黑水虻幼虫以动物粪便和腐烂的有机物为食，并将其转化为昆虫蛋白，且易于人工饲养、价格低廉，可作为动物蛋白质资源、提取抗菌物质和生物柴油等。肠道微生物群在昆虫营养转化过程中起着至关重要的作用，该研究发现在黑水虻处理餐厨垃圾体系中添加分离自黑水虻肠道的贝莱斯芽孢杆菌10B（Bacillus velezensis EEAM 10B），能够提高黑水虻幼虫的存活率、物料利用率、幼虫干重及幼虫粗蛋白和粗脂肪含量。
该研究进一步通过高通量测序揭示了贝莱斯芽孢杆菌10B对黑水虻幼虫肠道微生物菌群的互作影响及其在餐厨垃圾生物转化中的作用机制。证实贝莱斯芽孢杆菌10B菌株能在黑水虻幼虫肠道中定殖，并改变幼虫肠道中微生物群落结构。通过冗余分析（RDA）分析，发现存活率、物料转化率、幼虫干重和粗蛋白含量与贝莱斯芽孢杆菌10B菌株添加呈显著正相关，粗脂肪含量与贝莱斯芽孢杆菌10B菌株添加呈显著负相关。Pearson 相关性分析发现芽胞杆菌属（Bacillus）、喜热菌属（Caloramator）和薄壁芽胞杆菌属（Gracilibacillus ）与蛋白含量呈正相关。因此认为添加贝莱斯芽孢杆菌10B后，是通过影响这三类芽孢杆菌属的相对丰度来提高黑水虻幼虫的蛋白含量（图1）。
图1 微生物群落与生长及生理指标之间的相关性。
团队分析了无菌黑水虻幼虫、单菌黑水虻幼虫和自然黑水虻幼虫等3种饲养模型下的黑水虻幼虫代谢组学，发现贝莱斯芽孢杆菌10B菌株显著影响着黑水虻幼虫的维生素和氨基酸合成和代谢过程。进一步聚焦于 12 类差异代谢的维生素，其中生物素、核黄素和硫胺素在添加了贝莱斯芽孢杆菌10B后，积累代谢量表现为上调。这一结果表明 10B 可能通过为宿主提供上述三种维生素来增加黑水虻幼虫的存活率（图2）
图2 KEGG富集分析
为了进一步验证10B在黑水虻幼虫底物转化过程中的作用，团队将10B、硫胺素、核黄素、生物素分别添加进餐厨底物中饲喂黑水虻幼虫，发现只有单独添加10B或核黄素后，黑水虻幼虫的存活率可达98%以上，与自然饲喂的黑水虻幼虫存活率相当。这一结果证实，贝莱斯芽孢杆菌10B 通过向宿主提供核黄素提高了黑水虻幼虫的存活率。核黄素添加组幼虫的物料转化率及幼虫干重低于添加10B和自然培养组，也表明10B在将底物转化为营养物质方面也起着关键作用（图3）。本研究解析了益生菌、肠道微生物和黑水虻幼虫之间的关系，揭示了贝莱斯芽孢杆菌 10B增加黑水虻幼虫蛋白含量的作用机，为更好地利用黑水虻幼虫处理――提供了新方案
图3 维生素回补实验
该研究成果以题为“Bacillus velezensis EEAM 10B strengthens nutrient metabolic process in black soldier fly larvae (Hermetia illucens) via changing gut microbiome and metabolic pathways”的研究论文在线发表在国际期刊《Frontiers in Nutrition》上（2021年影响因子6.576）。全文链接：https://doi.org/10.3389/fnut.2022.880488
该项工作青年教师裴亚欣为第一作者，杨森为通讯作者。本工作得到了“国家重点研发计划(2021YFD1700900)”的支持。
