高通量呼吸測量系統(tǒng)專為昆蟲等微小生物設(shè)計(jì)，能夠精確測定其呼吸速率和代謝水平。該系統(tǒng)利用熒光光纖氧氣測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對微小生物耗氧量的精確測量，為科研人員提供了一種高效率、高靈敏度的研究工具。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)生物學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)和氣候變化研究等多個(gè)領(lǐng)域。

案例1：果蠅呼吸代謝研究

在丹麥奧胡斯大學(xué)進(jìn)行的一項(xiàng)研究中，研究人員利用高通量呼吸測量技術(shù)，對果蠅（Drosophila melanogaster 和 Drosophila littoralis）在不同生命周期的呼吸速率進(jìn)行測量。

在實(shí)驗(yàn)的第一部分，研究者們主要是測量黑腹果蠅的卵、三齡幼蟲和蛹的呼吸速率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，高通量呼吸代謝測量系統(tǒng)能夠有效地測定蛹和幼蟲的耗氧量，而對于卵和空白對照組則未觀察到顯著的氧氣消耗。隨后，實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究了成年果蠅的呼吸率，特別是二氧化碳麻醉對耗氧率的影響。數(shù)據(jù)顯示，無論是未麻醉還是麻醉的果蠅，其耗氧率之間沒有明顯差異。

總之，高通量呼吸代謝測量系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地測定果蠅不同生命階段的氧氣消耗率，為研究果蠅的呼吸代謝提供了一種有效的高通量方法。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用有助于深入理解果蠅及其他昆蟲對環(huán)境變化的生理響應(yīng)，進(jìn)而為生物學(xué)和生態(tài)學(xué)研究提供重要信息。

案例2：苜蓿切葉蜂代謝率測量

美國北達(dá)科他州立大學(xué)和美國農(nóng)業(yè)部的研究團(tuán)隊(duì)，采用高通量呼吸代謝測量系統(tǒng)，結(jié)合傳統(tǒng)的封閉系統(tǒng)呼吸測量方法，對紫苜蓿切葉蜂幼蟲在6~48℃范圍內(nèi)的氧氣消耗量進(jìn)行了測量，探索春季溫度波動(dòng)對紫苜蓿切葉蜂（Megachile rotundata）幼蟲過程中代謝率的影響。

結(jié)果顯示，在20°C時(shí)，兩種測量系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異，這證實(shí)了高通量呼吸代謝測量系統(tǒng)的有效性和可靠性。隨著溫度的升高，幼蟲的代謝率呈現(xiàn)出非線性增長，但在達(dá)到某一高點(diǎn)后并未出現(xiàn)預(yù)期的下降，這可能與實(shí)驗(yàn)中使用的短暫高溫暴露時(shí)間有關(guān)。

案例3：寒地昆蟲呼吸代謝研究

為了更好地了解昆蟲對環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制，Drew Evan Spacht博士團(tuán)隊(duì)對南極的南極蠓（Belgica antarctica）進(jìn)行了一項(xiàng)細(xì)致研究。他們在帕爾默站周邊精心挑選了五種具有代表性的微棲息地進(jìn)行樣本收集，這些微棲息地在植被、濕度、養(yǎng)分和溫度等關(guān)鍵生態(tài)因素上存在明顯差異。通過采用高精度的呼吸測量技術(shù)，團(tuán)隊(duì)詳細(xì)分析了微環(huán)境變化對南極蠓生理和代謝特性的具體影響，并探討了這些昆蟲如何通過生理上的適應(yīng)策略來應(yīng)對南極變化多端的氣候條件。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同微棲息地的幼蟲表現(xiàn)出了不同的代謝率。這些代謝率的變化與幼蟲的大小和它們所處的微棲息地的溫度條件有關(guān)。具體來說，較小的幼蟲在較溫暖的微棲息地展現(xiàn)出了較高的代謝率，而較大的幼蟲在較冷的微棲息地則顯示出較低的代謝率。此外，成蟲的出現(xiàn)時(shí)間也因地點(diǎn)而異，暗示了微棲息地條件對南極昆蟲生命周期的重要性。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了在預(yù)測南極生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境變化響應(yīng)時(shí)，考慮微觀環(huán)境異質(zhì)性的重要性。

北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為國內(nèi)生物能量代謝學(xué)、動(dòng)物生理生態(tài)學(xué)研究、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）從低等土壤動(dòng)物、昆蟲到高等脊椎動(dòng)物，從水生到陸生動(dòng)物能量代謝測量全面解決方案

（2）果蠅高通量能量代謝測量技術(shù)方案

（3）家畜家禽能量代謝測量技術(shù)方案

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

（5）靈長類能量代謝測量技術(shù)方案

（6）斑馬魚能量代謝測量技術(shù)方案

（7）人體能量代謝測量技術(shù)方案

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

參考文獻(xiàn)：

1. Earls KN, Campbell JB, Rinehart JP, Greenlee KJ. Effects of temperature on metabolic rate during metamorphosis in the alfalfa leafcutting bee. Biol Open. 2023 Dec 15;12(12):bio060213. doi: 10.1242/bio.060213. Epub 2023 Dec 29. PMID: 38156711; PMCID: PMC10805150.

2. K Spacht DE, Gantz JD, Devlin JJ, McCabe EA, Lee RE Jr, Denlinger DL, Teets NM. Fine-scale variation in microhabitat conditions influences physiology and metabolism in an Antarctic insect. Oecologia. 2021 Oct;197(2):373-385. doi: 10.1007/s00442-021-05035-1. Epub 2021 Oct 1. PMID: 34596750.

3. Glass, B.H., Jones, K.G., Ye, A.C., Dworetzky, A.G., Barott, K.L., 2023. Acute heat priming promotes short-term climate resilience of early life stages in a model sea anemone. PeerJ 11, e16574.

4. G?pel, T., Burggren, W.W., 2024. Temperature and hypoxia trigger developmental phenotypic plasticity of cardiorespiratory physiology and growth in the parthenogenetic marbled crayfish, Procambarus virginalis Lyko, 2017. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 288, 111562.

5. K?mmer, N., Reimann, T., Ovcharova, V., Braunbeck, T., 2023. A novel automated method for the simultaneous detection of breathing frequency and amplitude in zebrafish (Danio rerio) embryos and larvae. Aquatic Toxicology 258, 106493.

6. Karlsson, K., S?reide, J.E., 2023. Linking the metabolic rate of individuals to species ecology and life history in key Arctic copepods. Mar Biol 170, 156.

7. Mathiron, A.G.E., Gallego, G., Silvestre, F., 2023. Early-life exposure to permethrin affects phenotypic traits in both larval and adult mangrove rivulus Kryptolebias marmoratus. Aquatic Toxicology 259, 106543.

8. Pettersen, A.K., Metcalfe, N.B., Seebacher, F., 2024. Intergenerational plasticity aligns with temperature-dependent selection on offspring metabolic rates. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 379, 20220496.

9. Powers, M.J., Baty, J.A., Dinga, A.M., Mao, J.H., Hill, G.E., 2022. Chemical manipulation of mitochondrial function affects metabolism of red carotenoids in a marine copepod (Tigriopus californicus). Journal of Experimental Biology 225, jeb244230.

10. Ricarte, M., Prats, E., Montemurro, N., Bedrossiantz, J., Bellot, M., Gómez-Canela, C., Raldúa, D., 2023. Environmental concentrations of tire rubber-derived 6PPD-quinone alter CNS function in zebrafish larvae. Science of The Total Environment 896, 165240.

11. Scovil, A.M., Boloori, T., de Jourdan, B.P., Speers-Roesch, B., 2023. The effect of chemical dispersion and temperature on the metabolic and cardiac responses to physically dispersed crude oil exposure in larval American lobster (Homarus americanus). Marine Pollution Bulletin 191, 114976.

12. Varshney, S., Lund?s, M., Siriyappagouder, P., Kristensen, T., Olsvik, P.A., 2024. Ecotoxicological assessment of Cu-rich acid mine drainage of Sulitjelma mine using zebrafish larvae as an animal model. Ecotoxicology and Environmental Safety 269, 115796.