大头金蝇(Chrysomya megacephala) 肠道内生物转化餐厨垃圾的分子生态学解析

Problem on recycling of restaurant garbage is must be properly solved in the China economic development stage. The Chrysomya megacephala may convert the restaurant garbage into insect biomass containing protein and oil, while dealing with environmental pollution and create economic benefits. To improve the bioconversion efficiency of restaurant garbage, it is imperative to analysis the intestinal microbial ecology molecular mechanism. Ordinary restaurant garbage (control), high-fat and high- protein restaurant garbage will be used for feeding Chrysomya megace- phala. The 16SrDNA and total mRNA of gut microbes will be sequenced by Mi-Seq sequencing platform for each group. Intestinal microorganism will be investigated by comparing the three samples richness and diversity index of 16SrDNA sequences. Based on the mRNA sequencing result, transcriptome expression differences are analyzed to explore functional genes related bioconversion. Implementing this project not only supplement theories in the field of molecular nutrition ecology, but also provide a theoretical basis for using microorganisms to improve the efficiency of restaurant garbage bioconversion.

餐厨垃圾的资源化利用是我国现阶段经济发展过程中必须妥善解决的难题。大头金蝇可以将餐厨垃圾生物转化为富含蛋白和油脂的虫体生物质，在处理环境污染的同时创造经济效益。为提高大头金蝇对餐厨垃圾的生物转化效率，解析其肠道微生物分子生态学机制势在必行。本项目用普通餐厨垃圾（对照）、高脂餐厨垃圾和高蛋白餐厨垃圾分别传代饲养大头金蝇，借助Mi-Seq测序平台对各组幼虫肠道微生物中16SrDNA和总mRNA各自进行高通量测序。通过比较三种样本16SrDNA序列的丰富度指数和多样性指数，调查与生物转化餐厨垃圾的相关肠道微生物多样性的变化规律；根据总mRNA测序结果，分析宏转录组表达差异，发掘与生物转化餐厨垃圾相关的功能基因，从微生物分子生态学角度探索大头金蝇生物转化餐厨垃圾的作用机制。本项目实施将丰富大头金蝇在分子营养生态学领域的理论研究内容；为使用微生物提高大头金蝇对餐厨垃圾的生物转化效率提供理论依据。

餐厨垃圾的资源化利用是我国现阶段经济发展过程中必须妥善解决的难题。大头金蝇可以将餐厨垃圾生物转化为富含蛋白和油脂的虫体生物质，在处理环境污染的同时创造经济效益。为提高大头金蝇对餐厨垃圾的生物转化效率，解析其肠道微生物分子生态学机制势在必行。本项目设定对照组，高油脂组和高蛋白组食物分别传代饲养大头金蝇，借助PicBio三代测序平台对各组幼虫肠道微生物16SrDNA进行高通量测序。使用Illumina Hiseq对大头金蝇肠道进行转录组测序。通过分析测序数据，我们发现：1. 在大头金蝇4-7代饲养过程中，增加食物中油脂含量，幼虫期延长至11.35d，增加蛋白含量可以明显提高蛹重0.07g和羽化率80%，但经过10代饲养之后，上述差异明显消失；2. 通过OUT聚类划分和数据库比对结果得到放线菌门（Actinobacteria），拟杆菌门（Bacteroidetes），蓝藻门（Cyanobacteria），异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus），厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）6个门水平分类；139个属水平分类和316个微生物种水平分类；取食不同食物大头金蝇3龄幼虫的中肠微生物群落组成明显不同，Alpha多样性从高到低依次为对照组（Control），高蛋白组（Diet B）和高油脂组（Diet A）；鉴定出优势种（相对丰度大于1%）主要包括：对照组 15个种，高蛋白组（Diet B）9个种和高油脂组（Diet A）10个种。分别占可鉴定微生物种总数的：87.9%，91.4%和92.1%。将相对丰度大于0.1%的微生物种进行LEfSe分析结果表明：与对照组相比，高油脂使Providencia vermicola等7种微生物相对丰度显著升高，但造成Bacteroides luti等37种微生物相对丰度显著减少；高蛋白明显促进Providencia vermicola等15个种微生物相对丰度显著增加，但Pseudomonas migulae等27种微生物相对丰度显著减少。3. 取食不同饲料大头金蝇3龄幼虫的中肠基因表达存在明显差异。