農(nong)業(ye)是人類衣食之源、生(sheng)存(cun)之本(ben)，是壹(yi)切生產(chan)的(de)首(shou)要(yao)條(tiao)件(jian)。中國(guo)農(nong)業(ye)包括(kuo)種(zhong)植(zhi)業(ye)、林業、畜(chu)牧業(ye)、漁業和副(fu)業(ye)。然(ran)而(er)近(jin)些(xie)年(nian)的(de)氣候變化、人類活動幹擾、環(huan)境汙染(ran)、人畜(chu)共(gong)患病傳(chuan)播、環(huan)境的(de)不(bu)確(que)定性(xing)等(deng)嚴(yan)重影(ying)響(xiang)了(le)我(wo)國(guo)等(deng)壹(yi)些(xie)發(fa)展(zhan)中國(guo)家(jia)的(de)農(nong)業(ye)安全(quan)，特(te)別是(shi)農(nong)業(ye)病蟲(chong)害(hai)、動物養殖(zhi)、農(nong)產(chan)品(pin)及(ji)糧食儲(chu)藏(zang)等(deng)。下面(mian)將(jiang)介(jie)紹呼(hu)吸(xi)代(dai)謝測量技(ji)術在(zai)農(nong)業(ye)研(yan)究領域(yu)中的(de)壹(yi)些(xie)典型(xing)應(ying)用。

典型(xing)應(ying)用壹(yi)  農(nong)林業病蟲(chong)害(hai)

Duncan, F. D., & Hanrahan, S. A. (2018). Respiratory patterns in field collected brown locust, Locustana pardalina , in the gregarious phase. Journal of Insect Physiology, 106, 209–216.

   蝗蟲(chong)在(zai)其獨(du)居和群居階段(duan)有其身體大(da)小(xiao)相適(shi)應(ying)的(de)代謝(xie)率(lv)和行(xing)為(wei)。飛蝗的(de)群居階段(duan)，在(zai)體型(xing)和二氧(yang)化碳(tan)產(chan)量(liang)之間(jian)有壹(yi)個(ge)幾(ji)乎等(deng)距(ju)的(de)比(bi)例關(guan)系。本研(yan)究提(ti)出(chu)的(de)問題(ti)是野(ye)外(wai)采集的(de)褐色(se)擬(ni)飛蝗在(zai)群居期是否由於(yu)其(qi)高(gao)活(huo)動性(xing)有較高的(de)靜(jing)息代(dai)謝率(lv)。文中使(shi)用SSI呼(hu)吸(xi)代(dai)謝技(ji)術測量不(bu)同(tong)蟲(chong)齡(ling)期個體(ti)的(de)二氧(yang)化碳(tan)產(chan)量(liang)，部分(fen)結(jie)果如(ru)下(xia)圖(tu)。結(jie)果(guo)表明，蝗蟲(chong)在(zai)群居期有較高的(de)代謝(xie)率(lv)，生活(huo)史1和5階段(duan)經(jing)歷快(kuai)速(su)生(sheng)長(chang)和發育(yu)並變(bian)為(wei)成體除(chu)外。1期進行(xing)連(lian)續的(de)氣體交(jiao)換(huan)呼(hu)吸(xi)代(dai)謝，而其它階段(duan)均為(wei)非連(lian)續性(xing)氣體交(jiao)換(huan)（DGC）模式。

類似的(de)研(yan)究見Talal S , Gefen E , Ayali A . Intricate but tight coupling of spiracular activity and abdominal ventilation during locust discontinuous gas exchange cycles[J]. Journal of Experimental Biology, 2018, 221(6).

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.

大(da)豆(dou)夜(ye)蛾作(zuo)為(wei)大(da)豆(dou)作物害蟲(chong)，主(zhu)要(yao)通過(guo)殺蟲(chong)劑(ji)防治。本(ben)文(wen)評估了毒(du)死(si)蜱對大(da)豆(dou)夜(ye)蛾毒(du)性(xing)、存(cun)活率(lv)和副(fu)作(zuo)用(yong)（運(yun)動行(xing)為(wei)、呼(hu)吸(xi)、食物消耗等(deng)）的(de)影(ying)響(xiang)。毒(du)死(si)蜱（LC50=0.58 g L-1和LC90=0.85 g L-1）對大(da)豆(dou)夜(ye)蛾有毒(du)殺(sha)效(xiao)應(ying)，並且(qie)LC50毒(du)死(si)蜱下存(cun)活率(lv)從對照(zhao)99%降(jiang)低到30%。殺(sha)蟲(chong)劑(ji)降(jiang)低了呼(hu)吸(xi)速(su)率(lv)、食物消耗量(liang)，改(gai)變(bian)了行(xing)為(wei)反應(ying)以(yi)及中腸組織病變(bian)損傷。

類似的(de)研(yan)究如(ru)玉(yu)米(mi)象、黃粉(fen)蟲(chong)等(deng)，Khalid H , Mendonça Larine P, Dos S M F , et al. Metabolic and Behavioral Mechanisms of Indoxacarb Resistance in Sitophilus zeamais (Coleoptera: Curculionidae)[J]. Journal of Economic Entomology(1):362.

                       糧食儲(chu)藏(zang)中的(de)玉(yu)米(mi)象等(deng)害蟲(chong)防治

Insecticidal activity of garlic essential oil and their constituents against the mealworm beetle, Tenebrio molitor Linnaeus (Coleoptera: Tenebrionidae). Sci Rep 7, 46406 (2017).

Singh S , Gupta M , Pandher S , et al. Using de novo transcriptome assembly and analysis to study RNAi in Phenacoccus solenopsisTinsley (Hemiptera: Pseudococcidae)[J]. Scientific Reports, 2019, 9(1).

棉花(hua)粉(fen)蚧(jie)起(qi)源於(yu)北(bei)美(mei)，2005年(nian)在(zai)印度(du)及巴(ba)基(ji)斯(si)坦被(bei)發(fa)現(xian)，2010年快速(su)擴(kuo)散(san)到我(wo)國(guo)南(nan)方地區(qu)（見(jian)農(nong)業(ye)部、國(guo)家(jia)林業局公(gong)告(gao)第1380號），對當(dang)地棉(mian)花(hua)生(sheng)產(chan)造成嚴(yan)重危害。

傳統的(de)合(he)成殺蟲(chong)劑(ji)易(yi)造成環(huan)境汙染(ran)和害蟲(chong)耐藥性(xing)。文中通過(guo)RNAi對害(hai)蟲(chong)目(mu)標(biao)基(ji)因(yin)進行(xing)特(te)定序列(lie)調(tiao)節，從而(er)導(dao)致重要(yao)生理(li)過(guo)程(cheng)功能喪(sang)失(shi)。生(sheng)理(li)過(guo)程(cheng)功能監測采(cai)用(yong)SSI呼(hu)吸(xi)代(dai)謝測量技(ji)術定性(xing)評估害蟲(chong)體(ti)液損失(shi)，技(ji)術方案中的(de)部分(fen)配(pei)置如(ru)下(xia)圖(tu)：

（i）與GFP相比(bi)，對dSRNA註(zhu)射(she)（10μg）後AQP和CAL處理(li)的(de)粉蚧(jie)液體損失(shi)進行(xing)定量和定性(xing)估計。基(ji)於(yu)水敏(min)感(gan)紙(zhi)的(de)流體(ti)損失(shi)定性(xing)估計，表明AQP和CAL中的(de)藍點(dian)（液體損失(shi)較(jiao)少(shao)）較少(shao)：（A）dsAQP註(zhu)射(she)（B）dsCAL註(zhu)射(she)（C）dsGFP註(zhu)入（ii）RH-300水蒸氣分析(xi)儀(yi)，用於(yu)評估昆蟲(chong)的(de)液體損失(shi)。（三）與dsGFP相比(bi)，dsAQP 註(zhu)射(she)後粉(fen)蚧(jie)釋放(fang)的(de)定量液體排(pai)泄(xie)物。誤(wu)差條(tiao)表示標(biao)準偏差(cha)（n=4）和*表示顯(xian)著性(xing)（P=0.05）。

作者新(xin)研(yan)究成果(guo)見：Kaur R , Gupta M , Singh S , et al. Enhancing RNAi Efficiency to Decipher the Functional Response of Potential Genes in Bemisia tabaci AsiaII-1 (Gennadius) Through dsRNA Feeding Assays[J]. Frontiers in Physiology, 2020, 11.

典型(xing)應(ying)用二  家(jia)禽家(jia)畜營(ying)養(yang)與溫(wen)室氣體排(pai)放(fang)

Silveira, S. R., Terry, S. A., Biffin, T. E., Maurício, R. M., Pereira, L. G. R., Ferreira, A. L., … Chaves, A. V. (2019). Replacement of Soybean Meal With Soybean Cake Reduces Methane Emissions in Dairy Cows and an Assessment of a Face-Mask Technique for Methane Measurement. Frontiers in Veterinary Science, 6.

大(da)豆(dou)是生(sheng)物柴(chai)油(you)生(sheng)產(chan)中常見的(de)原料之壹(yi)。由(you)此(ci)產(chan)生(sheng)的(de)高脂(zhi)肪聯(lian)合(he)產(chan)品(pin)，稱(cheng)為(wei)大(da)豆(dou)餅（SBC），通過(guo)物理(li)過(guo)程(cheng)（壓(ya)力(li)和熱量(liang)）的(de)油提(ti)取(qu)獲(huo)得，是(shi)壹(yi)種(zhong)可(ke)用(yong)的(de)聯合(he)產(chan)品(pin)，可(ke)能是(shi)大(da)豆(dou)粕（SBM）的(de)替代(dai)品(pin)。在(zai)牲畜飲食中，用SBC有效(xiao)替代(dai)SBM，除(chu)了這(zhe)種(zhong)飼料來源的(de)潛在(zai)緩解特(te)性(xing)外，還(hai)具(ju)有廣泛的(de)經(jing)濟(ji)和環(huan)境意義。本研(yan)究的(de)目的(de)是：（a）評估用大(da)豆(dou)餅（SBC）代(dai)替大(da)豆(dou)粕對餵(wei)養(yang)行(xing)為(wei)、瘤胃發(fa)酵、牛(niu)奶生(sheng)產(chan)、營(ying)養(yang)消化量和CH4排(pai)放(fang)的(de)影(ying)響(xiang)；（b）評估與金(jin)標(biao)準呼(hu)吸(xi)室(shi)相比(bi)建議(yi)的(de)面罩(zhao)方法能否準確(que)預測(ce)每(mei)日(ri)CH4的(de)排(pai)放(fang)。

研(yan)究結果(guo)人為(wei)，用14%的(de)SBC替代(dai)SBM 降(jiang)低奶牛(niu)的(de)CH4產(chan)量(liang)（g/kg DMI）和強(qiang)度(du)（g/kg牛奶），對動物攝入量、瘤胃代(dai)謝、FCM4%、或營(ying)養(yang)消化能力(li)沒有負面影(ying)響(xiang)。因(yin)而(er)SBC作(zuo)為(wei)SBM的(de)可行(xing)替(ti)代(dai)方案，有助(zhu)於(yu)降(jiang)低腸道CH4產(chan)生(sheng)。另外，面(mian)罩式代(dai)謝(xie)測量可以(yi)準確(que)預測(ce)日甲(jia)烷(wan)產(chan)量(liang)，但(dan)預測(ce)方程(cheng)需(xu)要(yao)說(shuo)明攝(she)食行(xing)為(wei)和CH4日排(pai)放(fang)模(mo)式(shi)。

Tickle, P.G., Hutchinson, J.R. & Codd, J.R. Energy allocation and behaviour in the growing broiler chicken. Sci Rep 8, 4562 (2018).

肉(rou)雞正(zheng)日益處(chu)於(yu)肉(rou)類生產(chan)的(de)前沿(yan)，但快(kuai)速增(zeng)長(chang)和選擇(ze)增(zeng)加體重(zhong)對家(jia)禽(qin)健(jian)康的(de)影(ying)響(xiang)是(shi)業(ye)界和消費者持續關(guan)註(zhu)的(de)問題(ti)。為(wei)了更好地(di)了解選(xuan)擇(ze)增(zeng)加體重(zhong)的(de)影(ying)響(xiang)，本(ben)文(wen)評估了在(zai)商(shang)業肉(rou)雞的(de)6周孵(fu)化到(dao)屠(tu)宰發(fa)育(yu)期的(de)能量(liang)和行(xing)為(wei)。隨著(zhe)肉(rou)雞的(de)生長(chang)，姿(zi)勢對靜(jing)息代(dai)謝率(lv)的(de)影(ying)響(xiang)變(bian)得(de)越(yue)來越(yue)顯(xian)著，因(yin)為(wei)站立比(bi)坐著(zhe)需(xu)要(yao)更多(duo)能量(liang)消耗。發(fa)育(yu)期間(jian)運動行(xing)為(wei)引起(qi)的(de)代謝(xie)消耗所(suo)占(zhan)比(bi)率(lv)下降(jiang)，同時(shi)活(huo)動水平(ping)、平(ping)均和大(da)行(xing)走(zou)速度(du)均下降(jiang)。這些(xie)數據(ju)與壹(yi)種(zhong)推(tui)論(lun)是，肉(rou)雞在(zai)有限的(de)代謝(xie)預算(suan)內將(jiang)能量(liang)分配(pei)給活(huo)動，而且(qie)在(zai)其整(zheng)個(ge)發育(yu)過(guo)程(cheng)中，運動代謝範圍(wei)正(zheng)在(zai)縮小(xiao)。與類似體(ti)積大(da)小(xiao)的(de)雞形目(mu)動物比(bi)較後(hou)發(fa)現(xian)，肉(rou)雞運(yun)動所消耗的(de)能量(liang)投(tou)入較高(gao)。

文中實驗使(shi)用SSI動物代謝艙研(yan)究肉(rou)雞生(sheng)長(chang)的(de)發育(yu)階段(duan)、運(yun)動活動和能量(liang)方面之間(jian)的(de)相互(hu)作(zuo)用，可(ke)以(yi)通過(guo)代謝率(lv)篩(shai)選出(chu)更(geng)優(you)質(zhi)的(de)肉(rou)雞品(pin)種(zhong)，限(xian)制(zhi)活(huo)動可增(zeng)加體重(zhong)，對其(qi)健(jian)康帶(dai)來的(de)影(ying)響(xiang)需(xu)要(yao)良好(hao)的(de)飼養環(huan)境抵消(xiao)，並(bing)為(wei)未來生(sheng)產(chan)更(geng)健(jian)康的(de)食用(yong)肉(rou)雞和提(ti)高(gao)食品(pin)安全(quan)的(de)生產(chan)標(biao)準戰略提(ti)供(gong)信(xin)息。

典型(xing)應(ying)用三  農(nong)產(chan)品(pin)采(cai)後保存(cun)

Natalia Falagán, Tiana Miclo and Leon A. Terry. Graduated Controlled Atmosphere: A Novel Approach to Increase “Duke” Blueberry Storage Life. Frontiers in Plant Science. 2020,11:221.

藍莓因(yin)其(qi)促進健(jian)康的(de)潛力(li)而備(bei)受重(zhong)視，但它們卻非常易(yi)腐(fu)。控(kong)制(zhi)氣體（Controlled atmosphere，CA）策(ce)略可減少(shao)藍(lan)莓呼(hu)吸(xi)代(dai)謝，減緩衰老(lao)。然(ran)而(er)，氣體的(de)突然(ran)變(bian)化(hua)可(ke)能會(hui)引起(qi)水果(guo)的(de)物理(li)非生物應(ying)激，對質(zhi)量(liang)產(chan)生(sheng)負面影(ying)響(xiang)。本(ben)研(yan)究提(ti)出(chu)了(le)CA的(de)壹(yi)種(zhong)創(chuang)新(xin)應(ying)用，基(ji)於(yu)逐步(bu)達(da)到CA氣體濃(nong)度(du)，防止氣態環(huan)境突然(ran)變(bian)化(hua)導(dao)致的(de)非生物性(xing)應(ying)力(li)。實時(shi)呼(hu)吸(xi)測(ce)量（見下圖(tu)Figure.2）提(ti)供(gong)了對藍(lan)莓(mei)對氣體環(huan)境的(de)呼(hu)吸(xi)反(fan)應(ying)的(de)深入見解。與控(kong)制(zhi)和標(biao)準CA水果(guo)相比(bi)， “漸(jian)進式”氣體控(kong)制(zhi)（GCA，graduated controlled atmosphere）處(chu)理(li)的(de)藍莓(mei)具(ju)有較低的(de)穩定狀態(tai)呼(hu)吸(xi)率(lv)，這表明代(dai)謝(xie)活性(xing)的(de)減少(shao)，對質(zhi)量(liang)和存(cun)儲壽命(ming)的(de)延(yan)長(chang)產(chan)生(sheng)了(le)積極影(ying)響(xiang)。此(ci)外，經(jing)過(guo)28天(tian)的(de)冷庫(ku)後，GCA水果(guo)比(bi)對照(zhao)果(guo)和CA水果(guo)硬度(du)高出(chu)27%。

藍莓需(xu)要(yao)先(xian)進的(de)後處(chu)理(li)技(ji)術來保持其生(sheng)理(li)和功能質(zhi)量。與標(biao)準CA和控(kong)制(zhi)相比(bi)，創新(xin)的(de)CA方法在(zai)逐漸(jian)達(da)到儲(chu)存(cun)濃度(du)（GCA）的(de)基(ji)礎(chu)上發(fa)展(zhan)，可(ke)以(yi)減少(shao)藍(lan)莓呼(hu)吸(xi)代(dai)謝。這對質(zhi)量(liang)參數產(chan)生(sheng)了(le)積極影(ying)響(xiang)，如(ru)硬度(du)和衰變(bian)發生(sheng)率(lv)。呼(hu)吸(xi)的(de)減少(shao)也很明(ming)顯(xian)，因(yin)為(wei)糖和有機(ji)酸(suan)得到(dao)更(geng)好(hao)的(de)維持，這些(xie)都(dou)是(shi)主(zhu)要(yao)的(de)呼(hu)吸(xi)基(ji)質。GCA有可能成(cheng)功地(di)應(ying)用於(yu)其(qi)他(ta)藍(lan)莓(mei)品(pin)種(zhong)。進壹(yi)步(bu)研(yan)究將(jiang)更(geng)好(hao)地了(le)解這(zhe)壹(yi)技(ji)術所依(yi)據(ju)的(de)機(ji)制(zhi)及其(qi)在(zai)其他(ta)新(xin)鮮農(nong)產(chan)品(pin)上的(de)使(shi)用效(xiao)果。

Roberta Tosetti, Fardusa Elmi, Inmaculada Pradas, Katherine Cools and Leon A. Terr. Continuous Exposure to Ethylene Differentially Affects Senescence in Receptacle and Achene Tissues in Strawberry Fruit. Frontiers in Plant Science. 2020,11:174.

草(cao)莓的(de)高易(yi)腐(fu)性(xing)是擴(kuo)大(da)新(xin)鮮水果(guo)市場供(gong)應(ying)鏈的(de)瓶頸(jing)。盡管(guan)對草(cao)莓成(cheng)熟(shu)的(de)知識越(yue)來越(yue)多，但(dan)令(ling)人驚(jing)訝的(de)是，幾(ji)乎沒(mei)有工作評估采摘後草(cao)莓生(sheng)理(li)學(xue)的(de)激素(su)調(tiao)控(kong)。這(zhe)種(zhong)信(xin)息缺(que)乏的(de)後果(guo)之壹(yi)反(fan)映(ying)了(le)草(cao)莓保質期管(guan)理(li)策(ce)略的(de)局限(xian)性(xing)。

文中實驗采(cai)用SSI呼(hu)吸(xi)代(dai)謝測量技(ji)術監測連(lian)續外(wai)源乙(yi)烯(xi)（50μl/l）輸入在(zai)冷儲(chu)存(cun)（5°C）草(cao)莓中，成熟(shu)後的(de)草(cao)莓生(sheng)理(li)實驗在(zai)6天(tian)內得(de)到(dao)評估。連(lian)續接觸乙(yi)烯(xi)作為(wei)花(hua)托(tuo)組(zu)織中反應(ying)誘導的(de)脫落酸(suan)（ABA）積累，隨後(hou)二氧(yang)化碳(tan)產(chan)量(liang)增(zeng)加。具(ju)體的(de)實驗結(jie)果如(ru)下(xia)Figure1, 本(ben)工(gong)作(zuo)評估了草(cao)莓呼(hu)吸(xi)活(huo)動的(de)生理(li)參數CO2產(chan)量(liang)、重(zhong)量減小(xiao)及(ji)顏(yan)色(se)變化(hua)。與連(lian)續產(chan)生(sheng)二氧(yang)化碳(tan)和體重(zhong)減輕(qing)相匹(pi)配(pei)，顏(yan)色(se)參數受儲(chu)存(cun)時(shi)間(jian)影(ying)響(xiang)更(geng)大(da)。與對照(zhao)果(guo)實在(zai)貯藏(zang)期間(jian)的(de)CO2產(chan)量(liang)相比(bi)，乙烯(xi)處(chu)理(li)的(de)果實的(de)呼(hu)吸(xi)代(dai)謝增(zeng)加了2倍以(yi)上（Figure1.A）。然(ran)而(er)，在(zai)儲存(cun)結束(shu)（6天(tian)）時(shi)，對照(zhao)果(guo)實CO2產(chan)量(liang)與乙烯(xi)處理(li)果實相似，乙(yi)烯(xi)處理(li)的(de)果實總失(shi)重(zhong)率(lv)約(yue)為(wei)35%，在(zai)對照(zhao)中水果(guo)約(yue)為(wei)20%（Figure1.B）。

類似的(de)農(nong)產(chan)品(pin)案(an)例見：Reducing Postharvest Losses and Wastage in UK Potato Storage due to Sprouting。農(nong)產(chan)品(pin)呼(hu)吸(xi)代(dai)謝測量技(ji)術可應(ying)用於(yu)各類農(nong)產(chan)品(pin)儲(chu)藏(zang)室，並(bing)經(jing)過(guo)二次(ci)抽(chou)樣後(hou)進行(xing)實驗研(yan)究分析(xi)。