近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所抗蟲功能基因研究與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)揭示了重要農(nóng)業(yè)昆蟲白星花金龜幼蟲與腸道微生物協(xié)作，高效消化秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的機(jī)制。該研究為白星花金龜“害蟲益用”提供了理論支持，相關(guān)研究成果發(fā)表在《（微生物組）Microbiome》上。

白星花金龜幼蟲腸道菌群提供了主要的木質(zhì)纖維素水解酶

(相關(guān)資料圖)

白星花金龜成蟲是一種重要的農(nóng)業(yè)害蟲，為害玉米、葵花、葡萄、梨等作物；然而，其幼蟲為腐食性，不為害植物，還可以將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的昆蟲蛋白與脂肪，已經(jīng)作為“微家畜”被馴養(yǎng)，是一種資源昆蟲。該團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)，其幼蟲轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的糞砂生物腐殖酸含量為常規(guī)堆肥10倍，對(duì)植物有較好的生長(zhǎng)促進(jìn)作用，在農(nóng)業(yè)廢棄物利用、耕地修復(fù)、糧食安全與土壤碳封存等多個(gè)方面都顯示出較好的應(yīng)用潛力。

該團(tuán)隊(duì)利用前期完成的基因組測(cè)序成果，結(jié)合腸道微生物組，對(duì)白星花金龜幼蟲高效消化秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的機(jī)制進(jìn)行了探究。研究發(fā)現(xiàn)，在消化過程中，腸道菌群提供了主要的木質(zhì)纖維素水解酶，而白星花金龜幼蟲提供了生理性功能互補(bǔ)，整個(gè)消化過程如同一條精密設(shè)計(jì)的微生物發(fā)酵生產(chǎn)線，兩者相互協(xié)作，對(duì)木質(zhì)纖維素等有機(jī)質(zhì)進(jìn)行多步驟的消化利用。首先，白星花金龜幼蟲口器咀嚼磨碎木質(zhì)纖維素；進(jìn)一步，中腸的堿性環(huán)境溶解木質(zhì)纖維素；后腸的近中性環(huán)境為腸道菌群提供適宜的發(fā)酵環(huán)境，而腸道菌群合成大量水解酶對(duì)溶解后的木質(zhì)纖維素進(jìn)行消化；最后，發(fā)酵消化后的殘?jiān)?jīng)過直腸脫水，由肛門排出體外。該研究為推進(jìn)白星花金龜在農(nóng)業(yè)廢棄物的轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，下一步，科研人員將重點(diǎn)圍繞無害化、可推廣的品系培育開展研究，實(shí)現(xiàn)白星花金龜“變害為寶”。

據(jù)了解，該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

出品

科普中國(guó)智惠農(nóng)民

學(xué)術(shù)支持

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院

制作

光明網(wǎng)科普事業(yè)部

記者

宋雅娟 張蕃