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昆虫共生菌协助宿主包括营养代谢、生物合成等各种生理活动。目前已有报道昆虫共生菌参与宿主对外源有毒物质解毒代谢。褐飞虱是水稻上主要害虫之一,其食性单一,化学防治是目前控制其种群的主要措施,且田间种群已对绝大多数化学杀虫剂进化了不同程度的抗药性。目前已有研究表明昆虫共生菌协同宿主解毒代谢及介导宿主抗药性。基于此,本研究探索了褐飞虱田间种群共生菌介导宿主解毒代谢的作用机制。主要研究结果如下:1.通过饲喂四环素和环丙沙星介导清除褐飞虱共生菌,结合实时荧光定量PCR检测褐飞虱共生菌载量,结果表明四环素和环丙沙星均可有效清除褐飞虱共生菌。明确了四环素和环丙沙星最佳处理浓度和处理时间分别为200 mg/L和24 h。将抗生素处理后的褐飞虱接回水稻苗,实时荧光定量PCR检测发现接回24小时后共生菌载量恢复到正常水平。2.采用药膜法测定了四环素和环丙沙星处理的褐飞虱南昌、无锡、孝感种群的药剂敏感性,结果表明抗生素处理褐飞虱种群对吡虫啉、毒死蜱、噻虫胺等杀虫剂敏感性显著上升。进一步检测了抗生素处理褐飞虱种群解毒酶活力变化,结果发现四环素处理褐飞虱种群谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450活力分别显著下降了19%和32%,环丙沙星处理后褐飞虱谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450活力分别显著下降了10%和39%;而酯酶无显著变化。探究了抗生素处理对褐飞虱谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450基因表达的影响,实时荧光定量PCR检测发现抗生素处理褐飞虱种群谷胱甘肽S-转移酶基因Nl GSTd2、Nl GSTs1和Nl GSTe1和细胞色素P450基因CYP4DD1、CYP425A1、CYP306A2、CYP303A1与CYP3115A1的表达显著下调。表明四环素和环丙沙星处理褐飞虱种群对杀虫剂敏感性上升与谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450基因下调表达相关。3.利用扩增子测序分析了南昌、无锡、孝感三个种群褐飞虱共生菌多态性,结果表明三个种群共生菌组成成分无显著差异,但各组分比例差异明显。其中,Wolbachia、Arsenophonus、Acinetobacter、Lactobacillus、Klebsiella等为三个种群的优势菌属。基于药剂敏感性测定结果,推测Wolbachia、Arsenophonus、Acinetobacter、Lactobacillus、Klebsiella可能参与介导褐飞虱解毒代谢。此外,四环素和环丙沙星处理后褐飞虱共生菌组成成分不变,各组分比例差异显著。绝对定量结果表明四环素和环丙沙星处理后共生菌Arsenophonus和Acinetobacter拷贝数均显著下降,表明Arsenophonus和Acinetobacter在介导褐飞虱解毒代谢中发挥关键作用。PICRUST预测宏基因组功能显示褐飞虱共生菌未直接参与杀虫剂降解代谢,且抗生素处理后预测共生菌功能未发生明显变化,这从侧面印证了褐飞虱共生菌通过调控宿主解毒酶基因表达间接介导褐飞虱解毒代谢。