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自然界中存在许多取食少氮食物的寡氮营养型昆虫,氮素是生物体进行合成蛋白及核苷酸等生长代谢必不可少的重要元素,为维持正常的生长代谢,这些昆虫通过体内微生物的作用将空气中的N2转化为体内可利用的NH3-N而在生物学上进行氮固定。昆虫啮食塑料是非常普遍的现象,黄粉虫是一种广泛分布的仓储害虫,黄粉虫能以聚苯乙烯塑料为唯一食物维持正常生存,聚苯乙烯是由C和H组成的不含N的高分子聚合物,推测黄粉虫在啮食聚苯乙烯塑料时同样具有类似寡氮营养型昆虫的生物固氮能力。本论文以分别来自中国地域内东部（上海、宁波）、西部（四川）、南部（广州）、北部（北京）和中部（洛阳）的35周龄的黄粉虫幼虫作为试验对象,采用乙炔还原法,首次验证了啮食聚苯乙烯塑料的黄粉虫的生物固氮活性,并确证了肠道微生物对其进行生物固氮起决定作用;采用PCR和RT-PCR及nifH基因扩增子高通量测序技术,分析了黄粉虫肠道微生物固氮酶的多样性和表达;利用特性培养基纯培养的方法,分离了黄粉虫肠道中的固氮微生物,并在体外验证了优势菌的固氮活性。取得的主要成果如下:（1）采用乙炔还原法分别测定啮食聚苯乙烯塑料和含抗生素的饲料饲养的黄粉虫的固氮活性,结果发现六地区的啮食聚苯乙烯塑料的黄粉虫均具有固氮活性,北京组的虫样固氮活性最高,为20.5123 nmol乙烯·h-1,所有组的抗生素处理虫的固氮活性都大幅下降,固氮速率基本维持在8.8 nmol乙烯·h-1左右。分析这两组虫样固氮活性的差异,证实啮食降解聚苯乙烯塑料黄粉虫能在肠道微生物的作用下进行生物固氮。（2）利用引物组nifH1-nifH2实现黄粉虫肠道内固氮酶nifH基因的扩增,确证昆虫肠道存在固氮微生物。检测RT-PCR的产物发现目的基因条带,充分说明在黄粉虫肠道中发生了固氮酶的表达。采用扩增子高通量测序技术,从六地区黄粉虫肠道DNA样品中共获得13条独特的nifH基因序列,鉴定分析有7条序列与γ-变形菌门的菌种密切相关,其中包括与肠道中的nifH基因序列高度相似的Klebsiella、Citrobacter和Kluyvera。从RT-PCR产物中克隆到了Klebsiella和Uncultured bacterium clone。（3）在有氧条件下,使用无氮培养基从黄粉虫的肠道中分离和纯化101株细菌。经16S rRNA扩增和测序分析,将其分为与Proteobacteria,Actinobacteria和Bacillus菌株密切相关的22种不同的细菌。Proteobacteria占据最大丰度（72.7%）,主要为γ-proteobacteria。测定潜在的固氮优势菌Klebsiella、Citrobacter、Pantoea和Kluyvera的菌株及阳性对照Azospirillam brasilense的固氮活性,发现Klebsiella的固氮活性仅次于Azospirillam brasilense,固氮速率为8.72 nmol乙烯·h-1。