幼蟲食性對帝(di)王(wang)蝶飛(fei)行(xing)能量(liang)代(dai)謝(xie)的影(ying)響(xiang)

動(dong)物(wu)從它(ta)們的食(shi)物(wu)中獲取(qu)資(zi)源，並分(fen)配給(gei)有(you)機體(ti)維持(chi)正常(chang)的新(xin)陳代(dai)謝(xie)和生(sheng)活(huo)史過(guo)程(cheng)，如(ru)生(sheng)長(chang)、發育、繁殖和(he)擴(kuo)散(san)等(deng)。食物質量的(de)變(bian)化如(ru)何(he)影響(xiang)生(sheng)活(huo)史性狀(zhuang)的資(zi)源分(fen)配？特(te)別是對(dui)四代(dai)接(jie)力(li)跨國遷(qian)徙長(chang)達4800公裏的帝(di)王(wang)蝶來(lai)說，運動(dong)和(he)擴(kuo)散(san)如(ru)此重要的性狀(zhuang)卻很(hen)少有(you)了解。

2022年5月16日(ri)nature旗下(xia)雜(za)誌(zhi)在(zai)線(xian)發表了賓夕(xi)法(fa)尼(ni)亞(ya)州(zhou)立(li)大學(xue)Rudolf J. Schilder等科學(xue)家(jia)關於“幼蟲宿主(zhu)植(zhi)物(wu)種(zhong)類(lei)對(dui)成體(ti)帝(di)王(wang)蝶擴(kuo)散(san)特(te)征與(yu)飛(fei)行(xing)能量(liang)代(dai)謝(xie)影響(xiang)Impacts of larval host plant species on dispersal traits and free-flight energetics of adult butterflies"壹文(wen),實驗中(zhong)的飛(fei)行(xing)能量(liang)代(dai)謝(xie)通過(guo)SSI流(liu)通式呼(hu)吸代(dai)謝(xie)高(gao)級技(ji)術(shu)配(pei)置方案進行(xing)設(she)置測量，並獲取(qu)靜(jing)息代(dai)謝(xie)率(lv)（RMR）和飛行(xing)代(dai)謝(xie)率(lv)（FMR），以(yi)及(ji)呼(hu)吸商（RQ）,部分(fen)結(jie)果如(ru)下(xia)圖：

   帝(di)王(wang)蝶呼(hu)吸室內(nei)5分(fen)鐘的(de)二(er)氧化碳(tan)濃(nong)度(du)（a）以(yi)及(ji)幼體(ti)時食用不同(tong)乳草種類帝(di)王(wang)蝶的(de)飛(fei)行(xing)代(dai)謝(xie)率(lv)（b）、靜息代(dai)謝(xie)率(lv)（c）和呼(hu)吸商（d）,見上(shang)圖Fig.2.可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，均壹化的飛行(xing)代(dai)謝(xie)率(lv)（FMR）受幼(you)體(ti)飲食(shi)種類顯著(zhu)影(ying)響(xiang)（b）,如(ru)取(qu)食CUR和SPE顯著(zhu)高(gao)於SUL乳草的FMR；靜息代(dai)謝(xie)率(lv)（RMR）在(zai)幼(you)蟲不同(tong)食(shi)物(wu)組也有(you)顯(xian)著(zhu)差(cha)異(yi)（c），如(ru)SPE組顯著(zhu)高(gao)於SUL、VER和SYR乳草組，而且CUR高(gao)於SUL乳草組。結(jie)果幼體(ti)時食物種類除了影響(xiang)成體(ti)飛(fei)行(xing)能量(liang)消(xiao)耗，還會(hui)影(ying)響(xiang)其能量(liang)維持(chi)成本(ben)。

   幼體時食物種類未影(ying)響(xiang)成體(ti)帝(di)王(wang)蝶飛(fei)行(xing)時的平均呼(hu)吸商（d）,平均RQ值在(zai)1.3-1.4之(zhi)間變化，與(yu)其(qi)它研究結(jie)果類似(si)，推(tui)論(lun)較(jiao)高(gao)的(de)RQ值可(ke)能在(zai)於昆蟲飛行(xing)活(huo)動(dong)期間使用磷(lin)酸(suan)戊(wu)糖途徑引(yin)起的。

    乳草產生(sheng)的(de)強心(xin)甾(zai)毒(du)素與(yu)體(ti)內(nei)富集、呼(hu)吸代(dai)謝(xie)和肌(ji)肉(rou)系統的相(xiang)互(hu)作用（Fig.3）,不同(tong)乳草種類成體(ti)帝(di)王(wang)蝶翅(chi)膀(pang)強心(xin)甾(zai)含量（Fig.3a）,TUB、VER不含強心(xin)甾(zai)；靜(jing)息代(dai)謝(xie)率(lv)RMR與(yu)翅(chi)膀(pang)強心(xin)甾(zai)含量關(guan)系（Fig.3b）；飛行(xing)代(dai)謝(xie)率(lv)（FMR）與(yu)翅(chi)膀(pang)強心(xin)甾(zai)含量關(guan)系（Fig.3c）; 飛行(xing)肌(ji)肉(rou)比(bi)率(lv)與(yu)翅(chi)膀(pang)強心(xin)甾(zai)含量關(guan)系（Fig.3d）。如(ru)圖所(suo)示(shi)，幼體(ti)時取食CUR乳草後成體(ti)帝(di)王(wang)蝶翅(chi)膀(pang)強心(xin)甾(zai)含量顯(xian)著(zhu)高(gao)於其它(ta)7種乳草（Fig.3a），強心(xin)甾(zai)含量是(shi)靜息和飛行(xing)能量(liang)消(xiao)耗重要的預(yu)測因子（Fig.3b,c），支持了幼體時暴(bao)露較(jiao)高(gao)強(qiang)心(xin)甾(zai)含量導(dao)致(zhi)成體(ti)需(xu)要更多(duo)能量(liang)消(xiao)耗的假(jia)設(she)。

    能量(liang)消(xiao)耗和飛(fei)行(xing)肌(ji)肉(rou)比(bi)率(lv)相關性（Fig.4）,飛行(xing)肌(ji)肉(rou)比(bi)率(lv)分(fen)別解釋(shi)了單(dan)位(wei)體重飛(fei)行(xing)和(he)靜息代(dai)謝(xie)率(lv)的42%和59%的變(bian)化。

   研究結(jie)果表明，成年帝(di)王(wang)蝶的(de)飛(fei)行(xing)肌(ji)肉(rou)投(tou)資(zi)、飛(fei)行(xing)能量(liang)學(xue)和能量(liang)維護(hu)成本(ben)取(qu)決(jue)於其幼(you)蟲的寄主(zhu)植(zhi)物(wu)種(zhong)類(lei)，並(bing)與(yu)成蟲體內(nei)累(lei)積的乳草屬(shu)植(zhi)物(wu)產(chan)生(sheng)的(de)強心(xin)甾(zai)毒(du)素濃(nong)度(du)相(xiang)關(guan)。研究結(jie)果認(ren)為，寄主(zhu)植(zhi)物(wu)物(wu)種(zhong)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)影響(xiang)飛行(xing)時的能量(liang)需(xu)求(qiu)來(lai)影(ying)響(xiang)帝(di)王(wang)蝶遷(qian)徙規(gui)律。

附帝(di)王(wang)蝶能量(liang)代(dai)謝(xie)測量技術(shu)方案：采用定(ding)制(zhi)SSI昆蟲呼(hu)吸代(dai)謝(xie)測量系統，主(zhu)要由高(gao)精(jing)度(du)雙通道(dao)氧氣分(fen)析儀、二(er)氧化碳(tan)分(fen)析儀搭(da)建成推(tui)氣（PUSH）、*開放(fang)式(shi)的8通(tong)道(dao)測量系統，飛行(xing)代(dai)謝(xie)測量過(guo)程(cheng)中(zhong)采用珀(po)爾提精(jing)確(que)溫控28℃以(yi)防(fang)止(zhi)顫(chan)抖性(xing)產(chan)熱幹(gan)擾，是目前世界上(shang)的可(ke)精確(que)量化微小動(dong)物(wu)不(bu)同(tong)行(xing)為狀(zhuang)態(tai)能量(liang)消(xiao)耗的高(gao)性(xing)能集成裝置，可(ke)廣泛用於各類(lei)微(wei)小生(sheng)物(wu)的生(sheng)理(li)生(sheng)態(tai)、進化生(sheng)物(wu)學、環境耐受性(xing)、病(bing)媒(mei)傳(chuan)播等復(fu)雜(za)生(sheng)命科學問(wen)題研究(jiu)等(deng)。

參考資(zi)料(liao)

1.Victoria M. Pocius,Staci Cibotti,Swayamjit Ray,Obenewa Ankoma-Darko,Nathaniel B.McCartney,Rudolf J.Schilder,and Jared G.Ali.Impacts of larval host plant species on dispersal traits and free-flight energetics of adult butterflies[J].

2.昆蟲呼(hu)吸代(dai)謝(xie)定(ding)制(zhi)系統Invertebrate Respirometry-Sable Systems International.

3.帝(di)王(wang)蝶大遷(qian)徙 | 每壹個(ge)不曾起舞的(de)日(ri)子，都(dou)是對(dui)生(sheng)命的辜(gu)負(fu).