休耕实践通过调控宿主细菌生存策略降低土壤抗生素抗性基因污染

为解决农田土壤抗生素抗性基因（ARGs）通过食物链威胁人类健康的问题，南京研究团队对比研究了稻麦轮作（RW）与稻休轮作（RF）系统中ARGs的动态分布规律。研究发现RF系统使ARGs丰度降低45.04%，其机制是土壤有机质（SOM）驱动宿主细菌向K-策略者转变，而RW系统中NO3--N积累促进r-策略细菌增殖加剧ARGs污染。该研究为农田ARGs防控提供了创新性田间管理策略。

　　

抗生素耐药性已成为全球公共卫生的重大威胁，而土壤作为抗生素抗性基因（ARGs）的巨型储存库，正通过作物吸收和水平基因转移（HGT）悄然进入人类食物链。现代农业中，化肥的过度使用与连作制度不断重塑土壤微生物群落，却意外为ARGs的传播创造了温床。更令人担忧的是，关于不同轮作模式特别是休耕措施如何影响ARGs动态的研究仍存在巨大空白。南京的研究团队选择典型稻作区，通过对比稻麦轮作（RW）与稻休轮作（RF）系统，首次揭示了休耕期通过调控细菌生存策略降低ARGs的创新机制。

研究采用实时定量PCR和高通量测序技术，对连续三年田间试验的土壤样本进行ARGs定量和细菌群落分析。通过测定土壤理化指标（包括NO₃^--N、SOM等）和重金属含量，结合生物信息学手段追踪ARGs宿主细菌的生存策略转变。样本来自中国南京具有相同种植历史的商业化农田，确保研究结果具有实际指导价值。

【研究区域与实验设计】在南京亚热带季风气候区设立RW与RF对比试验田，系统监测水稻各生育期及休耕期的土壤参数变化。地理信息系统（GIS）定位显示两地块具有可比的环境背景值。

【土壤性质、重金属与根系分泌物】RW系统因施肥导致NO₃^--N显著积累，而RF系统SOM含量提升34.7%。重金属污染指数显示两系统均未达到生态风险阈值，排除重金属对ARGs的共选择压力干扰。

【轮作模式影响土壤养分与ARGs动态】RF系统使总ARGs丰度降低45.04%，其中多重耐药类ARGs降幅最大达58.2%。共现网络分析揭示RW系统中r-策略细菌（如变形菌门）与ARGs呈显著正相关，而RF系统中放线菌等K-策略细菌占比提升21.3%。

【环境意义】研究首次证实休耕期通过建立"SOM-K策略细菌"调控轴可有效截断ARGs传播链。相较于传统轮作，休耕使细菌从快速增殖的r-策略转向高效利用复杂碳源的K-策略，这种生存策略转变使宿主细菌的ARGs携带率降低37.6%。

该研究的突破性发现在于阐明农田管理措施可通过微生物生态调控实现ARGs自然消减。Peifang Wang团队证实，停止施肥的休耕期促使细菌群落发生"慢生活"适应，这种代谢节奏的改变不仅减少细菌间质粒交换频率，还通过资源竞争抑制ARGs宿主菌的种群扩张。研究为《Journal of Hazardous Materials》提供了农业面源ARGs污染控制的创新思路，其提出的"以生态调控替代化学消杀"理念，对实现农业可持续发展具有重要指导价值。