昆蟲與殺蟲劑，是一場(chǎng)人類與昆蟲的戰(zhàn)爭(zhēng)。長(zhǎng)期使用殺蟲劑易使昆蟲產(chǎn)生不同程度的抗藥性、甚至產(chǎn)生交互抗性，從而不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的降低。目前已知昆蟲對(duì)殺蟲劑的響應(yīng)包括生態(tài)行為、發(fā)育、生理代謝、基因表達(dá)、神經(jīng)系統(tǒng)、表型適應(yīng)等方面，但昆蟲響應(yīng)殺蟲劑更深入的機(jī)制目前仍不清楚。易科泰昆蟲呼吸代謝和行為監(jiān)測(cè)技術(shù)是深入評(píng)估殺蟲劑對(duì)昆蟲新陳代謝研究的創(chuàng)新型方案。

案例一：玉米象甲蟲抗藥性與適應(yīng)性代價(jià)

       殺蟲劑抗藥性研究不僅在害蟲管理方案中具有實(shí)際重要性，而且作為害蟲新適應(yīng)的表型及其相關(guān)的生理（和遺傳）變化的進(jìn)化模型也很重要。一般假設(shè)認(rèn)為，昆蟲具備了抗藥性，往往是以其生理適合度（fitness）降低為代價(jià)的，一旦具備了對(duì)殺蟲劑的抗藥性，其對(duì)環(huán)境適合度往往會(huì)降低。

       氧氣攝入代表了昆蟲生理過程能量需求，可通過昆蟲的呼吸速率（單位時(shí)間二氧化碳產(chǎn)生量VCO2或氧氣消耗量VO2）來評(píng)估昆蟲種群對(duì)不同環(huán)境條件的適應(yīng)性。昆蟲呼吸速率的變化有助于檢測(cè)與無殺蟲劑環(huán)境中的殺蟲劑抗藥性相關(guān)的可能適應(yīng)性代價(jià)，而脂肪體形態(tài)的改變表明在接觸有毒化合物時(shí)，生物體脂肪體形態(tài)能量?jī)?chǔ)備的可用性和動(dòng)員力。

       巴西維索薩聯(lián)邦大學(xué)Raul Narciso C. Guedes教授團(tuán)隊(duì)研究了殺蟲劑敏感的（來自Sete Lagoas）和抗藥性種群（來自Jacarezinho和Juiz de Fora）成體玉米象發(fā)育速率、呼吸速率和脂肪體細(xì)胞形態(tài)學(xué)等指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)中的呼吸速率測(cè)試使用了SSI昆蟲呼吸代謝系統(tǒng)，結(jié)果顯示（上圖右），來自Jacarezinho的玉米象呼吸速率顯著高于其它兩個(gè)種群。來自Jacarezinho和Juiz de Fora的殺蟲劑抗性種群之間的適應(yīng)性差異可能是由于其抗藥性的遺傳起源差異。

       研究認(rèn)為，當(dāng)前研究結(jié)果證實(shí)殺蟲劑抗性與脂肪體細(xì)胞形態(tài)和呼吸速率之間存在關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致更高的儲(chǔ)存能量，可以很容易地動(dòng)員起來用于殺蟲劑抗性。此外，對(duì)抗性殺蟲劑的高能量需求可能會(huì)帶來額外的能量代價(jià)，即在沒有殺蟲劑的情況下阻止抗性表型的固化，除非其儲(chǔ)存能量?jī)?chǔ)備和動(dòng)員能量?jī)?chǔ)備的能力足以滿足潛在的相互沖突的生理過程（例如抗性和發(fā)育）。

案例二：大豆夜蛾毒殺后的運(yùn)動(dòng)行為、呼吸代謝、食物消耗等研究

       毒死蜱（Chlorpyrifos）是一種中等毒性和廣譜有機(jī)磷殺蟲劑，已被用于控制谷物、棉花、水果、蔬菜、谷物和觀賞植物的害蟲。毒死蜱抑 制乙酰膽堿酯酶，神經(jīng)元突觸中乙酰膽堿的增加。毒死蜱還影響其他神經(jīng)遞質(zhì)、酶和細(xì)胞信號(hào)通路，其劑量低于抑 制乙酰膽堿酯酶的劑量。然而，這些影響的程度和機(jī)制尚不完全清楚。

       巴西維索薩聯(lián)邦大學(xué)Angelica Plata-Rueda博士等科研人員評(píng)估了攝入暴露于毒死蜱后大豆夜蛾的毒性、存活率和副作用（運(yùn)動(dòng)行為、呼吸速率、食物消耗和中腸組織病理學(xué)）。 研究中使用SSI昆蟲呼吸代謝測(cè)量技術(shù)、VISIR動(dòng)物視頻行為分析技術(shù)進(jìn)行大豆夜蛾的呼吸速率、運(yùn)動(dòng)行為狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析。

       毒死蜱（LC50=0.58g L-1和LC90=0.85g L-1，LC50為半致死濃度，LC90為90%致死濃度）對(duì)大豆夜蛾有毒殺效應(yīng)，并且LC50毒死蜱下夜蛾存活率從對(duì)照99%降低到30%。研究認(rèn)為，該殺蟲劑降低了大豆夜蛾的呼吸速率、 食物消耗量，改變了行為反應(yīng)以及中腸組織病變損傷。

       北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司與世界知名的美國(guó)Sable能量代謝技術(shù)公司等合作提供專業(yè)的能量代謝與行為監(jiān)測(cè)分析技術(shù)方案，如SSI昆蟲呼吸代謝測(cè)量系統(tǒng)、VISIR動(dòng)物視頻行為監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

1.  Angelica Plata-Rueda, Carlos Henrique Martins de Menezes, et al., Side-effects caused by chlorpyrifos in the velvetbean caterpillar Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera: Noctuidae), Chemosphere,Volume 259,2020.

2.  Eugênio E.Oliveira,R N C.Guedes, Marcos R.Tótola, PauloDe MarcoJr. Competition between insecticide-susceptible and -resistant populations of the maize weevil, Sitophilus zeamais. Chemosphere,Volume 69, Issue1, August 2007, Pages 17-24.

3.  Guedes R N C, Oliveira E E, Guedes N M P, et al. Cost and mitigation of insecticide resistance in the maize weevil, Sitophilus zeamais[J]. Physiological Entomology, 2006, 31(1):30-38.

       第五屆全國(guó)植物逆境生物學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)于2023年5月19-22日在陜西楊凌順利召開。來自全國(guó)各地的植物逆境生物學(xué)專家學(xué)者匯聚一堂，就國(guó)內(nèi)外逆境生物學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和研究現(xiàn)狀分享交流、共話發(fā)展。北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司作為國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，長(zhǎng)期致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究監(jiān)測(cè)，技術(shù)推廣、研發(fā)與服務(wù)，應(yīng)邀參加本次會(huì)議，為各位科研人員展示并提供了國(guó)際先進(jìn)的相關(guān)儀器與植物逆境生物學(xué)研究全面解決方案，并就有關(guān)技術(shù)與各位專家學(xué)者進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流探討，受到廣泛好評(píng)與認(rèn)可。

本次大會(huì)我們展出了以下技術(shù)方案：

PhenoTron?-HSI多功能高光譜成像系統(tǒng)

PhenoTron?復(fù)式植物表型分析平臺(tái)、智能LED光源與生長(zhǎng)室

SpectraPen手持式光譜測(cè)量?jī)x（包括葉夾式和試管式等）

FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x/藻類熒光測(cè)量?jī)x

FluorCam葉綠素?zé)晒?多光譜熒光成像技術(shù)

Specim高光譜成像技術(shù)

Thermo-RGB紅外熱成像技術(shù)

野外高通量植物表型成像分析系統(tǒng)

Ecodrone?無人機(jī)高光譜-激光雷達(dá)-紅外熱成像遙感系統(tǒng)

       易科泰生態(tài)技術(shù)公司設(shè)有EcoTech?實(shí)驗(yàn)室、生態(tài)健康研究中心及SpectrAPP?光譜成像創(chuàng)新應(yīng)用項(xiàng)目，歡迎合作！

詳情可咨詢

易科泰市場(chǎng)部

電話：010-82611269/1572

郵箱：info@eco-tech.com.cn      

       第三屆植物生態(tài)學(xué)前沿論壇暨JPE編委會(huì)議于2023年5月26-29日在甘肅蘭州順利召開。來自全國(guó)各地的生態(tài)學(xué)專家學(xué)者匯聚一堂，就國(guó)內(nèi)外植物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)研究分享交流、共話發(fā)展。北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司作為國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，長(zhǎng)期致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究監(jiān)測(cè)，技術(shù)推廣、研發(fā)與服務(wù)，應(yīng)邀參加本次會(huì)議，為各位科研人員展示并提供了國(guó)際先進(jìn)的相關(guān)儀器與生態(tài)學(xué)研究全面解決方案，并就有關(guān)技術(shù)與各位專家學(xué)者進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流探討，受到廣泛好評(píng)與認(rèn)可。

本次大會(huì)我們展出了以下技術(shù)方案：

PhenoTron?-HSI多功能高光譜成像系統(tǒng)

FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x/藻類熒光測(cè)量?jī)x

FluorCam葉綠素?zé)晒?多光譜熒光成像技術(shù)

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       易科泰生態(tài)技術(shù)公司設(shè)有EcoTech?實(shí)驗(yàn)室、生態(tài)健康研究中心及SpectrAPP?光譜成像創(chuàng)新應(yīng)用項(xiàng)目，歡迎合作！

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       近日，易科泰模塊式植物表型系統(tǒng)已完成安裝調(diào)試和理論及操作培訓(xùn)，正式交付四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所，應(yīng)用于水稻、高粱等農(nóng)作物的耐高溫、耐旱育種研究。

該模塊式表型系統(tǒng)具備：

1.     FluorCam葉綠素?zé)晒獬上駟卧?/b>：

       內(nèi)置Fv/Fm、Kausky誘導(dǎo)效應(yīng)、Quenching、Light curve等程序，可對(duì)植株、葉片、果實(shí)進(jìn)行脈沖調(diào)制式葉綠素?zé)晒獬上駵y(cè)量，得到50多個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)，反應(yīng)植物光合代謝狀態(tài)對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)。同時(shí)具備PAR吸收和NDVI測(cè)量功能，描述植物的可見光利用效率和光合活性。此外還具備GFP測(cè)量功能。上述測(cè)量功能都可得到參數(shù)數(shù)值、動(dòng)態(tài)變化曲線、參數(shù)2D圖像，靈敏、早期和全面的反應(yīng)植物生理狀態(tài)對(duì)生物脅迫和非生物脅迫的響應(yīng)，極大的加速抗逆作物育種進(jìn)程。

對(duì)桂樹葉片進(jìn)行干旱處理（離體12小時(shí)），將其和對(duì)照葉片（新鮮摘?。┩瑫r(shí)進(jìn)行測(cè)量：

左圖：左側(cè)為對(duì)照，右側(cè)為干旱處理葉片，肉眼無法看到明顯差異；

中圖：NPQ圖像，干旱葉片的參數(shù)值為0.46，對(duì)照為0.82，差異顯著；干旱導(dǎo)致葉片光保護(hù)能力損傷，因而NPQ顯著降低；

右圖：PAR吸收?qǐng)D像，干旱處理結(jié)果值為0.83（右側(cè)），對(duì)照值為0.90（左側(cè)），干旱脅迫導(dǎo)致植物光吸收能力下降。

左圖：運(yùn)行Light Curve光響應(yīng)曲線測(cè)量程序，ETR（電子傳遞速率）曲線顯示干旱葉片光飽和點(diǎn)低于對(duì)照，認(rèn)為其光合能力下降

右圖：FluorCam軟件可對(duì)圖像結(jié)果的像素參數(shù)值進(jìn)行定量分析，右圖為干旱和對(duì)照葉片在各個(gè)qN范圍內(nèi)的面積對(duì)比

2.     多光譜熒光成像單元

       多光譜熒光成像功能所得到520、740、440、690nm熒光值及其相互比值，反應(yīng)植物葉綠素含量的變化及次生代謝物的積累，從而評(píng)估植物的脅迫程度及防御機(jī)制的激活。

多光譜熒光測(cè)量，自左向右分別是F740/F440、F740/F520、F520、F440成像：左側(cè)為對(duì)照，右側(cè)為干旱葉片，都呈現(xiàn)明顯差異。

3.     PhenoPlot?輕便型作物/植物表型成像分析系統(tǒng)

       該系統(tǒng)由輕便型掃描臺(tái)架和成像單元組成，成像單元沿臺(tái)架進(jìn)行樣帶式掃描成像，高度可調(diào)，可用于實(shí)驗(yàn)室和野外原位（in-situ）成像測(cè)量分析。PhenoPlot?可選配葉面溫度、葉面濕度、莖流、莖桿生長(zhǎng)、果實(shí)生長(zhǎng)、葉片葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測(cè)、高光譜成像測(cè)量等功能，本系選配的為RGB和紅外熱成像掃描成像功能。

       植物在高溫、干旱等環(huán)境變化下，基于氣孔開閉、蒸騰作用等的水分利用機(jī)制對(duì)其抗逆能力至關(guān)重要，并直接影響葉片表面溫度。紅外熱成像則可對(duì)植物葉片、植株、冠層等溫度進(jìn)行2D成像測(cè)量，作為溫度調(diào)節(jié)機(jī)制和水分利用效率評(píng)估的重要參數(shù)。系統(tǒng)同時(shí)具備RGB成像功能，用于紅外熱成像圖的植物蒙板以及形態(tài)分析。

PhenoPlot?  RGB成像、紅外熱成像、形態(tài)學(xué)和溫度分析功能展示。樣品為木耳菜。

左圖：正常光強(qiáng)（a）和高光處理（b）下擬南芥紅外熱成像測(cè)量結(jié)果；材料為不同濃度NaCl處理3天后的擬南芥。高光和正常光照下，樣品溫度2D圖像和參數(shù)值都呈現(xiàn)明顯差異，同時(shí)NaCl濃度越高，植株表面平均溫度越高。

右圖：不同濃度鹽處理的擬南芥在突然高光下的溫度變化。NaCl濃度越高，溫度上升越急劇，穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度越高。

引自：Orzechowska, A.; Trtílek, M.; Tokarz, K.M.; Szyma′nska, R.; Niewiadomska, E.; Rozp ?adek, P.; W ?ator, K. Thermal Analysis of Stomatal Response under Salinity and High Light. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22,4663. https://doi.org/10.3390/ ijms22094663

4.      PlanTherm PT100植物熱耐受性測(cè)量?jī)x

       該系統(tǒng)基于離子滲透法，通過同步測(cè)量升溫過程中的植物離子析出（電導(dǎo)）拐點(diǎn)與葉綠素?zé)晒鈩?dòng)態(tài)曲線，能夠簡(jiǎn)便、快速、全面地評(píng)估植物的熱耐受性。應(yīng)用離子滲透法評(píng)估植物的熱耐受特性起始于1930年并且應(yīng)用廣泛，PT100的創(chuàng)新之處在于：測(cè)量細(xì)胞膜穩(wěn)定性指標(biāo)電導(dǎo)率的拐點(diǎn)溫度的同時(shí)，測(cè)量表征光合系統(tǒng)穩(wěn)定性的葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度拐點(diǎn)。對(duì)比傳統(tǒng)方法測(cè)量過程為幾個(gè)小時(shí)，PT100實(shí)驗(yàn)過程只需25分鐘；而且，PT100的連續(xù)測(cè)量方式更為穩(wěn)定和準(zhǔn)確。