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FoxBox便携式动物能量代谢测量系统应用于爬行类动物能量代谢研究

FoxBox便携式动物能量代谢测量系统应用于爬行类动物能量代谢研究

FoxBox便携式动物能量代谢测量系统应用于爬行类动物能量代谢研究

    便携式能量代谢测量系统(或称为呼吸代谢仪)集气体分析仪、流速发生与控制监测装置、参数设置、数据信号输出与存储,环境监测单元等于一个便携箱体内,是世界上唯一一款科研级便携式能量代谢测量仪,广泛用于动物、土壤、以及农产品的耗氧量、二氧化碳产量,呼吸商等测量,并发表了大量的创新型科学论文。

    近日,金博宝188亚洲体育app在温州大学生命与环境学院安装验收一套Foxbox便携式能量代谢仪,用于不同环境条件下实验室和野外蜥蜴、乌龟等变温动物的能量消耗监测,研究动物的能量分配投资在其健康和寿命研究中的进化生理学机制,进而为人类健康福祉提供技术支撑。

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参考案例

1. Gvozdik, Lumir, Kratochvil, et al. An energetic perspective on tissue regeneration: The costs of tail autotomy in growing geckos[J]. Comparative biochemistry and physiology, Part A. Molecular and integrative physiology, 2017.

壁虎尾部自体切除是一种关键的抗刺激性反应,它大大提高了个体的生存能力,但同时也损害了运动性能,牺牲了能量储存,并诱发更高的负担。尾部自体切除的潜在成本包括能量分配和代谢率的变化,特别是在生长发育期中,它们的能量主要投资于体细胞生长。

文中使用Foxbox4通道系统测量壁虎断尾后不同天数27摄氏度时的静息代谢率,整个实验过程中采用PUSH(开放推气)测量模式,部分测量结果见Fig.3.

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2. Kouyoumdjian L , Gangloff E J , et al. Transplanting gravid lizards to high elevation alters maternal and embryonic oxygen physiology, but not reproductive success or hatchling phenotype[J]. Journal of Experimental Biology, 2019, 222(14):jeb.206839.

全球温度升高开放了以前荒凉的栖息地,如高海拔地区,可能为许多生物提供避难所。陆生热脊椎动物,如非鸟类爬行动物,对环境温度的变化敏感,并表现出大量的代谢可塑性。因此,它们提供了极好的模型来了解气候变化在地理尺度上的影响。

从生理上讲,向高海拔地迁移的一个潜在制约因素是高海拔地区氧气部分压力的降低,这会导致高海拔缺氧。这种现象给各种生物体带来了重要的生理挑战。在某些情况下,氧气限制可能导致新陈代谢下降,生长减少,孵化生存率降低。这些早期发育效应可以持续到晚年的表型。

文中使用Foxbox测量蜥蜴在孕期及产卵后32°C的静息代谢率,整个实验过程中采用PULL(开放拉气)测量模式,部分结果见Fig5B。

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3. Gangloff, E. J., Schwartz, T. S., Klabacka, R., Huebschman, N., Liu, A.-Y., & Bronikowski, A. M. (2020). Mitochondria as central characters in a complex narrative: Linking genomics, energetics, and pace-of-life in natural populations of garter snakes. Experimental Gerontology, 110967.

作为生理过程的起搏器,代谢率的变化可以决定能量权衡的性状,从而推动生命史特征的变化。反过来,这种代谢性能和生命史的变化可以对寿命和终身健康产生深远的影响。因此,代谢率变化的程度是由于表型可塑性或固定的基因差异在个人或群体之间可能由自然选择塑造。

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本文首先提出了一个上述框架,描述了线粒体在连接环境、基因组、生理和衰老变异的过程中的核心作用。然后,对上述这些关系进行测试:与缓慢生长、晚繁殖和缓慢衰老的蛇类相比,束带蛇(Thamnophis elegans)种群表现出极其不同的生命史策略—快速生长、早期繁殖和快速衰老。通过细胞呼吸,个体呼吸代谢以及基因数据集合进一步描述生物组织各层次之间的变异如何在这个通用框架中相互作用,以及这如何导致出现不同的生命历史生态型,这些生态类型在老化和寿命上各不相同。部分结果如下图A和B。

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