昆虫进化出高度灵敏的嗅觉系统来识别环境中的挥发性化合物，对其生存和繁殖均至关重要。近年来，农药被大量应用于农业生产过程中，在自然环境中残留的亚致死剂量的农药同样会对昆虫嗅觉相关行为造成损伤，但其分子机制仍然知之甚少。本研究以挥发性强的广谱杀虫剂敌敌畏对斜纹夜蛾和家蚕进行熏蒸实验，利用触角电位仪检测熏蒸对昆虫气味分子感知能力的影响，并采用转录组测序技术鉴定触角和头中差异表达基因，初步揭示农药熏蒸对昆虫嗅觉系统的损伤机制。所得主要结果如下：
　　①敌敌畏熏蒸对斜纹夜蛾和家蚕雄性成虫触角电生理和行为学影响
　　以低致死剂量LC20敌敌畏对斜纹夜蛾和家蚕的雄蛾进行熏蒸6h、9h、12h，无水乙醇作对照。取熏蒸后的触角，进行触角电位实验。结果表明，敌敌畏暴露12h后的斜纹夜蛾对苯乙醛和性信息素的触角电位信号显著低于对照组。熏蒸9h和12h后，家蚕对苯甲醛、柠檬醛、蚕蛾醇、蚕蛾醛的触角电位信号均显著降低。以LC20敌敌畏和无水乙醇对家蚕雄蛾熏蒸12小时，用家蚕性信息素蚕蛾醇对熏蒸后的雄蛾进行引诱实验，发现对照组个体均被性信息素成功引诱，而敌敌畏暴露后的蚕蛾四处游走，运动没有方向感。上述结果显示，敌敌畏熏蒸能够显著降低斜纹夜蛾和家蚕雄蛾对各自的植物源气味分子和性信息素刺激的敏感性，而且性行为被严重扰乱，揭示了敌敌畏熏蒸对昆虫嗅觉系统造成了严重损伤。
　　②杀虫剂暴露对嗅觉损伤的分子机制
　　利用RNA-Seq技术对斜纹夜蛾处理组和对照组的触角和头转录组分别进行测序，共获得22196个基因。采用edgeR软件在触角中鉴定出102个差异表达基因(DEGs)，在头中鉴定出1119个DEGs。家蚕处理组和对照组的触角和头分别进行转录组测序，共获得22435个基因。采用edgeR软件在触角中鉴定出102个DEGs，在头中鉴定出123个DEGs。通过京都基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)和基因本体论(Gene Ontology,GO)等功能注释，发现了可能与嗅觉损伤相关的基因，并对斜纹夜蛾和家蚕的嗅觉损伤相关基因进行比较分析。
　　在斜纹夜蛾触角中，10个气味降解酶基因在处理组中表达下调，这将影响信号分子完成信号传导后的及时降解，并影响嗅觉敏感性。在家蚕触角中，2个气味降解酶基因在处理组中表达上调，发挥解毒作用，但不足以消除敌敌畏对嗅觉系统产生的损伤。敌敌畏通过作用于两种昆虫嗅觉信号传递过程中离子通道的相关基因，影响嗅觉信号的传递。在斜纹夜蛾处理组触角中SLC12A2基因表达上调，破坏了嗅觉神经元的氯离子平衡，使嗅觉信号在斜纹夜蛾触角中传递受阻。在家蚕处理组触角中，发现β-Arrestin和一氧化氮合成酶(Nitric oxide synthase,NOS)基因表达上调。过量表达的β-Arrestin可抑制CNG通道，使钙离子内流减弱。NOS会产生大量的一氧化氮，并使cGMP积累，进一步抑制Ca2+内流相关受体TRPC6、L-type Cav，使Ca2+内流减弱。从而使嗅觉信号在家蚕触角中传递受阻。
　　在斜纹夜蛾和家蚕大脑中，敌敌畏导致神经元突触间相关受体基因表达上调，破坏了嗅觉信号在大脑中的传递。FOXO、mTOR、Apoptosis、Autophagy等信号途径中的相关基因表达上调，会造成大脑神经元细胞的凋亡和自噬。敌敌畏熏蒸后，神经元突触间相关受体基因、细胞凋亡和自噬相关基因在两个物种大脑中变化的种类和数量不同。此外，家蚕处理组大脑中酪氨酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase,TH)基因表达下调，使大脑中多巴胺的水平降低，使得嗅觉信息在大脑中的传递发生障碍。敌敌畏通过对两种昆虫外周嗅觉系统和大脑的共同作用，最终导致其嗅觉损伤。
　　本研究从电生理和行为学两个角度来说明杀虫剂对昆虫嗅觉系统产生的损伤，利用转录组测序技术探究潜在的分子机制。总体而言，杀虫剂可以引起嗅觉相关基因表达水平的改变，从而影响嗅觉相关信号的转导。同时，会导致嗅觉相关神经细胞的凋亡和自噬，造成了嗅觉系统更大的损伤。