解密昆蟲互作的能量機(jī)制—易科泰昆蟲能量代謝測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用案例分享

      在全球氣候變化與農(nóng)業(yè)生態(tài)安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的背景下，昆蟲能量代謝測(cè)量技術(shù)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)耗氧量、二氧化碳排放及呼吸商等參數(shù)，精準(zhǔn)量化昆蟲在種內(nèi)或種間互作（如寄生、共生、競(jìng)爭(zhēng)）中的能量分配與生理適應(yīng)機(jī)制。其作用在于揭示互作引發(fā)的代謝動(dòng)態(tài)變化（如寄生導(dǎo)致宿主呼吸激增、取食行為與能量消耗的協(xié)同），評(píng)估環(huán)境脅迫（溫度、農(nóng)藥）對(duì)能量策略的影響；前景則聚焦于多技術(shù)融合（結(jié)合行為監(jiān)測(cè)、紅外熱成像）和高通量系統(tǒng)應(yīng)用，推動(dòng)從微觀生理到宏觀生態(tài)的跨尺度研究，為害蟲防控、共生進(jìn)化及氣候變化響應(yīng)提供核心理論支撐。

北京易科泰依托 20 余年技術(shù)積淀，為客戶提供全面定制化的昆蟲能量代謝測(cè)量技術(shù)方案：

• 測(cè)量對(duì)象覆蓋從果蠅、蚜蟲等細(xì)小昆蟲，到蜜蜂、蚱蜢、鱗翅目等中大型昆蟲，以及線蟲、蜘蛛等土壤無脊椎動(dòng)物，支持卵-幼蟲-蛹-成蟲全生命周期的昆蟲呼吸代謝測(cè)量
• 可選模塊式或便攜式結(jié)構(gòu)，具備高度可擴(kuò)展性、多樣化配置方案
• 基于開放式、封閉式、Stop-flow等不同測(cè)量技術(shù)，適應(yīng)不同預(yù)算、不同昆蟲大小、不同研究需求，可選配單通道或多通道測(cè)量系統(tǒng)

易科泰昆蟲能量代謝測(cè)量設(shè)備應(yīng)用案例：

昆蟲與植物互作——幼蟲宿主塑造帝王蝶飛行能耗       帝王蝶的北美種群具有長(zhǎng)達(dá)數(shù)千公里的季節(jié)性遷徙行為，是昆蟲中遷徙距離最長(zhǎng)的物種之一。人類為了保護(hù)這一瀕危物種，會(huì)在其遷徙路線種植幼蟲取食的多種乳草。賓夕法尼亞州立大學(xué)昆蟲系的科研團(tuán)隊(duì)研究了8種不同乳草培養(yǎng)下帝王蝶飛行肌肉發(fā)育、能量代謝等參數(shù)的變化，其中熱帶乳草和華麗乳草組成蟲的飛行代謝率（FMR）顯著高于草原乳草組；華麗乳草組成蟲靜止代謝率（RMR） 顯著高于草原乳草、輪生乳草和普通乳草組。帝王蝶幼蟲宿主乳草種類通過改變帝王蝶的飛行肌肉占比和強(qiáng)心苷積累，顯著影響成年帝王蝶的能量代謝特征，比如熱帶乳草和華麗乳草雖然能促進(jìn)更高的肌肉發(fā)育，但會(huì)導(dǎo)致更高的能量消耗，可能對(duì)長(zhǎng)距離遷徙不利；而普通乳草、草原乳草等則支持更經(jīng)濟(jì)的能量需求，更適合帝王蝶種群的遷徙。

昆蟲與微生物互作——常駐微生物群對(duì)果蠅營(yíng)養(yǎng)表型的影響       動(dòng)物常駐微生物群（尤其是腸道菌群）對(duì)宿主營(yíng)養(yǎng)加工、代謝信號(hào)及健康至關(guān)重要，但哺乳動(dòng)物菌群復(fù)雜（數(shù)百種，多不可培養(yǎng)），研究難度大。英國(guó)約克大學(xué)生物學(xué)系的研究團(tuán)隊(duì)以果蠅為樣品探究常駐微生物群對(duì)果蠅營(yíng)養(yǎng)表型（生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、代謝）的影響。其中無菌果蠅幼蟲發(fā)育時(shí)間顯著延長(zhǎng)，而存活率、成年體重、雌性產(chǎn)卵量無顯著差異。無菌果蠅的耗氧率和產(chǎn)CO₂率顯著低于常規(guī)果蠅，雌性高于雄性；雌雄呼吸商均接近 1，表明主要呼吸燃料為葡萄糖。其中無菌果蠅幼蟲發(fā)育延長(zhǎng)可能因微生物缺失導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)獲取效率降低，而成年體型無差異說明幼蟲臨界體重后的生長(zhǎng)不受影響，提示微生物作用主要在臨界體重前階段。這表明果蠅常駐微生物群雖非生存必需，但通過促進(jìn)幼蟲生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)碳水化合物分配及能量穩(wěn)態(tài)，顯著影響宿主營(yíng)養(yǎng)表型，揭示動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)表型需結(jié)合宿主 - 微生物群相互作用機(jī)理。

全球變暖影響昆蟲與植物互作——溫度對(duì)覓食行為及飛行代謝率的影響       昆蟲中傳粉者對(duì)野生植物群落和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力至關(guān)重要，但全球范圍內(nèi)其豐度和多樣性正下降。氣候變暖是傳粉昆蟲的主要威脅之一，可影響昆蟲發(fā)育、形態(tài)、代謝及行為。瑞典科學(xué)團(tuán)隊(duì)從溫度變化入手，研究氣候變暖條件下熊蜂覓食行為及代謝機(jī)制的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示飛行代謝率隨溫度升高而顯著降低。其中高溫下熊峰的飛行代謝率降低可能是因?yàn)榧∪忸A(yù)熱耗能減少，使熊蜂能更快飛行、更多訪花而不增加能耗；但高溫也會(huì)引發(fā)熱應(yīng)激，導(dǎo)致單蜂覓食次數(shù)減少。這種覓食行為的改變可能會(huì)破壞植物 - 傳粉者互作，雖然高溫下熊蜂訪花更頻繁，但可能因訪花時(shí)間短導(dǎo)致花粉傳遞不足；且單蜂覓食次數(shù)減少、更多工蜂參與覓食可能降低蜂群效率（如哺育），間接影響植物授粉成功率。
 
易科泰提供專業(yè)全面的昆蟲生理生態(tài)研究技術(shù)方案：

• SSI 模塊式昆蟲能量代謝測(cè)量技術(shù)方案

模塊化設(shè)計(jì)，可精確測(cè)定昆蟲耗氧量和二氧化碳產(chǎn)量，適用于 昆蟲生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)、毒理學(xué) 等多領(lǐng)域研究

• FMS & Foxbox 便攜式昆蟲能量代謝技術(shù)方案

小型箱式設(shè)計(jì)，便于野外快速部署，支持現(xiàn)場(chǎng)代謝監(jiān)測(cè)

• 高通量昆蟲能量代謝測(cè)量技術(shù)方案

專為微小生物（昆蟲、蟲蛹、蛾、線蟲、土壤動(dòng)物等） 設(shè)計(jì)，高通量測(cè)定呼吸速率和代謝水平

• MAVEN™高通量果蠅等昆蟲代謝監(jiān)測(cè)高端技術(shù)

支持同時(shí)監(jiān)測(cè) 16 只果蠅，單次測(cè)量最快 15 秒完成，適用于生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué) 等多學(xué)科研究。

• 易科泰VISIR昆蟲行為觀測(cè)分析技術(shù)

融合可見光+紅外熱成像技術(shù)，精準(zhǔn)記錄昆蟲行為軌跡、體溫變化、支持高通量樣本監(jiān)測(cè)

• 高光譜成像技術(shù)

捕捉昆蟲高光譜特征，助力實(shí)現(xiàn)物種自動(dòng)化識(shí)別/行為模式（如覓食）和生理狀態(tài)分析/健康狀況評(píng)估。

• 昆蟲 - 植物互作研究檢測(cè)技術(shù)

整合高光譜成像、紅外熱成像、葉綠素?zé)晒獬上�、電生理測(cè)量等多維度方法,監(jiān)測(cè)植物對(duì)昆蟲侵害的生理生化響應(yīng)/分析昆蟲的行為與生態(tài)適應(yīng)性/為害蟲防控、抗蟲育種提供科學(xué)依據(jù)
 
 參考文獻(xiàn)：

• Pocius V M, Cibotti S, Ray S, et al. Impacts of larval host plant species on dispersal traits and free-flight energetics of adult butterflies[J]. Communications Biology, 2022, 5(1): 469.
• Ridley E V, Wong A C N, Westmiller S, et al. Impact of the resident microbiota on the nutritional phenotype of Drosophila melanogaster[J]. PloS one, 2012, 7(5): e36765.
• Jaske B and Pfeiffer K (2025) Temperature-induced shifts and temperature compensation in the tuning of motion-sensitive neurons of bumblebees, Journal of Neurophysiology, Online publication date: 1-Jun-2025.