昆虫刺吸电位技术及其应用

　　本书系统介绍昆虫刺吸电位技术的原理和应用，分为“原理篇”、“实验篇”和“应用篇”三大部分，“原理篇”介绍刺吸电位技术的历史，概述刺吸式昆虫的取食行为和传毒机制，刺吸电位技术的原理和波形的生物学意义等；“实验篇”详细介绍实验的具体步骤，包括实验准备、实验过程、数据分析、软件使用、注意事项、常见问题处理等；“应用篇”是我国学者利用EPG在昆虫与植物的关系、植物抗性机制、传毒机制，与人工饲料技术结合等方面的研究工作总结。书末附有我国拥有EPG仪器的单位及研究内容，中、英名词索引等。 本书可作为高等院校、科研院所的生物学、生态学、植物保护、昆虫学和农学高年级本科生和研究生，以及相关专业科研人员的参考资料和实验指导。

　　闫凤鸣，男，1962年7月生，河南农业大学教授，博士生导师，河南省特聘教授，河南省重点学科“植物保护一级学科”*学术带头人。1993~2007年在北京大学生命科学学院任教，期间在荷兰、希腊、瑞典和美国做博士后和合作研究。现为国家行业（农业）“种衣剂副作用机理及防控技术研究及示范”首席专家，亚太化学生态学会理事，中国生态学会化学生态学专业委员会副主任，长期从事粉虱科昆虫的分类研究、烟粉虱-寄主互作关系和化学生态学方面的研究，曾参加“863”项目1项、主持2项“973”项目子课题、主持2项“国家自然科学基金”课题，主持“国家转基因重大专项”课题1项，目前主持和参加国家公益性行业（农业）专项子课题和课题各1项。在国内外重要学术刊物上发表论文50余篇（其中SCI论文30篇），出版专著5部。王满囷（1972.9-），男，博士，华中农业大学教授，博士生导师；教育部新世纪优秀人才。兼任中国昆虫学会常务理事，湖北省昆虫学会理事长。主要从事昆虫与植物互作、昆虫嗅觉感受机制等方面的研究。【目录】前言*部分 原理篇 *章 History， Principles， and Summary of Applications of Electropenetrography （EPG）………Elaine A. Backus刺探电位技术历史、原理及应用概述（中文）………Elaine A. Backus（薛堃译，闫凤鸣校）第二章 刺吸式昆虫取食行为及传毒机制………闫凤鸣第三章 刺吸电位技术原理………薛堃第四章 波形的生物学意义………汤清波第二部分 实验篇 第五章 刺吸电位技术基本操作与实验技巧………罗 岚一、EPG系统的组成二、EPG系统安装与调试三、电极制作四、银胶配制和使用五、金丝选用和粘连昆虫技巧六、EPG记录七、实验昆虫的固定与负吸装置的设计八、法拉第笼的设计与制作第六章 实验设计、指标选择及数据分析………罗 岚，薛 堃，卢少华一、EPG实验设计的一般原则二、EPG实验数据分析三、EPG实验指标选择第七章 常用软件使用指南………罗岚一、EPG常用软件介绍二、stylet 软件及其安装三、数据采集（Stylet d）四、数据分析（Stylet a）第八章 人工饲料上的EPG记录………王雪丽，李静静，黄翠虹，罗岚一、昆虫人工饲料二、人工饲料上的EPG记录三、示例：烟粉虱在人工饲料囊上的EPG记录第九章 新波形的研究方法………黄 芳一、组织切片的显微观察二、液体食物法三、DC-EPG和AC-EPG联用四、蜜露钟五、其他技术第十章 EPG常见问题及处理方法………罗岚，闫凤鸣一、EPG常见问题及处理汇总（以Giga系列刺吸电位仪为例）二、信号调节三、噪音检测和控制第十一章 EPG系统改进及原创设计…潘建斌 吴莉莉 邢玉清 卢少华本篇参考文献第三部分 应用篇第十二章 棉蚜在转基因抗虫棉上的取食行为………薛 堃第十三章 烟粉虱的取食行为研究………汤清波第十四章 扶桑绵粉蚧取食行为的刺吸电位（EPG）研究………黄 芳第十五章 刺吸电位技术中固定昆虫的三种方法比较研究及其应用………陈法军江守林万贵钧第十六章 西花蓟马取食行为的刺吸电位（EPG）研究………郅军锐 温 娟第十七章 Armet蛋白影响豌豆蚜取食行为的研究………罗 岚第十八章 小麦抗蚜性研究………苗 进第十九章 褐飞虱在转Bt基因水稻上的取食行为………孙泽 王满囷第二十章 水稻对褐飞虱抗性机制研究………张振飞第二十一章 利用EPG评价水稻品种对白背飞虱抗性的研究………孙 凯第二十二章 木虱传播黄龙病的机制………岑伊静 杨成良 乌天宇 罗孝竹第二十三章 应用EPG技术研究TYLCCNV与烟粉虱互作关系的行为机制………刘银泉 李杰 何文波 刘树生第二十四章 麦蚜在人工饲料上的取食波形研究…陈巨莲 邓青 范佳 孙京瑞附录国内EPG仪器使用单位一览中英（拉）名词（学名）索引后记 【前言】刺吸式口器昆虫是一类非常特殊的昆虫类群，其直接为害和作为植物病毒的介体，一直是农林生产上的严重问题。研究刺吸式昆虫与植物之间的关系、植物抗性机制以及昆虫传毒机制，是治理这类昆虫及其所传播植物病毒病的基础。昆虫刺吸电位技术（EPG）是进行这些研究的有力工具。与咀嚼式昆虫相比，刺吸式昆虫取食过程很难从外观上直接观察到，因而就不容易评价昆虫对植物的喜好程度和植物对昆虫的抗性水平。为了能够直观研究刺吸式昆虫在植物上的取食行为，科学家们一直在探索和改进研究方法。EPG技术二十世纪60年代由美国科学家 D. L. McLean和 M. G. Kinsey（1964）发明，使用交流电，当时称为electrical monitoring system （EMS）（电监测系统），以后不断进行改进；二十世纪70年代，荷兰瓦赫宁根农业大学（目前为瓦赫宁根大学，Wageningen University， the Netherlands）的W. F. Tjallingii（1978， 1988）对该系统进行了改进，使用直流电，称为electrical penetration graph （EPG）。后来，两套系统都称为EPG，美国的交流系统称为AC-EPG，荷兰的直流系统称为DC-EPG。两套系统各有特点（Reese et al.， 2000），DC-EPG对于昆虫取食的细节识别更好一些，但对干扰敏感，需要使用屏蔽笼；而AC-EPG使用更方便些，不需要屏蔽笼。目前美国已经研发成功可以使用两套系统的AC-DC-EPG系统（Backus and Bennett，2009）。 EPG技术在研究植食性刺吸式昆虫取食行为、昆虫与植物的关系、昆虫传毒机制、作物抗虫机制等方面得到了越来越广泛的应用。利用EPG研究的昆虫种类不断增加，从*初的蚜虫、叶蝉、粉虱，逐步拓展到蓟马、螨类；美国开始利用EPG进行吸血昆虫的取食行为研究。近年来，随着烟粉虱和盲蝽类的大发生及其带来的植物病毒病的爆发，刺吸式昆虫传毒机制研究成为热点，这些研究多用到EPG技术。我国从20世纪九十年代开始引进和应用DC-EPG，目前我国已经有许多单位已经购买和正在使用EPG进行各类研究工作（见附件）。1992年第19届国际昆虫学大会在北京召开期间，世界各地的科学家就两套EPG系统的比较、名词和概念的统一等进行了研讨，并在北京举办了EPG培训班。随后，EPG在我国得到了广泛应用，但单位之间一直缺乏沟通，有些单位由于人员变动，EPG应用也时断时续，但需要使用EPG解决的课题日益增多，很多专家和研究生要求学习EPG技术。2007年和2010年，我和W. F. Tjallingii教授分别在郑州（河南农业大学）和杭州（浙江省农科院植保及微生物研究所）举行了*和第二届全国EPG培训班和研讨会，由W. F. Tjallingii主讲，我负责组织和翻译。2012年在河南农大举办了第三届全国EPG培训班和研讨会，我借准备培训材料的机会，对EPG的技术原理、试验设计、应用技巧、数据分析等方面，进行了一次系统的梳理，以提纲的形式作为培训教材，来自全国各地80多名学员在培训过程中提出了许多应用中遇到的问题。这些年经常收到不同单位的研究生提出的EPG使用中的疑惑、仪器操作方面的细节或者波形辨识技巧等。我在帮大家解决问题的同时，就在思考在培训教材的基础上出版一本EPG实验指导书。同时我在为许多杂志审稿时，发现不少稿件涉及EPG试验及结果分析的内容，在波形识别、名词理解、指标选择、结果阐释中存在一些误区。因此，出版一本EPG理论和试验方面的中文参考书就显得十分必要。在此背景下，我邀请了国内使用EPG技术较多的专家和研究生参与编写了《昆虫刺吸电位技术及其应用》一书，参与编写本书的均是对EPG应用有丰富经验的专家、中青年学术骨干，或者有一定使用经验的研究生。这应该是我国*本EPG理论和实验方面的中文参考书，是作者多年应用体会的总结和参编者多方面应用的成果，可以说，本书既是一本实验指导书，也是我国EPG应用的全面展示，期望能够为EPG技术在我国的进一步应用，起到有效的推动作用。同时希望使用本仪器的同行加强合作，使EPG技术在科研中真正发挥应有的作用。本书在筹划和撰写过程中，得到了本书作者（见本书“本书参编人员简介”）的积极响应。薛堃博士对“原理篇”、罗岚女士和黄芳博士对“实验篇”、王满囷教授和汤清波博士对“应用篇” 的各章节的书稿进行内容和格式方面的编辑；王满囷教授对全书编辑后，*后由我对全书进行统稿。美国农业部的Elaine A. Backus教授专门为本书撰写“History， Principles， and Summary of Applications of Electropenetrography （EPG）”一章，其中介绍了我国学者不太熟悉的AC-EPG和AC-DC EPG的原理和应用。据Backus教授介绍，台湾农业研究院Tsien-tzung Shih和他的研究生Po-An Lin（林普安）将该章翻译为中文，美籍台湾学者C.J.Chen进行了校对。我通读整个章节后发现，台湾学者的翻译有些地方不太符合大陆的习惯，同时存在一些翻译错误。因此，我委托薛堃博士对本章进行了重译，我对译文进行了校对。河南省科技厅特设立河南科技出版基金，用于资助优秀科技著作出版，并组织专家对申报的书稿进行评审遴选，本书有幸被选中获得资助出版。河南科技出版社编辑杨秀芳女士为本书出版倾注大量心血。本书撰写、编辑的过程其实也是一个学习的过程。本书涉及昆虫形态学、昆虫行为学、昆虫生理学、植物解剖学、植物病毒学、电生理学、计算机等相关知识，我和参编者在撰写有关章节和编辑书稿的过程中，阅读了大量文献和书籍，自感专业知识水平都得到了一定程度的提升。然而，我们尽管付出了极大努力，但因限于专业水平和能力，还有很多理解不透的地方；而且本书各章节由多位学者或研究生撰写，表述方面很难完全统一。因此，希望读者在使用本书过程中，如发现问题，请沟通联系，以便在重印或再版时更正。闫凤鸣2015年7月23日于河南郑州