环境变化、人类干预对生物施加强大的选择压力,加快了生物遗传变异与进化的速度。如环境中紫外线的增加,CO2浓度的升高,农药的使用,Bt转基因植物的推广,这些势必成为植食性害虫的胁迫因子。转座子的活性被证实是寄主反应胁迫的其中一种必要的方式,环境胁迫条件下转座子如何加速寄主害虫的进化?转座子的存在状态、活性与寄主的种间、种内基因组变异是否有一定的联系?是否可以利用转座子来标记寄主的变异?美洲棉铃虫(Helicoverpa zea)、烟粉虱(Bemisia tabaci)和桃蚜(Myzus persicae)三种害虫均为世界性的害虫。人类的干预和环境的变化不可避免的影响着这些害虫的种群遗传进化。本论文中具体涉及了H. zea抗Bt毒素的快速获得,烟粉虱不断分化的生物型和桃蚜快速的种下分化。而转座子作为寄主基因重要的组成成分,也参与了寄主应对环境因子的调控。因此,本论文基于环境-害虫-转座子三者之间的关系,以“害虫种群-转座子”为研究对象,一方面利用转座子标记技术,分析H. zea在八个种群的遗传多样性结构,另一方面利用转座子标记技术及PCR技术获得转座子在寄主害虫种群中的分布及完整拷贝的频率,从而分析转座子的活性及功能特点、存在历史并评估了其潜在的应用前景。以期将H. zea中的Hztransib转座子作为标记用于鉴定害虫种群遗传多样性,同时作为转基因载体控制蚊虫传播的疟疾,而来自B. tabaci MITE的转座子则被开发为一种新型的标记技术,以期用于烟粉虱生物型鉴定。最后,利用抑制差减文库筛选紫外线处理后的桃蚜基因,以期获得紫外诱导后桃蚜种群的差异表达基因。研究得出以下重要结果:(1)转座子Hztransib在H. zea八个品系中的种群动态转座子展示技术结果表明:转座子Hztransib在八个种群的128个个体中共检测到39个位点,且均是多态性位点。个体平均拷贝数从Benzon中的5.83至Pop 2中的14.21不等。多重比较结果发现,DK6971和Benzon品系的个体平均插入位点显著高于其他六个品系。而且种群位点占用频率数据也表明转座子的转座活性。总之,种群动态数据得出Hztransib当前具有在寄主昆虫中增加拷贝的能力。(2)转座子的历史及完整的全长Hztransib的种群分布用PCR技术分析了转座子全长及编码转座酶的开放阅读框在取样中的百分率,得出128个取样个体全部具有开放阅读框;每个个体中至少存在一个完整的拷贝,根据条带的丰富度发现全长的转座子占有主导作用。所有的数据揭示了尽管Hztransib在棉铃虫和美洲棉铃虫中存在了1.5亿年,但该转座子仍具有复制和转座的特征,即解决了其作为种群替代驱动基因的两个条件:Hztransib转座子能够跳动,而且跳动后仍然具有转座功能。这些数据表明该转座子可能是一个用于种群替代的理想候选基因。(3)全长Hztransib及其突变载体在害虫细胞中的转录活性分析设计各种突变的方法,将无活性的转座酶引入人工突变(单点突变,两点突变,多点突变以及区域突变),寻找到可选择性加尾位置存在于终止密码子下游的28 bp,为进一步打破寄主沉默机制,得到活性蛋白提供理论依据。(4)烟粉虱MITE转座子的获得基于烟粉虱生物型多样性及现存的鉴定技术的局限,通过对比同源序列设计引物,首次克隆出5个MITE转座子基因,通过生物信息学鉴定其转座子家族特征为:短的(100-1000 bp),高拷贝,潜在的形成强的二级结构的能力,无转座酶编码区。(5) MITE转座子标记技术的构建与生物型鉴定结合MITE转座子高的拷贝数的特点,从5个MITE中筛选了一个基因(MITE1),结合转座子展示技术,优化反应体系,从而创建了基于MITE烟粉虱生物型鉴定的遗传标记技术,进一步验证该技术的稳定性,可重复性和连锁性,同时应用于生物型内及型间的遗传差异鉴定,结果表明MITE转座子标记很可能为烟粉虱生物型的鉴定提供有力的检测方法。(6)桃蚜差减文库的构建差减文库鉴定出一系列UV-B诱导的相关基因,这些基因编码的蛋白涉及到胁迫蛋白、氨基酸、核苷酸和脂肪酸代谢,转录及蛋白质合成等功能。结果表明蚜虫种群变异依赖于UV-B的辐射剂量,蚜虫种群可以通过调节基因表达、来保护自身,从而抵御UV-B辐射。