《Microbial Ecology》：Stage-Specific Microbiota Transitions Throughout Black Soldier Fly Ontogeny
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为破解黑水虻（BSF）规模化养殖中产卵调控难题，本研究通过16S rRNA基因测序系统解析其全生命周期微生物群动态。发现幼虫期以肠杆菌科（Enterobacteriaceae）为主，卵期则显著转变为伯克霍尔德菌科（Burkholderiaceae）主导，并证实卵表微生物在产卵过程中通过产卵器接种获得。该研究为通过微生物干预提升黑水虻繁殖效率提供了理论依据，对推动昆虫蛋白可持续生产具有重要意义。
在全球人口持续增长与有机废弃物处理压力倍增的双重挑战下，开发替代蛋白质来源已成为缓解粮食生产环境影响的迫切需求。黑水虻（Hermetia illucens）因其能够高效转化有机废弃物为高价值昆虫蛋白，近年来被视为替代豆粕和鱼粉的理想候选者。然而，其规模化养殖仍面临成虫产卵效率低、幼虫收获不协调等瓶颈，这些难题与微生物群落在宿主发育过程中的作用密切相关。尤其值得注意的是，卵表微生物群落作为潜在调控雌虫产卵行为的关键因素，其来源与组成动态至今尚未明确。
发表于《Microbial Ecology》的最新研究《Stage-Specific Microbiota Transitions Throughout Black Soldier Fly Ontogeny》系统揭示了黑水虻全生命周期微生物群的更替规律。该研究团队通过比较幼虫肠道（饲喂灭菌/未灭菌饲料）、血淋巴、蛹体细胞浆、产卵器洗涤液、卵巢卵、新鲜产出卵、成虫接触卵及表面灭菌卵等10类样本的微生物组成，发现幼虫期以摩根菌（Morganella）、大肠杆菌（Escherichia）和变形杆菌（Proteus）等肠杆菌科为优势菌属，而卵期微生物多样性显著降低，伯克霍尔德菌-卡巴勒隆尼亚-副伯克霍尔德菌（Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia）成为绝对主导类群。
关键技术方法概述
研究采用16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序（Illumina MiSeq平台）分析微生物群落结构，通过DADA2流程获得扩增子序列变体（ASV）。利用线性判别分析（LEfSe）识别阶段特异性标志菌群，并通过PERMANOVA检验组间差异。样本队列来自实验室连续繁殖7代的黑水虻种群，饲养条件严格控温（27±0.5°C）控湿（60±0.5%）。卵细胞质微生物通过显微操作提取后培养分离，并通过Sanger测序鉴定菌种。
研究结果
微生物群在科水平相对丰度的阶段性演替
幼虫肠道微生物群不受饲料灭菌处理显著影响，均以肠杆菌科为核心类群。血淋巴样本中肠杆菌科丰度下降，而芽孢杆菌科（Bacillaceae）和伯克霍尔德菌科比例上升。蛹期肠杆菌科与伯克霍尔德菌科丰度接近，成虫期肠杆菌科重新占优，但伯克霍尔德菌科仍保持高丰度。所有卵样本中伯克霍尔德菌科占比超70%，其中表面灭菌卵（ES）和成虫接触卵（EC）的群落结构高度相似，表明伯克霍尔德菌科在卵表具有显著竞争优势。
卵表微生物群多样性动态与特有ASV分布
卵期微生物香农多样性指数显著低于幼虫期（p=0.020）和成虫期（p=0.004）。维恩图分析显示，幼虫期特有ASV数量最多（118个），而成虫产卵器洗涤液（WS）与新鲜产出卵（EA）独家共享22个ASV，显著高于卵巢卵（EO）与雌虫腹部（FA）的共享ASV数量（3个），证实微生物在产卵过程中通过产卵器主动接种至卵表。
标志菌群识别与群落结构差异
LEfSe分析确定伯克霍尔德菌-卡巴勒隆尼亚-副伯克霍尔德菌为卵期标志菌群（LDA≥2），而幼虫期以摩根菌、蜜球菌（Melissacoccus）和大肠杆菌/志贺菌（Escherichia/Shigella）为特征菌属。PERMANOVA证实不同发育阶段（p=0.001）及组织部位（p=0.001）的微生物群落结构存在显著差异。
卵活力与幼虫生长评估
仅新鲜产出卵（EA）和成虫接触卵（EC）可成功孵化，而卵巢卵（EO）和表面灭菌卵（ES）完全失活。幼虫在灭菌与未灭菌饲料中的生长无显著差异，但未灭菌饲料组死亡率较高，灭菌饲料组化蛹率较低。
卵细胞质微生物分离
从单个卵细胞质中分离出黄檗芽孢杆菌（Bacillus zanthoxyli）和西宫皮球菌（Dermacoccus nishinomiyaensis），但二者未在主流测序数据中检出，提示其可能为低丰度共生菌或污染物。
结论与展望
本研究首次揭示伯克霍尔德菌科在黑水虻卵表微生物群中的核心地位，并证明其定植发生在产卵过程中而非卵内遗传。该发现颠覆了传统认为卵表微生物主要来自环境接种的认知，为通过人工接种特定菌群调控产卵行为提供了新思路。未来研究需聚焦伯克霍尔德菌科功能（如营养素补充、杀虫剂降解）、微生物垂直传播机制及其对幼虫免疫和转化效率的调控作用，最终推动黑水虻养殖向精准微生物管理方向演进。
