EntoLab昆蟲高通量行為分析系統(tǒng)

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• 更新時(shí)間：2024-07-03

EntoLab昆蟲高通量行為分析系統(tǒng)（EntoLab）是由諾達(dá)思公司和荷蘭瓦赫寧根大學(xué)植物研究中心共同開發(fā)的昆蟲行為分析系統(tǒng)，最初用于研究植物抗蟲性基因表型分析，然后拓展到殺蟲劑效果評(píng)價(jià)，昆蟲天敵研究，嗅覺行為分析等領(lǐng)域，觀察區(qū)達(dá)120多個(gè)，在幾天內(nèi)就可以拿到昆蟲行為數(shù)據(jù)，是一款高通量分析系統(tǒng)，可以提高科研效率，并具有很強(qiáng)的可拓展性。

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EntoLab昆蟲高通量行為分析系統(tǒng)是由諾達(dá)思公司和荷蘭瓦赫寧根大學(xué)植物研究中心共同開發(fā)的昆蟲行為分析系統(tǒng)，最初用于研究植物抗蟲性基因表型分析，然后拓展到殺蟲劑效果評(píng)價(jià)，昆蟲天敵研究，嗅覺行為分析等領(lǐng)域，觀察區(qū)達(dá)120多個(gè)，在幾天內(nèi)就可以拿到昆蟲行為數(shù)據(jù)，是一款高通量分析系統(tǒng)，可以提高科研效率，并具有很強(qiáng)的可拓展性。

為什么要使用該系統(tǒng)？

• 吸吮昆蟲（sucking insects），例如薊馬，蚜蟲和粉虱，由于其會(huì)直接造成損害與進(jìn)行病毒傳播，在農(nóng)業(yè)和園藝中可能會(huì)帶來毀滅性影響；

• 傳統(tǒng)的通過重復(fù)噴灑殺蟲劑來控制此類害蟲的方法備受關(guān)注，涉及到殺蟲劑的總體健康性，以及近年來歐洲和美國對(duì)新煙堿類殺蟲劑（神經(jīng)活性殺蟲劑）的禁令，正促使人們迫切尋求替代品；

• 常規(guī)的表型分析方法主要集中在成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大和耗時(shí)的飼喂損害或昆蟲表現(xiàn)（繁殖和死亡率）的終 點(diǎn)測量上。對(duì)進(jìn)食傷害進(jìn)行評(píng)分的視覺評(píng)分系統(tǒng)通常無法準(zhǔn)確定量，并且結(jié)果容易受主觀性和評(píng)分過程的不一致影響；

• 近年來，寄主植物對(duì)吸吮昆蟲的抗性育種引起了人們的興趣；若農(nóng)作物本身具有更好的防御機(jī)制，以細(xì)胞為食的昆蟲所造成的產(chǎn)量損失可以大大減少；

• 育種過程中的關(guān)鍵要素是準(zhǔn)確估計(jì)大批植物材料的抗性水平。這需要強(qiáng)大的表型分析系統(tǒng)，以高通量的方式準(zhǔn)確篩選許多不同的植物品系；

• EntoLab昆蟲高通量行為分析系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)方法的局限性，用于自動(dòng)篩選植物對(duì)吸吮昆蟲的抗性。

系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

• 根據(jù)軟件設(shè)計(jì), 實(shí)驗(yàn)區(qū)可容納葉片或部分葉片，所有昆蟲同時(shí)釋放至各自區(qū)域內(nèi), 在幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi)即可觀察到昆蟲的差異性行為，從而分析植物基因或處理方法的差異。均相分析通常要求每個(gè)基因型使用5-15只昆蟲重復(fù)實(shí)驗(yàn), 系統(tǒng)可生產(chǎn)30個(gè)以上行為參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，作為分析基因或處理方法差異的潛在指標(biāo)。

• 系統(tǒng)的功能十分強(qiáng)大，可廣泛應(yīng)用于與昆蟲行為有關(guān)的研究過程中，例如昆蟲飲食行為（農(nóng)藥或植物處理 方法）、嗅覺信號(hào)、遺傳學(xué)（昆蟲、植物等）以及天 敵覓食行為等相關(guān)的研究。軟件會(huì)自動(dòng)分析昆蟲的偏 好，運(yùn)動(dòng)以及暫停行為等（持續(xù)時(shí)間，頻率，速度等 參數(shù)）。

• 該軟件可以提取不同類別的行為而不需要人工搜索，例如慢速微動(dòng)，該類別可能與進(jìn)食（寄主接受）相 關(guān)。這一強(qiáng)大的分析功能可以幫助用戶節(jié)省大量的觀察時(shí)間。用戶可以更深入地了解昆蟲個(gè)體水平上的行 為，從而對(duì)生物效應(yīng)的機(jī)制做出更好的假設(shè)。

系統(tǒng)構(gòu)成

• 軟件→EthoVision XT、EthoAnalysis

• 硬件→電腦、攝像機(jī)、觀察箱、測試板 (包括標(biāo)準(zhǔn)測試板與個(gè)性化定制測試板) 、電源等

具體應(yīng)用

軟件可以輕松適應(yīng)所研究的特定昆蟲和行為特征的要求( 例如體型）?？稍趯?shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)放置葉片和人工飼料。使用昆蟲高通量行為分析系統(tǒng)，可以進(jìn)行選擇性實(shí)驗(yàn)和非選擇 性實(shí)驗(yàn)，例如：

a.植物育種過程中的品種或基因篩選

• 抗蟲性

• 表面結(jié)構(gòu)偏好

• 兩個(gè)或多個(gè)選擇的嗅覺偏好

• 處理方法效果

b.嗅覺相關(guān)的聯(lián)想式學(xué)習(xí)

c.殺蟲劑的作用

• 進(jìn)食偏好(反進(jìn)食)

• 胃部動(dòng)作

• 接觸毒性

• 熏蒸劑

• 驅(qū)蚊劑(兩種或多種選擇)

d.天敵研究

• 掠食

• 寄生

• 棲息地宜居性

EntoLab已在辣椒、番茄、西瓜、菊花、白菜、百合、生菜、苦瓜等不同組合的薊馬、 蚜蟲和白粉虱的選擇choice或不選擇no-choice試驗(yàn)中得到驗(yàn)證。結(jié)果表明，該方法能更準(zhǔn)確、更詳細(xì)地了解食草昆蟲在不同植物基因型上的行為，并減少90%的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和 費(fèi)用。 自動(dòng)化、高通量的宿主植物對(duì)吸蟲病抗性表型分析將有助于抗蟲作物的研究和育種進(jìn)程。那些常常被忽視的 行為細(xì)節(jié)的揭示，有助于未來對(duì)控制它的環(huán)境和遺傳機(jī)制進(jìn)行更深入的了解。