取食聚苯乙烯塑料对黄粉虫幼虫肠道微生物群落的影响北大核心

随着塑料在人类社会中的普及,越来越多的废弃塑料及其前体物质被遗留在环境中,且其在自然环境中的降解速度十分缓慢,为此寻找有效的降解途径成为亟待解决的科学问题。【目的】探究利用黄粉虫(Tenebrio molitor)幼虫取食聚苯乙烯对其肠道微生物种群及其代谢路径的响应,以期通过食物诱导寻找一条生物降解和利用聚苯乙烯的有效途径。【方法】以聚苯乙烯为唯一食物来源喂饲黄粉虫幼虫,通过测量幼虫存活率和个体的体重来测定其生长发育情况;通过对其肠道内容物进行16S rRNA基因测序,分析其肠道菌群结构的变化;采用京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析法来预测相关功能基因。【结果】取食聚苯乙烯黄粉虫幼虫存活率和体重均下降,聚苯乙烯塑料明显减少;取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道菌群丰度与多样性明显减少,在门水平,取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道的优势菌为变形菌门(Proteobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)和厚壁菌门(Firmicutes);在属水平,取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道优势菌为螺旋体菌属(Spiroplasma)、肠杆菌(Enterobacillus)和大肠埃氏-志贺氏菌(Escherichia-Shigella);通过KEGG功能预测,找到与芳香类和烷烃降解功能相关的基因共18种,取食聚苯乙烯组黄粉虫幼虫肠道菌群降解聚苯乙烯相关通路丰度升高,相关基因表达增强。【结论】聚苯乙烯可以为黄粉虫幼虫生长发育提供一定的物质和能量,且能够使其完成一个世代过程;幼虫长时间取食单一食物后,其肠道菌群结构会发生目标性变化,利用KEGG预测能够找到与聚苯乙烯代谢相关的基因,为后续研究工作提供了有价值的依据。     

黄粉虫在不同饲料比例下的泡沫降解率研究

为降低塑料泡沫的污染，探索在不影响黄粉虫Tenebrio molitor L.正常生长发育情况下的最大泡沫降解率。组建了黄粉虫在泡沫与麸皮的质量比为(1∶10)，(1∶8)，(1∶6)，(1∶4)，(1∶2)五种不同饲料配比下对泡沫的降解情况分析表，结果表明，黄粉虫在泡沫饲料比为 (1∶6)时泡沫的降解率最大，可达 74.21%，且此时的生长发育情况与空白对照组持平，而在泡沫饲料比为 1∶4 时只有 35.86% ，(1∶10)，(1∶8)，(1∶2)下分别为 45.58% ，49.26% ，37.24% 。泡沫降解率与虫的增重量都随泡沫占的比重的增加呈抛物线趋势，在(1∶6)时达最大，此后下降。分析得出结论，黄粉虫的泡沫饲料比为 1∶6 时既不影响黄粉虫生长且泡沫降解最优。      

基于啮食泡沫塑料黄粉虫肠道菌群中聚苯乙烯生物降解的探究

【背景】石油基塑料垃圾污染具有高度的化学惰性而不易分解,严重威胁着生态和海洋环境,筛选其高效降解菌并利用生物法治理塑料污染具有重要意义。【目的】聚苯乙烯是其中一种不能降解且用途广泛的塑料。近期有研究报道黄粉虫幼虫可啮食聚苯乙烯泡沫塑料。本文以啮食聚苯乙烯白色泡沫塑料的黄粉虫幼虫为研究材料,以期从肠道菌群中分离聚苯乙烯降解菌。【方法】分别以聚苯乙烯泡沫塑料与麦麸(对照组)为唯一食物来源饲喂黄粉虫幼虫,经过60 d的驯化,采用多种培养基对幼虫肠道提取液及虫体粪便排泄物进行分离、培养;通过形态学特征观察、扫描电镜与16S rRNA基因、ITS序列分析扩增、测定,根据序列信息构建系统进化树确定菌株的分类地位;将真菌菌种分别接种于加有PS膜片与颗粒的液体培养基中振荡培养,对膜片的力学性能变化进行测定,并对聚苯乙烯颗粒失重率进行计算。【结果】从幼虫粪便中分离的2株好氧菌分别被鉴定为Bacillus anthracis Ames PSI-1和Enterobacter cloacae PSI-2,从肠道中分离的真菌被鉴定为Aspergillus niger KHJ-1;电镜检测PS膜片表面出现大量孔洞,并且膜片疏水性减弱而亲水性增强,膜片的断裂伸长率与拉伸强度等力学性能也显著下降;真菌KHJ-1对PS颗粒的60 d降解测定中,发现PS颗粒由5 g原始重量减少了214.8 mg,失重率为4.29%。【结论】黄粉虫肠道中存在可以降解聚苯乙烯塑料的菌株,具有开发为新型降解聚苯乙烯高分子塑料的潜力。     

高通量测序探究啮食聚苯乙烯泡沫塑料黄粉虫的肠道菌群结构

【目的】塑料废物处理是世界环境难题,近期有研究报道黄粉虫可啮食聚苯乙烯泡沫塑料,肠道细菌可能在黄粉虫生物降解塑料的过程中起重要作用。本文以啮食聚苯乙烯泡沫塑料的黄粉虫幼虫(Tenebrio molitor)为材料,探究其肠道细菌的多样性和细菌群落组成。【方法】分别以聚苯乙烯泡沫塑料(聚苯乙烯组)和纸片(对照组)为唯一食物来源喂养黄粉虫幼虫,在90 d后采集粪便样品,对16S r RNA基因V3-V4区进行PCR扩增和高通量测序,并以PICRUSt进行肠道菌群的功能预测。【结果】饲喂期间,两组黄粉虫均正常存活,部分幼虫完成变态发育。泡沫塑料有明显的减重。样本测序共得到144 258条有效序列,179个OTU,共涉及10个门111个属。其中,聚苯乙烯组黄粉虫的肠道细菌在属水平高丰度的是Alcaligenes(35.9%)、Brevundimonas(12.3%)、Myroides(10.3%)。基于16S r RNA基因序列的功能预测表明,在聚苯乙烯组中,芳香类化合物的降解基因被明显富集。【结论】高通量测序揭示了啮食聚苯乙烯泡沫塑料的黄粉虫肠道菌群的多样性,这对从黄粉虫肠道中分离高效降解聚苯乙烯的细菌具有指导意义。     

饲养密度对黄粉虫幼虫生长发育的影响

黄粉虫原是一种仓库害虫 ,由于其幼虫、蛹、成虫都含有丰富的蛋白质和多种氨基酸 ,已被作为饲用资源昆虫来开发利用。作为一种群集性的昆虫 ,黄粉虫幼虫的生长受密度影响可分为 2个阶段 ,一是幼虫孵化后 1个月这段时间内 ,高密度处理的幼虫平均体重大于低密度处理的幼虫平均体重 ;二是孵化 1个月后直到化蛹 ,这段时间低密度的幼虫生长要比高密度的幼虫快得多。密度越大 ,历期越长。但密度对化蛹率没有影响。在幼虫生长过程中 ,各处理组中只有 3 2 0头虫密度处理组的幼虫在生长 1个月后显出拥挤效应。     

黄粉虫的研究

黄粉虫的幼虫是一种可开发利用的动物性蛋白饲料。本文报道了此虫的生物学特性、温湿度及食料与其生长发育、生殖的关系和饲养技术。     

鳝鱼摄食黄粉虫的饵料转化效率研究

于1998～1999年初步研究了鳝鱼摄食黄粉虫幼虫的饵料转化效率。结果表明,在相同的放养密度1.5kg·m^-2下,试验条件A(水温17±3℃,2～3d换一次水,环境安静,鱼种健康),干物质转化效率平均为20.1%,能量转化效率平均为13.9%,N、P转化效率各为22.0%、28.9%。试验条件B(水温为24±4℃,约7d换一次水,鱼种品系混杂,个别鱼体质较差),干物质转化效率平均为11.3%,能量转化效率平均为7.8%,鳝鱼长期摄食黄粉虫,生长速度较慢。在生产中宜交替投喂多种活饵或配合饲料与活饵混合投喂。     

发酵牛粪对黄粉虫幼虫生长发育的影响

为寻找大型养殖场牛粪资源化与产业化利用途径,本文探讨了杂食性黄粉虫转化与利用牛粪的可行性.将牛粪和黄粉虫常规饲料(65％麦麸、30％玉米面、5％豆粕)按梯度比例混合后,用有益微生物菌群(EM)发酵,筛选出FD1、FD2(牛粪含量分别为60％、80％)两组发酵饲料作为处理,以常规饲料为对照(CK)进行黄粉虫幼虫饲养试验,研究不同发酵料对黄粉虫幼虫生长曲线、死亡率、化蛹率、抗氧化系统等的影响,评价黄粉虫幼虫对发酵牛粪饲料的适应性.结果表明:与CK相比,虽然FD1处理黄粉虫幼虫生长周期延长了20 d,死亡率有所上升,但黄粉虫幼虫单体取食总量增加49％ (P＜0.01),末龄幼虫单体质量增加28％(P＜0.01),粗脂肪含量提高26％(P＜0.05),不饱和与饱和脂肪酸含量的比值比CK高32％(P＜0.05),抗氧化酶活性显著增强,对发酵饲料表现出良好的适应性;而FD2处理各项指标均比CK差,表现出较低的适应性.表明在FD1处理条件下,可利用黄粉虫3龄幼虫对牛粪进行资源化利用,具有较好的应用前景.     

黄粉虫营养成分的分析研究

为解决饲养广西特产经济动物蛤蚧的饲料难题,我们从北京动物园引进黄粉虫TenebriomolitorL．繁殖饲养蛤蚧获得成功。经多年试验证明,用黄粉虫喂养蛤蚧生长快,个体肥,特别秋末春初更为突出,一般每条蛤蚧月增重1．7～18．8g,比用灯光诱虫或用蝗虫、蝇蛆喂养的效果好[1]。目前许多单位利用黄粉虫喂养蝎子、蛤蚧、龟、鸟、蜈蚣、牛娃等经济动物效果很好,为了进一步开发利用这一优良昆虫饲料,对它的营养成分进行测定分析,测定结果如下。1材料与方法采用继代繁殖后的成熟幼虫、蛹、成虫进行测定分析。饲养堂为4×6m2的平房。一般温度在1…     

大麦虫幼虫取食塑料的研究

【目的】近年来,有关昆虫取食降解塑料废弃物的研究备受关注。本文研究大麦虫Zophobas atratus幼虫取食塑料后的生长发育、肠道内微生物菌群的变化,以及经过肠道后塑料的重量损失和分子量的变化,为进一步研究大麦虫幼虫降解塑料废弃物提供科学依据。【方法】以聚苯乙烯泡沫和聚乙烯发泡棉饲喂大麦虫幼虫,测定其存活率、虫重、化蛹率;使用凝胶渗透色谱法分析经过大麦虫幼虫肠道后塑料的分子量变化;通过Beta多样性、菌群组成、PICRUSt功能预测分析取食塑料后的大麦虫幼虫肠道微生物多样性及其与石油基塑料之间的关系。【结果】取食聚苯乙烯和聚乙烯泡沫塑料25d后,大麦虫幼虫存活率分别为（58.67±4.04）%和（62.5±5.27）%,取食麦麸组的大麦幼虫存活率为（84.5±0.87）%;取食塑料后大麦虫幼虫体重没有显著增加、不能化蛹;经大麦虫幼虫取食后,聚苯乙烯分子量降低,聚乙烯分子量升高;幼虫肠道内与塑料降解相关细菌相对丰度升高;取食聚苯乙烯后,幼虫肠道中芳香烃和烷烃降解基因携带菌得到富集。而取食聚乙烯后,幼虫肠道中芳香烃和烷烃降解基因携带菌并没有被富集。【结论】大麦虫幼虫对聚苯乙烯和聚乙烯有一定的降解能力,但对聚乙烯的降解能力较差,这2种塑料均不能为大麦虫幼虫的生长发育提供足够的营养和能量。     

饲养条件对黄粉虫幼虫生长及存活的影响

采用5因素2次正交旋转组合设计,以黄粉虫幼虫饲养过程中饲养温度(X1)、相对湿度(X2)、虫粪筛除频率(X3)、饲养密度(X4)以及饲料含水量(X5)5因素为参试因素,考查它们对黄粉虫高龄幼虫的生长及存活的影响,建立并进行了简化得到了以黄粉虫幼虫增重率及死亡率为目标函数的回归模型：Y增＝127．5079 18．6559x5 2．7894x3x4-2．3854x3x5-3．0594x1^2 1．824lx3^2-3．8559x5^2;y死＝1．7459 0．4l08x1 0．0975x2 0．9025x4 0．3442x5 0．0834x1^2 0．3060x4^2-0．2623x5^2。分析结果表明：影响黄粉虫幼虫生长后期增重及死亡的主要因素分别为饲料含水量和饲养密度;饲料含水量和温度对黄粉虫增重有着重要的影响,饲养密度、温度、饲料含水量对黄粉虫的死亡有着重要的影响,其影响均达1％或5％显著水平;推荐的饲养条件为：温度24—27℃、相对湿度64％一70％、筛粪频率2—4d／次、饲养密度0．42-0．49g／cm^2、饲料含水量l3．48％-l7．48％。     

不同温度条件对利用黄粉甲繁育管氏肿腿蜂的影响

在恒温 2 0 ,2 2 ,2 4,2 6,2 8和 3 0℃的实验条件下 ,利用黄粉甲TenebriomolitorL .做中间寄主繁育管氏肿腿蜂SclerodermaguaniXiaoetWu ,测定了其发育历期和寄生率等生物学参数。结果显示 ,在被测温度范围内 ,管氏肿腿蜂的发育速率与温度呈正比关系 ,即随着温度的升高 ,发育历期逐渐缩短。卵至羽化的发育起点温度为 1 3 60℃ ,有效积温为 3 2 0 0 7日·度。温度对管氏肿腿蜂的寄生率、寄生成功率、产卵量、子代蜂的数量和性比都有较显著影响。结合发育历期的结果 ,认为适于人工大量繁蜂的温度范围为 2 4～ 2 8℃ ,2 6℃为最适温度。     

槲皮素对黄粉虫血淋巴酚氧化酶的生理效应

用酶标仪法测定了槲皮素对黄粉虫Tenebrio molitor酚氧化酶（phenoloxidase, PO）的生物活性。结果表明：在离体条件下,对黄粉虫血淋巴PO的IC₅₀为0.625 mmol/L。在活体情况下,当槲皮素-DMSO溶液或槲皮素水悬浮液（5 μL）注入虫体后,在浓度低于1.0 mmol/L时对黄粉虫血淋巴PO具有激活作用,当浓度高于2.0 mmol/L时则对PO具有明显的抑制作用;单独注射5 μL DMSO溶液对PO活性亦有一定的激活作用。试虫被注射槲皮素后,PO活性在2～4 h内迅速下降,然后缓慢上升,处理8 h左右达到最高点,其后低浓度处理PO活性保持不变,而高浓度处理则逐渐下降,提示低浓度槲皮素可以引起试虫的免疫反应。在PO测活体系中加入0.5％的BSA后对PO活性无影响,并能使槲皮素在测活体系中保持稳定。     

饲喂黄顶菊对黄粉虫生长发育及繁殖的影响

【背景】黄顶菊是近年来人侵我国的一种有害杂草,其竞争力强,给自然界造成了严重危害,同时也产生了大量的生物质资源。作为一种杂食性昆虫,黄粉虫易于饲养,可以用于多种生物质资源的转化处理。【方法】本研究分别以黄顶菊、小白菜和西瓜皮作为青料,与麦麸等配制成人工饲料后,对黄粉虫进行定期饲喂,研究其对黄粉虫幼虫、成虫生长发育及繁殖的影响。【结果】黄粉虫幼虫饲料中添加一定比例的黄顶菊与添加小白菜相比,虫体生物量增长率较低,饲料利用率和死亡率较高;成虫饲料中添加黄顶菊与添加西瓜皮相比,黄粉虫平均寿命延长,单雌产卵量减少,且差异均显著,体长略有减小。【结论与意义】本研究对利用黄粉虫转化处理黄顶菊的效果做出了初步评价,即黄粉虫能够取食黄顶菊,但转化处理效果不太理想。     

Regulation of development of the grain beetle Tenebrio molitor by neuropeptides

Summary

Two neuropeptides (NPs), hydra head activator (HHA), and the luteinizing hormone releasing hormone (LHRH), were used to study their effects on the development of the larvae of the grain beetle Tenebrio molitor (mealworms). The larvae received the NPs in the course of development at the beginning or at the end of instar. The LHRH given at the beginning of the instar stimulated molting and pupation in larvae; it did not affect molting in the late period of the instar. The C-end fragment of LHRH_(9–10) produced fewer molts and increased the duration of the instar period. The effect of this fragment was weak when it was injected at the initial period of the instar; it was considerably stronger in the end of the instar. It inhibited development when administered during the last instar. On the contrary, the N-end fragment of the LHRH_(1–2) stimulated growth and development of larvae. The action of these NPs can be connected to the function of the hormones of metamorphosis. The HHA administrated to the larvae at different days of the instar stimulated molting but in the last instar it delayed pupation. The C-end of the HHA_(7–11) stimulated molting when injected during the whole period of the instar. The other C-end fragments, the HHA_(8–11) and HHA_(9–11) had inhibitory effects on the molting. The injection of the N-end fragment of the HHA_(1–5) had no effect. The action of HHA and its fragments did not correlate with the function of the hormones of metamorphosis.     

泰山虫草对黄粉虫的侵染特性研究

报道了用泰山虫草分生孢子悬浮液接种活体黄粉虫,提取被侵染的黄粉虫体液,并测定不同侵染时间虫体液中酶活性的动态变化。结果表明:泰山虫草分生孢子能成功的侵染黄粉虫并长出子座;接种第2~4 d后即可导致黄粉虫体内活性发生不同程度的变化,说明黄粉虫具有独特的防御病原微生物的侵染机制。