肠道微生物在昆虫的营养代谢、生长发育、免疫调节等方面发挥着重要作用。挖掘能够促进家蚕生长和健康的有益微生物,研究其与宿主的互作关系、功能机制,在蚕桑产业开发新型微生态制剂与应用方面具有重要意义。本研究通过向人工饲料中添加不同微生物饲喂家蚕,发现不同菌株对家蚕体重影响不同,表现出菌株特异性,其中1株戊糖片球菌ZZ61能使家蚕体重显著增加,饲料效率显著提高,产丝量也明显提高。另外,添加菌株ZZ61能使肠道淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶活性显著提高,菌株的全基因组分析发现该菌株具有编码多个消化酶的基因,且具有多种B族维生素的合成基因簇,表明菌株在宿主消化和提供维生素等营养方面发挥着关键作用,这可能是其促进饲料效率和宿主生长的重要原因之一。通过16S微生物多样性分析,发现添加菌株ZZ61显著富集了与宿主碳水化合物降解、饲料效率和生长性能密切相关的几个关键菌属,如Pediococcus,Lachnoclostridium, Erysipelatoclostridium和Christensenellaceae R-7 group等。进一步使用非靶向代谢组学比较菌株ZZ61处理后的微生物代谢特征,发现菌株显著富集甘氨酸和甘油磷脂等代谢产物。此外,添加菌株ZZ61后,家蚕血淋巴中的抗菌肽水平及抗氧化能力显著提高,家蚕感染病原菌后的存活率显著增加,表明该菌株具有提高家蚕免疫力进而增强抗病性能的潜力。对菌株基因组上的次级代谢产物的生物合成分析,发现了两个编码抗菌化合物的基因簇,表明菌株分泌的抗菌化合物可以在昆虫肠道内形成另一种化学屏障来抑制病原微生物,从而增强宿主对病原微生物的抵抗力。这些发现不仅加深了对益生菌如何影响宿主生理的认识,也为今后利用家蚕模型研究宿主-微生物互作提供了新的选择,同时也为益生菌在养蚕业中的应用提供了理论支持。该研究于2024年5月发表于环境科学与生态学1区Top期刊Bioresource Technology(影响因子9.7)。