SSISistema di osservazione per il metabolismo respiratorio e l'attività di Drosophila

Il sistema di misurazione del metabolismo respiratorio degli insetti multicanale di Sable Corporation negli Stati Uniti è utilizzato per misurare con precisione il consumo di anidride carbonica espirata e ossigeno di insetti come mosche della frutta e altri animali, nonché per calcolare il quoziente respiratorio, monitorare in modo sincrono l'attività degli insetti e la sua relazione con il metabolismo respiratorio delle mosche della frutta e di altri piccoli insetti, come genetica, esperimenti medici, controllo dei parassiti, esperimenti di ricerca di medicina preventiva, ecologia degli insetti, ecc. Il sistema è costituito da un analizzatore di anidride carbonica, un analizzatore di ossigeno, un convertitore di percorso del gas multicanale, un regolatore del flusso d'aria, un collettore di dati e software di programma, e una camera d'aria (camera di respirazione, ecc.). Sulla base del contenuto della ricerca e del budget, è possibile personalizzare un sistema di osservazione a 8 canali (in grado di misurare il metabolismo respiratorio di 7 animali contemporaneamente) o più canali, oppure misurare simultaneamente il CO₂、 O₂、 RQ e H₂O， In alternativa, solo la misurazione del CO può essere selezionata in base ai requisiti₂O O₂Il sistema di misura.

Caratteristiche funzionali:

1) La struttura modulare, con potenti capacità di espansione del sistema e configurazioni sperimentali flessibili e diversificate, è attualmente il sistema strumentale più utilizzato e pubblicato per la ricerca sul metabolismo respiratorio nelle mosche della frutta nel mondo

2) La configurazione standard è di 8 canali, che possono essere espansi a 16 canali, 24 canali o più canali, ed è utilizzata per misurare il metabolismo respiratorio di piccoli insetti come mosche della frutta o altri microrganismi

3) L'analizzatore O2/CO2 ad alta sensibilità e precisione è attualmente l'unico sistema di strumenti al mondo in grado di eseguire direttamente analisi online in tempo reale (analisi aperta) su singole mosche della frutta e altri microrganismi

4) Selezionando il dispositivo di monitoraggio dell'attività infrarossa AD-2, può essere raggiunto il monitoraggio sincronizzato in tempo reale dell'intensità di attività delle mosche della frutta e di altri animali (La camera di respirazione dell'attività dell'insetto è posizionata su un monitor di attività infrarossa e qualsiasi attività dell'insetto causerà cambiamenti sottili nell'intensità della luce infrarossa riflessa. Questi cambiamenti sottili sono rilevati e amplificati dal rivelatore, convertiti in segnali di tensione che vengono raccolti e analizzati da un raccoglitore di dati, e infine riflettono lo stato di attività dell'insetto.）

5) Sistema opzionale di controllo della temperatura per il controllo della temperatura

6) Possono essere impostati diversi metodi di misura, come ad esempio iniezione chiusa, aperta, di flusso di campionamento e altre tecniche di misura

7) Modulo di monitoraggio termico infrarosso opzionale, monitoraggio sincrono della temperatura corporea dell'insetto

Indicatori tecnici:

1) Misura dell'analisi dell'ossigeno: Campo di misura dell'ossigeno 0-100%, risoluzione 0,0001%, precisione migliore di 0,1%, tempo di risposta inferiore a 7 secondi, deriva di 24 ore inferiore a 0,01%, rumore di 20 minuti inferiore a 0,002% pk; Compensazione di temperatura e pressione, uscita analogica a 4 canali, risoluzione 16 bit; Filtro digitale (rumore) regolabile da 0-50 secondi, amplificazione di 0,2 secondi, risoluzione incorporata del convertitore A/D di 24 bit; Può misurare simultaneamente la temperatura (campo di misura 0-60 ℃, risoluzione 0,001 ℃) e la pressione dell'aria (campo di misura 30-110kPa, risoluzione 0,0001kPa); Dotato di schermo LCD digitale di testo a due linee, retroilluminato, in grado di visualizzare contemporaneamente sia il contenuto di ossigeno che la pressione dell'aria; Dimensioni 33x25x10cm, peso circa 4,5 kg. Esiste anche uno strumento di misura alternativo per analisi dell'ossigeno ad alta precisione a doppio canale.

2) Analizzatore differenziale di ossigeno ad alta precisione (opzionale), adatto per la misurazione aperta online del metabolismo respiratorio di piccoli insetti come mosche della frutta, con un intervallo di misura dello 0-100%, precisione dello 0,1% e risoluzione dello 0,0001%

3) Analisi e misurazione del biossido di carbonio (CA-10): Tecnologia a infrarossi non dispersiva a doppia lunghezza d'onda, selezione a due stadi del campo di misura 0-5% o 0-10% (bidirezionale), sistema di acquisizione dati incorporato, misurazione in tempo reale, tempo di risposta inferiore a 1 secondo, risoluzione migliore di 0.0001% o 1ppm (fino a 0.1ppm), precisione 1%, flusso d'aria raccomandato di 5-2000ml/minuto, rumore inferiore a 2ppm, deriva 24 ore inferiore a 0.002%, compensazione della temperatura attraverso software, frequenza di campionamento 10Hz; Dotato di uno schermo LCD digitale di testo a due linee, retroilluminato, in grado di visualizzare CO contemporaneamente₂contenuto e pressione; Uscita analogica a 4 canali, risoluzione 16 bit, con filtro digitale (rumore); Misura 33x25x10cm, peso circa 4,5 kg

4) Analisi e misurazione dell'anidride carbonica di altissima precisione (opzionale): Analizzatore differenziale di gas infrarosso non dispersivo, utilizzato per la misurazione online del metabolismo respiratorio di piccoli organismi come mosche della frutta o zecche e acari, con un intervallo di misura di 0-3000ppm, una risoluzione di 0,01 ppm e una precisione dell'1%

5) RH-300 strumento di misura del vapore acqueo (opzionale): campo di misura 0,2% -100% (umidità relativa), risoluzione 0,001% (umidità relativa), temperatura del punto di rugiada -40 ~ 40 ℃, risoluzione 0,002 ℃ (temperatura del punto di rugiada), densità del vapore acqueo 0-10 µ g/ml, risoluzione 0,0001 µ g/ml, pressione del vapore acqueo 0-20kPa, risoluzione 0,01Pa; Uscita analogica di 16 bit, velocità di flusso d'aria consigliata di 5-2000ml/min, dotata di schermo LCD digitale testo a due righe, retroilluminato, in grado di visualizzare contemporaneamente sia il contenuto di vapore acqueo che la temperatura

6) SS4Unità di campionamento secondaria del gas: compresa una pompa, una valvola ad ago (che controlla il flusso d'aria dentro e fuori dal corpo della pompa) e un misuratore di portata del gas (0-2000ml/m); Pompa a membrana, motore a rulli, portata massima 2-4L/min; Flussometro termico a ponte con una risoluzione di 1ml/min e una precisione del 2%; Uscita analogica a 12 bit; Peso circa 2 kg

7) Convertitore di circuito aria: 8 canali (compreso un canale di base), frequenza di campionamento 10Hz

8) UI-3Raccolta dati, 12 canali, 8 ingressi analogici, risoluzione 16 bit; 4 ingressi di temperatura con una risoluzione di 0,001 gradi Celsius; 8 uscite digitali per il controllo del sistema, 1 contatore 16 bit, uscita di tensione a 2 canali, modulazione della larghezza dell'impulso

9) Camera di vetro dell'insetto: assorbimento o permeabilità ultra-basso di anidride carbonica e vapore acqueo, diametro 33mm, standard include due lunghezze di 50mm e 100mm (altre lunghezze opzionali), interfaccia del percorso dell'aria OD3.2mm, coperchio di tenuta a due vie appositamente progettato (aperto a entrambe le estremità) e dispositivo baffle per distribuire uniformemente il flusso d'aria

10) Micro camera di respirazione: La camera di respirazione e la copertura di tenuta sono entrambi realizzati in materiale di vetro borosilicato, utilizzato per misurare la respirazione di piccoli insetti come mosche della frutta e uova di insetti. Il diametro è di 9,0 mm, il volume è 0,5-1,0 ml, l'interfaccia del gas OD è 1,5 mm e la copertura di tenuta del vetro borosilicato è utilizzata

11) Monitoraggio dell'attività a infrarossi (facoltativo):La tecnologia di rilevamento e emissione infrarossa, la luce vicino infrarossa 900nm, non sarà rilevata dagli insetti e non causerà interferenze, né produrrà effetti termici significativi. Viene utilizzata per monitorare lo stato di attività di vari insetti, zecche, acari e altri invertebrati a 0.0005-1g, al fine di studiare l'ecologia fisiologica degli insetti e di altri animali, il rapporto tra attività degli insetti e temperatura, il rapporto tra attività degli insetti e metabolismo respiratorio, lo stato di salute degli insetti e lo stato fisiologico degli insetti, l'impatto degli insetticidi sugli insetti e la dose letale minima, il massimo termico critico (CTmax), il ciclo di scambio discontinuo di gas (DGC), ecc.

12) MavenModulo di misura della respirazione degli insetti ad alto rendimento: Questo modulo può misurare simultaneamente le camere di respirazione degli insetti a 16 canali, con alta integrazione, coprendo le camere di respirazione, RM8, Model840, MFC-2, UI-3 del sistema di acquisizione dati, software ExpeData, ecc.

13) Configurazione tecnica professionale e formazione, compresa la formazione su diverse tecniche di assemblaggio e funzionamento come metodi di iniezione a flusso chiuso, aperto, aspirazione, spinta e campionamento.

Casi di applicazione

Donna G. FolkIl Journal of Experimental Biology (2007) ha condotto uno studio sulla tolleranza al calore di diversi ceppi di mosche della frutta utilizzando un sistema di misurazione del metabolismo respiratorio della mosca della frutta SSI dotato di un dispositivo di monitoraggio dell'attività degli insetti a infrarossi. La configurazione del sistema comprende principalmente un analizzatore di CO2 ad alta precisione, un sistema di commutazione del percorso del gas a 8 canali (formando un sistema di misurazione a 8 canali), un dispositivo di monitoraggio dell'attività AD-1, un sistema di campionamento di precisione del controllo del gas, un sistema di acquisizione e analisi dei dati, un sistema di controllo della temperatura e sensori di temperatura. I dati di registrazione sincronizzati della respirazione della mosca della frutta (linea solida nera nella figura) e dell'attività (linea solida rossa nella figura) sono mostrati in Fig.2. Nella figura, A, B, C e D rappresentano le quattro fasi di aumento esponenziale, fase stazionaria, fase di declino letale e picco letale, rispettivamente. I risultati hanno mostrato che il sesso delle mosche della frutta non ha avuto alcun effetto significativo sul Q10, ma il trattamento selettivo (linee HN high knockdown, linee LN low knockdown, linee CN controllo knockdown) ha avuto un effetto significativo sul Q10.

La forma fisica è solitamente misurata dal numero di figli prodotti da un individuo, ma in realtà, la forma fisica èL'armonia è il risultato dello sviluppo biologico e dei processi fisiologici, strettamente correlati al suo metabolismo. Terhi Honkola (2009) del Dipartimento di Scienze Biologiche e Ambientali dell'Università di Jyv ä skyl ä in Finlandia ha utilizzato il sistema di misurazione della respirazione degli insetti multicanale SSI per misurare gli effetti dell'inavrescimento, dell'ibridazione e dello stress ambientale (stress salino) sul metabolismo della Drosophila. I risultati hanno mostrato che il tasso metabolico respiratorio della Drosophila era inferiore a quello dell'ibridazione Drosophila, sostenendo la teoria che "basso tasso metabolico significa bassa forma fisica"; Lo stress salino non ha effetti significativi sul metabolismo respiratorio delle mosche della frutta.

Greg SuhNel 2004, un articolo intitolato "A Single Population of Olfactory Sensory Neurons Mediates an Innate Avoidance Behavior" è stato pubblicato su Nature.Drosophila"L'articolo ha scoperto che le mosche della frutta hanno una tendenza naturale ad evitare gli odori emessi dalle mosche della frutta minacciate (ad esempio attraverso lo stress indotto dalle vibrazioni sulle mosche della frutta), e la CO2 è uno dei componenti principali di questo odore e può indurre comportamenti di prevenzione in altre mosche della frutta.

Aziz Khazaeli et al. (2005) del Dipartimento di Ecologia, Evoluzione e Comportamento dell'Università del Minnesota ha utilizzato il sistema di misurazione respiratoria multicanale SSI Drosophila per misurare il metabolismo respiratorio di Drosophila melanogaster adulto a diverse età, al fine di determinare la relazione tra variazione genetica nel metabolismo respiratorio e durata della vita. I risultati hanno mostrato che l'età ha avuto un impatto significativo sul metabolismo respiratorio nel gruppo di età giovane (5-16 giorni), e l'effetto dell'età della mosca sul metabolismo respiratorio è stato significativamente ridotto a 16 giorni di età. Non vi sono prove che suggeriscano una correlazione negativa tra tasso di metabolismo respiratorio e sopravvivenza, indicando che i risultati della ricerca non supportano questo“rate of living”Teoria (che suggerisce che l'alto tasso metabolico respiratorio implica una bassa durata di vita).

2017Helmut Kovac et al. pubblicato sulla rivista J COMP Physiol B: “Comparison of thermal traits of Polistes dominula and Polistes gallicus, two European paper wasps with strongly differing distribution ranges” Un articolo ha applicato il sistema di misurazione del metabolismo respiratorio degli insetti di SSI e il sistema di termografia infrarossa per studiare la temperatura corporea e il metabolismo di due vespe europee. Ha dimostrato che in condizioni ambientali di temperatura diverse, le due vespe hanno una tolleranza diversa all'ambiente e i loro metodi di regolazione della temperatura corporea determinano la loro adattabilità a diverse regioni.

Anton StabentheinerHanno pubblicato sulla rivista Thermochimica Acta: “Assessing honeybee and wasp thermoregulation and energetics—New insights by combination of flow-through respirometry with infrared thermography” È stato condotto uno studio sulla termoregolazione di insetti come api e vespe, dimostrando l'applicazione della termografia infrarossa e delle tecniche di misurazione respiratoria nel campo della ricerca sull'ecologia degli insetti e ottenendo risultati accurati. La soglia termica massima per api e vespe è diversa, che consente alle api di uccidere vespe riscaldandole. L'uso combinato della misurazione della respirazione e dell'imaging termico fornisce una spiegazione potente delle tracce respiratorie degli insetti nel determinare il loro limite critico di calore per la respirazione.

Origine: Stati Uniti