Культивирование личинок черной львинки в субстратах, содержащих антибиотики

Использование антибиотиков в сельском хозяйстве для лечения и профилактики инфекционных заболеваний, а также для стимуляции роста приводит к тому, что антибиотики накапливаются в тканях и отходах животных. Дальнейшее использование таких отходов животноводства вызывает рост количества бактерий, обладающих антибиотикорезистентностью. Одним из перспективных способов переработки навоза, приводящего к снижению концентрации антибиотиков и получению полезной биомассы из органических отходов, может стать биоконверсия с помощью насекомых, в частности черной львинки (Hermetia illucens) (двукрылые: львинки). Важно знать, как наличие антибиотиков в кормовом субстрате влияет на насекомых и их характеристики, необходимые для их дальнейшего использования. Изучено влияние добавления антибиотиков цефтриаксона, колифлокса, левофлоксацина и их смесей в кормовые субстраты на рост личинок черной львинки. При содержании цефтриаксона, колифлокса и левофлоксацина в концентрации 1–100 мг/кг корма отмечено увеличение средней массы личинок по сравнению с контрольной группой после 5 дней культивирования. При концентрации антибиотиков 500–1000 мг/кг данный эффект компенсируется, предположительно, негативным воздействием антибиотика на микробиоту пищеварительной системы насекомых. При концентрации антибиотиков 2000 мг/кг корма рост личинок Hermetia illucens замедляется. Влияния антибиотиков на жирнокислотный состав, влажность и зольность насекомых не обнаружено. Результаты показывают, что использование черной львинки для переработки отходов животноводства возможно, однако следует учитывать вероятное негативное влияние на рост насекомых при больших концентрациях антибиотика.

1. Zalewska M., Błazejewska A., Czapko A., Popowska M. Antibiotics and antibiotic resistance genes in animal manure – consequences of its application in agriculture // Frontiers in Microbiology. 2021. Vol. 12. P. 610656. DOI: 10.3389/fmicb.2021.610656.

2. Xu Y., Li H., Shi R., Lv J., Li B., Yang F., Zheng X., Xu J. Antibiotic resistance genes in different animal manures and their derived organic fertilizer // Environmental Sciences Europe. 2020. Vol. 32. P. 102. DOI: 10.1186/s12302-020-00381-y.

3. Oliver J.P., Gooch C.A., Lansing S., Schueler J., Hurst J.J., Sassoubre L., Crossette E.M., Aga D.S. Fate of antibiotic residues, antibiotic-resistant bacteria, and antibiotic resistance genes in US dairy manure management systems // Journal of Dairy Science. 2020. Vol. 103. N 2. DOI: 10.3168/jds.2019-16778.

4. Manyi-Loh C., Mamphweli S., Meyer E., Okoh A. Antibiotic use in agriculture and its consequential resistance in environmental sources: potential public health implications // Molecules. 2018. Vol. 23. P. 795. DOI: 10.3390/molecules23040795.

5. Marutescu L.G., Jaga M., Postolache C., Barbuceanu F., Milita N.M., Romascu L.M., Schmitt H., de Roda Husman A.M., Sefeedpari P., Glaeser S., Kämpfer P., Boerlin P., Topp E., Gradisteanu Pircalabioru G., Chifiriuc M.C., Popa M. Insights into the impact of manure on the environmental antibiotic residues and resistance pool // Frontiers in Microbiology. 2022. Vol. 13. P. 965132. DOI:10.3389/fmicb.2022.965132.

6. Shumo M., Osuga I.M., Khamis F.M., Tanga C.M., Fiaboe K.K.M., Subramanian S., Ekesi S., van Huis A., Borgemeister C. The nutritive value of black soldier fly larvae reared on common organic waste streams in Kenya // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. P. 10110. DOI: 10.1038/s41598-019-46603-z.

7. Liu C., Yao H., Chapman S.J., Su J., Wang C. Changes in gut bacterial communities and the incidence of antibiotic resistance genes during degradation of antibiotics by black soldier fly larvae // Environment International. 2020. Vol. 142. P. 105834. DOI:10.1016/j.envint.2020.105834.

8. Purkayastha D., Sarkar S. Performance evaluation of black soldier fly larvae fed on human faeces, food waste and their mixture // Journal of Environmental Management. 2023. Vol. 326 (A). P. 116727. DOI: 10.1016/j.jenvman.2022.116727.

9. De Smet J., Wynants E., Cos P., Van Campenhout L. Microbial community dynamics during rearing of black soldier fly larvae (Hermetia illucens) and impact on exploitation potential // Applied and Environmental Microbiology. 2018. Vol. 84 (9). P. e02722-17. DOI: 10.1128/AEM.02722-17.

10. Gligorescu A., Toft S., Hauggaard‐Nielsen H., Axelsen J.A., Nielsen S.A. Development, growth and metabolic rate of Hermetia illucens larvae // Journal of Applied Entomology. 2019. Vol. 143 (8). P. 875–881. DOI: 10.1111/jen.12653.

11. Li T., Zhang Q., Zhang X., Wan Q., Wang S., Zhang R., Zhang Z. Transcriptome and microbiome analyses of the mechanisms underlying antibiotic-mediated inhibition of larval development of the saprophagous insect Musca domestica (Diptera: Muscidae) // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2021. Vol. 223. Р. 112602. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.112602.

12. Gold M., Von Allmen F., Zurbrügg C., Zhang J., Mathys A. Identification of bacteria in two food waste black soldier fly larvae rearing residues // Frontiers in Microbiology. 2020. Vol. 11. P. 582867. DOI: 10.3389/fmicb.2020.582867.

13. Li G., Xia X., Zhao S., Shi M., Liu F., Zhu Y. The physiological and toxicological effects of antibiotics on an interspecies insect model // Chemosphere. 2020. Vol. 248. P. 126019. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126019.

14. Preußer D., Broring U., Fischer T., Juretzek T. Effects of antibiotics ceftriaxone and levofloxacin on the growth of Calliphora vomitoria L. (Diptera: Calliphoridae) and effects on the determination of the post-mortem interval // Journal of Forensic and Legal Medicine. 2021. Vol. 81. P. 102207. DOI: 10.1016/j.jflm.2021.102207.

15. Deng Y., Yang S., Zhao H., Luo J., Yang W., Hou C. Antibiotics-induced changes in intestinal bacteria result in the sensitivity of honey bee to virus // Environmental Pollution. 2022. Vol. 314. P. 120278. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.120278.