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为探究膳食纤维及添加生物炭（Biochar）和过磷酸钙（SSP）对黑水虻幼虫（BSFL）肠道和粪便微生物群的影响，研究人员用不同底物饲养 BSFL。结果显示，不同底物影响幼虫生长、矿物含量和微生物群。该研究揭示了 BSFL 与微生物群的互作机制，为昆虫养殖提供参考。
在当今资源循环利用备受关注的时代，农业领域对于如何高效利用废弃物、建立可持续的营养循环，成为了科研人员重点攻克的难题。污水污泥富含磷（P）、钙（Ca）等矿物质，本可作为宝贵的肥料来源，然而其中的重金属和病原体却限制了其在农业中的直接应用。与此同时，黑水虻幼虫（Black Soldier Fly Larvae，BSFL）因其能将多种底物转化为富含蛋白质、脂质和矿物质的生物质，在废弃物处理和饲料生产方面展现出巨大潜力，逐渐进入人们的视野。但目前对于不同底物，尤其是添加源自污水污泥的矿物后，对 BSFL 肠道和粪便微生物群的影响，仍知之甚少。
为了深入探究这一问题，德国农业动物生物学研究所（Research Institute for Farm Animal Biology，FBN）的 Henry Reyer、Manfred Mielenz 等研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Animal Microbiome》杂志上，为揭示 BSFL 与微生物群在底物转化过程中的相互作用机制，提供了关键线索，对优化昆虫养殖和饲料生产意义非凡。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们精心准备了不同的饲养底物，包括鸡饲料（Chicken Feed Diet，CD）、高纤维盖恩斯维尔蝇饲料（Fly Diet，FD），以及在 FD 基础上分别添加生物炭（FD + BCH）和过磷酸钙（FD + SSP）的饲料。这些饲料中的生物炭由污水污泥在 500 - 700°C 无氧条件下碳化制成，过磷酸钙则通过污水污泥焚烧后的灰分经酸处理得到。接着，研究人员选取来自德国 Hermetia Baruth GmbH 公司的 BSF 种群进行饲养实验，每个处理设置多个重复。待幼虫发育至预蛹期（约 18 - 20 天），采集幼虫、粪便及底物样本。然后，研究人员对样本进行处理，提取 DNA。利用 16S rRNA 基因扩增子测序技术，分析微生物群落组成；通过定量 PCR 技术，测定细菌、古菌和真菌的数量；运用多种生物信息学分析方法，评估微生物多样性、差异丰度等。
研究结果如下：
- 幼虫生长与矿物含量：饲养在 CD 底物上的 BSFL 体重和干物质含量显著高于 FD 基底物组。不同底物饲养的幼虫矿物含量差异明显，FD + SSP 组幼虫体内 Ca、P、Na 和 K 浓度最高，FD + BCH 组铁含量数值最高，而 FD 基底物组幼虫的锌浓度低于 CD 组。
- 微生物多样性分析：通过 α 多样性分析发现，CD 组幼虫粪便和肠道样本中的微生物 α 多样性指数，普遍低于 FD 基底物组，仅幼虫肠道中的逆辛普森指数除外。β 多样性分析显示，不同底物来源的样本以及样本的不同来源（幼虫肠道、粪便和底物）之间，微生物群落存在显著差异。
- 微生物组成分析：细菌在幼虫粪便和肠道样本的微生物群落中占主导地位。CD 组粪便中的细菌丰度显著高于 FD 基底物组，而幼虫肠道中各组细菌丰度相似。古菌在样本中含量极少，生物炭的添加使 FD + BCH 组幼虫肠道中古菌丰度增加。真菌在粪便和幼虫样本中的总量相当，FD + SSP 组粪便中的真菌丰度较高。
- 微生物群落差异分析：在家族水平上，CD 组粪便和幼虫肠道的微生物群落复杂性较低，主要由摩根氏菌科（Morganellaceae）和乳杆菌目（Lactobacillales）的家族主导。而 FD 基底物组的微生物组成分布在多个家族。在属水平上，对 FD、FD + BCH 和 FD + SSP 组的比较分析发现，不同组间微生物属的丰度存在差异。例如，FD + BCH 组幼虫肠道中大肠杆菌 - 志贺氏菌（Escherichia - Shigella）、摩根氏菌（Morganella）等属的丰度较低；FD + SSP 组中，假单胞菌（Pseudomonas）、食酸菌属（Ochrobactrum）等与磷溶解相关的微生物属丰度增加。
研究结论和讨论部分指出，本研究充分表明 BSFL 对不同饲养底物具有强大的适应性。CD 底物虽能促进幼虫生长，但会降低微生物多样性；高纤维的 FD 饮食则能充分发挥整体生物的底物转化潜力，实现可持续生产。添加生物炭有助于优化底物微生物生长环境，为幼虫提供钙源，但不能作为额外的磷源。过磷酸钙的添加促进了具有磷溶解特性的假单胞菌和真菌的生长，可能提高底物中磷的生物利用度。然而，使用污水污泥衍生产品饲养 BSFL 时，重金属积累的风险不容忽视，其对微生物群落的影响还需进一步研究。
综上所述，该研究揭示了 BSFL 及其微生物群在底物生物转化过程中的特定机制，为利用污水污泥衍生产品进行昆虫养殖提供了理论依据。未来，可通过针对性的微生物接种实验，进一步探究微生物对底物营养的适应机制，以及幼虫对微生物群落的主动影响，从而推动昆虫养殖产业的可持续发展。
