[發明專利]一種蜜蜂微觀攝食動力學機制觀測方法

在審

• 申請號: 202110009964.2
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112816473A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 魏蔣坤;趙郁文;程旭;陳子權;陳星迪;霍子欣;吳嘉寧;吳志剛
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;A01K67/033;A01K53/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 趙崇楊

1.一種蜜蜂微觀攝食動力學機制觀測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.準備高速顯微觀測裝置及蜜蜂昆蟲樣本容器，所述高速顯微觀測裝置包括彩色高速攝像機、光學顯微鏡、轉接口和特殊光源；高速攝像機需通過轉接口安裝在光學顯微鏡上；高速攝像機連通電源和信號傳輸線，信號傳輸線連接電腦終端；所述蜜蜂昆蟲樣本容器為內部體積能保證蜜蜂肢體自由伸展的管狀結構，管狀結構一端設有與管內徑相匹配的活塞組件，用于調節管狀結構內部剩余體積，限制蜜蜂自由活動區域，另一端開口，開口大小與飼喂器相匹配，用于置入飼喂器；

S2.準備蜜蜂昆蟲樣本，饑餓預處理后置于蜜蜂昆蟲樣本容器中；

S3.通過固定器將裝載蔗糖溶液的飼喂器和蜜蜂昆蟲樣本容器在光學顯微鏡載物臺上進行固定，打開光學顯微鏡光源和外加光源，調焦保證焦距對準在飼喂器內部，在高速成像軟件系統上設置幀率和曝光時間，將飼喂器置入蜜蜂昆蟲樣本容器開口，誘導蜜蜂進行攝食，觀測到蜜蜂喙部器官展開并攝食后開始錄制，在錄制過程中實時控制蜜蜂口器位于視野中央；

S4.通過觀測視頻判斷蜜蜂是進行吸食還是舔食，進行微米粒子示蹤流場分析、統計流量與蜜蜂舔食頻率分析。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述飼喂器為透明玻璃毛細圓管，毛細圓管一端封口，另外一端用于注入實驗溶液。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述蜜蜂昆蟲樣本容器為醫療注射器，注射器頭部截斷，使得飼喂器開口可以置入，注射器活塞可以調節注射器內部剩余體積，限制蜜蜂自由活動區域。

4.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述固定器包括底座，以及設于底座中部與底座一體成型的凹槽，凹槽用于固定蜜蜂昆蟲樣本容器，底座長度尺寸與載玻片相同，可嵌入載物臺上的載玻片卡口。

5.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述蔗糖溶液中添加有粘稠劑粉末以調整溶液的粘度變量，根據不同飼喂液體的濃粘度判斷蜜蜂在不同粘度/濃度液體下的攝食方式偏好，探討液體粘度變量對蜜蜂攝食力學特征的影響。

6.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述蔗糖溶液中添加有微米示蹤粒子，通過微米粒子示蹤流場分析，進行蜜蜂攝食微觀動力學觀察。

7.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述微米粒子示蹤流場分析，使用Matlab內置的開源工具箱PIVlab對高速圖像進行處理；若蜜蜂展現出吸食行為，則可以通過速度場的時間變化數據，利用快速傅里葉分析，得到速度變化的頻域曲線，曲線中的第一個峰值便是對應蜜蜂吸食的頻率fs；若蜜蜂展現出舔食方式，則可以通過微米粒子的運動軌跡觀測中唇舌通過毛細作用蘸水的速度與方向，并觀測這一過程中食竇泵是如何配合口器協同運作的。

8.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述統計流量與蜜蜂舔食頻率分析，使用Adobe Premiere進行處理；將項目導入軟件之后，在“源”播放窗口可以對視頻的每一幀進行預覽，將時間坐標調整至蜜蜂開始攝食的對應幀，記錄時間結點t1，再將時間坐標調整至蜜蜂攝食結束的對應幀，記錄時間結點t2，從而可以求出蜜蜂攝食總時長t＝t2-t1，在攝食的前后時間結點，可以利用電子量尺可以對飼喂器圓管中的液面移動的長度h進行測量，即攝食體積為從而求得流量Q＝V/t；若蜜蜂展現出吸食行為，則可以通過流量數據與食竇泵頻率數據得到蜜蜂單次吸食的流量體積，V_ps＝Q/f_s；若蜜蜂展現出舔食行為，則在舔食的時常段t內，通過直接觀測蜜蜂舌頭來回收縮運動的次數n，可以得到蜜蜂中唇舌的舔食頻率fl＝n/t，通過流量數據與中唇舌的頻率可以計算得到每次蜜蜂蘸取液體的體積V_pl＝Q/f_l，通過比較不同方式的機構驅動頻率(食竇泵/中唇舌)和單次攝食體積，可以分析蜜蜂通過何種策略攝食不同濃粘度的花蜜，以提高其攝食效率。

9.根據權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S3中外加光源照射蜜蜂時間不應超過10min。

10.根據權利要求5所述方法，其特征在于，所用粘稠劑為泰勒素粉末。