
發(fā)布時(shí)間:2025-10-29來源:朱冬研究組
理解納米生物炭在抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)傳播中的生態(tài)調(diào)控機(jī)制,對(duì)于推動(dòng)綠色可持續(xù)有機(jī)廢棄物資源化利用具有重要意義。然而,其如何通過調(diào)控噬菌體的生活方式(裂解型與溶源型),進(jìn)而影響ARGs水平轉(zhuǎn)移的潛在機(jī)制尚不明確。
鑒于此,中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市土壤生物地球化學(xué)過程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過整合宏基因組學(xué)、病毒組學(xué)和體外移植試驗(yàn)驗(yàn)證,系統(tǒng)解析了納米生物炭對(duì)蚯蚓堆肥體系中噬菌體群落和ARGs命運(yùn)的影響。研究表明:(1)在蚯蚓腸道中,溶源性噬菌體普遍采用“搭便車”(piggyback-the-winner)策略以促進(jìn)ARGs的轉(zhuǎn)導(dǎo),而在堆肥基質(zhì)環(huán)境中,裂解型噬菌體則通過“殺死贏家”(kill-the-winner)機(jī)制抑制耐藥菌群;(2)納米生物炭顯著誘導(dǎo)溶源型噬菌體向裂解型轉(zhuǎn)變,降低了攜帶輔助代謝基因的溶源性噬菌體豐度,打破了噬菌體與宿主的互利關(guān)系,從而通過“噬菌體分流”效應(yīng)抑制了ARGs的傳播;(3)體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該機(jī)制,證實(shí)納米生物炭增強(qiáng)了裂解型噬菌體的感染能力并降低了ARGs的轉(zhuǎn)導(dǎo)水平。綜上,揭示了納米生物炭通過重塑噬菌體-宿主互作來抑制抗性基因傳播的新路徑。
研究成果以Nano-biochar regulates phage-host interactions, reducing antibiotic resistance genes in vermicomposting systems為題發(fā)表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)。謝婷、林達(dá)為共同第一作者,朱冬研究員為通訊作者。該研究獲得國家自然科學(xué)基金委員會(huì)(42307033和42222701)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDB0750400)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(2023321)及寧波甬江人才工程(2022A-163-G)等項(xiàng)目資助。

納米生物碳調(diào)控噬菌體生活方式驅(qū)動(dòng)蚯蚓堆肥系統(tǒng)ARGs傳播的機(jī)制概述圖
(文:朱冬研究組;圖:朱冬研究組)
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