia axyridis）为研究模型,通过采用不同浓度镉溶液（0、3.125、6.25、12.5、25、50 mg/kg）对蚕豆生长进行处理,检测镉（Cd）在各营养级中的转移情况,随后研究Cd对蚕豆、蚜虫以及瓢虫生物学性状及相关基因表达的影响。相关结果不仅为植物修复重金属污染提供帮助,而且为在细胞和亚细胞水平上进一步探究植物和昆虫在镉胁迫下体内镉稳态的分子机制提供理论依据。此外,有助于了解镉可能对植食性昆虫和天敌昆虫以及更高级食物链物种产生的影响,为保护天敌昆虫防治害虫及维持生态系统稳定奠定基础。主要研究结果如下:1.镉在土壤和不同生物体中的生物积累及其对蚕豆的影响调查结果显示,3个采样地点土壤中仅铬（Cr）的含量高于浙江省土壤背景值,铅（Pb）和锌（Zn）的含量接近背景值,Cd含量低于背景值。蚕豆根和茎中Pb和Cr的超标率最高达100%,蚕豆根的Cd超标率为67%。其次,测得Cd溶液浸泡后蚕豆种子中Cd含量显著高于对照组（0 mg/kg）,且与处理浓度正相关。Cd处理后,土壤和蚕豆根、茎、叶中Cd含量显著升高,积累量根＞茎/叶。蚜虫和异色瓢虫体内Cd含量在各处理组中也显著高于对照组,且富积量与重金属处理浓度有关。同时,发现在12.5、25和50 mg/kg处理组中,侵染蚜虫的土壤、蚕豆根、茎中Cd含量显著低于未被侵染的;而在6.25 mg/kg处理组中,侵染蚜虫的土壤和蚕豆叶中Cd含量显著高于未被侵染。说明植食性昆虫取食反作用于植物中重金属的积累。此外,Cd胁迫对蚕豆发芽率和苗高影响不明显。2.镉沿系统转移对豌豆修尾蚜发育调控和海藻糖代谢的影响RT-qPCR结果显示,Cd处理后,第一、四、五代成蚜蜕皮激素受体（Ec R）基因的表达水平显著或极显著上调;第一代和第五代成蚜胰岛素受体（In R）基因表达水平显著或极显著升高,而第二代和第三代多数组别成蚜In R表达水平下调;胰岛素受体底物（IRS）基因的表达水平在五代蚜虫中表现为上调或下调。与对照组相比,第一代Cd处理组成蚜糖原含量和两种海藻糖酶活性降低,而海藻糖含量升高;第四和第五代蚜虫糖类物质含量和海藻糖酶活性无显著变化。3.镉沿系统转移对异色瓢虫生长发育和捕食能力的影响取食Cd污染的蚜虫,异色瓢虫各龄期的发育时间较对照组延长,尤其是2-4龄。6.25 mg/kg组蛹体重显著低于对照组,25 mg/kg组蛹和成虫的体重显著低于对照组。此外,与对照组相比,2-4龄幼虫的存活率在Cd处理组中下降。在蛹和成虫阶段,存活率最高是12.5 mg/kg组,分别为80%和77.50%,其次是3.125和25mg/kg组以及对照组。Cd处理后,对瓢虫化蛹率和羽化率影响不明显,但成虫的畸形率升高,主要为蜕皮困难和翅膀畸形。瓢虫4龄幼虫的捕食量高于成虫,且Cd处理组4龄幼虫的捕食量比对照组高。当蚜虫密度为60和100只,50 mg/kg组成虫的捕食量比对照组低。4.镉沿系统转移对蚜虫和异色瓢虫生殖力的影响Cd污染下,蚜虫第一代至第五代的产蚜量显著低于对照组。其次,Cd处理组别异色瓢虫雌虫的产卵前期较对照组延长,其中25 mg/kg处理组（10±1.41 d）表现出显著性。虽各组雌性产卵量无显著变化,但后代孵化率显著降低,处理组低于72%。此外,雌虫卵黄蛋白原基因Vg1和Vg2的变化趋势类似,在羽化后第4天,Cd处理组Vg1和Vg2的表达水平显著降低;在第7天,6.25和25 mg/kg组Vg1和Vg2的表达水平显著提高,而12.5和50 mg/kg组Vg1和Vg2的表达水平显著降低。在第10天,3.125 mg/kg组雌虫卵黄蛋白原受体基因Vg R的表达水平显著下调。在高剂量Cd处理下,雌虫羽化第2天的卵巢发育较对照组迟缓,尺寸减小。综上,结果表明Cd可以沿土壤-蚕豆-蚜虫-瓢虫系统进行转移和累积,且积累量与处理浓度有关。其次,Cd污染下,蚜虫表型变化不明显,但对蚜虫体内一些基因的表达水平和海藻糖代谢产生影响。Cd污染下,异色瓢虫存活率降低,出现畸形表型,捕食量受到影响。最后,Cd污染下,蚜虫产蚜量减少,异色瓢虫雌虫生殖力也受到一定影响,尤其在基因表达和产卵的质量方面。