热休克蛋白(heat shock protein, HSP)在昆虫应对外界胁迫刺激时起着重要作用。为了系统研究小菜蛾Plutella xylostella HSP基因家族， 根据家蚕的HSP蛋白序列， 采用本地Blast程序对小菜蛾全基因组数据库进行同源序列检索， 从小菜蛾基因组数据库中鉴定了25个HSP基因， 包括2个HSP90、 8个HSP70和15个sHSP（small heat shock protein, sHSP）基因。小菜蛾、 家蚕Bombyx mori、 黑腹果蝇Drosophila melanogaster和赤拟谷盗Tribolium castaneum的HSP系统进化分析显示， 昆虫的小分子量热休克蛋白sHSP具有很强的种属特异性， HSP70家族的保守性比sHSP强。小菜蛾HSP基因表达模式分析显示， 与敏感品系对比， 抗性品系（抗毒死蜱和抗氟虫氰品系）中HSP基因具有不同的表达模式。小菜蛾1， 2和3龄幼虫HSP基因表达模式较为接近， 而与4龄幼虫中的表达模式相差较大； 4龄幼虫和蛹中的表达模式相近； 雌成虫和雄成虫中的表达模式显著不同， 与果蝇精子形成有关的两个热休克蛋白HSP23和HSP27基因［分别为CCG003980.1 (Px23.5)和CCG005412.2 (Px27.5)］， 在小菜蛾雄成虫中的表达量显著高于雌成虫。研究结果表明小菜蛾HSP基因不仅在杀虫剂抗性、 发育分化， 甚至在生殖上均可能起着重要的作用。本研究为深入研究小菜蛾HSP与生长发育、 抗逆行为的相互关系奠定了基础。

夜间活动昆虫如夜蛾类主要通过嗅觉来寻找配偶、 寄主植物和产卵场所， 是研究昆虫嗅觉分子机制的理想材料。P450为多功能单加氧酶， 在昆虫对各种内源与外源物质的代谢中起重要作用。为研究P450在昆虫嗅觉中的作用， 本研究采用RT-PCR和RACE技术， 从夜蛾科昆虫棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)雄蛾触角中扩增得到一条全长1 772 bp的P450基因， 命名为HarmCYP9A33 (GenBank登录号为JX486677)。序列分析表明， HarmCYP9A33开放阅读框全长1 590 bp， 编码529个氨基酸残基， 预测蛋白质分子量和等电点分别为61. 62 kD和7. 97； HarmCYP9A33与甘蓝夜蛾Mamestra brassicae触角毛形感器中高表达的MbraCYP9A13蛋白的氨基酸序列一致性最高， 达75%， 蛋白二级结构相似， 6个底物识别位点(substrate recognition sites， SRSs)序列一致性达61%， 其中底物与酶结合通道开关Ⅰ螺旋中SRS4序列完全相同， 与棉铃虫CYP9A亚家族蛋白有一定的结构相似性。Real-time PCR检测表明, HarmCYP9A33在雌、 雄蛾各组织中均有表达， 以腹部表达量最高， 其次为头部； 在卵至成虫各个时期也均表达， 以蛹中表达量最高； 在触角中的表达量随羽化时间而变化， 且多高于卵和幼虫中的表达量。SDS-PAGE检测和Western blot鉴定表明HarmCYP9A33体外融合表达成功。本研究为深入探讨该基因在棉铃虫触角感器细胞中的定位及其生物学功能奠定了基础。

为给黄粉虫Tenebrio molitor抗逆机理研究提供理论依据， 本研究采用PCR和RACE法从黄粉虫幼虫中克隆出一个热休克蛋白70基因Tmhsp70， 并运用半定量RT-PCR法检测其在黄粉虫不同发育阶段的mRNA表达水平。结果表明： 克隆出的Tmhsp70 序列全长2 282 bp， 具有一个富含A的115 bp 5′非翻译区和一个1 935 bp的开放阅读框及一个富含A、 T的232 bp 3′-非翻译区。5′-非翻译区含有7个热休克元件nGAAn， 3′-非翻译区末端有长22 bp的Poly(A)尾。Tmhsp70编码的黄粉虫热休克蛋白（TmHSP70）具有3个典型的HSP70特征基序（IDLGTTYS, IFDLGGGTFDVSIL和IVLVGGSTRIPKIQQ）和1个胞质HSP70末端特征基序（EEVD）， 无信号肽和跨膜区域， 包含2个主要的结构域， 即： N-端42 kDa的高度保守ATPase功能域和C-端18 kDa的保守多肽结合功能域。ATPase功能域的三级结构由2个大球形亚功能域组成， 具有1个核苷酸结合中心； 多肽结合功能域形成1个双层4股β-折叠片样的三明治结构和2个α-螺旋， 内含1个多肽结合通道。此外， 黄粉虫Tmhsp70 mRNA的表达具有热激诱导和发育调控的特征。半定量RT-PCR分析表明， 42℃热激1 h的黄粉虫各发育阶段Tmhsp70 mRNA的表达量上升了1.4~26.9倍。25℃下1日龄黄粉虫蛹中的Tmhsp70 mRNA 表达量要高于其余各发育阶段的累积表达量； 42℃热激1 h 后90日龄幼虫中的Tmhsp70 mRNA 表达量最丰富， 既高于30日龄和60日龄幼虫中的累积表达量， 也高于15日龄和30日龄成虫中的累积表达量。这些结果为进一步研究黄粉虫热休克蛋白的结构、 功能和表达调控及其与抗逆性的关系奠定了基础。

婚飞是性成熟处女蜂王与雄蜂交配过程中的一个重要前奏， 在该过程中蜂王体内伴随着一系列重要的生理变化。为了探究中华蜜蜂Apis cerana cerana处女蜂王婚飞过程中基因表达变化， 本研究利用数字基因表达谱(digital gene expression, DGE) 技术分析了中华蜜蜂性成熟处女蜂王飞行与未飞行之间的基因表达差异。经DGE测序， 分别从两个样品中获得5.98和6.01 百万条Clean标签。通过分析检测到250个基因有差异表达， 其中133个基因在飞行蜂王中上调表达， 117个基因在飞行蜂王中下调表达。这些差异基因可以归类到348个功能性类别和142个生化途径。结果表明中华蜜蜂性成熟处女蜂王在婚飞过程中大量基因的表达发生了变化。这些结果为进一步研究中华蜜蜂蜂王婚飞过程中生理变化的分子机制提供了重要的基因表达信息。

为了探讨氟化物在家蚕Bombyx mori体内的代谢途径， 以家蚕耐氟品种T6和氟化物敏感品种734为研究材料， 在5龄幼虫1-7 d内分别添食经50， 100， 200和400 mg/kg NaF溶液浸泡后的新鲜桑叶， 检测家蚕中肠羧酸酯酶（CarE）和全酯酶活性的变化。结果表明： 734添氟组的CarE活性是对照组的1.21~1.98倍， 而T6添氟组约是对照组的0.72~1.10倍。734和T6添氟组的全酯酶活性数值变化规律与其各自对照组相似， 且2品种之间的酶活性数值很相近。2品种在相同浓度下， 不同天数之间的全酯酶活性差异均显著（P＜0.05）。推测氟化物对敏感家蚕中肠CarE有促进作用， 对耐氟家蚕中肠CarE有抑制作用， 但是对全酯酶活性影响不大。

早期胚胎显微注射是目前获得转基因家蚕Bombyx mori的主要途径。显微注射操作对蚕卵的损伤导致注射后的蚕卵孵化率降低， 是家蚕转基因工作的主要障碍之一。本研究对不同卵龄的蚕卵进行了开孔或注射实验， 并对产后5 h的蚕卵上背侧、 腹侧、 前极、 后极和中央等5个不同的位置进行了开孔实验， 调查了卵孵化率和体形异常蚕的产生情况。结果表明： 较早卵龄期的注射或从蚕卵背侧的注射可以获得高的孵化率。腹侧注射产生大量的体形异常蚕而背侧注射的蚕完全正常。通过调整注射时期和注射位置避开上述影响可以减少死卵和畸形蚕， 提高孵化率。本研究为改进家蚕转基因操作技术提供了有效的参考。

作为遭遇各种微生物的前线， 昆虫的消化道在免疫反应中起到重要的作用。为了研究家蚕Bombyx mori肠道免疫反应， 我们利用基于ACP (annealing control primer)的反转录PCR技术， 从中肠组织中鉴定得到18个在经口器感染绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa 和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus后的差异表达基因，并利用荧光定量PCR分析了其中4个基因在感染后24 h内的动态变化。结果表明： 肽聚糖识别蛋白-L1（PGRP-L1)和一个丝氨酸蛋白酶前体基因特异性地受绿脓杆菌感染后上调； 30kP蛋白酶A基因受绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌2种细菌感染后上调。我们的研究鉴定了经口器感染后家蚕中肠中参与入侵细菌识别和免疫信号途径的基因， 可为对这些基因进一步的功能研究提供线索。

为明确斑蝥素对昆虫细胞膜的作用及其机理， 本研究利用草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的卵巢细胞系Sf9细胞作为实验材料， 采用透射电子显微技术(transmission electron microscope , TEM)、 激光共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope, LSCM)结合荧光探针FDA/PI及DiBAC4(3)技术研究斑蝥素(cantharidin， CTD)对Sf9细胞膜完整性及膜电位（membrane potential， MP）的影响。结果表明： 32 μmol/L CTD处理6 h和12 h后， 电镜观察均未发现细胞膜结构破损； FDA/PI染色后， 32 μmol/L CTD处理0.5 h后细胞FDA荧光强度比对照显著降低(P<0.05)， 碘化丙啶（propidium iodide， PI）染色的细胞比例与对照无显著性差异(P≥0.05)。32 μmol/L CTD处理140 s后即引起MP发生显著性去极化(P<0.05)； 64 μmol/L CTD处理瞬时MP发生显著性去极化(P<0.05)； 32 μmol/L CTD处理3 h内及64 μmol/L CTD处理2 h 内MP仍保持显著性去极化(P<0.05)， 之后去极化程度降低； 32 μmol/L CTD处理6 h及64 μmol/L CTD处理3 h时MP去极化与对照组相比已无显著性差异(P≥0.05)。结果说明, CTD处理短时间内可引起Sf9细胞膜电位去极化并维持一段时间， 同时导致细胞活性发生不可逆下降， 但未对细胞膜结构完整性产生破坏。

【目的】通过研究茚虫威和高效氯氰菊酯两种杀虫剂对小菜蛾Plutella xylostella (L.)的亚致死效应， 进一步了解农药的杀虫机制， 同时为合理使用农药、 减少农药给环境和农业生产带来的一系列不良影响提供理论依据。【方法】浸叶法测定茚虫威和高效氯氰菊酯对小菜蛾2龄幼虫的毒力； 选择茚虫威的3个实验浓度（TI-LC₁₅， TI-LC₃₀和TI-LC₅₀）和高效氯氰菊酯的3个实验浓度（TB-LC₁₅， TB-LC₃₀和TB-LC₅₀）分别处理小菜蛾2龄幼虫48 h， 记录各虫态存活率和发育历期， 3龄、 4龄幼虫及蛹的重量， 并记录单雌产卵量和成虫寿命； 应用特征年龄龄期及两性生命表方法， 研究不同处理组小菜蛾后代的生长发育、 存活率以及种群增长。【结果】TI-LC₃₀， TI-LC₅₀， TB-LC₁₅， TB-LC₃₀和TB-LC₅₀处理组各虫态发育历期比对照组显著延长（P<0.05）， 3龄、 4龄幼虫和蛹的重量以及单雌产卵量均显著低于对照组（P<0.05）， 但TI-LC₁₅组小菜蛾3龄和4龄幼虫发育历期均显著低于对照组（P<0.05）。TI-LC₃₀， TI-LC₅₀， TB-LC₃₀和TBLC50组小菜蛾后代的总产卵期显著短于相应对照组（P<0.05）， 产卵量也都显著降低（P<0.05）； TI和TB实验组小菜蛾后代种群内禀增长率r_m、 周限增长率λ、 净生殖率R₀以及总生殖率GRR都比对照显著降低（P<0.05）。【结论】低剂量的茚虫威和高效氯氰菊酯能显著抑制处理当代小菜蛾的生长发育和生殖， 并对其下一代的生长发育及种群增长也有明显的抑制。

为探明防治棉田棉蚜Aphis gossypii (Glover)的最佳喷雾方式及喷液量， 提高棉田的农药利用率， 作者于2011-2012年在山东省棉花苗期和成株期分别使用背负式手动喷雾器和背负式机动弥雾机以常规大容量和低容量喷雾， 比较杀虫剂25%吡蚜酮可湿性粉剂和3%啶虫脒乳油的喷雾雾滴在棉花田的沉积分布及棉蚜防治效果。结果表明： 在棉花苗期， 3%啶虫脒乳油用量450 mL/ha时， 使用机动弥雾机以75， 150和225 L/ha喷液量喷雾， 药剂在地面的流失率分别为24.4%， 28.9%和26.7%； 使用手动喷雾器以300， 450和600 L/ha喷液量喷雾， 杀虫剂在地面的流失率分别为35.6%， 37.8%和46.7%； 啶虫脒不同喷雾处理对棉蚜的防效无显著性差异（P>0.05）。在棉花成株期， 25%吡蚜酮可湿性粉剂用量为300 g/ha时， 使用手动喷雾器以600 L/ha喷液量喷雾， 药剂地面流失率为13.3%； 使用机动弥雾机以喷液量150 L/ha喷雾时， 药剂地面流失率为3.3%； 25%吡蚜酮可湿性粉剂用量减少至225 g/ha， 使用机动弥雾机以喷液量150和300 L/ha喷雾， 对棉蚜的防效与吡蚜酮用量300 g/ha、 使用手动喷雾器在喷液量600 L/ha条件下喷雾相比没有显著差异（P>0.05）。使用机动弥雾机喷雾可以减少田间用药量和喷液量， 降低药液的流失率， 减轻对环境的污染。

植物表皮蜡质中的饱和链烷作为内源指示剂广泛用于评价放牧家畜的食性和食量， 但用于天然草原蝗虫食性的评价研究较少。为了探讨天然草原蝗虫的食性及其生态位变化， 本研究以内蒙古天然草原为研究对象， 于2003年7-8月沿降水梯度选择3种典型植物群落（小针茅Stipa klemenzii、 羊草Leymus chinensis和大针茅Stipa grandis群落）， 在每个植物群落不同放牧压力下小区随机做20个植被样方， 样方内植物齐地面刈割， 测定其地上生物量和物种多样性， 取主要植物种测定其链烷模式， 同时采集放牧小区优势蝗虫种亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus的粪便， 测定其链烷模式， 运用链烷技术评价蝗虫的食性及其营养生态位。结果表明： 不同植物群落中优势牧草种类及其比例不同， 其链烷模式存在种间差异， 链烷技术可以评价亚洲小车蝗的食性。亚洲小车蝗的食性在不同植物群落及不同放牧压力下存在显著的差异， 在羊草和大针茅群落中， 亚洲小车蝗是禾草采食者， 主要采食羊草和糙隐子草Cleistogenes squarrosa， 且与绵羊的营养生态位重叠指数较低， 分别为0.0619和0.0172； 在小针茅群落中亚洲小车蝗是杂类草采食者， 主要采食无芒隐子草Cleistogenes songorica、 猪毛菜Salsola collina和小针茅， 且与绵羊的营养生态位重叠指数较高， 达到0.1815。因此， 放牧不仅改变了群落的植物种类组成， 而且直接影响了亚洲小车蝗的食物组成， 二者对食物资源利用存在一定程度的竞争。

 线粒体假基因(nuclear mitochondrial pseudogenes, NUMTs)是指由生物体的线粒体基因组转移至核基因组内的DNA片段。由于其独立进化的特点， NUMTs在用于系统发育分析时是一把双刃剑。我们用基于PCR扩增的方法研究了对叶榕Ficus hispida上两姐妹种榕小蜂Philotrypesis pilosa和Philotrypesis sp.中起源于线粒体Nad112S片段的NUMTs。该两姐妹种榕小蜂由同域物种形成过程产生， 它们生活在同一生态环境里（即同一榕果内）， 因此可以用作很好的模型来研究在相同生态环境里物种的行为学及遗传学细微差异的进化。这些深入研究都依赖于对两个物种分化时间的正确估算。通过对所获取的NUMTs进行进化分析， 我们发现： 1）这些NUMTs都是最近引入核基因组事件； 2）NUMTs引入事件发生在物种分化之前。由于这些NUMTs引入核内时间尚短， 其碱基替换速率与线粒体基因相似， 而节肢动物线粒体基因的平均碱基替换速率约为2.3×10^-8 替换/位点·年。根据这些进化历史特征可帮助我们将这两个姐妹种榕小蜂的分化时间追溯至0.40-0.48百万年以前。结果提示， 一些线粒体假基因可以很好的用作分子化石来推断一些重要进化事件如物种形成。

为了解海南岛中华蜜蜂Apis cerana cerana的遗传多样性和遗传结构及其与大陆种群的关系， 本研究应用10个微卫星DNA标记对海南岛11个地点627个蜂群的627头工蜂样本和大陆2个地点102个蜂群的102头工蜂样本进行了分析。结果表明： 海南岛中华蜜蜂遗传多样性较高， 单个位点检测到等位基因5～17个； 各种群平均等位基因数为4.5～7.0个， 平均杂合度为0.59～0.65。海南岛中华蜜蜂在10个位点上表现出相似遗传结构， 文昌和屯昌种群在AT101位点的等位基因频率较特殊。岛内岛外中华蜜蜂的遗传分化系数F_ST范围为0.06～0.13； 文昌、 屯昌种群分别同海南岛内其他9个种群的F_ST（0.06～0.12）大于这9个种群间的FST（0～0.05）。海南岛中华蜜蜂同邻近大陆种群发生了明显的遗传分化； 除文昌、 屯昌种群发生中等程度的分化外， 海南岛内其他种群之间遗传分化较小。本研究结果对海南岛中华蜜蜂资源的保护和合理利用具有重要的指导意义。

西方蜜蜂Apis mellifera作为典型的社会性昆虫， 最重要的特征是生殖劳动分工。蜂王垄断蜂群的生殖权利， 工蜂生殖功能受到抑制， 从事除产卵和交配以外的所有职能。而在无政府主义蜂群中， 即使蜂王存在， 也有较多工蜂的卵巢激活并产卵， 蜂群中大多数雄蜂是工蜂的后代。这些特殊蜂群为正常蜂群工蜂不育机制研究提供了绝佳的反例材料。本文对无政府主义蜂群的行为特征、 产生条件、 遗传基础等研究进行了综述。无政府主义蜂群中有较多的工蜂产卵， 且工蜂所产卵能够逃避工蜂监督， 这种行为的产生受环境、 遗传组成、 基因表达等多种因素的影响， 并且遗传结构体系复杂， 参与调控的基因数量多。无政府主义蜂群行为机制的研究为工蜂不育机制的揭示及其他社会性昆虫工职不育基因的筛选和功能研究提供借鉴。

马拉硫磷是一种高效低毒的有机磷杀虫剂， 分子量大且结构特殊， 广泛用于农业害虫的防治。羧酸酯酶突变是昆虫对有机磷类杀虫剂产生代谢抗性的重要机制之一。本实验室前期已从棉蚜Aphis gossypii、 褐飞虱Nilaparvata lugens、 斜纹夜蛾Spodoptera litura、 家蚕Bombyx mori、 异色瓢虫Harmonia axyridis、 赤拟谷盗Tribolium castaneum和西方蜜蜂Apis mellifera中各克隆了一个非特异性羧酸酯酶基因， 通过体外定点突变构建了G/A151D和W271L两种突变体， 并进行了原核细胞表达和纯化。本实验在体外测定了这7种昆虫野生型和两种突变型羧酸酯酶对马拉硫磷的降解。结果显示： 棉蚜、 西方蜜蜂、 斜纹夜蛾、 赤拟谷盗的野生型羧酸酯酶能够降解马拉硫磷， 两个突变并不能提高它们的降解活性， 而家蚕、 异色瓢虫和褐飞虱的野生型羧酸酯酶不能降解马拉硫磷， G/A151D和/或W271L突变能使这些酯酶获得马拉硫磷羧酸酯酶（MCE）的活性， 有可能使这些昆虫对马拉硫磷产生抗性。不同物种的MCE活性相差较大， 斜纹夜蛾的MCE活性最高， 其k_cat/K_m值为1.8~1.9 L/μmol·min， 其次是赤拟谷盗， 其K_cat/K_m值为0.87~0.95 L/μmol·min， 其他昆虫的MCE活性相对较低， 相差可高达10倍。

为了研究环境中非寄主阔叶植物释放出的绿叶挥发性物质（GLVs）对针叶树蛀干害虫云南切梢小蠹Tomicus yunnanesis的影响， 选取了(E)-2-己烯醛、 (E)-2-己烯醇和(Z)-3-己烯醇3种释放量较大的绿叶挥发性物质， 通过室内松梢取食试验测试了单组分及两两混合后对云南切梢小蠹寄主定位行为的干扰作用。结果表明： 源于阔叶植物的3种绿叶挥发性物质及其混合物能够不同程度干扰云南切梢小蠹的寄主定位行为。当虫放入广口瓶12 h后， 3个单组分绿叶挥发性物质处理组［A： (E)-2-己烯醛， P＜0.01； B： (E)-2-己烯醇， P＜0.01； C： (Z)-3-己烯醇， P＜0.01］及2个混合组分［D： (E)-2-己烯醛+(E)-2-己烯醇， P＜0.01）； E： (E)-2-己烯醛+(Z)-3-己烯醇， P＜0.01］中滞留在松梢外部的虫数与对照组相比都有显著性差异， 绿叶挥发性物质的存在显著降低了云南切梢小蠹侵害云南松松梢的概率。但是， 24 h后只有D组（P＜0.01）和E组（P＜0.01）滞留在松梢外部的虫数与对照组相比具有显著性差异， 在48 h后只有D组（P＜0.01）与对照相比仍具有显著性差异。本研究为利用非寄主植物的次生代谢产物防治云南切梢小蠹进行了有益的探索。