《Applied Soil Ecology》：Burial of deer feces by a common dung beetle does not reduce splash-mediated contamination of
Escherichia coli to kale plants
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食品源性病原体通过野生动物粪便污染蔬菜的风险及 dung beetle 介导的生态调控机制研究。实验室微宇宙实验表明 dung beetle 虽有效埋藏鹿粪但无法显著降低羽衣甘蓝表面 E. coli 含量，其埋粪效率随 beetle 密度呈现非单调变化，季节动态监测发现该 beetle 在 6 月种群峰值后迅速衰退。研究揭示了 dung beetle 在农业生态系统中的复杂生态服务功能。
saran K. Jayaselvam|Rhea A. Lumactud|Paul Manning
加拿大新斯科舍省特鲁罗市达尔豪斯大学农业学院，邮编B2N 4T2
摘要
食源性疾病暴发是一个严重的公共卫生问题。野生动物粪便对农产品的污染是导致这些暴发的重要原因之一。通过一项基于实验室的中观生态系统研究，我们探讨了常见蜣螂Onthophagus nuchicornis（鞘翅目：金龟子科）在减少大肠杆菌从白尾鹿（Odocoileus virginianus）粪便传播到羽衣甘蓝植物中的潜力。研究发现，当实验系统中含有鹿粪便时，飞溅作用会导致大肠杆菌转移到羽衣甘蓝上。尽管蜣螂埋葬了大量的鹿粪便，但它们的存在并未显著降低羽衣甘蓝叶片上的大肠杆菌含量。而在没有鹿粪便的情况下，蜣螂并未导致羽衣甘蓝叶片受到污染。补充实验表明，蜣螂的密度显著影响其埋葬粪便的效率：两对蜣螂的埋葬量明显多于一或三对蜣螂。对一个围栏市场的季节性监测显示，Onthophagus nuchicornis的数量在6月达到峰值，随后在7月和8月急剧下降。这些结果表明，虽然蜣螂能够有效埋葬鹿粪便，但它们的活动并不能显著减少农产品上的大肠杆菌污染。这项研究有助于我们理解蜣螂所发挥的自然病原体抑制机制和生态服务作用。
引言
尽管新鲜农产品对健康饮食的重要性已被广泛认可，但食源性疾病暴发往往与食用新鲜农产品有关。致病性大肠杆菌菌株（如O157:H7型）是影响新鲜农产品的主要食源性病原体之一（Callejón等人，2015年）。动物肠道中存在超过700种不同的大肠杆菌菌株，虽然大多数菌株对人体无害，但O157:H7型菌株可能对人类健康造成严重威胁（Jang等人，2017年）。致病性大肠杆菌感染的主要症状包括腹痛、腹泻、恶心、呕吐和发热（Heiman等人，2015年）。
与农产品相关的大肠杆菌O157:H7型暴发通常发生在将牲畜粪便用于施肥时（Heiman等人，2015年）；通过堆肥可以降低这种风险（Lung等人，2001年）。然而，另一个重要的致病性大肠杆菌暴发来源是生活在农业景观中的野生动物（如野猪、鹿和野生绵羊）（Mafizur等人，2024年）。许多野生动物物种的消化系统中可能携带致病性大肠杆菌菌株（Garcia等人，2010年），当这些物种与农业生产共存时，可能会对食品安全构成威胁。
食粪昆虫（尤其是蜣螂，鞘翅目：金龟子科）的活动可能为减少野生动物粪便中的病原体向新鲜农产品的传播提供一种基于自然的解决方案。蜣螂是一种全球分布广泛的昆虫，目前已描述了7000多种物种（Nichols等人，2008年）。它们会在土壤中挖掘隧道、埋葬粪便并以此为食。蜣螂是杂食性昆虫，能够处理不同动物的粪便（Yama等人，2019年）。
本研究聚焦于蜣螂物种Onthophagus nuchicornis——这是一种广泛分布的属，它们将粪便埋藏在土壤表面下，形成称为“育虫球”的椭圆形结构。该物种能够有效利用多种野生动物粪便作为食物资源（Indigo等人，2025b）。先前对相关Onthophagus物种的研究表明，埋葬行为可以减少土壤表面的大肠杆菌数量（Jones等人，2015年），并通过干扰食粪蝇的生命周期来防止大肠杆菌从粪便传播到园艺产品（Jones等人，2019b）。本研究旨在在此基础上进一步探讨蜣螂如何通过埋葬粪便来减少大肠杆菌对羽衣甘蓝的飞溅污染。通过实验室实验，本研究的目标是：确定大肠杆菌是否通过水滴从白尾鹿（Odocoileus virginianus）的粪便传播到羽衣甘蓝植物上；研究蜣螂减少大肠杆菌从鹿粪便传播到羽衣甘蓝植物的能力；以及评估蜣螂密度与粪便埋葬量之间的关系。
实验设置
实验中观生态系统的准备
虽然其他研究探讨了草莓（Laidler等人，2013年）和蓝莓（Jones等人，2015年）作为大肠杆菌传播的途径，但本研究选择了羽衣甘蓝（Brassica oleracea）。羽衣甘蓝是全球广泛食用的蔬菜。虽然传统上羽衣甘蓝是在成熟后收获的，并且其叶片需要经过烹饪（如蒸、煮或炒）才能食用，但近年来未成熟的羽衣甘蓝（如小叶羽衣甘蓝或微型蔬菜）也越来越受到市场欢迎。结果
我们发现不同处理组之间的羽衣甘蓝叶片上的大肠杆菌菌落形成单位（CFU/mL）存在显著差异（Kruskal-Wallis检验，H = 25.616，自由度d.f. = 3，P ≤0.001）。使用Dunn检验进行的事后比较表明，含有鹿粪便的处理组与不含鹿粪便的处理组之间存在显著差异，但蜣螂的存在并未显著影响含有粪便的羽衣甘蓝叶片上的大肠杆菌污染程度（蜣螂与粪便组合 vs. 仅含粪便，z = ?0.496，P = 1）
讨论
我们的研究揭示了蜣螂、鹿粪便和大肠杆菌在农业系统中的复杂相互作用。首先，我们证实了在野外条件下，大肠杆菌可能通过飞溅作用污染叶类蔬菜。在俄勒冈州的一项调查中，从345份黑尾鹿粪便样本中仅检测出21份（6.1%）含有大肠杆菌，其中只有6份（1.7%）呈阳性
结论与未来研究方向
我们的研究结果强调了全面理解蜣螂在农业生态系统中作用的重要性。我们的结果表明，在特定条件下，蜣螂可能有助于也可能无助于降低蔬菜生产中的食品安全风险。尽管本研究未能支持蜣螂在羽衣甘蓝种植中作为大肠杆菌有效生物控制剂的假设，但它突显了蜣螂在生态系统功能中的多重作用。
作者贡献声明
saran K. Jayaselvam：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、数据分析、概念构建。Rhea A. Lumactud：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、指导监督、方法论设计、实验实施、数据分析、概念构建。Paul Manning：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目管理、方法论设计、实验实施、资金筹措、数据分析
资金支持
本研究得到了加拿大自然科学与工程研究委员会（Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada）的Discovery Grant（RGPIN/03941-2022）的支持致谢
我们感谢Alexe Indigo、Katie Stokes和Samantha Bennett在野外和实验室工作中的宝贵支持。同时，我们也感谢植物、食品与环境科学系提供的后勤和实物支持。
