农业投入品对土壤病毒组介导的抗生素抗性及毒力基因传播的影响机制研究

本研究聚焦农业土壤中病毒介导的抗生素抗性基因(ARGs)和毒力因子基因(VFGs)传播风险，通过微宇宙实验探究粪肥、微塑料和农药对土壤病毒组的影响。研究发现粪肥显著改变病毒群落结构并提升ARGs/VFGs丰度2.0-9.8倍，揭示放线菌纲(Actinomycetia)是主要宿主，部分病毒携带人类病原体相关基因。该研究为农业实践中的生态风险防控提供重要依据。

　　

随着集约化农业的发展，粪肥、微塑料和农药等农业投入品在提升产量的同时，也带来了土壤生态系统的潜在风险。其中，土壤病毒作为最丰富的生物实体（每克土壤含10⁷-10⁹个病毒颗粒），通过水平基因转移(HGT)介导抗生素抗性基因(ARGs)和毒力因子基因(VFGs)的传播，可能对人类健康构成威胁。然而，病毒在农业扰动下的生态功能及其携带风险基因的传播机制尚不明确。

针对这一科学问题，中国农业科学院农产品质量安全重点实验室的研究团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》发表研究，通过微宇宙实验结合宏基因组测序技术，系统解析了三种典型农业投入品对土壤病毒组及其携带风险基因的影响。研究采用湖北潜江蔬菜农田土壤，设置粪肥（高低剂量）、微塑料和农药处理组，运用病毒颗粒分离、DNA/RNA共提取、ViralVerify病毒鉴定等技术，结合网络分析和宿主预测等方法展开研究。

病毒群落多样性变化
研究发现粪肥处理显著提高病毒Shannon多样性指数（P<0.05），Bray-Curtis差异分析显示粪肥组与对照组群落结构差异最大。微塑料和农药处理对病毒α多样性无显著影响，但高剂量农药改变了特定病毒科的相对丰度。

风险基因传播特征
粪肥使病毒组ARGs和VFGs丰度分别提升2.0-9.8倍和2.0-8.1倍，主要涉及β-内酰胺类和多重耐药基因。宿主预测显示，放线菌纲(Actinomycetia)是ARGs/VFGs的主要携带宿主，部分病毒与人类病原体（如Escherichia albertii和Klebsiella pneumoniae）存在关联。

环境适应机制
代谢通路分析揭示，粪肥和高剂量农药处理显著富集人类疾病相关通路（如结核病感染途径）和环境适应基因（如ABC转运蛋白）。共现网络显示，农业扰动强化了细菌-病毒-ARGs/VFGs的互作网络复杂度。

该研究首次系统阐明了农业投入品通过改变土壤病毒组促进风险基因传播的机制，特别强调粪肥施用是病毒介导ARGs/VFGs扩散的关键驱动因素。研究成果为制定可持续农业实践提供了理论依据，对防控土壤-食物链-人类的病原体传播链具有重要警示意义。