中国丽蝇（Calliphora vicina Robineau-Desvoidy）种群的热发育模型

《Forensic Science International》：Thermal developmental models of a Chinese population of the blow fly Calliphora vicina Robineau-Desvoidy

Calliphora vicina在16-28℃下完成全发育周期，31℃幼虫无法完成蛹期发育，34℃幼虫死亡。通过构建热总和模型和等形图、等重图，确定其热总和常数K为6676.18度小时，并成功估算室内死亡案例的PMI最小值（234.67±10.21小时）。

　　

Xinhui Chen|Yingshan Chen|Yinghui Wang|Hongfei Xu|Yu Wang

法医学，苏州大学，中国苏州赣江东路

摘要

Calliphora vicina Robineau-Desvoidy（双翅目：丽蝇科）广泛分布于全北界、东界和新热带界，并已被引入澳大利亚和新西兰。大量案例报告证实，该物种经常在死亡现场滋生在尸体上，这验证了其在法医学中的重要价值。因此，研究C. vicina的发育模式对于估算最小死亡时间（PMI_min）至关重要。本研究观察了C. vicina在七种恒定温度条件（16-34°C）下的发育时间和幼虫体长，构建了等形态图、等生长图和热累积模型。结果表明，C. vicina能够在16-28°C的温度范围内完成整个发育周期。在16、19、22、25和28°C时，C. vicina从卵到成虫的发育时间分别为801.25 ± 6.11、522.25 ± 6.71、474.33 ± 10.66、388.29 ± 4.23和384.95 ± 2.83小时。在31°C时，C. vicina的幼虫在化蛹过程中死亡；在34°C时，幼虫在游动阶段死亡，无法在两种温度条件下完成整个发育周期。C. vicina的热累积常数（K）被确定为6676.18度-小时。通过线性热累积模型和非线性热力学模型计算出的最低阈值温度（T_L）分别为7.52°C和7.68°C。非线性热力学模型进一步显示，C. vicina的最高致死发育阈值和内在最佳温度分别为30.11°C和19.50°C。这些发现为基于C. vicina的发育模式估算PMI_min提供了关键数据。利用这些发育数据，成功估算了一起室内死亡案件的PMI???。

引言

死亡时间（PMI）的估算在法医学研究中是一个具有挑战性的问题，也是法医昆虫学的核心研究方向之一[1]、[2]。法医昆虫学家从死亡现场收集昆虫幼虫证据，并根据现场环境条件估算这些昆虫在尸体上的发育时间[3]。由于不同食尸昆虫物种的预定殖时间不同，只能准确估算它们在尸体上的发育时间。这一时期通常短于实际的PMI，因此被称为最小PMI（PMI_min）[4]、[5]。食尸昆虫的全面发育数据为使用昆虫证据准确估算PMI_min奠定了基础。因此，对各种食尸昆虫物种的发育研究具有重要意义。

丽蝇是最早在尸体上定殖的食尸昆虫之一，能够迅速在暴露的尸体上定殖并产卵[6]。它们在尸体上的发育时间可以准确反映PMI，使其在估算PMI_min时非常重要[4]、[6]。对于一些全球广泛分布的物种，如Chrysomya megacephala Fabricius [7]、[8]、Chrysomya rufifacies Macquart [9]、[10]和Lucilia sericata Meigen [11]、[12]，已建立了不同地理区域的种群基线发育数据。

Calliphora vicina Robineau-Desvoidy（双翅目：丽蝇科）是一种常见的食尸昆虫，属于丽蝇科。成虫体长为6-13毫米，具有明显的鉴别特征，包括头部前部和颊部主要为橙色至红棕色[13]。该物种广泛分布于全北界、东界和新热带界，适应低温环境，主要出现在春季、秋季和冬季。然而，在温带气候下，该物种在夏季最为常见，冬季则较少见[14]、[15]。如果尸体未被掩盖，Calliphora vicina甚至可以在一些高海拔地区繁殖并定殖在尸体上[16]。其他研究表明，C. vicina是室内环境中定殖尸体的主要物种[17]，也可以定殖在浅埋的尸体上[18]，甚至是在拉上拉链的行李箱内[20]。在对国际法医昆虫学案例报告的全面回顾中，C. vicina的出现频率最高，其次是C. megacephala[21]。

迄今为止，只有少数研究探讨了C. vicina的生长和发育[14]、[22]、[23]。这些研究主要集中在食物基质[24]、[25]、[26]、种群密度[27]、光照周期[28]和各种毒素[29]的影响上。其中，Defilippo等人在意大利进行的研究记录了C. vicina在六种恒定温度（15、20、23、25、28和30°C）下的蛹内发育时间。通过线性回归分析每种温度下的发育速率，他们估算了蛹内不同阶段的最低阈值温度（T_L）。在芝加哥进行的类似研究中，Greenberg等人[30]提供了C. vicina在四种恒定温度（12.5、19、22和25°C）下的发育时间和幼虫体长数据。同样，使用温度和发育速率构建的线性回归模型表明T_L为6°C。此外，在巴尔的摩进行的研究中，Rivers等人[31]观察了C. vicina在11种恒定温度条件（2、5、7、10、12.5、15、20、25、28、30、35°C）下的发育情况。他们确认C. vicina在七种测试温度下完成其生命周期（在7°C以下或28°C以上发育停止），并建立了该温度范围内的发育速率线性回归方程。根据这些数据，T_L被估算为5.9°C。在印度，Meenakshi等人[32]在20、25和30°C的恒定温度下进行了实验，发现幼虫在30°C时无法化蛹。还记录了C. vicina在20和25°C下的发育时间。然而，值得注意的是，对英国和德国种群的比较研究表明幼虫生长速率相似[33]，这表明尽管存在差异，但某些地理区域的发育模式可能具有共性。

然而，现有研究中的模型构建仍不完整。已发表的文献中没有报告所有常用的估算PMI_min的指标。值得注意的是，尚未有研究开发出能够计算关键热发育参数（如内在最佳温度（T_Φ）和最高致死发育阈值温度（T_H）的非线性热累积模型。虽然Limsopatham等人[33]记录了德国和英国Calliphora vicina种群之间的相似总体幼虫生长速率，但他们仍发现了微小但显著的发育差异。结合对地理种群表型可塑性的不确定性[34]，有必要进一步研究当地C. vicina种群，以表征种群特异性差异并提高区域PMI_min估算的精度。

鉴于此，本研究从中国西部收集了C. vicina种群，建立了稳定的实验室种群，并进行了发育实验，以研究特定阶段的发育参数（如发育时间和幼虫体长），并开发了多种发育模型。这项工作为使用该物种估算PMI_min提供了基础数据。此外，本研究还报告了一个基于C. vicina发育数据的成功PMI_min估算案例。

章节片段

实验室种群的建立

本实验中使用的C. vicina种群于2024年夏季从宁夏回族自治区石嘴山市（38° 98′N, 106° 38′E）收集。在一场关于猪尸体分解和昆虫演替的野外实验中，在靠近尸体的地下地窖（约1.5米深）发现了大量成年丽蝇（双翅目：丽蝇科）。收集了50只成年丽蝇并运送到苏州大学法医昆虫学实验室进行繁殖。

C. vicina的发育时间和等形态图

在恒定温度条件下，C. vicina能够在16-28°C的温度范围内完成整个发育周期。在这个最佳温度范围内，温度升高显著缩短了总发育时间，从16°C时的801.25小时减少到28°C时的384.95小时。

在31°C时，C. vicina幼虫未能完成化蛹过程并在该发育阶段死亡；在34°C时，观察到幼虫死亡

讨论

本研究系统地研究了C. vicina在七种恒定温度条件（16-34°C）下的发育特征，生成了用于估算PMI_min的全面数据集。将当前实验结果与先前发表的数据（表5）进行比较分析后发现，来自不同地理区域的C. vicina种群在共享的温度范围内（即15-28°C）的幼虫发育时间相当

CRediT作者贡献声明

Xinhui Chen：撰写——原始草稿，数据管理，概念构思。Yingshan Chen：撰写——原始草稿，正式分析，数据管理，概念构思。Hongfei Xu：方法学，正式分析。Yu Wang：撰写——审稿与编辑，撰写——原始草稿，资源获取，方法学，资金筹集，数据管理，概念构思。Yinghui Wang：撰写——原始草稿，资源获取，方法学。

利益冲突声明

作者没有可能影响本文主题的利益冲突，包括财务或其他方面的利益。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（项目编号32270545和32070508）、江苏省高等教育优先学术发展计划以及上海法医学重点实验室开放项目资金（KF202402）的支持。