全球对动物蛋白需求的增长推动了禽类产业的迅速扩张，产生了大量的禽类粪便（Hou等人，2017年）。在畜禽生产中，抗生素被广泛用作生长促进剂和预防感染的药物以提高生产力（Zhang等人，2022年）。然而，相当一部分抗生素未经代谢就被排出体外，导致粪便中积累抗生素残留物，并随后释放到环境中（Chen等人，2022年）。这些残留物促进了抗生素耐药细菌（ARB）的增殖，并促进了抗生素抗性基因（ARGs）的传播。这类ARGs可以在土壤和水生生态系统中持续存在，并可能通过畜禽废水进入河流和地表水，从而成为主要的环境储存库（Huang等人，2021年）。当动物粪便作为有机肥料使用时，ARGs会在农业土壤中进一步富集，引发了对生态系统完整性和公共健康潜在风险的担忧。
细菌主要通过移动遗传元件（MGEs）——如质粒、转座子和整合子——获得ARGs，这些元件使得细菌在复制过程中能够进行垂直传播，并在不同微生物类群之间进行水平基因转移（HGT）（De Smet等人，2018年）。此外，抗生素和重金属的环境残留物对携带ARGs的细菌具有选择压力，从而加速了多重耐药（MDR）菌株的出现和传播（Schiavone等人，2017年）。禽类粪便还携带多种人畜共患病原体，包括Salmonella属、Campylobacter jejuni和Listeria monocytogenes，这些病原体可以通过粪便渗漏和径流污染水和作物。这些病原体可以在地下水中长期存在，通过食物传播对环境安全和人类健康构成威胁。
将粪便作为有机肥料施用于土地是一种常见的农业做法，因为其富含养分且对土壤肥力有益。然而，粪便施肥也是将抗生素、ARGs和病原体引入农业土壤的主要途径。一些粪便处理方法（如堆肥和厌氧消化）可以部分减少抗生素残留物和ARGs，但其效果并不一致。在某些情况下，由于微生物演替和携带ARGs的菌群的增殖，特定ARGs的相对丰度在堆肥过程中甚至会增加（Wu等人，2021a）。此外，传统的处理方法（如堆肥和厌氧消化）通常需要外部添加剂、较长的处理时间以及大量的能源输入用于机械通风或温度控制，这会增加运营成本，并可能产生氨、一氧化二氮、甲烷泄漏和挥发性有机化合物等二次污染物。因此，开发可持续且生物效率高的策略来减少畜禽粪便中的ARGs和病原体对于提高畜牧业的环境可持续性至关重要（Cai等人，2018年）。
黑水虻（Hermetia illucens）是一种食腐昆虫，最近作为一种可持续且高效的有机废物生物转化剂受到了关注（Alagappan等人，2025年）。黑水虻幼虫（BSFL）可以将多种有机底物转化为高价值的生物质，这种生物质富含蛋白质和脂质，但重金属含量低，因此可以作为有价值的饲料成分或生物肥料。此外，BSFL生物转化降低了禽类粪便的干物质含量，同时减少了养分损失，磷和氮的排放分别减少了61-70%和30-50%，从而降低了富营养化的风险（Gold等人，2020年）。BSFL还可以从受污染的底物中吸收铜（Cu）、镉（Cd）、锌（Zn）和砷（As）等重金属，从而降低残留物中的重金属生物可利用性（Wu等人，2020年；Deng等人，2024年；Miranda等人，2021年）。与蚯蚓堆肥相比，基于BSFL的处理方法产生的温室气体和氨气较少，这突显了其在环境可持续废物管理方面的潜力（Ermolaev等人，2019年）。因此，BSFL介导的粪便处理不仅生产了增值产品，还增强了废物利用的循环性和经济可行性。
昆虫的肠道微生物群在宿主代谢、养分吸收和免疫防御中起着关键作用（Wu等人，2021b）。在BSFL中，肠道微生物群分泌多种酶，加速有机物的降解并提高养分利用率。重要的是，BSFL的活动即使在幼虫被移除后，也能通过抑制病原菌来净化有机废物。多项研究表明，BSFL处理后禽类粪便中的Escherichia coli O157:H7和Salmonella enterica Enteritidis等病原体的数量显著减少（Erickson等人，2004年）。然而，需要注意的是，某些微生物在幼虫肠道中的有限持久性反映了肠道微环境的差异，并不与粪便中观察到的整体病原体减少相矛盾。这种现象表明，粪便和幼虫肠道中的病原体命运受到底物条件和微生物相互作用的不同生态学动态的影响（Liu等人，2008年）。
除了抑制病原体外，BSFL生物转化还显著改变了底物的微生物群落组成。与病原体相关的类群（如Proteobacteria和Bacteroidetes）趋于减少，而Firmicutes在BSFL处理后变得丰富，从而降低了病原体的流行率（Zhang等人，2022年）。有益的菌群（如Bacillus属）在幼虫肠道中通常会富集，有助于抑制病原体并参与抗生素和环境污染物（包括霉菌毒素和农药）的降解（Lalander等人，2015年；Zhang等人，2022年）。尽管有这些好处，BSFL对ARG动态的影响仍不甚明了。一些研究表明BSFL处理后粪便中的ARGs数量减少，而其他研究则观察到幼虫肠道中ARGs的积累，这可能是由于携带MGEs的肠道共生体的富集。这种双重现象强调了阐明BSFL介导的生物转化过程中ARG减少和潜在滞留机制的必要性。
在这项研究中，我们调查了BSFL在禽类粪便分解过程中对ARGs和病原菌的影响。具体来说，我们（1）使用定量PCR技术量化了粪便和幼虫肠道中的八种代表性ARGs（sul1、tetA、tetB、tetG、blaTEM、blaCTX、blaSHV和qnrB）；（2）通过平板计数法统计了E. coli、Enterococcus属和乳酸菌的数量，以评估关键细菌群体的变化；（3）利用16S rRNA基因测序和PICRUSt分析来表征微生物群落组成并预测功能途径。本研究的结果旨在阐明BSFL减少禽类粪便中ARGs和病原体的能力，并为制定可持续和生物安全的粪便管理策略提供新的见解。
