水稻是我国重要的粮食作物,水稻病虫害的防治对于其安全高产有着重要作用。台湾稻螟Chilo auricilius(Dudgeno)原属于局部偶发性次要水稻害虫,但近年来在广东、广西等地发生频繁,已逐步上升为水稻主要螟虫之一。台湾稻螟可危害水稻、甘蔗、玉米等多种粮食作物。研究台湾稻螟寄主选择性的嗅觉机制,有助于进一步了解其与寄主植物的适应进化关系,为台湾稻螟的预测预报及综合防治提供基础和参考。昆虫的寄主选择行为是一个连续的过程。昆虫首先通过其灵敏的嗅觉系统,对植物气味进行识别分析,定向选择取食或产卵部位。本文从昆虫嗅觉基因及寄主气味分子两方面入手,首先利用Y型嗅觉仪比较了台湾稻螟对水稻不同时期的挥发性物质的偏好性,结果显示并确定其对水稻抽穗期气味分子有明显的偏好性。通过动态顶空吸附法及气相色谱-质谱(GC-MS)技术,研究鉴定抽穗期与其前后不同生长时期水稻挥发物的主要差异。结果显示,水稻在不同生长时期的挥发性物质组成有较为明显的差异,其中,α-蒎烯的含量在水稻分蘖期和抽穗期有较明显的差异,根据文献报道烯烃类化合物在昆虫寄主选择的过程中起到了非常重要的作用,我们因此推测α-蒎烯可能在台湾稻螟的寄主选择中也发挥了重要作用。水稻中α-蒎烯的合成主要受萜稀合酶基因OsTPS的调控,利用RT-qPCR技术,发现α-蒎烯合成酶基因OsTPS2、OsTPS6、OsTPS7、OsTPS8、OsTPS9、OsTPS14、OsTPS16、OsTPS23、OsTPS25等相关合成基因在水稻抽穗期的相对表达量显著高于水稻分蘖期,说明OsTPS相关基因可能参与到了水稻挥发物α-蒎烯含量变化过程中,并因此参与调控昆虫行为。为探究台湾稻螟嗅觉机制在寄主选择中的作用,本文利用RNA-seq技术对台湾稻螟进行转录组测序分析,共获得58339条基因,平均长度1460 bp。本次测序筛选获得了台湾稻螟嗅觉系统相关基因,包括19个化学感受蛋白CSPs基因、9个气味结合蛋白OBPs基因、16个离子型受体IRs基因和3个气味受体ORs基因。进一步对台湾稻螟幼虫在水稻和甘蔗2种植物饲喂下嗅觉基因表达特征研究表明,相比于水稻,取食甘蔗后IR4、IR5、IR11、IR12、OBP2、OBP3、OBP6、CSP5、CSP7、CSP8、CSP9、CSP10、CSP11、CSP17、CSP19表达量上升,IR9、IR14、IR15、CSP4表达量下降。说明台湾稻螟对不同寄主确实存在嗅觉适应选择情况。最后,结合气味分子研究,本文用1mg/Lα-蒎烯处理台湾稻螟幼虫后发现,OR2、OBP4基因相对表达量显著上升,OBP3相对表达量显著下降,其他基因均无显著差异。综上,水稻α-蒎烯和台湾稻螟气味结合蛋白OBP3、OBP4、OR2均有可能参与到台湾稻螟寄主转换的挥发物识别过程中。诚然,昆虫与寄主的选择适应是一个复杂的生物过程,本文初步研究台湾稻螟的寄主选择机制,将为深入研究台湾稻螟寄主选择机制,开发综合防治新技术提供有益的探索。