3、讨论
3.1昆虫取食塑料后肠道微生物群落的组成
昆虫肠道微生物菌群在塑料降解中起重要作用。昆虫啃食塑料后，塑料碎片进入昆虫肠道，而肠道中的微生物菌群降解塑料碎片，产生短链脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFA)，SCFA提供了昆虫所需的碳源和能源。在饲养过程中观察到昆虫对PS和PE的取食方式与李玮等、唐瑞等及丁梦琪的报道相符。本研究采用FISH技术对取食PS、PE和麦麸的大麦虫、黄粉虫、黑粉虫和大蜡螟幼虫肠道微生物群落的组成和丰度进行了多个时间点(7、14、21和28 d)分析，发现广古菌门的古菌是4种昆虫肠道中的优势菌群，占不同时间点昆虫肠道总菌数的9.99%–58.05%，特别是在饲喂PS的黑粉虫肠道中28 d高达58.05%(图5C2)，而同一时间点的细菌丰度仅为37.58%，说明古菌也是塑料降解昆虫肠道微生物群落中的主要菌群。
王子君报道，黄粉虫在啮食PS后产生了丙酮酸和乙酸，推测昆虫取食塑料后产生的乙酸可能被甲烷菌利用而产生甲烷。本研究在饲喂塑料的昆虫肠道中发现了鬃毛甲烷菌，该菌利用乙酸作为能源和碳源生产甲烷，初步验证了王子君的推测，但是在本研究中鬃毛甲烷菌只占广古菌门古菌总数的22.72%–38.67%，广古菌门绝大部分是甲烷菌，推测还存在其他的甲烷菌，但它们的组成和代谢特征还有待研究。本研究中除古菌外，厚壁菌门和变形菌门的细菌也是昆虫肠道中的优势菌群，与张诗焓等、Urbanek等和陈冠舟等采用16S rRNA基因高通量测序对取食PS的黄粉虫肠道微生物群落研究的结果一致。
饲喂单一的PE和PS对4种昆虫肠道中主要微生物菌群丰度的影响不同。影响的时间不同，例如PE对大麦虫肠道菌群在第7天产生显著影响，而PS的对肠道菌群的影响在第21天才观察到。影响的菌群不同，黄粉虫中PS显著影响广古菌门、厚壁菌门、γ‐变形菌纲、乳杆菌和鬃毛甲烷菌，而PE仅影响了鬃毛甲烷菌。然而昆虫不同，PE和PS影响的微生物菌群、影响的时间均存在显著差异，说明昆虫肠道微生物群落的组成非常复杂。基于饲喂PE和PS昆虫早期(第7天)微生物菌群丰度的变化无法判定可能直接参与塑料降解的微生物菌群，因为不同昆虫微生物菌群丰度的变化各异，甚至有些昆虫(如黄粉虫和大蜡螟)的微生物菌群丰度并未发生显著变化。这是因为目前对降解塑料的昆虫肠道微生物菌群的组成，特别是降解塑料的微生物菌群的组成还缺乏了解，还未能设计出以塑料降解菌群为靶标的特异性的基因探针，因此加强昆虫肠道微生物菌群的纯培养及其功能研究很有必要。
3.2取食塑料对昆虫幼虫的生长指标的影响
目前，虽然使用单一塑料作为碳源饲喂昆虫以实现塑料降解是可行的，但其效率仍有待提高。本研究发现以单一的PS和PE分别饲喂4种昆虫幼虫，虽然昆虫体重和体长均有所增加，但速度慢于饲喂麦麸的对照组，这与张诗焓等和陈耀等所得结论一致。
此外，本研究发现在饲喂PS的4种昆虫中黄粉虫的存活率较高，而殷涛等对比了取食PS、PE和聚丙烯发泡板(polypropylene,PP)大麦虫和黄粉虫化蛹率后发现，大麦虫幼虫期较长且化蛹率低，本研究结果也表明在28 d的饲养中大麦虫无化蛹现象，与其他3种昆虫相比幼虫期最长，说明可取食降解塑料的周期也最长。研究表明在未成龄幼虫时(实验开始前期)少量多次投喂青菜叶、瓜果麦麸、玉米秸秆和水稻秸秆等，对后期发育化蛹有利，因此，为了有效地提高昆虫取食塑料的效率，在利用昆虫降解塑料时，应选择存活率较高的黄粉虫或者幼虫期较长的大麦虫，同时添加一定比例的辅食提高昆虫的存活率，从而有效提高昆虫取食塑料的效率。
此外，本研究观察到黄粉虫和大蜡螟在取食塑料后体色加深。Evison等发现黄粉虫的体色变化与其表皮结构及抗真菌的能力相关，体色较深时，表皮更厚且孔隙更少，与免疫相关的酚氧化酶活性更高。张诗焓等也观察到类似的现象，并通过KEGG功能预测发现取食PS塑料后黄粉虫体内与氨基酸代谢相关基因的丰度升高。
3.3昆虫幼虫的生长指标与肠道微生物菌群丰度的相关性
本研究发现，大麦虫的体重和体长的变化与β-变形菌的丰度变化呈显著负相关(P<0.05)。β-变形菌包含了许多病原菌，例如伯克霍尔德氏菌(Burkholderia)，在植物害虫生物防治上被广泛研究，本研究中β-变形菌丰度会随大麦虫取食塑料的时间显著增加，因而这可能是导致其肠道内β-变形菌丰度变化与体重和体长的变化呈显著负相关(P<0.05)的原因。黄粉虫体重的变化与肠道中的广古菌门丰度变化呈显著(P<0.05)负相关，广古菌门绝大部分是甲烷菌，甲烷菌(例如鬃毛甲烷菌)与宿主(昆虫)竞争利用塑料降解产生的短链脂肪酸，因此造成了黄粉虫体重的降低。然而黑粉虫和大蜡螟的体重、体长的变化与肠道微生物种群的变化无显著(P>0.05)相关，说明饲喂PS和PE的黑粉虫及大蜡螟幼虫，其肠道微生物菌群丰度的变化对它们的体重和体长无显著影响。
4、结论
(1)除细菌厚壁菌门和变形菌门外，古菌广古菌门也是啮食PE和PS的大麦虫、黄粉虫、黑粉虫和大蜡螟幼虫肠道中的主要菌群。
(2)大麦虫、黄粉虫、黑粉虫和大蜡螟幼虫肠道中的主要微生物菌群的丰度随时间呈动态变化，并受塑料类型以及昆虫种类的影响。
(3)大麦虫和黄粉虫的体重和体长与肠道微生物菌群显著相关，而黑粉虫和大蜡螟与肠道微生物菌群无显著相关性。
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