呼吸代謝測量技術(shù)在昆蟲領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

新陳代謝（metabolism）是生命的最基本特征，昆蟲從食物中獲取能量，在體內(nèi)通過呼吸作用釋放出來，轉(zhuǎn)化為生命活動(dòng)所需的ATP等。昆蟲呼吸代謝的變化不僅可以作為代表性的生理指標(biāo)，還可以研究整個(gè)昆蟲種群的能量流動(dòng)，更在害蟲防治方面也有重要應(yīng)用價(jià)值。北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司與美國Sable等國際能量代謝測量技術(shù)公司合作，為國內(nèi)昆蟲科學(xué)領(lǐng)域的研究人員研究提供全面的定制化能量代謝研究技術(shù)方案：

a) 便攜式昆蟲呼吸測量系統(tǒng)：

針對特殊實(shí)驗(yàn)環(huán)境和野外實(shí)驗(yàn)需求，北京易科泰提供了Sable FOXBOX與FMS便攜式昆蟲呼吸測量系統(tǒng)，其已經(jīng)受到國內(nèi)外各類昆蟲領(lǐng)域科學(xué)家的極度青睞。通過將氣流控制、CO2、O2、H2O（僅FMS含有）等代謝氣體的測量分析、數(shù)據(jù)采集貯存、智能化觸摸屏等功能集合在一個(gè)便攜式箱體內(nèi)，滿足了多用途客戶的多功能、智能化和便攜性需求。

b) 模塊式昆蟲呼吸測量系統(tǒng)：

Sable模塊式多通道昆蟲呼吸代謝測量系統(tǒng)由多個(gè)獨(dú)立的CO2分析儀、O2分析儀、H2O分析儀、昆蟲運(yùn)動(dòng)行為檢測模塊、多通道氣路轉(zhuǎn)換器、氣流控制器、數(shù)據(jù)采集器及程序軟件、定制化呼吸室等組成。可根據(jù)研究內(nèi)容和預(yù)算選擇不同的功能模塊，滿足多樣的定制化科研需求。用于精確測量各種昆蟲呼出二氧化碳量及耗氧量等，并可計(jì)算呼吸商、基礎(chǔ)代謝率等生理指標(biāo)參數(shù)。

c) 高通量媒介生物呼吸表型監(jiān)測系統(tǒng)：

高通量高分辨率媒介生物呼吸表型監(jiān)測系統(tǒng)是一款多通道（16、32通道可選）、高分辨率及自動(dòng)化的媒介生物呼吸表型監(jiān)測儀器，能夠監(jiān)測媒介個(gè)體或群體的實(shí)時(shí)O2消耗、CO2產(chǎn)量、水汽代謝、活動(dòng)強(qiáng)度等參數(shù)，可廣泛用于小型昆蟲從蟲卵、幼體到成蟲的全齡段呼吸與活動(dòng)模式、代謝機(jī)理和控制策略研究。

應(yīng)用案例：

案例一：氣候變化對甲蟲（滯育）能量代謝的影響

了解氣候變化對能量代謝的影響是氣候變化生物學(xué)研究的重要方面。加州大學(xué)伯克利分校綜合生物學(xué)系的研究人員利用Sable便攜式FOXBOX呼吸代謝監(jiān)測系統(tǒng)研究了將代謝可塑性納入休眠越冬昆蟲冬季能量利用模型的重要性。

研究表明2月至5月隨著環(huán)境溫度的升高，甲蟲呼吸代謝率逐漸增加，導(dǎo)致代謝強(qiáng)度逐漸增加，但熱敏感性沒有相應(yīng)變化。加州大學(xué)的研究人員認(rèn)為代謝率隨時(shí)間的增加很可能是滯育導(dǎo)致的發(fā)育可塑性的結(jié)果。不同溫度適應(yīng)處理后的甲蟲比恒定溫度適應(yīng)處理后的甲蟲具有更高的代謝強(qiáng)度，并且熱敏感性較低。熱狀況近似于內(nèi)華達(dá)山脈東部高海拔地區(qū)雪以下（恒定）或除雪后（可變）的土壤溫度，因此積雪的自然變化很可能會(huì)引起這些甲蟲的代謝率的變化反應(yīng)。

案例二：農(nóng)藥暴露對棉鈴蟲代謝的影響

甲氧蟲酰肼（MF）為蛻皮激素激動(dòng)劑，它能引起鱗翅目幼蟲停止取食，加快蛻皮進(jìn)程，使害蟲在成熟前因提早蛻皮而致死。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲研究所使用用于小動(dòng)物呼吸測量的Sable 系統(tǒng)對暴露于甲氧蟲酰肼中的棉鈴蟲呼吸代謝進(jìn)行測量，結(jié)果表明在LC10和LC25的MF下暴露長達(dá)6小時(shí)后，處理后的幼蟲表現(xiàn)出相對于對照的呼吸速率顯著降低。

案例三：螨蟲寄生對果蠅呼吸代謝的影響

加拿大阿爾伯塔大學(xué)的研究人員利用MAVEn果蠅代謝監(jiān)測系統(tǒng)研究了螨蟲寄生對果蠅呼吸代謝的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：M. subbadius螨蟲優(yōu)先感染標(biāo)準(zhǔn)代謝率較高的果蠅宿主，并且感染會(huì)導(dǎo)致宿主呼吸頻率增加，所以已經(jīng)攜帶螨蟲的蒼蠅在隨后的接觸中可能會(huì)吸引更多的螨蟲，形成了一種潛在的正反饋循環(huán)。不過這種增加并不是嚴(yán)格線性的，存在一個(gè)閾值（2只螨蟲），超過該閾值感染就會(huì)產(chǎn)生更實(shí)質(zhì)性的影響。且在感染強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中，體重也與二氧化碳的產(chǎn)生呈正相關(guān)，這與之前的同類研究結(jié)論相符。

1.Roberts K T, Williams C M. The impact of metabolic plasticity on winter energy use models[J]. Journal of Experimental Biology, 2022, 225(4): jeb243422.

2.Brophy T, Luong L T. Ectoparasite‐induced increase in Drosophila host metabolic rate[J]. Physiological Entomology, 2021, 46(1): 1-7.

3.Zhang W, Ma L, Liu X, et al. Dissecting the roles of FTZ‐F1 in larval molting and pupation, and the sublethal effects of methoxyfenozide on Helicoverpa armigera[J]. Pest Management Science, 2021, 77(3): 1328-1338.

北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司與美國Sable等國際能量代謝測量技術(shù)公司合作，為國內(nèi)生物能量代謝學(xué)、昆蟲科學(xué)、動(dòng)物養(yǎng)殖學(xué)、魚類代謝與行為學(xué)、人類代謝醫(yī)學(xué)等研究提供全面的能量代謝研究技術(shù)方案：

1) 大鼠、小鼠等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物能量代謝測量技術(shù)

2) 畜禽能量代謝測量技術(shù)

3) 果蠅能量代謝測量技術(shù)

4) 斑馬魚能量代謝測量技術(shù)

5) 人體能量代謝測量技術(shù)

6) 動(dòng)物活動(dòng)與生理指標(biāo)（體溫、心率等）監(jiān)測技術(shù)

7) 測量參數(shù)包括：氧氣消耗量（VO2）、二氧化碳產(chǎn)量（VCO2）、呼吸商（RQ）、能耗（EE，包括REE、AEE、TEE等）、熱傳導(dǎo)速率（Ct）、日代謝率（DEE）、最大代謝率（MRmax）、呼吸水分喪失（EWL）、能耗效率、EWL/RMR(表示肺的氧氣攝取能力)等。