昆蟲刺吸電位技術及其應用

　　本書系統(tǒng)介紹昆蟲刺吸電位技術的原理和應用，分為“原理篇”、“實驗篇”和“應用篇”三大部分，“原理篇”介紹刺吸電位技術的歷史，概述刺吸式昆蟲的取食行為和傳毒機制，刺吸電位技術的原理和波形的生物學意義等；“實驗篇”詳細介紹實驗的具體步驟，包括實驗準備、實驗過程、數(shù)據(jù)分析、軟件使用、注意事項、常見問題處理等；“應用篇”是我國學者利用EPG在昆蟲與植物的關系、植物抗性機制、傳毒機制，與人工飼料技術結合等方面的研究工作總結。書末附有我國擁有EPG儀器的單位及研究內容，中、英名詞索引等。 本書可作為高等院校、科研院所的生物學、生態(tài)學、植物保護、昆蟲學和農(nóng)學高年級本科生和研究生，以及相關專業(yè)科研人員的參考資料和實驗指導。

　　閆鳳鳴，男，1962年7月生，河南農(nóng)業(yè)大學教授，博士生導師，河南省特聘教授，河南省重點學科“植物保護一級學科”*學術帶頭人。1993~2007年在北京大學生命科學學院任教，期間在荷蘭、希臘、瑞典和美國做博士后和合作研究?，F(xiàn)為國家行業(yè)（農(nóng)業(yè)）“種衣劑副作用機理及防控技術研究及示范”首席專家，亞太化學生態(tài)學會理事，中國生態(tài)學會化學生態(tài)學專業(yè)委員會副主任，長期從事粉虱科昆蟲的分類研究、煙粉虱-寄主互作關系和化學生態(tài)學方面的研究，曾參加“863”項目1項、主持2項“973”項目子課題、主持2項“國家自然科學基金”課題，主持“國家轉基因重大專項”課題1項，目前主持和參加國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）專項子課題和課題各1項。在國內外重要學術刊物上發(fā)表論文50余篇（其中SCI論文30篇），出版專著5部。王滿囷（1972.9-），男，博士，華中農(nóng)業(yè)大學教授，博士生導師；教育部新世紀優(yōu)秀人才。兼任中國昆蟲學會常務理事，湖北省昆蟲學會理事長。主要從事昆蟲與植物互作、昆蟲嗅覺感受機制等方面的研究?！灸夸洝壳把?部分 原理篇 *章 History， Principles， and Summary of Applications of Electropenetrography （EPG）………Elaine A. Backus刺探電位技術歷史、原理及應用概述（中文）………Elaine A. Backus（薛堃譯，閆鳳鳴校）第二章 刺吸式昆蟲取食行為及傳毒機制………閆鳳鳴第三章 刺吸電位技術原理………薛堃第四章 波形的生物學意義………湯清波第二部分 實驗篇 第五章 刺吸電位技術基本操作與實驗技巧………羅 嵐一、EPG系統(tǒng)的組成二、EPG系統(tǒng)安裝與調試三、電極制作四、銀膠配制和使用五、金絲選用和粘連昆蟲技巧六、EPG記錄七、實驗昆蟲的固定與負吸裝置的設計八、法拉第籠的設計與制作第六章 實驗設計、指標選擇及數(shù)據(jù)分析………羅 嵐，薛 堃，盧少華一、EPG實驗設計的一般原則二、EPG實驗數(shù)據(jù)分析三、EPG實驗指標選擇第七章 常用軟件使用指南………羅嵐一、EPG常用軟件介紹二、stylet 軟件及其安裝三、數(shù)據(jù)采集（Stylet d）四、數(shù)據(jù)分析（Stylet a）第八章 人工飼料上的EPG記錄………王雪麗，李靜靜，黃翠虹，羅嵐一、昆蟲人工飼料二、人工飼料上的EPG記錄三、示例：煙粉虱在人工飼料囊上的EPG記錄第九章 新波形的研究方法………黃 芳一、組織切片的顯微觀察二、液體食物法三、DC-EPG和AC-EPG聯(lián)用四、蜜露鐘五、其他技術第十章 EPG常見問題及處理方法………羅嵐，閆鳳鳴一、EPG常見問題及處理匯總（以Giga系列刺吸電位儀為例）二、信號調節(jié)三、噪音檢測和控制第十一章 EPG系統(tǒng)改進及原創(chuàng)設計…潘建斌 吳莉莉 邢玉清 盧少華本篇參考文獻第三部分 應用篇第十二章 棉蚜在轉基因抗蟲棉上的取食行為………薛 堃第十三章 煙粉虱的取食行為研究………湯清波第十四章 扶桑綿粉蚧取食行為的刺吸電位（EPG）研究………黃 芳第十五章 刺吸電位技術中固定昆蟲的三種方法比較研究及其應用………陳法軍江守林萬貴鈞第十六章 西花薊馬取食行為的刺吸電位（EPG）研究………郅軍銳 溫 娟第十七章 Armet蛋白影響豌豆蚜取食行為的研究………羅 嵐第十八章 小麥抗蚜性研究………苗 進第十九章 褐飛虱在轉Bt基因水稻上的取食行為………孫澤 王滿囷第二十章 水稻對褐飛虱抗性機制研究………張振飛第二十一章 利用EPG評價水稻品種對白背飛虱抗性的研究………孫 凱第二十二章 木虱傳播黃龍病的機制………岑伊靜 楊成良 烏天宇 羅孝竹第二十三章 應用EPG技術研究TYLCCNV與煙粉虱互作關系的行為機制………劉銀泉 李杰 何文波 劉樹生第二十四章 麥蚜在人工飼料上的取食波形研究…陳巨蓮 鄧青 范佳 孫京瑞附錄國內EPG儀器使用單位一覽中英（拉）名詞（學名）索引后記 【前言】刺吸式口器昆蟲是一類非常特殊的昆蟲類群，其直接為害和作為植物病毒的介體，一直是農(nóng)林生產(chǎn)上的嚴重問題。研究刺吸式昆蟲與植物之間的關系、植物抗性機制以及昆蟲傳毒機制，是治理這類昆蟲及其所傳播植物病毒病的基礎。昆蟲刺吸電位技術（EPG）是進行這些研究的有力工具。與咀嚼式昆蟲相比，刺吸式昆蟲取食過程很難從外觀上直接觀察到，因而就不容易評價昆蟲對植物的喜好程度和植物對昆蟲的抗性水平。為了能夠直觀研究刺吸式昆蟲在植物上的取食行為，科學家們一直在探索和改進研究方法。EPG技術二十世紀60年代由美國科學家 D. L. McLean和 M. G. Kinsey（1964）發(fā)明，使用交流電，當時稱為electrical monitoring system （EMS）（電監(jiān)測系統(tǒng)），以后不斷進行改進；二十世紀70年代，荷蘭瓦赫寧根農(nóng)業(yè)大學（目前為瓦赫寧根大學，Wageningen University， the Netherlands）的W. F. Tjallingii（1978， 1988）對該系統(tǒng)進行了改進，使用直流電，稱為electrical penetration graph （EPG）。后來，兩套系統(tǒng)都稱為EPG，美國的交流系統(tǒng)稱為AC-EPG，荷蘭的直流系統(tǒng)稱為DC-EPG。兩套系統(tǒng)各有特點（Reese et al.， 2000），DC-EPG對于昆蟲取食的細節(jié)識別更好一些，但對干擾敏感，需要使用屏蔽籠；而AC-EPG使用更方便些，不需要屏蔽籠。目前美國已經(jīng)研發(fā)成功可以使用兩套系統(tǒng)的AC-DC-EPG系統(tǒng)（Backus and Bennett，2009）。 EPG技術在研究植食性刺吸式昆蟲取食行為、昆蟲與植物的關系、昆蟲傳毒機制、作物抗蟲機制等方面得到了越來越廣泛的應用。利用EPG研究的昆蟲種類不斷增加，從*初的蚜蟲、葉蟬、粉虱，逐步拓展到薊馬、螨類；美國開始利用EPG進行吸血昆蟲的取食行為研究。近年來，隨著煙粉虱和盲蝽類的大發(fā)生及其帶來的植物病毒病的爆發(fā)，刺吸式昆蟲傳毒機制研究成為熱點，這些研究多用到EPG技術。我國從20世紀九十年代開始引進和應用DC-EPG，目前我國已經(jīng)有許多單位已經(jīng)購買和正在使用EPG進行各類研究工作（見附件）。1992年第19屆國際昆蟲學大會在北京召開期間，世界各地的科學家就兩套EPG系統(tǒng)的比較、名詞和概念的統(tǒng)一等進行了研討，并在北京舉辦了EPG培訓班。隨后，EPG在我國得到了廣泛應用，但單位之間一直缺乏溝通，有些單位由于人員變動，EPG應用也時斷時續(xù)，但需要使用EPG解決的課題日益增多，很多專家和研究生要求學習EPG技術。2007年和2010年，我和W. F. Tjallingii教授分別在鄭州（河南農(nóng)業(yè)大學）和杭州（浙江省農(nóng)科院植保及微生物研究所）舉行了*和第二屆全國EPG培訓班和研討會，由W. F. Tjallingii主講，我負責組織和翻譯。2012年在河南農(nóng)大舉辦了第三屆全國EPG培訓班和研討會，我借準備培訓材料的機會，對EPG的技術原理、試驗設計、應用技巧、數(shù)據(jù)分析等方面，進行了一次系統(tǒng)的梳理，以提綱的形式作為培訓教材，來自全國各地80多名學員在培訓過程中提出了許多應用中遇到的問題。這些年經(jīng)常收到不同單位的研究生提出的EPG使用中的疑惑、儀器操作方面的細節(jié)或者波形辨識技巧等。我在幫大家解決問題的同時，就在思考在培訓教材的基礎上出版一本EPG實驗指導書。同時我在為許多雜志審稿時，發(fā)現(xiàn)不少稿件涉及EPG試驗及結果分析的內容，在波形識別、名詞理解、指標選擇、結果闡釋中存在一些誤區(qū)。因此，出版一本EPG理論和試驗方面的中文參考書就顯得十分必要。在此背景下，我邀請了國內使用EPG技術較多的專家和研究生參與編寫了《昆蟲刺吸電位技術及其應用》一書，參與編寫本書的均是對EPG應用有豐富經(jīng)驗的專家、中青年學術骨干，或者有一定使用經(jīng)驗的研究生。這應該是我國*本EPG理論和實驗方面的中文參考書，是作者多年應用體會的總結和參編者多方面應用的成果，可以說，本書既是一本實驗指導書，也是我國EPG應用的全面展示，期望能夠為EPG技術在我國的進一步應用，起到有效的推動作用。同時希望使用本儀器的同行加強合作，使EPG技術在科研中真正發(fā)揮應有的作用。本書在籌劃和撰寫過程中，得到了本書作者（見本書“本書參編人員簡介”）的積極響應。薛堃博士對“原理篇”、羅嵐女士和黃芳博士對“實驗篇”、王滿囷教授和湯清波博士對“應用篇” 的各章節(jié)的書稿進行內容和格式方面的編輯；王滿囷教授對全書編輯后，*后由我對全書進行統(tǒng)稿。美國農(nóng)業(yè)部的Elaine A. Backus教授專門為本書撰寫“History， Principles， and Summary of Applications of Electropenetrography （EPG）”一章，其中介紹了我國學者不太熟悉的AC-EPG和AC-DC EPG的原理和應用。據(jù)Backus教授介紹，臺灣農(nóng)業(yè)研究院Tsien-tzung Shih和他的研究生Po-An Lin（林普安）將該章翻譯為中文，美籍臺灣學者C.J.Chen進行了校對。我通讀整個章節(jié)后發(fā)現(xiàn)，臺灣學者的翻譯有些地方不太符合大陸的習慣，同時存在一些翻譯錯誤。因此，我委托薛堃博士對本章進行了重譯，我對譯文進行了校對。河南省科技廳特設立河南科技出版基金，用于資助優(yōu)秀科技著作出版，并組織專家對申報的書稿進行評審遴選，本書有幸被選中獲得資助出版。河南科技出版社編輯楊秀芳女士為本書出版傾注大量心血。本書撰寫、編輯的過程其實也是一個學習的過程。本書涉及昆蟲形態(tài)學、昆蟲行為學、昆蟲生理學、植物解剖學、植物病毒學、電生理學、計算機等相關知識，我和參編者在撰寫有關章節(jié)和編輯書稿的過程中，閱讀了大量文獻和書籍，自感專業(yè)知識水平都得到了一定程度的提升。然而，我們盡管付出了極大努力，但因限于專業(yè)水平和能力，還有很多理解不透的地方；而且本書各章節(jié)由多位學者或研究生撰寫，表述方面很難完全統(tǒng)一。因此，希望讀者在使用本書過程中，如發(fā)現(xiàn)問題，請溝通聯(lián)系，以便在重印或再版時更正。閆鳳鳴2015年7月23日于河南鄭州