诱导性防御反应是植物防御策略的重要组成部分,植物通过识别多种信号分子启动自身防御,用以应对多种害虫胁迫。随着研究的深入,发现球孢白僵菌（Beauveria bassiana）能够充当植物内生真菌与植食性昆虫共用同一寄主植物作为栖息场所,而植物内生真菌往往与植物防御系统密切相关,在害虫种群控制中具有重要意义。由于以昆虫病原真菌为主的植物内生菌群长期以来一直被人们所忽视,揭示球孢白僵菌与寄主植物的互作关系,提升植物抗虫特性,可为害虫生物防治提供新的策略。本论文以球孢白僵菌、番茄（Solanum lycopersicum）和烟粉虱（Bemisia tabaci）（Q型）为研究对象,旨在明确三者之间的作用机理,挖掘球孢白僵菌充当植物内生真菌诱导番茄抗性的应用潜力及其相关控害机制。主要研究结果如下:1.球孢白僵菌在番茄体内定殖规律研究通过巢式PCR技术以及真菌分离培养检测球孢白僵菌在番茄体内的定殖与分布情况。结果证实外源球孢白僵菌可通过人为接种的方式进入植物体内,对三种接种方式比较发现,叶面喷洒具有最高的定殖效率,在接种7 d后,定殖率显著提升,而14 d后,定殖率即可达到100%,灌根接种效率次之,而拌种的接种效率最低。这些定殖在植物体内的真菌主要呈现系统性分布,但分布并不均匀,偏好存在于接种部位,当叶面喷洒浓度为1×10⁸个/mL时,从叶肉组织分离出的菌落数量达到8.5±2.02个,而采用灌根接种时,则能够从植物根系、茎秆中分离出大量菌落。对植物主要生长指标的测定结果显示,接种后的番茄植株与对照之间差异不显著,进一步利用主成分分析显示,叶喷接种对植物生长具有促进效果,当叶面喷洒的孢子浓度为1×10⁵个/mL时,对植物生长的影响最为显著,贡献度最高,达到2.645,对根系生长的促进效果也最为显著（特征值=2.228）,而对干物质的影响最低（特征值=0.404）。表明球孢白僵菌并未对番茄植物的生长造成负面影响,二者之间具有较好的相容性。2.球孢白僵菌诱导番茄防御途径研究球孢白僵菌接种定殖后,对番茄防御基因进行定量检测,结果显示接种3 d后,番茄防御基因开始上调表达,在接种7 d后,上调表达的基因数量与表达倍数最多,尤其是苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因在7 d后上调18.52倍达到峰值,而在所有时间节点内共有四条基因（PIN2、PR2、PAL、MPK3）持续上调表达,主要涉及植物防御信号的转导与传递。在真菌预先定殖结合昆虫取食的诱导模式下,上调表达的番茄防御基因数量明显增多,共有9条基因上调表达,其中PAL、PPO、PIN2、PR2、PR1基因均与酚类化合物的合成密切相关。利用GC-MS对植物代谢产物的鉴定结果显示,植物总是优先参与自身营养的合成与代谢,例如通过糖异生、脂肪酸、氨基酸合成等途径供给自身生长发育。经球孢白僵菌定殖刺激后,植物次生代谢产物的含量与种类均显著增多,而在真菌定殖结合烟粉虱取食处理后,番茄体内共注释获得19条防御相关通路,其中苯丙氨酸解氨酶介导的苯丙烷类代谢通路富集度最高,代谢产生苯丙氨酸并合成酚类代谢终产物。除此之外,还检出植物防御调控激素茉莉酸酯及其合成前体物质,α-亚麻酸,I-异亮氨酸的含量差异,其含量均在真菌诱导后显著增加,这也说明在该诱导条件下,植物受到茉莉酸激素的调控后产生了一个更为强烈的防御反应。3.球孢白僵菌诱导番茄防御对烟粉虱生长发育的影响采用叶面喷洒与灌根的方式分别对番茄进行预先接种,烟粉虱取食后会导致种群死亡率迅速增高,死亡的龄期也主要集中在卵期、低龄若虫期。烟粉虱在取食叶喷接种的植物后,造成50%以上的卵块未孵化,而采用地下灌根接种时,叶片上卵块的死亡率也可达到42%。除了对烟粉虱死亡率造成影响以外,取食预先接菌的植物能够显著延长粉虱个体的发育历期。相比于取食健康植株的16.39 d,当烟粉虱取食真菌定殖的植株,其发育平均延长至20 d以上,尤其在叶喷接菌浓度为1×10⁸个/mL时,粉虱发育历期延长至21.45 d,延长的龄期也集中出现在卵期、1龄若虫期;而采用灌根对植物地下部分预先接菌后,取食上部叶片的粉虱发育历期同样显著延长,达到20.34 d。进一步通过PCR检测证实,烟粉虱取食球孢白僵菌定殖的番茄,也并未在虫体内扩增到任何球孢白僵菌序列。同时,利用酚类防御功能缺失的突变体材料对植物防御效果进行验证,接种球孢白僵菌的突变体并未提升防御水平,尤其是苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）、茉莉酸调控基因（LOX）的表达量均低于对照,而烟粉虱在取食接菌的突变体材料后,死亡率、发育历期与对照组差异不显著,种群发育历期仅为18.65 d,表明烟粉虱种群存活率以及发育情况的改变主要是受到植物防御能力的影响。4.球孢白僵菌诱导番茄对烟粉虱消化能力的抑制在明确植物防御反应对烟粉虱生长发育的影响后,从生理层面评价番茄防御对烟粉虱消化功能的抑制效果。烟粉虱主要消化基因的检测结果显示,蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶等消化基因持续呈现低表达,即使在后期恢复为正常食料,其消化基因仍然持续下调表达。此外,对烟粉虱的主要消化酶活力测定结果也与消化基因同样呈现降低趋势,3种消化酶的活性均显著降低（淀粉酶活性降低1.31 U/dl,胰蛋白酶活性降低23.65 U/mg prot,蔗糖酶活性降低0.12 U/mg prot）,总消化酶活力与总消化物含量也分别降低了1.64 U/g、168.9 ng/g。当植物代谢萃取物混合消化酶的标准品进行离体验证时,进一步证实消化酶活性受到植物代谢产物的抑制,而消化能力的改变也势必导致个体营养水平下降,除葡萄糖含量与对照组差异不显著以外,烟粉虱的鲜重、干重、总糖、总蛋白、氨基酸含量均呈现降低趋势,尤其是总糖含量和氨基酸含量分别降低了0.023 mg/g,177.0μmol/mL。由于受番茄防御反应的胁迫,烟粉虱主要消化功能受到抑制,导致个体营养水平降低。5.烟粉虱取食接菌植物对其肠道损伤评估针对植物防御反应对烟粉虱体内的靶标位点开展组织病理观察、免疫荧光标记等试验,探究肠道组织损伤模式以及对肠道细胞活力的影响。组织病理切片观察发现,取食真菌处理后的植物,粉虱成虫胸部组织结构更加松散,而在肠道组织内,细胞也由紧密堆积的形态转变为松散的离散状态,并伴随着明显的囊泡化现象。烟粉虱解毒代谢基因在取食初期开始上调表达,但随着时间延长,细胞色素P450、谷胱甘肽S-转移酶（GST）和羧酸酯酶基因均在后期呈现低表达。Ca²⁺浓度与活性氧含量的上升也预示着组织损伤信号的激活,在肠道组织内部Ca²⁺荧光信号尤为明显,活性氧含量也由790 U/g迅速上升至1300 U/g。随着烟粉虱肠道损伤的加剧,对肠道细胞活力进行评价,结果显示细胞活力受到明显抑制,活力值降低了0.2153。而虫体也开始程序性调控受损的细胞凋亡,主导细胞凋亡的半胱天冬酶Caspase-3含量在肠道内开始迅速上升,达到0.6864 mM。细胞核染色同样显示出受损的组织细胞多集中于肠道组织,并对组织渗透性造成不利影响,大量异硫氰酸-葡聚糖（FITC-Dextran）标记物能够穿透肠道组织,也预示着肠道组织渗透性的增大。6.番茄防御反应对烟粉虱种群抑制效果评价球孢白僵菌对番茄的诱导性防御除了造成烟粉虱发育延长以外还会对粉虱取食、繁殖、抗病力造成不利影响。随机选择性试验表明,烟粉虱成虫偏好取食未接菌的番茄植株,当接菌孢子浓度分别为1×10⁸个/mL、1×10⁷个/mL和1×10⁴个/mL时,处理组叶片上产卵数为7.25粒、45.50粒和16.25粒,远低于未接菌植物。利用植物萃取物进行选择性评价,粉虱明显偏好选择对照植物的萃取物（80.5%）。此外,由于受到植物防御能力的胁迫,粉虱种群对昆虫病原真菌的抗病力显著下降,球孢白僵菌对正常粉虱虫群的LC₅₀为3.81×10⁷个/mL,而受到植物防御胁迫后,粉虱种群LC₅₀仅为1.55×10⁷个/mL。这种利用外源昆虫致病微生物介导植物宿主共同防控农林害虫的模式往往具有生长迅速、抗节肢动物危害等优势,相比于未接种的植株,真菌定殖的植株更具生存竞争力,能够破坏昆虫消化系统,对害虫种群生长繁殖产生抑制效果,这也使得植物内生菌群在植物宿主-农业害虫生态系统中扮演前所未有的重要生态作用。