黑水虻幼虫处理餐厨垃圾过程中体内养分组成与消化酶活性变化规律的研究

黑水虻 Hermetia illucens 作为一种新型资源环境昆虫,其幼虫可以处理餐厨垃圾、畜禽粪便、蔬菜残体等各种有机废弃物。幼虫富含蛋白质和油脂,可以作为水产饲料的蛋白来源。本研究探索黑水虻幼虫处理餐厨垃圾过程中其养分组成与消化酶活性变化之间的关系。通过黑水虻幼虫自由取食餐厨垃圾,每日采集样品用于物质养分和消化酶活性的测定。结果显示：黑水虻幼虫粗蛋白含量呈现先下降后上升的变化规律,而幼虫总糖含量呈现先上升后下降的变化规律,粗脂肪含量维持上升的趋势。幼虫处理餐厨垃圾过程中,体内蛋白酶在初期迅速上升,第6天后逐渐下降,而淀粉酶呈现出先缓慢上升再迅速上升最后下降的变化规律。脂肪酶在黑水虻幼虫处理餐厨垃圾前期保持较高的活性然后缓慢下降。同时,通过相关性分析,黑水虻幼虫粗蛋白含量变化与蛋白酶活性没有相关性,而总糖与粗脂肪含量变化分别与淀粉酶、脂肪酶有相关性。因此,部分消化酶活性变化与黑水虻幼虫养分组成具有一定的联系,本研究结果为工厂化养殖黑水虻提供一定的理论基础。     

嗜热四膜虫胱硫醚γ-裂解酶Cgl1的表达、定位及功能分析

含硫氨基酸在不同的生物体中具有重要调节功能,转硫途径相关酶促进半胱氨酸的生成和硫化氢产生。本研究从嗜热四膜虫中鉴定一种胱硫醚γ-裂解酶（cystathionine γ-lyase 1,CGL1,TTHERM_00052400）基因。CGL1在营养生长期高水平表达,而在饥饿阶段和有性生殖期,维持在较低的表达水平。通过密码子优化,人工合成CGL1基因,构建重组表达质粒pGEX-CGL1,转化大肠杆菌BL21(DE3)。E.coli/pGEX-CGL1表达重组蛋白质GST-Cgl1,并通过亲和层析获得纯化。GST-Cgl1裂解胱硫醚产生半胱氨酸,也具有裂解半胱氨酸和同型半胱氨酸产生H2S的活性。进一步构建重组质粒pNEO4-3HA-CGL1和pSMC1hpNEO-CGL1,转化四膜虫细胞,获得带有HA标签和干扰CGL1的突变体细胞株。免疫荧光定位表明,HA-Cgl1生长期定位在亲本大核,饥饿期定位在细胞质,有性生殖前期定位在亲本大核,而在后期定位在胞质中。CGL1干扰的突变体细胞株在有性生殖过程中不能形成合子核,发育中的小核异常降解,产生仅有大核的异常单细胞。结果表明,嗜热四膜虫含有进化中保守的胱硫醚γ-裂解酶Cgl1。Cgl1具有产生和裂解半胱氨酸的活性。Cgl1定位在细胞质和细胞核中,参与了有性生殖过程细胞核的发育。     

不同投料方式对黑水虻幼虫生长性能的影响

以获得黑水虻Hermetia illucens转化有机废弃物的养殖投喂工艺参数为目标,采用实验室小试模拟试验,以餐厨垃圾为试验原料,研究不同投料方式（1次、2次、3次和4次投料）对黑水虻转化餐厨垃圾过程中幼虫生长性能的影响。结果表明,采用多次投料方式,随着投料次数增加,对转化物料料温波动影响较大,不利于幼虫快速生长;在投虫量和投料量相同条件下,养殖周期为10 d,其中以1次投料处理组的收虫体重、体长、单位面积虫产量为最高,料虫比为最低,与2次投料差异不显著（P＞0.05）,但与3次、4次投料处理组差异显著（P＜0.05）;黑水虻转化废弃物前期较低的物料含水率更加有利于虫体生长,而后期物料含水率较高则更为有利。通过生产性能分析发现,从投料回报效果角度考虑生产性能以1次投料为最佳,而从高效率处理餐厨垃圾和投料回报效果两者角度综合分析,生产性能以2次投料为最佳。该结果可为构建黑水虻转化餐厨垃圾标准化生产工艺参数技术体系奠定基础。