Podobnie jak u ssaków, przewód pokarmowy owadów jest jamą do trawienia i wchłaniania pokarmu. Większość owadów jest siedliskiem różnych bakterii komensalnych, które rozwijają się w ich jelitach i żyją dzięki pożywieniu dostarczanemu przez hosts1. Społeczność komensalna jelit ma głęboki wpływ na wiele procesów fizjologicznych u owadów, w tym trawienie pokarmu i detoksykację2,3,4, odżywianie i rozwój5,6,7, ochrona przed patogenami i pasożytami8,9, 10,11, komunikacja chemiczna12,13 and behaviors14,15. Co ciekawe, niektóre mikrobioty jelitowe mogą być fakultatywnie patogenne lub być manipulowane przez atakujące patogeny w celu zaostrzenia infekcji, co wskazuje, że bakterie jelitowe mogą być szkodliwe w niektórych przypadkach16,17,18. Bakterie jelitowe mogą również służyć jako zasób mikrobiologiczny do zastosowań biotechnicznych i zwalczania szkodników. Na przykład, bakterie trawiące lignocelulozę z owadów fitofagowych i ksylofagowych zostały wykorzystane do trawienia komórek roślinnych w celu opracowania biopaliw19. Dyspersja zmodyfikowanych symbiontów jelitowych wykazujących ekspresję bioaktywnych cząsteczek jest nowatorską i obiecującą taktyką zwalczania szkodników i komarów przenoszących choroby zakaźne w rolnictwie i leśnictwie 19,20,21, który może być również wykorzystany do poprawy sprawności pożytecznych owadów22. Zilustrowanie, jak bakteria jelitowa zachowuje się in vivo, jest zatem uważane za priorytet, aby w pełni wykorzystać jej funkcję i dalej wykorzystywać ją do różnych zastosowań.
Zwierzęta mogą być siedliskiem od 1 do >1000 symbiotycznych gatunków mikroorganizmów w klasie gut1. W związku z tym trudno jest dokładnie zweryfikować, jak poszczególne taksony bakteryjne lub ich składanie zachowują się wewnątrz zwierzęcia oraz czy gospodarz lub jego partnerzy mikrobiologiczni kierują określoną funkcją. Dlatego przygotowanie larw aksenu do uzyskania owadów gnotobiotycznych poprzez kolonizację jedno- lub wielogatunkową jest konieczne do zbadania funkcji bakterii i interakcji z owadami23. Obecnie podawanie koktajli antybiotykowych i sterylizacja powierzchni jaj owadów są powszechnymi metodami usuwania bakterii jelitowych14,24,25,26. Jednak diety antybiotykowe nie mogą całkowicie wyeliminować bakterii jelitowych i mają negatywny wpływ na fizjologię owadów gospodarza27,28. W związku z tym stosowanie owadów leczonych antybiotykami może przesłonić prawdziwe zdolności niektórych bakterii jelitowych. Na szczęście powierzchniowa sterylizacja jaj może zniwelować ten problem23,29, który nie ma żadnego lub znikomy wpływ na eksperymentalne owady. Co więcej, sztuczne diety nie mogą w pełni przypominać naturalnego pokarmu dla owadów, a opracowanie sztucznej diety jest kosztownym i pracochłonnym procesem30,31.
Chrząszcz wierzbowy, Plagiodera versicolora (Laicharting) (Coleoptera: Chrysomelidae), jest szeroko rozpowszechnionym szkodnikiem zjadającym liście, który żywi się głównie drzewami salikatowymi, takimi jak wierzby (Salix) i topola (Populus L.)32,33. Tutaj chrząszcz wierzbowolistny został wykorzystany jako reprezentatywny owad zjadający liście w celu opracowania protokołu przygotowania i hodowli owada wolnego od zarazków. Wykorzystaliśmy kulturę tkankową roślin, aby uzyskać wolne od zarazków liście topoli do hodowli larw aksenu P. versicolora ze sterylizowanych jaj. Status aksoniczny larw P. versicolora zweryfikowano za pomocą testów zależnych od kultury i niezależnych od hodowli. Protokół ten może utrzymać owady akseniczne, które lepiej naśladują dzikie warunki niż hodowla owadów za pomocą sztucznej diety. Co ważniejsze, metoda ta jest wygodna przy bardzo niskich kosztach, co zwiększa możliwość uzyskania owadów aksenicznych do przyszłych badań interakcji mikrobioty owado-jelitowej, zwłaszcza w przypadku owadów niemodelowych bez dobrze opracowanych sztucznych diet.