基于CHCs进行嗜尸性蝇类种类鉴定及PMI推断的研究

来源 :张祥彦 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sakurabb1
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研究背景:昆虫学证据可为法医提供特殊的视角和思考方向,尤其在解决死亡时间(Postmortem interval,PMI)推断等方面可为案件侦破提供新的切入点和线索。目前PMI推断主要基于嗜尸性蝇类形态学变化特征及其生长发育规律,但不同种类发育时间存在显著差异。因此现有PMI推断主要有两个关键环节,一是快速准确的种类鉴定,二是科学完善的生长发育推断体系。然而,形态学鉴定与分子鉴定方法均存在一定的缺点,例如形态鉴定专家匮乏及近缘种难以准确区分等。此外,发育时间推断主要依靠尸体上的幼虫的形态变化规律,但持续时间占非成虫期约50%比例的蛹期缺乏有效的形态学变化指标,而且仅存留蛹壳的死亡案件PMI推断依然存在困难。蝇类表皮碳氢化合物(Cuticular hydrocarbons,CHCs)广泛存在于各虫态和蛹壳中,其组成具有种属特异性、时序差异性和高稳定性等特点,有望弥补现有推断方法在近缘种鉴定、蛹期发育时间推断、蛹壳风化时间推断上的不足,为应用嗜尸性蝇类进行PMI推断提供更加科学完善的方法体系。研究目的:(1)研究不同嗜尸性蝇类CHCs组成含量差异,分析其在昆虫种类鉴定的潜在价值;(2)深度挖掘棕尾别麻蝇各日龄CHCs的变化规律,提升现有PMI推断体系的准确性;(3)研究不同温度下棕尾别麻蝇蛹壳风化规律,探索温度对风化规律的影响,明确蛹壳证据应用于法庭科学的潜在价值。研究方法:(1)基于CHCs进行嗜尸性蝇类种类鉴定的研究:利用猪肺诱捕嗜尸性蝇类成虫,按形态学分类鉴定后,使用GC-MS检测各蝇类CHCs组分,构建OPLS-DA模型聚类分析,分析比较不同物种间的组成差异;(2)基于CHCs进行棕尾别麻蝇日龄推断的研究:在25℃、75%HD、12D:12L的恒温条件下饲养成虫,猪肺诱导成虫产幼后,在相同环境条件下饲养幼虫,收集各日龄样本,构建OPLSDA模型聚类分析,比较其碳氢化合物组分差异,挑选差异明显的化合物,构建拟合方程用于日龄推断;(3)基于CHCs进行棕尾别麻蝇蛹壳风化时间推断的研究:选取研究方法(2)中棕尾别麻蝇羽化残留蛹壳,分别置于10℃、25℃、40℃气候箱,其他环境条件同前,分时间段收集蛹壳样本,持续120天,比较不同温度下蛹壳碳氢化合物风化规律,构建PLS和SVR回归模型,预测不同温度下蛹壳的风化时间。研究结果:(1)基于CHCs进行嗜尸性蝇类种类鉴定的研究:共收集了13种麻蝇成虫、12种丽蝇成虫、2种家蝇成虫,并对其进行表皮碳氢化合物提取与GC-MS鉴定,共鉴定出C10-C34共102种化合物,通过OPLS-DA发现,利用CHCs可以有效区分麻蝇科、丽蝇科、蝇科。近缘种棕尾别麻蝇和台湾别麻蝇区分明显。不同亚麻蝇具有类似的CHCs组成。(2)基于CHCs进行棕尾别麻蝇日龄推断的研究:通过GC-MS对棕尾别麻蝇全虫态分析,共检测出C8-C36共63种化合物。随着棕尾别麻蝇的发育,支链烷烃占比逐渐增加并占据主要地位,且高分子量碳氢化合物的含量具有时序性变化,2-Me C19、Di Me C21、n-C22和n-C23尤其明显,拟合曲线R2均大于82%;(3)基于CHCs进行棕尾别麻蝇蛹壳风化时间推断的研究:在10℃、25℃、40℃条件下采集羽化后120天内的蛹壳,通过GC-MS分析,共鉴定出C10-C33共49种化合物。10℃时,碳氢化合物丰度随风化时间显著减少,而25℃和40℃时,碳氢化合物丰度随风化时间延长显著增加。PLS和SVR模型表明,烃类的变化趋势可用于预测风化时间。三个温度下,SVR的R2分别为91.8%,84.2%和93.4%。研究结论:(1)基于CHCs组成与含量差异可有效区分不同嗜尸性蝇类,对于近缘种棕尾别麻蝇和台湾别麻蝇同样如此,这为近缘种鉴定提供了新的方向。(2)不同日龄棕尾别麻蝇CHCs组成与含量差异明显,可用于推断其发育时间,这提升了现有PMI推断的准确性;(3)基于棕尾别麻蝇蛹壳CHCs组成与含量变化结合温度可推断蛹壳风化时间,这为仅残留蛹壳死亡案件的PMI推断提供了新思路。图25幅,表3个,参考文献83篇
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