高通量呼吸丈量系统专为昆虫等微小生物设计 ，能够精确测定其呼吸速率和代谢水平。该系统利用荧光光纤氧气丈量技术 ，实现了对微小生物耗氧量的精确丈量 ，为科研人员提供了一种高效率、高灵敏度的研究工具。该系统广泛应用于实验生物学、情况毒理学和气候变革研究等多个领域。
案例1：果蝇呼吸代谢研究
在丹麦奥胡斯大学进行的一项研究中 ，研究人员利用高通量呼吸丈量技术 ，对果蝇（Drosophila melanogaster 和 Drosophila littoralis）在差别生命周期的呼吸速率进行丈量。
图1 果蝇卵、幼虫、蛹、成虫的耗氧率测定
图2（左）果蝇卵、幼虫、蛹耗氧率的比较；图3（右）：果蝇成虫耗氧率（麻醉处理VS比照）
在实验的第一部分 ，研究者们主要是丈量黑腹果蝇的卵、三龄幼虫和蛹的呼吸速率。实验数据显示 ，高通量呼吸代谢丈量系统能够有效地测定蛹和幼虫的耗氧量 ，而关于卵和空白比照组则未视察到显著的氧气消耗。随后 ，实验进一步研究了成年果蝇的呼吸率 ，特别是二氧化碳麻醉对耗氧率的影响。数据显示 ，无论是未麻醉照旧麻醉的果蝇 ，其耗氧率之间没有明显差别。
总之 ，高通量呼吸代谢丈量系统能够快速准确地测定果蝇差别生命阶段的氧气消耗率 ，为研究果蝇的呼吸代谢提供了一种有效的高通量要领。这项技术的应用有助于深入理解果蝇及其他昆虫对情况变革的生理响应 ，进而为生物学和生态学研究提供重要信息。
案例2：苜蓿切叶蜂代谢率丈量
美国北达科他州立大学和美国农业部的研究团队 ，接纳高通量呼吸代谢丈量系统 ，结合古板的关闭系统呼吸丈量要领 ，对紫苜蓿切叶蜂幼虫在6~48℃规模内的氧气消耗量进行了丈量 ，探索春季温度波动对紫苜蓿切叶蜂（Megachile rotundata）幼虫失常历程中代谢率的影响。
图4（左） 24孔板混淆存放苜蓿切叶蜂的巢房和幼虫
图5（右） 高通量呼吸系统和古板呼吸丈量法的结果比较
图6 差别温度下苜蓿切叶蜂幼虫的氧气消耗率
结果显示 ，在20°C时 ，两种丈量系统获得的数据没有统计学上的显著差别 ，这证实了高通量呼吸代谢丈量系统的有效性和可靠性。随着温度的升高 ，幼虫的代谢率泛起出非线性增长 ，但在抵达某一高点后并未泛起预期的下降 ，这可能与实验中使用的短暂高温袒露时间有关。
案例3：寒地昆虫呼吸代谢研究
为了更好地了解昆虫对极端情况的适应机制 ，Drew Evan Spacht博士团队对南极独吞的南极蠓（Belgica antarctica）进行了一项细致研究。他们在帕尔默站周边精心挑选了五种具有代表性的微栖息地进行样本收集 ，这些微栖息地在植被、湿度、养分和温度等要害生态因素上保存明显差别。通过接纳高精度的呼吸丈量技术 ，团队详细剖析了微情况变革对南极蠓生理和代谢特性的具体影响 ，并探讨了这些昆虫如何通过生理上的适应战略来应对南极极端且变革多端的气候条件。
图7 五个差别微栖息地的幼虫每周的干质量和代谢率的变革
实验结果显示 ，差别微栖息地的幼虫体现出了差别的代谢率。这些代谢率的变革与幼虫的巨细和它们所处的微栖息地的温度条件有关。具体来说 ，较小的幼虫在较温暖的微栖息地展现出了较高的代谢率 ，而较大的幼虫在较冷的微栖息地则显示出较低的代谢率。别的 ，成虫的泛起时间也因所在而异 ，体现了微栖息地条件对南极昆虫生命周期的重要性。这项研究强调了在预测南极生态系统对情况变革响应时 ，考虑微观情况异质性的重要性。
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参考文献：
- 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.
- 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.
- 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.
- Göpel, 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.
- Kämmer, 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.
- Karlsson, K., Søreide, J.E., 2023. Linking the metabolic rate of individuals to species ecology and life history in key Arctic copepods. Mar Biol 170, 156.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Varshney, S., Lundås, 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.
