《MicrobiologyOpen》：Omics Analysis of Lignin Degradation by the Gut Microbiomes of Wood-Eating Hypomeces squamosus Fabricius
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本研究通过多组学技术系统解析了取食高木质素饮食的鳞象甲（Hypomeces squamosus Fabricius）肠道微生物的木质素降解机制。研究发现Pantoea为优势菌属（29.82%），高木质素组中辅助活性（AA）家族碳水化合物活性酶（CAZymes）表达量提升1.18倍，关键基因MHS-HN_11398_2（原儿茶酸2,3-双加氧酶）和MHS-HN_4821_1（粘康酸内酯D-异构酶）显著富集，并鉴定出邻位/间位裂解儿茶酚及原儿茶酸开环三条降解途径。该研究为昆虫肠道微生物资源在木质纤维素生物炼制中的应用提供了理论依据。
抗生素实验验证肠道微生物作用
通过庆大霉素抑制实验证实鳞象甲木质素降解能力主要源于肠道微生物。处理组（TG）昆虫肠道菌落形成单位（CFU）数量显著下降，生存率和食物消耗率随抗生素处理时间延长而降低（p?<?0.05），表明清除肠道微生物直接影响宿主对木质素的消化能力。该结果与白蚁、天牛等木材取食昆虫的肠道微生物功能类似，印证了昆虫-微生物互作在木质纤维素降解中的核心地位。
肠道微生物群落结构与功能特征
宏基因组测序显示，高木质素组（MHS_I）微生物丰富度高于低木质素对照组（MHS_K）。在门水平上，Proteobacteria为两组优势菌门；属水平上，高木质素组中Pantoea相对丰度达29.82%，显著高于对照组的Wolbachia和Enterobacter。功能注释表明，高木质素组中碳水化合物转运代谢（EggNOG G类）基因表达量提升1.26倍，辅助活性（AA）家族酶表达量增加1.18倍，包括木质素过氧化物酶（AA2）、锰过氧化物酶（AA2）、香草醇氧化酶（AA4）和1,4-苯醌还原酶（AA6）等关键木质素降解酶。
CAZyme家族表达谱解析
共注释到8185个CAZyme家族蛋白，其中AA家族酶284个。高木质素组中AA2、AA4、AA6家族酶表达量显著上调，尤其是Pantoea alhagi来源的AA6家族基因。这些酶通过催化木质素聚合物的初步解聚（如醌类还原、芳香环氧化），生成儿茶酚、原儿茶酸等中间产物，为后续开环反应奠定基础。
差异表达基因与代谢通路挖掘
转录组分析鉴定出3040个差异表达基因，其中75.76%为上调基因。木质素降解相关基因占比约0.03%，包括原儿茶酸3,4-双加氧酶（MHS-HN_11398_2）、乙醇脱氢酶（EC 1.2.1.10）和粘康酸内酯D-异构酶（MHS-HN_4821_1）等。KEGG通路富集分析揭示三条核心降解途径：儿茶酚的邻位裂解（生成3-氧代己二酸）、间位裂解（生成乙酰辅酶A）以及原儿茶酸开环途径（进入苯甲酸降解通路）。这些途径通过双加氧酶、异构酶和脱氢酶的协同作用，将芳香族中间体逐步转化为小分子碳水化合物。
研究意义与前景
本研究首次通过多组学联用策略系统揭示鳞象甲肠道微生物的木质素降解网络，明确了Pantoea菌属的核心作用及AA家族酶的功能优势。尽管未能分离全部降解菌株，但研究结果为开发新型木质纤维素生物转化技术提供了候选基因库和代谢路径参考，对推动碳循环利用及生物能源开发具有潜在应用价值。
