温州网讯 在农业世界，黄粉虫和大麦虫曾经只有一个身份：害虫。它们啃食谷物，骚扰粮仓，农民见了头疼，但在温州肯恩大学的实验室，当它们遇上垃圾塑料后，竟然成了宝贝。温州肯恩大学颜庆应教授团队发现这些昆虫吃掉塑料后排出的虫粪，经检测竟富集了四大类植物激素——生长素、细胞分裂素、茉莉酸类和水杨酸类物质，未来有望开发为兼具促生与抗逆功能的“植物营养剂”。
近日，温州肯恩大学与浙江省农业科学院亚热带作物研究所合作完成的这项研究成果，以《Worm frass phytohormones from plastic waste》为题，发表在国际学术期刊《Plant Hormones》上，为塑料包装废弃物的资源化利用打开了一扇全新的大门。
“无心插柳”指引新研究方向
这项研究的起点，源于颜庆应教授一个追问。当时，科学界已有研究证实黄粉虫、大麦虫等昆虫幼虫能够取食并降解聚苯乙烯、聚乙烯等塑料，但绝大多数研究停留在“昆虫能不能吃掉塑料”这一层面。颜庆应教授透露：“我们换了一个角度——昆虫吃下塑料之后，虫粪还能不能成为有价值的农业资源？”
这个追问，源自新冠疫情封控期间的一次“家庭实验”，实验室无法进入，他把黄粉虫、大麦虫等昆虫带回家中饲养，并把虫粪作为土壤基质，随手扦插了几株火龙果、仙人掌。他发现，火龙果的根系异常发达——不仅向下生根，连茎节侧面也长出了大量根系。“我们尽管学习的是生物专业，但对植物学也有所涉及，从那时起我就觉得，虫粪里应该有一些和激素有关的东西。”颜庆应回忆。
这一“无心插柳”的发现，直接为他指引了新的研究方向——吃塑料的虫子不仅解决了降解问题，其排泄物还能“变废为宝”。然而，当时他的家乡新加坡并没有能让这项研究落地生根的土壤。一方面项目落地需要空间大规模养殖昆虫来消化塑料垃圾，另一方面，还需要广阔的农田来消耗产生的肥料，而这些问题在中国都不是问题。
2022年，颜庆应辞去新加坡科技研究局高级项目负责人的职务，以教师身份来到温州肯恩大学继续开展相关项目的研究。
虫粪检出四类植物激素
来到温州肯恩大学后，当看到浙江省农业科学院亚热带作物研究所有着先进的植物检测平台，双方一拍即合，由颜庆应教授带队，亚热带作物研究所徐婉助理研究员、邱智敏助理研究员共同参与的跨界团队正式组建。
团队以黄粉虫和大麦虫的晚龄幼虫为研究对象，设置了五类饲喂处理：麦麸对照组、聚苯乙烯与麦麸混合组、聚苯乙烯与麦麸及蔗糖混合组、低密度聚乙烯与麦麸混合组，以及聚乙烯与麦麸及蔗糖混合组。幼虫在上述条件下饲养28天后，研究人员分别收集各组虫粪样本。随后，团队借助超高效液相色谱—串联质谱等技术，对虫粪中的植物激素及相关化学成分进行定量分析。
检测结果显示，与麦麸对照组相比，塑料相关饲喂处理后的虫粪中可检测到生长素、细胞分裂素、茉莉酸类和水杨酸类四类植物激素，且部分激素在特定昆虫种类和饲喂组合中出现升高。不同虫种、不同塑料类型以及是否添加蔗糖，会形成不同的植物激素谱。其中，塑料饲喂的大麦虫虫粪中，生长素类物质尤其是吲哚乙酸水平升高更为明显；黄粉虫虫粪则在部分塑料及蔗糖处理组合中表现出较高的茉莉酸及其衍生物含量。
这四大类激素各有“神通”，颜庆应解释：“生长素促进根系发育，细胞分裂素调控植株生长，茉莉酸类帮助植物抗虫抗病，水杨酸类则参与逆境响应——每一种都在农业生产中发挥着不可替代的作用。”
现场对比实验照片清晰地展示了效果：一株用普通水浇灌的植物长势平平，另一株使用市售普通肥料的植物有所改善，而使用了塑料饲喂大麦虫虫粪提取液处理的植物，生长态势明显优于前两者。
听音乐后拉得“又快又好”
尽管这项发现令团队感到兴奋，但一个现实的问题又给团队泼了一盆冷水。
自然界中，这些虫子吃塑料的速度非常缓慢。如果什么都不做，一公斤虫子吃掉一公斤塑料，大约需要1000天，也就是将近三年的漫长时间。“如果你想用这种方式消灭一座城市每天的几千吨垃圾，那恐怕你需要几万吨的虫子，还得建无数个高楼去养。”颜庆应表示，这种低效显然无法工业化。
如何让虫子拉得又快又好，成了一个亟待解决的问题。
有着多学科交叉背景的颜庆应，想到了可以把心理学用在养虫子上面。此前他曾研究过背景音乐如何影响人的餐饮情绪。后来他突发奇想——为什么不试试给虫子也放首曲子听？
团队通过实验发现，在快节奏音乐的环境中，这群虫子变得异常兴奋，塑料降解的速度最高能提升至自然速度的六七倍。再配合食糖等其他催化物质，甚至可以达到接近八倍的惊人效果。“原本要三年才能降解完的，现在三四个月就能搞定。”颜庆应教授说。这项成果申请了专利，这种方法不仅规避了基因改造带来的潜在生态风险，也为未来的技术规模化提供了安全廉价的途径。
在安全性方面，团队已经做了初步检测。“我们与普通市售肥料做了对比，没有在塑料饲喂虫粪中检测到明显的毒性残留。”颜庆应介绍。这意味着，从实验室的“有机”到农田里的“高产”，这项技术几乎可以直接无缝衔接。
想把7倍进食速度再提升
这项技术的产业化前景广阔，颜庆应团队提出了一个完整的绿色闭环：让擅吃塑料的虫子解决“塑料垃圾”，同时这些虫子排出的优质有机肥，又反过来促进蔬菜、瓜果、花卉长成高品质的农产品。
如果精细调试不同的昆虫种类和塑料源，甚至能实现定制化“靶向施肥”。比如，要促进根茎类作物吸收养分，就可以筛选出某种吃特定塑料的大麦虫排泄物进行专攻；叶菜类则可以从黄粉虫的某类塑料食谱肥中提取。
尽管前景诱人，研究团队始终保持审慎的学术态度。“目前这项成果仍处于机制发现和应用探索的早期阶段。”论文通讯作者邱智敏反复强调这一点。他介绍，团队接下来的工作将围绕几个方向展开：塑料来源虫粪对作物生长、抗逆性的实际效果如何？对土壤微生物群落会产生什么影响？在田间应用中的安全性与稳定性怎样？
换句话说，从实验室的检测数据到田间的实际肥料，中间还需要大量的验证性研究。
谈及未来，颜庆应表示，团队将继续与该亚热带作物研究所合作，针对温州不同植物品种开展试验，同时探索更深层次的机理研究。继续优化虫子降解速率，挖掘更多适配的塑料类型，并借助温州丰富的植物资源，筛选最适合该虫粪肥料的作物品类。“我们要弄清楚到底是哪个菌、哪个酶在起作用，也想把目前7倍的进食速度再提升。”
来 源：温州晚报
记者 谢施琦 通讯员 陈明铭
本文转自：温州新闻网 66wz.com
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