近日，植保所抗蟲功能基因研究與利用創新團隊抗蟲生物技術創新任務在國際知名期刊《Microbiome》上發表了題為“Lignocellulose degradation in  Protaetia brevitarsis  larvae digestive tract: refining on a tightly designed microbial fermentation production line”的研究論文，該論文揭示了重要農業昆蟲白星花金龜（ Protaetia brevitarsis ）幼蟲與腸道微生物協作，高效消化秸稈等農業廢棄物的機制。   　　白星花金龜屬鞘翅目金龜甲科，是一種極具應用前景的“害蟲”。首先，其成蟲是一種重要的農業害蟲，為害包括玉米、葵花等作物，葡萄、梨等果樹的花和果實；然而，其幼蟲為腐食性，不為害植物，是一種資源昆蟲，可以將農業廢棄物轉化為優質的昆蟲蛋白與脂肪，已經作為“微家畜”被馴養。該團隊前期研究發現，其幼蟲轉化產生的糞砂含有大量生物腐殖酸（含量為常規堆肥10倍、結構與土壤腐殖酸相似），對植物有較好的生長促進作用。上述研究進展表明白星花金龜在農業廢棄物高值利用、耕地修復、糧食安全與土壤碳封存等多個方面都顯示出較好的應用潛力。   　　本次研究，該團隊利用前期完成的基因組測序成果，結合腸道微生物組，在共生功能體（Holobiont）水平對白星花金龜幼蟲高效消化秸稈等農業廢棄物的機制進行了探究。研究發現，在消化過程中，腸道菌群提供了主要的木質纖維素水解酶，而白星花金龜幼蟲提供了生理性功能互補，整個消化過程如同一條精密設計的微生物發酵生產線，兩者相互協作，對木質纖維素等有機質進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纖維素；進一步，中腸的堿性環境溶解木質纖維素；后腸的近中性環境為腸道菌群提供了適宜的發酵環境，而腸道菌群合成大量水解酶對溶解后的木質纖維素進行消化；最后，發酵消化后的殘渣經過直腸脫水，由肛門排出體外。相關機制的解析為推進白星花金龜在農業廢棄物轉化方面的應用提供了理論基礎，該團隊進一步將重點圍繞無害化、可推廣的品系培育開展研究，實現“變害為寶”。   　　中國農業科學院植物保護研究所博士后王奎為論文第一作者，束長龍研究員為論文通訊作者，該研究得到國家自然科學基金面上項目的資助。   　　論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-022-01291-2