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呼吸代謝測量技術在昆蟲領域的研究與應用
發布時間： 2023-08-08 點擊次數： 2149次新陳代謝（metabolism）是生命的最基本特征，昆蟲從食物中獲取能量，在體內通過呼吸作用釋放出來，轉化為生命活動所需的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，還可以研究整個昆蟲種群的能量流動，更在害蟲防治方面也有重要應用價值。北京易科泰生態技術有限公司與美國Sable等國際能量代謝測量技術公司合作，為國內昆蟲科學領域的研究人員研究提供全面的定制化能量代謝研究技術方案：
a) 便攜式昆蟲呼吸測量系統：
針對特殊實驗環境和野外實驗需求，北京易科泰提供了Sable FOXBOX與FMS便攜式昆蟲呼吸測量系統，其已經受到國內外各類昆蟲領域科學家的極度青睞。通過將氣流控制、CO2、O2、H2O（僅FMS含有）等代謝氣體的測量分析、數據采集貯存、智能化觸摸屏等功能集合在一個便攜式箱體內，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：
Sable模塊式多通道昆蟲呼吸代謝測量系統由多個獨立的CO2分析儀、O2分析儀、H2O分析儀、昆蟲運動行為檢測模塊、多通道氣路轉換器、氣流控制器、數據采集器及程序軟件、定制化呼吸室等組成。可根據研究內容和預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，并可計算呼吸商、基礎代謝率等生理指標參數。
c) 高通量媒介生物呼吸表型監測系統：
高通量高分辨率媒介生物呼吸表型監測系統是一款多通道（16、32通道可選）、高分辨率及自動化的媒介生物呼吸表型監測儀器，能夠監測媒介個體或群體的實時O2消耗、CO2產量、水汽代謝、活動強度等參數，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模式、代謝機理和控制策略研究。
應用案例：
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研究的重要方面。加州大學伯克利分校綜合生物學系的研究人員利用Sable便攜式FOXBOX呼吸代謝監測系統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月隨著環境溫度的升高，甲蟲呼吸代謝率逐漸增加，導致代謝強度逐漸增加，但熱敏感性沒有相應變化。加州大學的研究人員認為代謝率隨時間的增加很可能是滯育導致的發育可塑性的結果。不同溫度適應處理后的甲蟲比恒定溫度適應處理后的甲蟲具有更高的代謝強度，并且熱敏感性較低。熱狀況近似于內華達山脈東部高海拔地區雪以下（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引起這些甲蟲的代謝率的變化反應。
案例二：農藥暴露對棉鈴蟲代謝的影響
甲氧蟲酰肼（MF）為蛻皮激素激動劑，它能引起鱗翅目幼蟲停止取食，加快蛻皮進程，使害蟲在成熟前因提早蛻皮而致死。江西農業大學昆蟲研究所使用用于小動物呼吸測量的Sable 系統對暴露于甲氧蟲酰肼中的棉鈴蟲呼吸代謝進行測量，結果表明在LC10和LC25的MF下暴露長達6小時后，處理后的幼蟲表現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的研究人員利用MAVEn果蠅代謝監測系統研究了螨蟲寄生對果蠅呼吸代謝的影響。實驗結果表明：M. subbadius螨蟲優先感染標準代謝率較高的果蠅宿主，并且感染會導致宿主呼吸頻率增加，所以已經攜帶螨蟲的蒼蠅在隨后的接觸中可能會吸引更多的螨蟲，形成了一種潛在的正反饋循環。不過這種增加并不是嚴格線性的，存在一個閾值（2只螨蟲），超過該閾值感染就會產生更實質性的影響。且在感染強度實驗中，體重也與二氧化碳的產生呈正相關，這與之前的同類研究結論相符。
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.
北京易科泰生態技術有限公司與美國Sable等國際能量代謝測量技術公司合作，為國內生物能量代謝學、昆蟲科學、動物養殖學、魚類代謝與行為學、人類代謝醫學等研究提供全面的能量代謝研究技術方案：
1) 大鼠、小鼠等實驗動物能量代謝測量技術
2) 畜禽能量代謝測量技術
3) 果蠅能量代謝測量技術
4) 斑馬魚能量代謝測量技術
5) 人體能量代謝測量技術
6) 動物活動與生理指標（體溫、心率等）監測技術
7) 測量參數包括：氧氣消耗量（VO2）、二氧化碳產量（VCO2）、呼吸商（RQ）、能耗（EE，包括REE、AEE、TEE等）、熱傳導速率（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。