非水虻源微生物与武汉亮斑水虻幼虫联合转化鸡粪的研究

【目的】益生微生物在协助亮斑扁角水虻幼虫转化有机废弃物、提高其转化效率方面具有重要的作用,本研究针对非水虻源微生物,开展与水虻联合转化鸡粪的研究,以阐明外源微生物在水虻转化畜禽粪便中的作用,对其转化机制的研究及产业化生产具有重要意义。【方法】采用稀释涂平板的方法进行鸡粪堆肥和猪粪堆肥中细菌的分析,并将筛选到的细菌分别接种到无菌的鸡粪基质中与武汉亮斑水虻幼虫联合转化,通过称重法测定转化后武汉亮斑水虻及鸡粪的重量,评价转化效果及对幼虫的影响,然后将促进转化效果明显的菌株按不同比例进行复配,与武汉亮斑水虻幼虫联合转化新鲜鸡粪,分析复配菌剂对武汉亮斑水虻幼虫转化鸡粪的影响。【结果】结果显示R-07、R-09、F-03和F-06在促进武汉亮斑水虻幼虫生长和鸡粪转化的效果上最为显著。与对照组相比,水虻幼虫转化率分别提高了27.21%、15.00%、9.93%和16.29%;基质减少率分别提高了17.94%、10.42%、7.84%和9.27%。将这4株细菌配制复配菌剂与武汉亮斑水虻幼虫联合转化鸡粪,结果显示复配比例为R-07:R-09:F-03:F-06=4:1:1:1时效果最好,与空白对照相比,武汉亮斑水虻幼虫存活率提高了10.25%,幼虫虫重增加了28.41%,幼虫转化率增加了30.46%,鸡粪减少率增加了7.69%。【结论】添加通过筛选优化的非水虻来源的微生物复合菌剂能够促进水虻高效转化鸡粪,研究结果有助于改善现有的武汉亮斑水虻幼虫转化体系,为开发新型的联合转化工艺、更加有效地处理畜禽粪便奠定基础。     

不同饲养密度对亮斑扁角水虻幼虫生长发育及新鲜牛粪转化率的影响

为了解决养牛业中粪便污染问题,本研究利用亮斑扁角水虻(黑水虻)来转化利用牛粪,探讨了饲养密度对新鲜牛粪的转化效率。本试验以亮斑扁角水虻为研究对象,选择设置每20.0 kg牛粪投入3500头、8750头、17500头4日龄幼虫3个处理密度,在每个密度日均1.0 kg等量饲喂条件下,分析亮斑扁角水虻幼虫百虫重、粗蛋白、粗脂肪、牛粪转化率指标的差异,探索一种适于亮斑扁角水虻幼虫处理新鲜牛粪的饲养密度。结果表明:百虫重、粗蛋白、粗脂肪3个指标在3组处理之间都存在极显著差异。百虫重和粗脂肪两个指标和试验组密度情况在0.01的水平上显著负相关,但3个处理中转化率最高的为8750头的饲养密度。综合评价认为亮斑扁角水虻4日龄幼虫8750头/20.0 kg牛粪的投入量为实验范围内最佳饲养密度。     

环丙氨嗪对鸡粪中亮斑扁角水虻生长的影响及添加活性炭对环丙氨嗪的解毒作用

【目的】研究环丙氨嗪对鸡粪中亮斑扁角水虻Hermetia illucens幼虫生长发育的影响及添加活性炭对环丙氨嗪的解毒作用。【方法】使用含不同浓度(0, 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2.5, 5, 10和15 mg/kg)环丙氨嗪的鸡粪分别饲养3, 4和5龄亮斑扁角水虻幼虫,统计幼虫的生长发育(体重和死亡率)变化;在鸡粪中添加不同浓度(0, 10, 30, 50, 100和150 g/kg)活性炭饲养亮斑扁角水虻3龄幼虫,测定活性炭对其生长发育的影响以及对环丙氨嗪的解毒作用。【结果】在用含一定浓度环丙氨嗪的鸡粪饲养后,亮斑扁角水虻3, 4和5龄幼虫均表现出体节伸长,停止进食,直至死亡。鸡粪中环丙氨嗪对亮斑扁角水虻3, 4和5龄幼虫的致死中浓度(medium lethal concentration, LC₅₀)值分别为0.18, 1.39和6.45 mg/kg。在鸡粪中添加量为30～100 g/kg的活性炭可以显著促进亮斑扁角水虻3龄幼虫的生长发育,并且能够解除环丙氨嗪对3龄幼虫的毒性,95%有效剂量(95%effective dose, ED     

亮斑扁角水虻脂肪酸去饱和酶基因的鉴定及其在双翅目中的进化格局

【目的】在全基因组水平鉴定亮斑扁角水虻Hemetia illucens脂肪酸去饱和酶(fatty acid deaturase,FAD)基因,分析其时空表达格局,研究代表性双翅目昆虫FAD家族基因的系统发育和进化关系。【方法】以FlyBase数据库中的黑腹果蝇Drosophila melanogaster FAD氨基酸序列作为种子序列,通过本地Blastp的方法在全基因组范围搜索和鉴定亮斑扁角水虻和其他代表性双翅目昆虫的FAD家族基因;采用MEGA7.0软件通过邻接法(neighbor-joining method,NJ)推断该家族基因在双翅目昆虫中的系统发育关系,并构建了双翅目代表性昆虫FAD家族的系统发育进化树;基于亮斑扁角水虻转录组数据分析亮斑扁角水虻FAD基因在其代表性组织和生长发育时期中的表达格局并且利用RT-PCR进一步验证。【结果】本研究在亮斑扁角水虻全基因组中共鉴定到13个FAD基因,并预测了这些基因的部分特征。系统发育分析结果表明,编码亮斑扁角水虻FAD家族的基因某些成员发生了基因复制事件,例如Hill FAD-10和Hill FAD-12以及Hill FAD-9和Hill FAD-11基因;与此相反的是,亮斑扁角水虻某些FAD基因在双翅目昆虫中呈现出相似的进化模式,例如Hill FAD-5和Hill FAD-6基因,说明这些基因在双翅目昆虫进化中相对比较保守并且可能发挥重要作用。转录组数据分析及RT-PCR结果显示,亮斑扁角水虻FAD家族基因在其变态发育期间呈现不同的表达模式,其中,Hill FAD-2和Hill FAD-6在胚胎期、幼虫前期、蛹期和成虫期均有表达,Hill FAD-3主要集中于胚胎后期至4龄幼虫期间表达;与此相反,Hill FAD-4在整个发育阶段均呈现出低表达状态,说明FAD家族基因可能在亮斑扁角水虻变态发育过程中发挥不同作用。【结论】本研究结果不仅在全基因组范围鉴定了亮斑扁角水虻脂肪酸去饱和酶基因,而且预测了FAD基因家族在双翅目中的进化格局,有助于更好地了解FAD基因在物种生态适应性中发挥的作用;同时,我们鉴定的FAD基因在亮斑扁角水虻中的表达格局也提示了FAD基因在亮斑扁角水虻脂肪代谢过程中发挥重要作用。     

亮斑扁角水虻卵携带细菌的分离鉴定及其对成虫产卵行为影响

【目的】分离鉴定对亮斑扁角水虻Hermetia illucens产卵具有诱导作用卵携带细菌,探索提高亮斑扁角水虻人工繁育过程中卵收集效率途径。【方法】使用脑心浸出液肉汤(BHI)培养基对亮斑扁角水虻卵携带细菌分离纯培养;以灭菌BHI液体培养基为对照,使用筛选到的单菌株摇瓶发酵液对亮斑扁角水虻成虫进行产卵诱导试验。【结果】筛选纯培养到15株细菌,编号分别为EEAM-1,EEAM-2,EEAM-3,EEAM-5,EEAM-6,EEAM-7,EEAM-8,EEAM-9,EEAM-10A,EEAM-10B,EEAM-11,EEAM-12,EAM-13,EEAM-14和EEAM-15。经发酵液产卵诱导试验,发现有5株能显著提高亮斑扁角水虻成虫产卵量的菌株,分别为EEAM-3,EEAM-6,EEAM-7,EEAM-10A和EEAM-10B。经菌落培养特征、菌体形态比较、16S rDNA序列测定和发育树比对分析鉴定这5株细菌分别为:特基拉芽孢杆菌Bacillus tequilensis、粘质沙雷氏菌Serratia marcescens、粪肠球菌Enterococcus faecalis、短杆菌属Brevibacterium sp.和甲基营养芽孢杆菌Bacillus methylotrophicus。其中,EEAM-7粪肠球菌E.faecalis发酵液诱导的亮斑扁角水虻成虫产卵量最高,是对照组的7.400倍;其次为EEMA-10B甲基营养芽孢杆菌B.methylotrophicus,诱导的产卵量是对照组的6.531倍;再次是EEMA-6粘质沙雷氏菌S.marcescens、EEAM-10A短杆菌Brevibacterium sp.和EEMA-3特基拉芽孢杆菌B.tequilensis,诱导的产卵量分别是是对照组的5.100,4.187和2.636倍。【结论】亮斑扁角水虻卵携带细菌能显著影响繁殖期成虫产卵量,为建立稳定水虻人工养殖体系提供理论依据。     

亮斑扁角水虻人工饲养条件下适宜温度的研究

亮斑扁角水虻作为一种对环境有益的昆虫正在全球范围内受到关注,特别是能够将易腐垃圾转化为高附加值的昆虫蛋白和油脂,为下游的多个产业(食品、饲料)提供稳定的动物蛋白来源,从而实现低碳环保、循环利用的可持续发展模式。亮斑扁角水虻作为热带起源的变温动物,生长发育依赖于适宜的环境温度,本文的研究发现,亮斑扁角水虻孵化的最佳温度为32℃,孵化时间最短(56 h)、收获的初孵幼虫最多(1.86 g);其它阶段发育的适宜温度为28℃,表现为幼虫体重(19.42 g/100 head)、蛹重(13.64 g/100 head)、幼虫期(9.33 d)、蛹期(11.33 d)、成虫寿命(10.33 d)都达到最优。蛹期具有较好的温度耐受性,但成虫寿命显著受温度的影响,温度越高成虫寿命越短;数据显示亮斑扁角水虻的环境温度与主要发育参数(孵化虫量、幼虫期、蛹期、幼虫体重、蛹重)的相关性能够很好地被二项式拟合,说明亮斑扁角水虻的生长发育存在着一个最适温度区域,有利于规模化人工养殖条件下的环境优化。     

亮斑扁角水虻幼虫酶解制备蛋白胨工艺优化及蛋白胨性质

【背景】用于餐厨垃圾等有机废弃物处理的亮斑扁角水虻(Hermetia illucens, HI)含有丰富的氨基酸和营养物质,是一种优质、经济的蛋白来源。【目的】利用亮斑扁角水虻幼虫(Hermetia illucens larvae, HIL)制备蛋白胨用于细菌培养,为亮斑扁角水虻的应用方式提供新的思路。【方法】以亮斑扁角水虻幼虫为原料,利用单因素试验确定最佳酶解条件,对比分析HIL蛋白胨和市售胰蛋白胨的基本性质和功能性状,并进行细菌培养、生物化学试验,利用两种蛋白胨分别培养大肠杆菌(Escherichia coli) ATCC 25922模式细菌并通过生长动力学分析评价应用效果。【结果】制备HIL蛋白胨的最佳酶解工艺为按1.3%(质量分数)添加复合酶(胰酶:碱性蛋白酶质量比为1:1),在pH 7.0、54℃条件下反应4 h,此时HIL的水解度为(19.34±0.15)%。HIL蛋白胨和市售胰蛋白胨的功能性状和生物化学试验差异不显著(P>0.05)。大肠杆菌ATCC25922在HIL蛋白胨培养基中生长的X_max和λ分别为6.44和2.45,在市售胰蛋白胨生长的...     

武汉亮斑扁角水虻幼虫肠道微生物对其成虫产卵行为的影响

研究武汉亮斑扁角水虻幼虫肠道微生物对武汉亮斑水虻成虫产卵行为的影响。首先使用LB(Luria-Bertani)培养基对武汉亮斑水虻幼虫肠道微生物进行分离纯培养,筛选得到23株肠道微生物。以灭菌的LB液体培养基为阴性对照,使用已证实引诱产卵效果好的来自武汉亮斑水虻卵表的属于戈登氏菌属的细菌(Gordonia sihwensis)FE06为阳性对照,利用筛选到的武汉亮斑水虻幼虫肠道微生物摇瓶发酵液对武汉亮斑水虻成虫进行产卵行为实验。发现有5株武汉亮斑水虻幼虫肠道微生物(BSFLG01、BSFLG03、BSFLG04、BSFLG05、BSFLG06)对武汉亮斑水虻产卵有显著的积极促进作用,其中3株(BSFLG03、BSFLG05、BSFLG06)对水虻成虫产卵的引诱作用明显强于所设立的阳性对照FE06;菌株BSFLG07为一种毕赤酵母菌(Pichia kudriavzevii),对武汉亮斑水虻产卵有消极影响。经菌落培养特征、菌体形态比较、16SrDNA或18SrDNA序列测定和发育树比对分析,鉴定出这5种具有显著引诱武汉亮斑水虻产卵作用的微生物分别为:枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)BSFLG01、一种沙雷氏菌(Serratiasp.)BSFLG03、库德毕赤酵母(Pichia kudriavzevii)BSFLG04、皱落假丝酵母(Candida rugosas)BSFLG05、粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)BSFLG06。     

亮斑扁角水虻卵共生菌Bacillus velezensis的鉴定和产酶特征及其对幼虫分解餐厨垃圾效率的影响

[目的] 从亮斑扁角水虻（Hermetia illucens L.）卵表筛选得到一株产多种酶的卵表共生菌,对该菌进行鉴定,并探究其最适生长条件、产酶特性及其对幼虫分解餐厨垃圾效率的影响。[方法] 通过多种选择性培养基筛选得到产多种酶的菌株。通过单因素实验方法确定其最适生长条件、产酶特性及其对幼虫分解餐厨垃圾效率的影响。[结果] 经过形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,将该株亮斑扁角水虻卵表共生菌命名为贝莱斯芽胞杆菌（Bacillus velezensis EEAM 10B）。最适摇瓶培养条件为：40℃,200 r/min,pH 7.0,酵母浸粉10 g/L,葡萄糖10 g/L,培养16 h活菌数达3.1×10⁹ CFU/mL。进入稳定期后开始形成单端生芽胞,24 h后芽胞形成率95.8%。使用产酶筛选培养基培养结果表明：B.velezensis EEAM 10B菌株产木聚糖酶活性最强,其次是蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、淀粉酶和植酸酶。按照1×10⁶ CFU/g用量添加B.velezensis EEAM 10B芽胞制剂到餐厨垃圾中饲养亮斑扁角水虻,B.velezensis EEAM 10B芽胞菌剂能够显著（P<0.05）提高亮斑扁角水虻幼虫对灭菌和非灭菌餐厨垃圾的转化效率,分别为13.4%和13.54%,但物料减少率没有显著差异（P>0.05）;显著提高灭菌餐厨垃圾中幼虫存活率至95%,提高非灭菌餐厨垃圾饲养幼虫的预蛹单重0.1437 g/只,化蛹率92.57%。[结论] B.velezensis EEAM 10B菌株能够产多种酶,且在亮斑扁角水虻处理餐厨废弃物中有潜在应用价值。     

亮斑扁角水虻

<正>亮斑扁角水虻(Hermetia illucens L.,black soldier fly),是一种双翅目(Diptera),水虻科(Stratiomyidae),扁角水虻属(Hermatia)昆虫。亮斑扁角水虻体大型且细长,呈暗黑色,长12~18mm,翅呈棕色约带褐色,长8~13mm。雌性头(head)黑色,被黑毛;雌雄复眼均分离、光裸,单眼瘤前具瘤状隆起;额和颜面黑色,在触角上下方两侧各具丘状隆起,柄节和梗节差不多长,被长的鬃状毛,鞭节由5个亚节组成,基部1-7亚节短;须小,黑色;喙棕黄色。胸(thorax)黑色金属光泽,前胸背板、翅后脾和小盾片呈褐色;3对步行足,     

Using black soldier fly larvae for processing organic leachates

A large number of biodegradable byproducts including alcohols, soluble saccharides, volatile organic acids, and amines accumulate in the liquid fraction (leachate) produced as vegetal and food scrap waste decomposes. Untreated leachate, because it is rich in nutrients and organic byproducts, has a high chemical oxygen demand and is normally cleared of soluble organic byproducts by mineralization before its discharge into waterways. Mineralizing leachates using chemical and microbial biotechnologies is, however, a lengthy and costly process. We report here that the larvae of the black soldier fly Hermetia illucens (L.) (Diptera: Stratiomyidae), an insect rich in protein and lipids, and having significant commercial value, while feeding and growing off of compost leachate, lowers its chemical oxygen demand relative to that of leachate unexposed to larvae, neutralizes its acidity, and clears it of volatile organic acids, amines, and alcohols. These observations demonstrate that black soldier fly larvae could be used to help offset the cost and clean up of organic solutes in leachate waste streams while recycling carbon, nitrogen, and phosphate into usable and commercially valuable biomass.     

黑水虻油的研究与综合利用

黑水虻Hermetia illucens L.是一种高脂肪昆虫,其体脂中不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例适宜,月桂酸等中链脂肪酸含量丰富,具有开发为饲用油、食用油及工业用油的广阔前景。本文从影响黑水虻油产量和质量的因素（黑水虻发育阶段、环境因子、养殖基质及制取工艺）、黑水虻油在饲料（畜禽和水产饲料）、食品（食用油）中的应用及其作为生物柴油和化妆品用油开发等方面,总结和归纳了国内外相关研究进展,为黑水虻油的深入开发与应用提供理论参考。     

黑水虻幼虫氨基酸及其微量元素分析

黑水虻具有较高的营养价值,是一种重要的环境友好型资源昆虫.本研究采用凯氏定氮法、茚三酮柱后衍生离子交换色谱法和微波消解-电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)等多种分析技术,测定了厨余垃圾饲喂的黑水虻幼虫蛋白质、氨基酸和微量元素的组成及含量.研究结果表明,黑水虻幼虫中蛋白质的含量为40.60 g/100 g.在测定的16...     

影响根癌农杆菌转化的因素及其在单子叶作物上的应用

在植物转基因方法中,根癌农杆菌介导的遗传转化应用最为广泛,进一步提高其转化频率并扩大其宿主范围到禾谷类作物是人们所关注的问题。有多种因素影响根癌农杆菌的转化频率,包括植物的受伤反应、细菌的吸附、致病基因的诱导、植物细胞ＤＮＡ合成及修复的活力、外植体的状态等。最近的研究结果证明在适宜的条件下,根癌农杆菌还是可以有效地转化禾谷类作物。本文试就这两方面的研究进展作一论述。     

The assimilation of organic hazardous wastes by municipal solid waste landfills

Summary Co-disposal of 12 compounds representing major organic classes (aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, pesticides, phenols, and phthalate esters) with shredded municipal solid waste was tested using a laboratory-scale column and pilot-scale lysimeter to characterize transport and transformation phenomena including sorption, volatilization and bioassimilation. Leachate and gases emitted from the lysimeters were examined for identifiable products of biotransformation. The results of this investigation provided a mechanistic evaluation of the attenuating and assimilative capacity of municipal solid waste landfills for specific organic compounds. Physical/chemical organic compound characteristics were related to refuse characteristics and composition to predict compound fate. Such knowledge is useful in developíng landfill management and operational strategies consistent with the need for control of pollutant releases.     

基于“无废理念”的纺织服装工业区绿色化改造模式研究

通过对中国工业区,特别是纺织服装工业区"产废"情况的梳理,明确针对污染严重,经济效益不高的工业区进行改造的必要性。为实现对纺织服装工业区绿色化改造,从"无废理念"出发,重点研究纺织服装工业区绿色化改造的可实施路径。在研究方法上将纺织服装工业区作为研究整体,基于可持续发展思想,构建纺织服装工业区经济、社会、环境复合生态系统,运用层次分析法,选取对于该类工业园区具有代表性的经济、社会、环境指标进行评价,通过评价后总的分值,结合生命周期规律,将需要改造的纺织服装工业区进行初步筛选。同时,利用经济、社会、环境各子系统的分值,对具体改造模式加以判别。文章通过对纺织服装工业区不可持续性的内涵挖掘,将工业区绿色化改造模式与改造内容建立关联,可以通过产业绿色化改造和建成空间绿色化改造,来实现工业园区的升级与转型,进而实现可持续发展。最后,根据模式判别结果,针对不同模式在产业与建成空间的不同特征,提出相应的绿色化改造方法和政策建议。在结论中总结基于"无废理念"纺织服装工业区绿色化改造与可持续发展的辩证关系。此方法适用于其他类型的工业区改造模式判别,以促进工业区的可持续发展。     

黑水虻幼虫及预蛹抗逆性的初步研究

本文初步研究了老熟和预蛹阶段的黑水虻Hermetiaillucens对于酒精毒性、氧胁迫和高渗透压条件下的耐受特性,结果显示黑水虻幼虫和预蛹在三种胁迫因子处于20%～60%(浓度)的较低水平时,其平均死亡率低于20%,表现出良好的抗逆性。高浓度的酒精、矿物油和氯化钠溶液对于黑水虻的生存都会产生负面影响,但是幼虫与预蛹由于其生理形态上的变化,致使其在抗逆性方面表现出显著差异,预蛹阶段的黑水虻对矿物油较为敏感,而幼虫则对高盐环境的耐受性表现较弱。     

暗发酵-光发酵两阶段联合生物制氢技术研究进展

随着能源紧缺的日益加剧,以及化石燃料燃烧引起的环境问题逐渐突显,氢能作为一种清洁可再生能源越来越受到青睐。生物制氢与热化学及电化学制氢相比其反应条件温和、低耗、绿色,是一项非常有应用前景的技术。生物制氢从广义上可以分为暗发酵和光发酵产氢两种,其中暗发酵微生物可以利用有机废弃物产生氢气以及有机酸等副产物,光合细菌在光照和固氮酶的作用下可以将暗发酵产生的有机酸继续用于产氢,因此两种发酵产氢方式相结合可以提高有机废物的资源化效率。将近年来暗发酵-光发酵两阶段生物制氢技术进行整理分析,从其产氢机理、主要影响因素、暗发酵-光发酵产氢结合方式(两步法、混合培养产氢)几个方面进行阐述,最后指出该技术面临的挑战。