SSI兩爬動物呼(hu)吸與能(neng)量代謝(xie)監測系統(tong)落戶(hu)溫州(zhou)大(da)學

今(jin)年8月(yue)份，北京易(yi)科(ke)泰生(sheng)態(tai)技(ji)術有(you)限公(gong)司成功完成溫州(zhou)大(da)學SSI兩爬動物呼(hu)吸與能(neng)量代謝(xie)監(jian)測系統(tong)的安(an)裝(zhuang)和(he)調(tiao)試(shi)，這套(tao)系統(tong)現已運(yun)行並正(zheng)式投(tou)入日(ri)常(chang)科研(yan)使用(yong)之中。

本(ben)次溫州(zhou)大(da)學生命與(yu)環境科(ke)學學院(yuan)的兩爬動物呼(hu)吸與能(neng)量代謝(xie)監測系統(tong)采(cai)用(yong)了(le)Sable的氣體(ti)監(jian)測、氣流(liu)控制(zhi)、高(gao)通(tong)量多通(tong)道控制(zhi)以及標(biao)準(zhun)呼(hu)吸室（定(ding)制(zhi)）等(deng)模(mo)塊(kuai)，針(zhen)對蜥(xi)蜴、蛇(she)類(lei)等(deng)兩爬動物的O2和(he)CO2等(deng)呼(hu)吸代謝(xie)氣體(ti)進行精準、實時的監(jian)測和(he)分析。通(tong)過模(mo)塊(kuai)化和(he)高(gao)度(du)集(ji)成的設計(ji)，北京易(yi)科(ke)泰為(wei)研(yan)究人(ren)員(yuan)提供(gong)了自由、多樣(yang)、針(zhen)對性的配置(zhi)方案(an)。

對於應(ying)用(yong)場景主(zhu)要(yao)為(wei)實驗(yan)室內的客戶(hu)，可(ke)以選擇(ze)模(mo)塊(kuai)式(shi)配置(zhi)結構：

a) 可(ke)選配單(dan)通(tong)道系統(tong)，也可(ke)選配多通(tong)道系統(tong)；

b) 可(ke)只選配CO2分析儀或O2分析儀，還(hai)可(ke)同時選配CO2分析儀、O2分析儀、H2O分析儀、CH4分析儀等(deng)；

c) 可(ke)通(tong)過選(xuan)配高(gao)精度(du)差(cha)分O2分析儀及高(gao)精度(du)CO2分析儀、高(gao)精度(du)低量程氣體(ti)抽樣(yang)控制(zhi)單(dan)元(yuan)，對微(wei)小(xiao)動物如(ru)蚜蟲(chong)、蚊子(zi)、土(tu)壤動物等(deng)進行開放(fang)式呼(hu)吸代謝(xie)實時測量；

d) 可(ke)通(tong)過選(xuan)配高(gao)量程（最高(gao)可(ke)達2000L/min）氣體(ti)流(liu)量控制(zhi)與(yu)抽樣(yang)系統(tong)，對中大(da)型(xing)動物進行呼(hu)吸代謝(xie)測量；

e) 可(ke)選配溫度(du)控制(zhi)系統(tong)，對不同溫度(du)條(tiao)件下的動物特別(bie)是(shi)變(bian)溫動物的呼(hu)吸代謝(xie)進行測量，並求(qiu)出Q10；

f) 可(ke)選配氣體(ti)調(tiao)控系統(tong)，以調節(jie)控制(zhi)進入(ru)呼(hu)吸室中(zhong)的O2或CO2濃(nong)度(du)；

g) 可(ke)選配不(bu)同類(lei)型(xing)的活(huo)動監測單(dan)元，以對動物活(huo)動進行同步化監(jian)測並進而(er)分析動物活(huo)動與呼(hu)吸代謝(xie)的關(guan)系。

而(er)對於需(xu)要外(wai)出監測的研(yan)究人(ren)員(yuan)，可(ke)選擇(ze)集(ji)成壹(yi)體(ti)化的FMS或FOXBOX便攜(xie)式能(neng)量代謝(xie)系統(tong)：

其(qi)包括CO2分析儀、O2分析儀、水(shui)汽(qi)分析儀（FMS）、溫度(du)監測、數據采(cai)集(ji)系統(tong)、氣體(ti)抽樣(yang)單(dan)元及BaseLine/Chamber雙通(tong)道氣路(lu)切(qie)換器(qi)（FMS）等(deng)多種(zhong)功能(neng)，高(gao)度(du)集(ji)成、便於(yu)攜帶，可(ke)同時用(yong)於(yu)室內室外(wai)等(deng)多種(zhong)試(shi)驗環境。

同樣(yang)，也(ye)可(ke)以通(tong)過給(gei)SSI便攜(xie)式能(neng)量代謝(xie)系統(tong)加(jia)配單(dan)獨的功能(neng)模(mo)塊(kuai)以實現(xian)更為(wei)復雜多樣(yang)的實驗(yan)設計(ji)。

通(tong)過搭(da)配專業軟(ruan)件(jian)，可(ke)以查看(kan)各(ge)監(jian)測數據的實時變(bian)化，實現(xian)全(quan)部(bu)實驗(yan)數據的查(zha)看(kan)、管理、下載(zai)與分析。如上圖所示，整(zheng)個測量模(mo)塊(kuai)十(shi)分靈敏，在(zai)設備調(tiao)試期(qi)間改(gai)變(bian)進氣源(yuan)會造成數據的顯(xian)著波(bo)動化。

應(ying)用(yong)案(an)例(li)：

圖(tu)a. 根據(ju)覓食方式(shi)區(qu)分的log10 耗(hao)氧(yang)量 (VO2) 對 log10 體(ti)重 (BM) 的系統(tong)發育(yu)回(hui)歸(gui) (PGLS)分析。實線(xian)和(he)虛(xu)線(xian)表(biao)示考(kao)慮靈(ling)活(huo) Pagel 模(mo)型(xing) (λ = 0.517) 的每個不同因(yin)素(su)的 PGLS 預(yu)測值(zhi)。黑(hei)色圓(yuan)圈(quan)代(dai)表(biao)被歸(gui)類(lei)為(wei)主(zhu)動出擊型(xing) (ACT) 的蛇(she)種(zhong)，而(er)伏擊型(xing)蛇(she)種(zhong)由灰色三角(jiao)形表(biao)示。

圖(tu)b. 基(ji)於(yu)代表(biao)蛇中(zhong) SMR 殘(can)差(cha)演(yan)變(bian)的最(zui)大(da)似然標(biao)準(zhun)的祖先(xian)重建(jian)以及基(ji)於(yu) Zheng 和(he) Wiens的系統(tong)發育(yu)假(jia)設節(jie)點(dian)上兩種(zhong)不(bu)同覓食模(mo)式(shi)的預(yu)測值(zhi)。值(zhi)得(de)註(zhu)意(yi)的是(shi)，Hydrophis platurus 和(he) Aspidites melanocephala 呈(cheng)現出與祖先(xian)節(jie)點(dian)不(bu)同的覓食模(mo)式(shi)（H. platurus 為(wei) AMB，A. melanocephala 為(wei) ACT）。顏(yan)色條(tiao)是(shi)指(zhi)種(zhong)間(jian)殘(can)差(cha)值(zhi)，從(cong)負(fu)值(zhi)（藍色(se)陰(yin)影(ying) - 表(biao)示 VO2 低(di)於預測值(zhi)的預(yu)期(qi)值(zhi)）到(dao)正(zheng)值(zhi)（紅(hong)色陰(yin)影(ying) - 這(zhe)意(yi)味著(zhe) VO2 高(gao)於預(yu)測值(zhi)的預(yu)期(qi)值(zhi)）。圖(tu)例中的“長(chang)度(du)"值(zhi)了(le)數百萬(wan)年的 VO2 代(dai)謝(xie)變(bian)化。

上圖為(wei)巴(ba)西和(he)澳(ao)大(da)利亞(ya)的研(yan)究團(tuan)隊(dui)利用(yong)SSI兩爬動物能(neng)量代謝(xie)監測系統(tong)對“主動出擊型(xing)"蛇類(lei)和(he)“伏(fu)擊(ji)型"蛇(she)類(lei)捕(bu)食過(guo)程中靜息代(dai)謝(xie)率的研(yan)究。他(ta)們(men)對5種(zhong)蝮蛇的93條(tiao)個體(ti)進行靜息代(dai)謝(xie)率的測量，同時從(cong)各(ge)種(zhong)文(wen)獻(xian)中搜集(ji)到的74種(zhong)不(bu)同蛇類(lei)的實驗(yan)數據進行同壹(yi)整(zheng)理對比(bi)。研(yan)究發(fa)現(xian)，“主(zhu)動出擊型(xing)"的活(huo)躍覓食者中 SMR 的進化率(lv)似乎(hu)高(gao)於伏(fu)擊類(lei)型(xing)的蛇(she)類(lei)。研(yan)究人(ren)員(yuan)認為(wei)覓食模(mo)式(shi)對蛇中 SMR 的進化有(you)重大(da)影(ying)響(xiang)，這(zhe)可(ke)能(neng)代(dai)表(biao)了壹(yi)種(zhong)生(sheng)態(tai)生(sheng)理(li)共(gong)同適(shi)應(ying)現(xian)象，因(yin)為(wei)與活(huo)躍的覓食者相(xiang)比(bi)，伏(fu)擊獵手(shou)（低(di)攝食率(lv)）具(ju)有(you)較低(di)的維(wei)持(chi)能(neng)量成本（SMR）。與(yu)伏擊蛇(she)相(xiang)比(bi)，主(zhu)動覓食蛇(she)的較(jiao)高(gao) SMR 進化率(lv)可(ke)能(neng)與(yu)主(zhu)動覓食者在(zai)期(qi)間活動程度(du)的更高(gao)異質性有(you)關。

北京易(yi)科(ke)泰生(sheng)態(tai)技(ji)術有(you)限公(gong)司十(shi)多年來(lai)作為(wei)美國(guo)Sable公(gong)司中國(guo)區(qu)的合作夥伴，為(wei)國內客戶(hu)提供各(ge)種(zhong)實驗(yan)動物（及人(ren)體(ti)等(deng)）個性化的精準能(neng)量代謝(xie)監測解(jie)決(jue)方案(an)，系統(tong)測量結果(guo)除(chu)了常(chang)見的實時氧氣消(xiao)耗(hao)量（VO2）、二(er)氧化碳產量（VCO2）、呼(hu)吸商（RQ）、產熱(re)量（EE）、熱(re)傳導速(su)率(lv)（Ct）外(wai)，還(hai)可(ke)以提取(qu)研(yan)究者感(gan)興趣的其(qi)它(ta)代(dai)謝(xie)率指(zhi)標（如(ru)日(ri)代謝(xie)率DEE、最(zui)大(da)代(dai)謝(xie)率MRmax等(deng)），以及獲(huo)得(de)呼(hu)吸水分喪失(shi)（EWL）、能(neng)量當(dang)量、EWL/RMR(表(biao)示肺(fei)的氧(yang)氣攝取(qu)能(neng)力(li))、活(huo)動指數、致(zhi)死(si)溫度(du)LLT等(deng)重要參(can)數。系統(tong)配置(zhi)方案(an)包括便攜(xie)式能(neng)量代謝(xie)測量系統(tong)、模(mo)塊(kuai)式(shi)能(neng)量代謝(xie)測量系統(tong)等，全(quan)面(mian)滿(man)足(zu)不(bu)同動物能(neng)量代謝(xie)測量、活動監測、體(ti)溫心(xin)率(lv)監測等(deng)需(xu)求(qiu)。

參(can)考(kao)資(zi)料(liao)：

1. Stuginski, D.R., Navas, C.A., de Barros, F.C., Camacho, A., Bicudo, J., Grego, K.F., & de Carvalho, J.E. (2017). Phylogenetic analysis of standard metabolic rate of snakes: a new proposal for the understanding of interspecific variation in feeding behavior. Journal of Comparative Physiology B, 188, 315-323.