周思宇 楊文建 蘇航 于成文 姜明明 金志民

摘? ? 要：為得到花鼠（Tamiassibiricus）體毛的特征性圖譜，使用傅立葉變換紅外光譜技術(shù)（FTIR）對(duì)花鼠的背毛和腹毛進(jìn)行檢測和分析。經(jīng)過對(duì)各組數(shù)據(jù)二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜圖分析，結(jié)果表明，花鼠背毛及腹毛數(shù)據(jù)最強(qiáng)峰的位置均在781 cm-1附近處，次強(qiáng)峰的位置707 cm-1附近處，波谷的位置在786 cm-1附近處。綜合說明紅外光譜分析法在鼠類體毛的識(shí)別鑒定中能夠起到一定的作用，可為鼠類種類鑒定提供了新的探索方法及依據(jù)，同時(shí)能夠?yàn)辂^形目等進(jìn)行食性分析提供更加快捷、簡便的方法，并為鼠類種類鑒定提供了一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：花鼠;背毛;腹毛;紅外光譜分析

中圖分類號(hào)：Q95-336? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.10.017

Application of Infrared Spectroscopy in the Identification of Chipmunk Body Hair

ZHOU Siyu1， YANG Wenjian1， SU Hang1， YU Chengwen1， JIANG Mingming2， JIN Zhimin1

（1.Faculty of Life Science Technology， Mudanjiang Normal University， Mudanjiang， Heilongjiang 157011， China;2.Heilongjiang Agricultural Economics Vocational College，Mudanjiang，Heilongjiang 157041，China）

Abstract： In order to obtain the characteristic map of the body hair of the chipmunk （Tamias sibiricus）， fourier transform infrared spectroscopy （FTIR） was used to detect and analyze the back hair and abdominal hair of chipmunk. After analyzing the second derivative infrared spectrogram of each group of data， the results showed that the strongest peak， the second strongest peak and the trough of each group data both in chipmunk's back hair and abdominal hair were around 781， 707， 786 cm-1， respectively. Therefore， it is inferred that infrared spectroscopy could play a certain role in the identification of rat hair and has a good application prospect， which provides a new exploration method and basis for the identification of rat species， and at the same time， it can speed up the analysis of food habits of owl.

Key words： chipmunk; backhair; body hair; infrared spectrum analysis

花鼠（Eutamias sibiricus）別名五道眉，屬嚙齒目松鼠科花鼠屬（Eutamias）的一種小型哺乳動(dòng)物，其身體背部具有四條明色和五條暗色相間的平行縱紋，面部具頰囊，能夠用來儲(chǔ)藏食物，其尾長幾乎與身體等長，主要棲息于山地針葉林、針葉-闊葉混交林[1]，其食性廣，在農(nóng)業(yè)上主要危害果蔬、谷物桑蠶，對(duì)林業(yè)及果蔬業(yè)有一定的危害，是一種農(nóng)林害鼠[2]，以草食性為主，具有貯存食物和冬眠的習(xí)性[3];主要在我國黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、北京、山西等地分布[4]，且該物種數(shù)量多，遇見率較高[5]，是一類重要的嚙齒動(dòng)物類群[6]。在目前的研究中，對(duì)花鼠的貯食行為[7]、食性分析[8]及分子生物學(xué)[9]方面的研究較多，但對(duì)花鼠體毛鑒定方面的研究較少。

傅立葉變換紅外光譜技術(shù)是以400～4 000 cm-1連續(xù)波數(shù)的紅外光對(duì)測定的對(duì)象進(jìn)行照射，通過采集透過或由測定對(duì)象表面反射的光譜，經(jīng)傅立葉轉(zhuǎn)換得到各波數(shù)光譜透過或被吸收的量，進(jìn)而分析得到相應(yīng)結(jié)果的一種分析方法，由于其檢測具有快速無損傷等特點(diǎn)，使得這項(xiàng)技術(shù)在生物學(xué)科中被廣泛應(yīng)用[10]，且現(xiàn)已有研究表明可以利用傅立葉變化紅外光譜技術(shù)對(duì)體毛進(jìn)行鑒別鑒定[11-13]。經(jīng)過研究分析，一般情況下在400～1 300 cm-1范圍內(nèi)紅外光譜的特征性強(qiáng)[13-15]，因此筆者在這個(gè)范圍內(nèi)對(duì)光譜圖進(jìn)行分析，且二階導(dǎo)數(shù)圖譜能夠明顯加強(qiáng)光譜分辨率，從而可以區(qū)分一維紅外光譜圖中的細(xì)小差異，進(jìn)而獲得更多的信息并辨別出細(xì)微的差異[13]。以鸮形目為例，鸮形目以鼠類為食，且花鼠能夠作為其捕食種類中的一種[16-17]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鸮形目具有吐食團(tuán)的行為[18]，可以通過其食團(tuán)中的未消化的毛發(fā)來對(duì)其進(jìn)行食性分析，在采集食團(tuán)中未消化的體毛時(shí)，花鼠的背毛和腹毛都可能會(huì)被采集，因此對(duì)背毛和腹毛各組數(shù)據(jù)的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜圖進(jìn)行分析。本試驗(yàn)運(yùn)用傅立葉變化紅外光譜技術(shù)對(duì)花鼠的背毛及腹毛進(jìn)行初步分析，以探索快速進(jìn)行種類鑒定的新方法，同時(shí)在對(duì)以花鼠為食的鳥類及其他動(dòng)物進(jìn)行食性分析時(shí)提供新的技術(shù)手段。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

花鼠于2019年10月中旬至11月初捕于黑龍江牡丹江三道關(guān)林場，三道關(guān)林場中心坐標(biāo)為129°41'E，44°20'N，位于黑龍經(jīng)省牡丹江市西北部，張廣才嶺安紡山脈之末，是以紅松和云杉為主要樹種的針葉混交林，具有豐富的動(dòng)植物資源。

1.2 試驗(yàn)儀器

Thermo傅立葉變換紅外光譜儀（上海天呈醫(yī)流科技股份有限公司）、FW-5A粉末壓片機(jī)（天津博天勝達(dá)科技發(fā)展有限公司）、DHG-9070電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司、SB-5200DT數(shù)控超聲波清洗器（寧波新芝生物科技股份有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

用鑷子分別將花鼠的背毛和腹毛進(jìn)行采集，將采集的背毛及腹毛置于離心管中，并將待檢測花鼠的背毛及腹毛分別置于無水乙醇中，超聲波清洗器清洗10 min，每次清洗后更換無水乙醇，重復(fù)5次;清洗結(jié)束后將無水乙醇更換為蒸餾水，再次在超聲波清洗器中10 min，重復(fù)3次，干燥后備用。

分別將清洗干燥后的背毛及腹毛置于2個(gè)研缽中，利用液氮研磨法將毛發(fā)樣本磨成粉末狀。將樣品與溴化鉀按1∶100的比例混合，壓片，利用傅立葉紅外光譜儀進(jìn)行分析，掃描波數(shù)400～4 000 cm-1，每個(gè)樣本重復(fù)5次，得到紅外光譜，并通過Origin 2018軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 花鼠背毛二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜分析

由圖1-A可知，在背毛1中，781 cm-1處可觀察到有一明顯的波峰，在786 cm-1處有一明顯波谷，同時(shí)在707 cm-1處附近有一次強(qiáng)峰;在背毛2中781 cm-1處有一明顯波峰，在786 cm-1處有一明顯波谷，而在707 cm-1附近有一次強(qiáng)峰;在背毛3中，781 cm-1處有一明顯的波峰，在786 cm-1處有一明顯的波谷，而在706 cm-1處附近有一次強(qiáng)峰;在背毛4中781 cm-1處有一明顯波峰，在786 cm-1處有一明顯的波谷，而在706 cm-1處附近有一次強(qiáng)峰;在背毛5中781 cm-1處有一明顯的波峰，在786 cm-1處有一明顯的波谷，而在707 cm-1附近處有一次強(qiáng)峰。經(jīng)過分析，五組二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜圖中均在781 cm-1處有一最強(qiáng)峰，在786 cm-1處附近有一明顯波谷;但在第三組及第四組數(shù)據(jù)中，次強(qiáng)峰的位置在706 cm-1處附近，與其他三組次強(qiáng)峰的位置有所不同。因此，將5組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并求出各個(gè)位置五組數(shù)據(jù)的平均數(shù)，再次進(jìn)行作圖，得到圖1-B，在圖中最大的吸收峰在781 cm-1附近處，波谷的位置在786 cm-1處附近，次強(qiáng)峰的位置707 cm-1附近處。

2.2 花鼠腹毛二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜分析

由圖2-A可知，在腹毛1中781 cm-1處有一明顯波峰，在786 cm-1處有一明顯波谷，而在707 cm-1處有一次強(qiáng)峰;在腹毛2中781 cm-1處有一明顯波峰，在786 cm-1處有一波谷，而在707 cm-1附近處有一次強(qiáng)峰;在腹毛3中781 cm-1處有一明顯波峰，在786 cm-1處有一波谷，而在707 cm-1處附近有一次強(qiáng)峰;在腹毛4中781 cm-1處有一明顯波峰，在786 cm-1處有一波谷，而在707 cm-1處附近有一次強(qiáng)峰;在腹毛5中781 cm-1處有一明顯波峰，在786 cm-1處有一波谷，而在707 cm-1處附近有一次強(qiáng)峰。將5組數(shù)據(jù)進(jìn)行平均數(shù)處理，將所得到的各個(gè)位置的平均數(shù)進(jìn)行重新作圖如圖2-B所示，波峰的位置在781 cm-1附近處，在786 cm-1處附近有一波谷，次強(qiáng)峰的位置707 cm-1附近處。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)中，利用傅立葉變換紅外光譜對(duì)花鼠的背毛及腹毛的樣本進(jìn)行分析，具有簡便、快速、高效等優(yōu)點(diǎn)，很大程度上解決了檢測難度大等難題，避免了通過破碎的肢骨和頭骨來確定物種的種類，減小了誤差，從而使得判斷鼠類種類的過程變得更加準(zhǔn)確、便捷。通過將花鼠背毛及腹毛的五組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，可以得到背毛及腹毛在傅立葉變換紅外光譜上的二階導(dǎo)數(shù)特征性圖譜。在該圖譜中，花鼠各組數(shù)據(jù)都有一明顯的吸收峰，且無論背毛還是腹毛最強(qiáng)吸收峰的位置與次強(qiáng)峰的位置都幾乎相同，但是仍有個(gè)別數(shù)據(jù)有細(xì)微差異，且在研究中發(fā)現(xiàn)，花鼠背毛及腹毛的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜圖最強(qiáng)峰及2個(gè)次強(qiáng)峰的位置幾乎相同，因此推斷在通過體毛鑒定鼠類種類過程中，可以采用背毛及腹毛中的一種，而不需要分別進(jìn)行采集。且已有文獻(xiàn)表明，鼠類可作為鸮形目等的食物，在對(duì)鸮形目進(jìn)行食物組成的研究[14-15]中，鼠類占比最大，因此在幫助鸮形目生存及越冬過程中有著非常重要的作用，該試驗(yàn)得出的紅外光譜二階導(dǎo)數(shù)特征性圖譜能夠更好的反映并體現(xiàn)出花鼠體毛的特征，能夠通過比對(duì)花鼠體毛的特征性紅外光譜圖來確定是否為同一物種。但該試驗(yàn)仍然存在一定的局限性，在本試驗(yàn)中，只對(duì)一個(gè)地區(qū)的花鼠進(jìn)行了分析，應(yīng)該選擇更多地區(qū)的同類物種進(jìn)行紅外光譜分析，再將其結(jié)果進(jìn)行比較，若得到的結(jié)果與該試驗(yàn)中結(jié)果相同，則能夠更好地證明該二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜圖為花鼠的特征性圖譜，為以后的相關(guān)研究提出更有力的依據(jù)，且由于不同地區(qū)能夠使花鼠生活的棲息環(huán)境、條件及捕食種類有所差異，各地氣候條件也有所不同，且在花鼠攀爬的過程中其腹部與地面等磨損的情況及花鼠自身的健康狀況等諸多因素都可能會(huì)對(duì)花鼠的體毛產(chǎn)生一定的影響類種類鑒定及對(duì)某些以花鼠為食的種類進(jìn)行食性分析時(shí)都有一定的研究意義。通過本試驗(yàn)結(jié)果可以推斷通過動(dòng)物體毛鑒定物種能夠作為一種新的探究方法，為今后研究中的動(dòng)物種類進(jìn)行鑒定，以及對(duì)動(dòng)物進(jìn)行食性分析時(shí)都提供了一種更加快捷的方法，但仍然需要更加具體的研究，且需要更多不同種類動(dòng)物體毛的紅外光譜分析圖譜來證實(shí)該方法的準(zhǔn)確性、有效性、可行性。

綜合而言，花鼠的背毛及腹毛二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜圖對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，花鼠背毛及腹毛波峰最強(qiáng)峰及次強(qiáng)峰的位置幾乎相同，推斷其背毛及腹毛的成分幾乎相同，研究結(jié)果可為鼠類種類鑒定提供了新的探索方法及依據(jù)，同時(shí)能夠?yàn)辂^形目等進(jìn)行食性分析提供更加快捷、簡便的方法。

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