农业是人类衣食之源、生存之本，是一切生产的首要条件。中国农业包括种植业、林业、畜牧业、渔业和副业。然而近些年的全球气候变化、人类活动干扰、环境污染、人畜共患病传播、国际环境的不确定性等严重影响了我国等一些发展中国家的农业安全，特别是农业病虫害、动物养殖、农产品及粮食储藏等。下面将介绍呼吸代谢测量技术在农业研究领域中的一些典型应用。
 

典型应用一  农林业病虫害

Duncan, F. D., & Hanrahan, S. A. (2018). Respiratory patterns in field collected brown locust, Locustana pardalina , in the gregarious phase. Journal of Insect Physiology, 106, 209–216.

   蝗虫在其独居和群居阶段有其身体大小相适应的代谢率和行为。飞蝗的群居阶段，在体型和二氧化碳产量之间有一个几乎等距的比例关系。本研究提出的问题是野外采集的褐色拟飞蝗在群居期是否由于其高活动性有较高的静息代谢率。文中使用SSI呼吸代谢技术测量不同虫龄期个体的二氧化碳产量，部分结果如下图。结果表明，蝗虫在群居期有较高的代谢率，生活史1和5阶段经历快速生长和发育并变为成体除外。1期进行连续的气体交换呼吸代谢，而其它阶段均为非连续性气体交换（DGC）模式。

类似的研究见Talal S , Gefen E , Ayali A . Intricate but tight coupling of spiracular activity and abdominal ventilation during locust discontinuous gas exchange cycles[J]. Journal of Experimental Biology, 2018, 221(6).

Angelica Plata-Rueda, Carlos Henrique Martins de Menezes, et al., Side-effects caused by chlorpyrifos in the velvetbean caterpillar Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera: Noctuidae),Chemosphere,Volume 259,2020.

大豆夜蛾作为大豆作物害虫，主要通过杀虫剂防治。本文评估了毒死蜱对大豆夜蛾毒性、存活率和副作用（运动行为、呼吸、食物消耗等）的影响。毒死蜱（LC50=0.58 g L-1和LC90=0.85 g L-1）对大豆夜蛾有毒杀效应，并且LC50毒死蜱下存活率从对照99%降低到30%。杀虫剂降低了呼吸速率、食物消耗量，改变了行为反应以及中肠组织病变损伤。

类似的研究如玉米象、黄粉虫等，Khalid H , Mendonça Larine P, Dos S M F , et al. Metabolic and Behavioral Mechanisms of Indoxacarb Resistance in Sitophilus zeamais (Coleoptera: Curculionidae)[J]. Journal of Economic Entomology(1):362.

                       粮食储藏中的玉米象等害虫防治

Insecticidal activity of garlic essential oil and their constituents against the mealworm beetle, Tenebrio molitor Linnaeus (Coleoptera: Tenebrionidae). Sci Rep 7, 46406 (2017).

Singh S , Gupta M , Pandher S , et al. Using de novo transcriptome assembly and analysis to study RNAi in Phenacoccus solenopsisTinsley (Hemiptera: Pseudococcidae)[J]. Scientific Reports, 2019, 9(1).

棉花粉蚧起源于北美，2005年在印度及巴基斯坦被发现，2010年快速扩散到我国南方地区（见农业部、国家林业局公告第1380号），对当地棉花生产造成严重危害。

传统的合成杀虫剂易造成环境污染和害虫耐药性。文中通过RNAi对害虫目标基因进行特定序列调节，从而导致重要生理过程功能丧失。生理过程功能监测采用SSI呼吸代谢测量技术定性评估害虫体液损失，技术方案中的部分配置如下图：

（i）与GFP相比，对dSRNA注射（10μg）后AQP和CAL处理的粉蚧液体损失进行定量和定性估计。基于水敏感纸的流体损失定性估计，表明AQP和CAL中的蓝点（液体损失较少）较少：（A）dsAQP注射（B）dsCAL注射（C）dsGFP注入（ii）RH-300水蒸气分析仪，用于评估昆虫的液体损失。（三）与dsGFP相比，dsAQP 注射后粉蚧释放的定量液体排泄物。误差条表示标准偏差（n=4）和*表示显著性（P=0.05）。

作者最新研究成果见：Kaur R , Gupta M , Singh S , et al. Enhancing RNAi Efficiency to Decipher the Functional Response of Potential Genes in Bemisia tabaci AsiaII-1 (Gennadius) Through dsRNA Feeding Assays[J]. Frontiers in Physiology, 2020, 11.