由Hyphopichia burtonii（属于Saccharomycetales：Pichiaceae科）引起的黄粉虫侵害以及挥发性有机化合物（VOCs）的相关变化

《Journal of Invertebrate Pathology》：Yellow mealworm infestation caused by Hyphopichia burtonii (Saccharomycetales: Pichiaceae) and associated changes in VOC

酵母感染黄粉虫导致活动抑制及性信息素释放受阻，挥发性有机物中柠檬烯显著增加，人工养殖环境可能促进机会性微生物定植。

　　

加布里埃莱·邦布利特（Gabriele Bumbulyte）|多维莱·切普库奥伊特（Dovile Cepukoit）|尤尔加·布迪涅（Jurga Budien?）|戴娃·布罗基恩（Daiva Burokiene）|文卡斯·布达（Vincas Buda）

化学与行为生态学实验室，立陶宛维尔纽斯国家自然研究中心研究所，Akademijos街2号，LT-08412

摘要

本研究为酵母与昆虫之间的相互作用提供了新的见解，并强调了酵母作为昆虫健康中被忽视的因素的潜在影响。随着可食用昆虫在全球食品系统中的重要性日益增加，全面了解它们的微生物学特性变得至关重要。分子分析显示，黄粉虫（Tenebrio molitor，鞘翅目，拟步甲科）被酵母Hyphopichia burtonii感染。在接触酵母的7天内未观察到死亡现象，但感染在一定程度上抑制了它们的活动能力。感染过程中，昆虫释放的挥发性有机化合物的气味发生了变化：柠檬烯的含量显著增加。这种化合物具有杀菌和杀虫作用。未检测到对人体有害的化合物。受感染的甲虫不再释放性信息素，表明其生殖系统受到了干扰。T. molitor无法通过气味区分受感染个体和健康个体，这有利于感染在群体中的快速传播。

引言

随着对可持续蛋白质来源需求的增加（Nirmal等人，2025年），可食用昆虫养殖作为一种环保且营养丰富的替代传统畜牧业的方式受到了越来越多的关注。由于可食用昆虫含有高蛋白质、必需氨基酸以及良好的饲料转化率（Veldkamp和Bosch，2015年），像Tenebrio molitor这样的昆虫现在被大规模养殖，既用于人类消费也用于动物饲料。然而，随着昆虫养殖规模的扩大，了解可能引发这些昆虫疾病的微生物的相关风险也变得十分重要。与可食用昆虫相关的微生物群不仅影响它们的健康和发育，还关系到食品安全、营养价值以及潜在的生物技术应用。

微生物感染在昆虫生态学中起着重要作用，影响着昆虫的生理、行为和生存。尽管T. molitor的工业化养殖日益普遍，但关于其微生物关联的全面数据仍然有限。某些微生物作为共生体是有益的；在自然条件下有些微生物是中性的。然而，在大规模养殖系统中，由于高密度和人工环境条件与自然环境不同（Slowik等人，2023年），这些相互作用可能会变得有害。在大规模昆虫养殖背景下，由昆虫病原真菌如Metarhizium anisopliae和Beauveria bassiana（Hypocreales）引起的疾病爆发对可持续生产构成了重大挑战（Araújo和Hughes，2016年；Hong等人，2024年）。这些真菌通过几丁质酶等酶的作用穿透昆虫表皮，导致系统性感染和死亡（Vega等人，2012年）。在T. molitor中，感染通常表现为真菌在潮湿条件下在虫体上生长，随后产生分生孢子——Metarhizium产生的分生孢子为绿色，Beauveria产生的为白色（Korosi等人，2019年；Maciel-Vergara等人，2021年）。

昆虫真菌在养殖系统中的重要性还体现在它们天然存在于储存的谷物中，这些谷物不仅是T. molitor的栖息地，也是昆虫生产设施中常见的饲料来源（Wakil等人，2014年；Cortes Ortiz等人，2016年）。相比之下，酵母在昆虫病理学研究中的关注较少，包括Hyphopichia burtonii（Boidin、Pignal、Lehodey、Vey和Abadie；Arx & Van der Walt），这种酵母常与谷物和烘焙食品的变质有关（Davis，2015年；Bernardi等人，2019年）。已有研究从几种昆虫中分离出这种酵母，并且有趣的是，它与人类腹膜炎的罕见病例有关（Chamroensakchai等人，2021年；Feldman等人，2023年）。此外，它能够穿透活蝙蝠的皮肤组织（Simpson等人，2013年），这引发了关于其更广泛致病潜力和宿主范围的重要问题。由于昆虫大规模养殖设施的条件与自然环境有很大差异，宿主-病原体相互作用的动态可能会发生变化，从而可能促进机会性微生物的出现或毒力的增强（Slowik等人，2023年）。

多年来，我们实验室培养的T. molitor一直表现出疾病迹象（例如微生物生长、行为迟缓），这些现象在以往关于T. molitor病原体的文献中尚未被记录（Eilenberg等人，2015年；Slowik等人，2023年；Barrett等人，2024年）。在这项研究中，我们旨在确定病因并分析其影响。

研究片段

昆虫

自2019年起，黄粉虫（Tenebrio molitor L.）在立陶宛维尔纽斯国家自然研究中心化学与行为生态学实验室的饲养箱（36×26×11厘米）中以小麦麸皮（Malsena plius，UAB，立陶宛）和胡萝卜块（MAXIMA LT，UAB，立陶宛）为食。饲养条件为：温度26°C，相对湿度60%，12小时光照-12小时黑暗周期（使用日光灯）。

从T. molitor中分离感染性微生物

在发现一只被酵母感染的甲虫后，使用无菌工具对其进行了切割/打开处理

病例报告

在一个Tenebrio molitor的实验室群体中，观察到幼虫和成虫都受到感染，外部有明显的真菌或类似酵母的感染迹象。

初步观察发现，昆虫的身体各部位，尤其是口器周围、腿关节和节间区域出现了白色、类似真菌的斑点，这些斑点似乎是感染性微生物的生长物。这些生长物呈不规则形状，并持续扩散

讨论

在Tenebrio molitor的幼虫和成虫中检测到Hyphopichia burtonii，揭示了昆虫养殖系统中微生物动态的一个以前未被充分研究的方面。虽然H. burtonii>通常与储存谷物和烘焙产品的变质有关（Davis，2015年；Bernardi等人，2019年），但它存在于昆虫体内表明人工养殖环境可能促进了机会性微生物的定植。这与高密度养殖环境的观察结果一致

结论

本研究表明，Hyphopichia burtonii可以感染Tenebrio molitor并显著改变其挥发性有机化合物的排放，尤其是增加了柠檬烯的含量。这些变化表明宿主与微生物之间存在复杂的相互作用，酵母会调整其代谢以适应宿主环境。鉴于在实验室群体中也观察到了H. burtonii>的感染，它可能还会影响昆虫的行为、繁殖以及养殖系统的微生物生态。

未引用的参考文献

Davis等人，2014年；Gardes和Bruns，1993年。

CRediT作者贡献声明

加布里埃莱·邦布利特（Gabriele Bumbulyte）：撰写初稿、方法论研究、数据分析。多维莱·切普库奥伊特（Dovile Cepukoit）：方法论研究、数据分析。尤尔加·布迪涅（Jurga Budien?）：数据分析。戴娃·布罗基恩（Daiva Burokiene）：方法论研究。文卡斯·布达（Vincas Buda）：撰写、审稿与编辑、概念框架构建。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。