昆蟲與殺蟲劑，是一場人類與昆蟲的戰(zhàn)爭。長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)測技術(shù)是深入評(píng)估殺蟲劑對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，一旦具備了對殺蟲劑的抗藥性，其對環(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)能量儲(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)存能量儲(chǔ)備和動(dòng)員能量儲(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。

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）對大豆夜蛾有毒殺效應(yīng)，并且LC50毒死蜱下夜蛾存活率從對照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)有限公司與美國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)測分析技術(shù)方案，如SSI昆蟲呼吸代謝測量系統(tǒng)、VISIR動(dòng)物視頻行為監(jiān)測分析系統(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.