棉长管蚜Acyrthosiphom gossypii Mordviiko和棉蚜Aphis gossypii Glover作为新疆棉田的常见害虫,长期以来,两者在棉田中的竞争关系随着气候变化、栽培模式、药剂施用等外界作用的改变而有所变化。为了明确棉长管蚜诱导的棉花防御反应,研究了棉长管蚜种群在棉花上的时空变化,棉长管蚜取食对棉花生理代谢、防御系统关键酶活性、棉花转录组的影响,及对后期棉蚜的影响。研究结果如下:(1)棉长管蚜在棉花上的种群发展、空间分布与其初始接虫密度有关。不同初始密度条件下,其种群数量均呈现先增后减的趋势,且均在接蚜后4-5d达到峰值,初始密度为15头/株时,第4 d和第10 d的种群数量分别为72头/株和12头/株。棉长管蚜种群发展初期、峰值期茎秆上棉长管蚜占比分别为35%-50%和50%-80%。可见,棉长管蚜主要危害棉花茎秆,且持续危害时间短。(2)棉长管蚜取食可以改变棉花体内与营养代谢和细胞渗透压调节相关物质的改变,及次生代谢途径中重要化合物的合成与代谢。棉花叶片中叶绿素含量与棉长管蚜的取食没有明显关系,可溶性糖、可溶性蛋白、类胡萝卜素、MDA、类黄酮含量均随棉长管蚜密度增大、取食时间延长呈现出不同的增长幅度。(3)在棉长管蚜取食1 d后,15头/株棉长管蚜取食的棉花叶片中过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和3个密度棉长管蚜取食的棉花多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性均显著高于对照组棉花。且棉花叶片中CAT、SOD、POD、PPO和PAL活性均随棉长管蚜取食时间的延长呈现出不同的升高趋势。可见,棉长管蚜在取食过程中打破了活性氧系统(ROS)的动态平衡,一定程度上激活了棉花的防御系统,促使可以清除、降解有毒自由基的酶活性发生改变。(4)棉长管蚜取食引起棉花6565个基因差异表达,经KEGG富集分析,发现:差异表达基因主要富集在代谢途径、卟啉和叶绿素代谢、次生代谢产物的生物合成、类胡萝卜素的生物合成、磷酸戊糖途径,其中92%的差异基因出现在代谢途径和次生代谢产物的生物合成途径中。可见,棉长管蚜取食对棉花生理代谢调控影响极大。(5)不同密度棉长管蚜取食棉花可以延长后取食棉蚜的发育时间,降低雌成蚜寿命及产蚜量,中、高密度棉长管蚜取食棉花可以降低棉蚜存活率。可见,棉长管蚜取食棉花后可以减缓棉蚜种群的增长速率,也可以一定程度上降低棉蚜种群数量。综上可得,棉长管蚜早期的危害会引起棉花不同代谢途径中基因表达差异性,试验结果也呈现出:棉长管蚜取食后棉花生物学过程中一些关键性调控物质、次生代谢物质、防御系统中关键酶活性发生不同程度的变化;及对后期棉蚜生长发育和种群增长的消极影响。阐释了棉长管蚜取食诱导的植物防御反应,可以为同一宿主植物不同时空发生的害虫种间竞争研究提供理论基础。