扶桑绵粉蚧（Phenacoccus solenopsis Tinsley）是一种重要的入侵生物,可危害65个科的大约300种植物,给全球农业生产造成极大危害。研究发现,扶桑绵粉蚧含菌体中的初级共生菌Tremblaya phenacola能够为宿主提供必要的营养物质。厘清扶桑绵粉蚧与其体内初级共生菌之间的营养互作关系,有助于更为全面地了解共生菌对扶桑绵粉蚧环境适应性和生存竞争力的影响,进而为扶桑绵粉蚧的生物防治提供理论参考。然而,扶桑绵粉蚧与其初级共生菌均没有高质量基因组序列,阻碍了对“宿主-共生菌”之间互作方式的深入研究。为此,本论文组装和注释了扶桑绵粉蚧及其初级共生菌的基因组,并从基因组特征、表型调控、基因表达和调控网络等四个层次研究了扶桑绵粉蚧与初级共生菌之间的互作关系。主要研究结果如下:（1）扶桑绵粉蚧基因组的优化和分析为了组装更高质量的扶桑绵粉蚧基因组,首先基于序列相似度和重测序数据覆盖度等参数,从实验室前期报道的基因组草图中筛除了4条来自共生菌的序列;再利用Hi-C测序技术进行了纠错和优化,将草图中的scaffolds挂载至5条染色体,得到了粉蚧科第一个染色体水平的基因组。基因组大小为292.48 Mb,scaffold N50为49.0 Mb。基因组注释得到110.75 Mb重复序列和11,880个蛋白编码基因,BUSCO评估显示完整度为95.8%。对扶桑绵粉蚧和其他18个物种进行比较基因组学分析,发现444个粉蚧特有基因在发育调控和生物合成代谢方面具有明显的功能富集,说明基因组为性二型现象的调控以及与共生菌的营养互补奠定了序列基础。Ch IP-seq数据分析发现,两种抑制性组蛋白修饰H3K9me3和H3K27me3在雄虫父系染色体中高度富集,这两种修饰主要富集于重复序列中,而非蛋白编码基因区域,且转录起始位点和终止位点等关键区域的组蛋白修饰较少。（2）扶桑绵粉蚧共生菌T.phenacola PSOL基因组分析初级共生菌主要存在于扶桑绵粉蚧含菌体内。优化组装流程,从扶桑绵粉蚧雌成虫含菌体Illumina测序文库及扶桑绵粉蚧全虫基因组测序的Pac Bio长片段中筛选出共生菌序列进行联合组装,获得的T.phenacola PSOL基因组包括7条contig,大小为221.1 kb。T.phenacola PSOL属于β变形菌,但基因组注释的231个基因中包含104个来源于γ变形菌的基因。系统发育分析表明,γ变形菌多次独立感染扶桑绵粉蚧,再与早期侵染的β变形菌T.phenacola融合,两种来源的基因之间功能互补,冗余度小。分析表明,扶桑绵粉蚧和T.phenacola PSOL的硫代谢通路、氨基酸合成通路等高度互补,表明共生菌为扶桑绵粉蚧提供了必要的能量和氨基酸供应,有助于提升其竞争力,二者具有共同进化的特性。（3）共生菌对扶桑绵粉蚧雌成虫生殖和寿命的影响使用抗生素溶液处理初羽化的扶桑绵粉蚧雌成虫,并利用T.phenacola PSOL特异性探针进行荧光原位杂交实验,结果表明抗生素处理有效地减少了扶桑绵粉蚧雌成虫中的T.phenacola PSOL含量。与对照相比,去除共生菌后,扶桑绵粉蚧雌成虫产卵前期变长,寿命延长,但产卵量明显下降。研究结果表明共生菌对扶桑绵粉蚧的生殖和寿命均有调控作用,共生菌的存在提高了扶桑绵粉蚧的产卵量,有利于增强其种群适应性。（4）不同龄期扶桑绵粉蚧和共生菌T.phenacola PSOL的基因表达模式收集不同龄期的扶桑绵粉蚧,包括一龄若虫、二龄若虫、三龄若虫（雌）、蛹（雄）、雌成虫、雄成虫等进行全转录组测序,分析基因表达量变化。通过基因表达模式聚类和差异表达分析,发现在一龄和二龄若虫中,DNA复制相关基因在共生菌中高表达。三龄若虫中,共生菌DNA复制相关基因表达量降低,代谢相关基因表达量上升;扶桑绵粉蚧参与氨基酸、碳水化合物、维生素、脂质、核苷酸等代谢通路的基因高表达。分析认为,该发育阶段中共生菌自身复制分裂减少,营养代谢相关基因的高表达可为宿主产卵积累能量和营养物质。蛹和雄成虫中没有含菌体结构,共生菌数量下降,但仍有转录活性,能够为雄虫提供必要的营养物质,宿主扶桑绵粉蚧中氨基酸合成酶等基因出现代偿性高表达,以维持生命活动的需要。以上结果表明,共生菌响应了扶桑绵粉蚧不同发育阶段生命活动的营养需求,通过特异性的基因表达模式,帮助宿主高效地完成繁殖扩散过程。（5）扶桑绵粉蚧及其共生菌T.phenacola PSOL的基因调控网络为深入研究扶桑绵粉蚧和T.phenacola PSOL的基因互作机制,从基因共表达和非编码RNA靶标关系两个方面进行基因互作网络构建。从转录组中预测得到3,854个扶桑绵粉蚧lnc RNA,构建了51,023对lnc RNA-m RNA共表达关系对。对扶桑绵粉蚧进行小RNA测序,预测得到319个mi RNA,共靶向1,139个扶桑绵粉蚧蛋白编码基因、161个扶桑绵粉蚧lnc RNA和133个T.phenacola PSOL基因。依据共表达关系和靶标互作关系等,构建了非编码RNA调控网络。分析发现,T.phenacola PSOL中参与组氨酸、色氨酸以及含硫代谢产物合成的基因与扶桑绵粉蚧参与复制、转录、翻译、细胞生长等通路的基因共表达相关性很高,进一步证实了共生菌基因参与调控宿主的生长发育,为其提供必须氨基酸等营养成分。扶桑绵粉蚧mi RNA能够调控共生菌T.phenacola PSOL氨基酸合成和翻译过程,表明宿主mi RNA存在对共生菌的主动跨界调控,以保证其适应自身营养需求。在上述工作的基础上,构建了扶桑绵粉蚧及其共生菌的基因互作网络信息数据库Mealybug DB,为后续基因功能研究提供参考。