近日，动物科学学院田铃团队在环境科学与生态学知名期刊《Waste Management》（2023年影响因子7.1）上在线发表了题为“Gut microbial communities and transcriptional profiles of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae fed on fermented sericulture waste”的研究论文，在《Journal of Insects as Food and Feed》（2023年影响因子4.7）期刊上，发表题为“Proteomic and transcriptomic analysis of cold- and heat-tolerant black soldier fly (Hermetia illucens) larvae”和“Selective breeding of heat-tolerant black soldier fly (Hermetia illucens) larvae: Gut microbial shifts and transcriptional patterns”的两篇研究论文。上述工作是团队继2024年在《Waste Management》期刊上发表的皇冠足球体育黑水虻种质资源收集及选育工作后的最新进展。
在全球面临有机废弃物处理压力的大背景下，蚕桑废弃物的资源化成为产业发展的难题，传统弃置处理的方式弊端较多。黑水虻幼虫（BSFL）能够高效生物转化有机废弃物，其发展潜力备受关注。研究团队运用微生物发酵技术，对蚕桑废弃物进行发酵前处理，并以此饲养黑水虻幼虫。与未发酵组相比，在特定发酵组中幼虫半数预蛹时体重显著提高，发育时间缩短4天，存活率提高18%，废弃物的生物转化率得到提升。深入探究肠道微生物群落发现，Sedimentibacter、Clostridium、Enterococcus等有益共生菌属丰度显著增加，而Providencia、Klebsiella等有害菌属则明显减少。转录组分析表明，发酵组后黑水虻肠道中大量上调基因与氨基酸、碳水化合物、碳代谢及Toll和Imd信号通路等紧密关联，表明微生物发酵可有效调控黑水虻基因表达，增强其代谢与免疫能力，实现对有机废弃物的高效利用与营养吸收。这些结果为有机废弃物可持续管理开辟新方向，有望推动生态农业的健康发展，实现废弃物的资源化利用。以上成果论文第一作者为Fareed Uddin Memon博士后，田铃教授为论文通讯作者。
此前，团队已收集、建立了黑水虻种质资源库。以优势株（生物源株）在16℃和40℃下进行连续11代的高/低温选育，获得了相较于对照组更耐低温或高温的品系，其幼虫体重和干物质转化率显著提高。团队进一步利用RNA-seq、全长转录组测序和蛋白组测序对上述耐高/低温黑水虻差异表达基因和蛋白进行深入分析，并探讨了选育后的黑水虻耐高、低温的分子基础。以上成果论文第一作者为冯兴暴博士后，田铃教授和胡文锋副教授为论文通讯作者。
研究团队还采取了40℃高温选育九代后的幼虫肠道进行16S测序，筛选到了耐热品系黑水虻肠道的优势菌群。此外，RNA-seq结果显示，在热应激情况下40℃高温选育组差异表达上调的基因主要参与Spliceosome、Toll and Imd signaling和FoxO signaling等信号通路。这些工作为今后开发利用适应不同逆境的黑水虻种群提供了方法，揭示了黑水虻利用微生物菌群和差异基因应对热胁迫的生物学基础，同时也为黑水虻的抗逆分子育种提供了依据与参考。以上成果论文第一作者为冯兴暴博士后，田铃教授、徐汉虹教授和胡文锋副教授为论文通讯作者。
以上论文得到华南农业大学食品学院胡文峰副教授团队、植物保护学院徐汉虹教授团队、生物源生物技术（深圳）股份有限公司以及意大利因苏布里亚大学等的帮助与支持。研究得到了深圳市科创委技术攻关项目（JSGG20201102173800002）、广东省自然科学基金（2022A1515010498）、广西现代文化丝绸协同创新中心专项项目（2023GXCSSC13）和广西生态栽培与应用智能技术重点实验室专项项目(2024GXKLSEAIT02)等项目的资助。
相关论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X2500011X
https://doi.org/10.1163/23524588-00001215
https://doi.org/10.1163/23524588-00001439
文图/动物科学学院
