水分胁迫对黄粉虫生长发育及基因表达的影响及其在可持续养殖中的应用

为解决昆虫养殖中水资源消耗与成本控制问题，研究人员通过设置H2O-100、H2O-50和H2O-0三组水分梯度，探究水分胁迫对黄粉虫（Tenebrio molitor）生长、存活及HSP70、Coleoptericin B等基因表达的影响。结果表明，50%水分供给下幼虫生长与H2O-100无显著差异，而完全缺水导致生长抑制并激活应激基因。该研究为优化昆虫工业化养殖的水资源利用提供了分子依据，具有显著的经济和环境意义。

　　

在全球水资源短缺和气候变化的背景下，昆虫养殖作为可持续蛋白质来源的潜力备受关注。然而，昆虫规模化生产中的水资源消耗问题尚未得到充分研究。黄粉虫（Tenebrio molitor）因其高蛋白转化效率被欧盟列为养殖昆虫，但其生长对水分的依赖机制尚不明确。水分不足可能导致昆虫发育迟缓、免疫力下降，甚至激活应激基因，但具体分子机制及其对养殖成本的影响仍需探索。为此，波兰奥尔什丁大学的研究团队开展了一项创新性研究，揭示了水分胁迫对黄粉虫幼虫生长和基因表达的调控作用，相关成果发表在《Animal》期刊。

研究采用三组水分处理：全量供水（H₂O-100）、50%供水（H₂O-50）和无额外供水（H₂O-0），通过动态监测幼虫生长指标、存活率及qPCR技术分析应激基因表达。实验选用实验室标准品系，在26±1°C、60%湿度下用小麦麸皮和琼脂凝胶控制水分供给。

生长动力学与生物量
全量供水组（H₂O-100）幼虫最终个体重量达122.5 mg，而H₂O-50组（115.56 mg）与之无显著差异，表明黄粉虫可适应中度水分限制。完全缺水组（H₂O-0）个体重量骤降至49.87 mg，总生物量减少59%，证实水分是生长发育的关键限制因子。

基因表达分析
缺水显著激活应激通路：HSP70（热休克蛋白70）和Coleoptericin B（鞘翅目抗菌肽）在H₂O-0组表达量最高，分别较H₂O-100组提升3.2倍和2.8倍，表明其参与应对细胞脱水损伤和肠道菌群失衡。有趣的是，细胞色素P450单加氧酶（CYP4BN28）在H₂O-50组表达峰值提示其可作为中度水分胁迫的分子标记。

生态与经济意义
研究表明，将水分供给降至全量的50%可节省近5000 m3/年的工业用水，且不影响幼虫生长。这一发现为昆虫养殖的水资源优化提供了双重策略：通过监测P450基因表达精准调控供水，同时利用HSP70和Coleoptericin B作为应激阈值指标。研究还揭示了黄粉虫通过代谢水合成和抗氧化系统（如细胞外铜锌超氧化物歧化酶ecCuZnSOD）适应缺水的生理机制，为选育抗旱品系奠定基础。

该研究首次系统解析了水分胁迫下黄粉虫的分子应答网络，为可持续昆虫养殖提供了科学依据。未来研究可结合微生物组分析，进一步优化水分-营养协同供给策略。