《Applied and Environmental Microbiology》：Urban soils along the Kern River and Los Gatos Creek are hotspots for Coccidioides in the San Joaquin Valley of California
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球孢子菌病（Coccidioidomycosis，即山谷热）通过吸入球孢子菌属（Coccidioides）真菌产生的孢子而获得。球孢子菌常见于本地啮齿动物的肺组织及其洞穴内的土壤中，并可从中分离培养。球孢子菌病是通过暴露于环境中产生的孢子而获得的，不在宿主之间
球孢子菌病（Coccidioidomycosis，即山谷热）通过吸入球孢子菌属（Coccidioides）真菌产生的孢子而获得。球孢子菌常见于本地啮齿动物的肺组织及其洞穴内的土壤中，并可从中分离培养。球孢子菌病是通过暴露于环境中产生的孢子而获得的，不在宿主之间传播。因此，确定携带球孢子菌的啮齿动物洞穴土壤的位置，对于理解球孢子菌病的发病率以及模拟球孢子菌分布如何受全球变化影响至关重要。在未受干扰的土地上，球孢子菌易在啮齿动物洞穴中被检测到，在农业用地上未被检测到，而在城市土地上尚未被研究。为检验球孢子菌存在于城市土壤中的假设，研究人员沿两条水道——克恩河（Kern River）和洛斯加托斯溪（Los Gatos Creek）——的河岸采集了啮齿动物洞穴土壤，这两条水道横贯加利福尼亚州圣华金河谷（San Joaquin Valley, SJV）的两个城市贝克斯菲尔德（Bakersfield）和科林加（Coalinga）。为检验球孢子菌在高海拔地区不会被检测到的假设，研究人员将沿水道的啮齿动物洞穴采样扩展至加利福尼亚州的山区。在1178份土壤和沉降粉尘样本中，研究人员发现球孢子菌存在于贝克斯菲尔德和科林加的城市河岸环境中，存在于圣华金河谷底部的河岸土地上，但在较高海拔地区未被检测到，并且与模拟土壤湿度呈负相关。球孢子菌与动物相关真菌类群表现出显著共现模式，但与更广谱的真菌群落无整体关联。研究结果提示，在该区域挖掘城市啮齿动物洞穴时应予以警惕。
重要性：本研究表明，球孢子菌存在于加利福尼亚州圣华金河谷主要人口中心内的城市河岸廊道中。通过分析1178份土壤和粉尘样本，研究人员发现该病原体表现出强烈的空间结构，出现在低海拔地区，与较干燥土壤相关，并在城市内的啮齿动物洞穴中出现。与对自由生存土壤真菌的预期相反，球孢子菌与更广谱真菌群落的关联有限，但与动物源基质相关的类群共现，支持其宿主相关的生态位。这些发现将城市水道确定为球孢子菌未被充分认识的栖息地，并强调了其分布的生态约束。将这些因素纳入预测模型将改善气候变化和土地利用条件下的风险绘图。研究结果直接影响公共卫生，表明城市环境中啮齿动物洞穴的扰动可能代表一种先前未被充分认识的暴露来源。
**论文深度解读：城市水道土壤中的球孢子菌分布及其生态约束**
**一、研究背景与问题**
球孢子菌病（coccidioidomycosis，俗称“山谷热”）是由球孢子菌属（*Coccidioides*）真菌引起的疾病，主要通过吸入环境中的关节孢子（arthroconidia）而感染。该病在美国西部干旱地区尤为重要，每年导致近200人死亡，并造成约39亿美元的医疗费用。*Coccidioides immitis* 和 *Coccidioides posadasii* 是两种主要致病物种，前者分布于加利福尼亚州及内华达山脉-喀斯喀特山脉以西地区，后者分布于美国其他地区及拉丁美洲。已有研究表明，球孢子菌与啮齿动物之间存在密切联系，其可在啮齿动物肺部以休眠状态持续存在，并在宿主死亡后利用尸体进行腐生生长和孢子繁殖。既往研究在未开发土地的啮齿动物洞穴土壤中检测到球孢子菌，但在农业用地中未检测到，而城市土地的球孢子菌分布情况几乎未被研究。尽管圣华金河谷（San Joaquin Valley, SJV）的城市如贝克斯菲尔德（人口约40万）和科林加（人口约1.7万）是山谷热高发区，但城市内暴露是源于本地源还是前往附近农村地区获得，仍不确定。此外，关于球孢子菌是否存在于较高海拔地区（如丘陵和山地）的知识存在空白。因此，研究人员提出两个假设：H1，城市河岸栖息地的啮齿动物洞穴土壤中存在球孢子菌；H2，在SJV谷底至海拔900米的丘陵地区，啮齿动物洞穴土壤中不会检测到球孢子菌。本研究旨在通过沿两条横贯城市的水道——克恩河（Kern River）和洛斯加托斯溪（Los Gatos Creek）——的系统采样，填补这些知识空白。
**二、研究开展与主要结论**
研究人员在加利福尼亚州SJV的贝克斯菲尔德和科林加及周边地区共59个位点采集了1178份土壤和沉降粉尘样本，包括沿克恩河的625份啮齿动物洞穴土壤（35个位点）、贝克斯菲尔德地区远离克恩河的205份洞穴土壤（7个位点）、洛斯加托斯溪附近的228份洞穴土壤和20份地表土壤（16个位点），以及科林加市100份城市沉降粉尘样本。使用CocciEnv qPCR检测球孢子菌，并对68份土壤样本进行ITS2区域扩增子测序以表征真菌群落。结果显示：球孢子菌在克恩河沿岸洞穴土壤中的检出率为8.3%（52/625），在远离克恩河的贝克斯菲尔德位点检出率为0%（0/205）；在洛斯加托斯溪沿岸洞穴土壤中检出率为23.2%（53/228），地表土壤检出率为50.0%（10/20），沉降粉尘检出率为2%（2/100）。阳性样本主要集中在贝克斯菲尔德市中心的大学广场（University Place）和全景公园西（Panorama Park West）两个位点，以及科林加附近的33号公路西、33号公路东和Phelps大道位点。球孢子菌在海拔低于250米的地区最为常见，在373至888米之间未检出，且与模拟土壤湿度呈负相关——所有阳性样本均来自月均土壤湿度低于10%（体积比）的位点。真菌群落分析未发现球孢子菌存在与整体真菌群落结构之间的显著关联，但指示物种分析鉴定出83个指示物种，其中与球孢子菌阳性土壤显著关联的包括*Coniochaeta discospora*、*Montagnea arenaria*和*Coniochaeta polymorpha*等，这些类群多与动物粪便或动物源基质相关。该研究发表在《Applied and Environmental Microbiology》。
**三、主要关键技术方法**
研究采用CocciEnv qPCR检测球孢子菌，该方法针对球孢子菌基因组中独特的重复转座子序列，每个样本进行四重复反应，以≥3个阳性孔判定为阳性。土壤真菌群落通过ITS2区域扩增子测序（Illumina MiSeq平台，PE300）表征，使用Qiime 2和DADA2进行数据处理，并以UNITE数据库进行物种注释。土壤湿度数据来自NASA SMAP卫星L3版本（9 km分辨率，0–5 cm表层和0–100 cm根区），在AppEEARS界面按采样坐标和月份提取。统计方法包括逻辑回归模型、PERMANOVA和指示物种分析。样本队列来源于加利福尼亚州SJV的克恩河和洛斯加托斯溪沿岸城市及周边地区。
**四、研究结果**
**1. 球孢子菌检测**
通过CocciEnv qPCR对1178份样本进行检测，球孢子菌在克恩河沿岸和贝克斯菲尔德周边地区洞穴土壤中检出率为6.3%（52/830），其中克恩河沿岸为8.3%，远离河流的城市位点为0%。洛斯加托斯溪沿岸洞穴土壤检出率为23.2%，地表土壤为50.0%，沉降粉尘为2%。阳性样本的空间分布高度集中：克恩河87.5%的阳性样本来自大学广场和全景公园西；洛斯加托斯溪大部分阳性样本来自距城市或住宅用地200米范围内。在克恩河所有位点中，球孢子菌检出与采样时间点（P=0.046、0.039、0.040）和表层土壤湿度（P=0.049）存在中等显著关联，但与根区湿度（P=0.104）和海拔（P=0.076）无显著关联；排除海拔>210米的丘陵位点后，共线性分析表明在较低海拔范围内，海拔是显著预测因子（P=0.014）。未发现明确的季节性趋势。
**2. 球孢子菌与土壤真菌群落**
对28份克恩河样本和40份洛斯加托斯溪样本的ITS2扩增子测序显示，土壤真菌群落结构与采样位点显著相关（P=0.002，r2=0.22），其中全景公园西和大学广场之间存在显著差异（P=0.04，r2=0.08），但未发现真菌群落结构与球孢子菌检出之间存在显著关联。属水平上，*Alternaria*（交链孢霉属）在两个水道的样本中均最丰富（克恩河14.6±2.0%，洛斯加托斯溪15.4±1.7%），其他优势属包括*Cladosporium*、*Penicillium*、*Trichophaeopsis*、*Coniochaeta*等。
**3. 指示物种**
共检测到764个真菌物种，其中83个为指示物种（P≤0.05）：21个与球孢子菌阳性土壤相关，62个与阴性土壤相关。与阳性土壤最显著相关（P≤0.01）的物种为克恩河的*Coniochaeta discospora*和*Montagnea arenaria*，以及洛斯加托斯溪的*Coniochaeta polymorpha*。与阴性土壤显著相关的物种包括*Aspergillus*属、*Chaetomium*属、*Holtermanniella*属等。*Fusarium solani*在两条水道中均被鉴定为与阴性样本相关的指示物种（P=0.03）。
**五、讨论与结论**
**讨论**
最核心的发现是球孢子菌存在于圣华金河谷主要人口中心城市（贝克斯菲尔德和科林加）的季节性水道沿岸土壤中，而远离水道的城市土壤中很少检出。干燥土壤中检出概率更高，但这一结果与海拔和位点选择等变量存在共线性；9 km分辨率的卫星土壤湿度数据无法反映单个洞穴的微生境条件，因此土壤湿度应视为景观尺度指标。在373至888米海拔区间未检出球孢子菌，且该区域存在加利福尼亚地松鼠（*Otospermophilus beecheyi*）等已知宿主啮齿动物，表明宿主存在与否不能单独解释高海拔缺失。真菌群落整体结构与球孢子菌检出无显著关联，与既往研究一致，但指示物种分析发现多个与动物源基质相关的类群（如粪生真菌*Coniochaeta*和*Preussia*）与球孢子菌阳性样本共现，支持球孢子菌与啮齿动物活动的潜在关联。球孢子菌分布不均匀，可能受未测量的微生境条件或宿主种群动态影响。研究局限性包括：样本量和检测下限限制、DNA可能来自死菌或休眠孢子、卫星土壤湿度分辨率粗糙等。
**结论**
基于1178份样本的分析，研究发现球孢子菌在SJV中横贯主要城市人口中心的两条水道沿岸土壤中丰富但分布不均。分布模式显示出明显的海拔依赖性动态，表明海拔或与海拔相关的环境变量在塑造球孢子菌生物地理学中起关键作用。样本主要来自啮齿动物洞穴，同一地点全年阳性与阴性土壤的邻近分布提示啮齿动物群体间传播可能存在限制。球孢子菌与更广谱真菌群落的关系与既往研究一致，均未提供强群落水平关联的证据，挑战了球孢子菌在动物宿主体外活跃的假设。然而，少数与球孢子菌存在相关的真菌类群多生活于动物源基质上，为球孢子菌存在与啮齿动物活动的关联提供了证据。最后，将河岸廊道确定为球孢子菌潜在栖息地，强调预测模型需考虑地形、土地利用和啮齿动物宿主分布的精细地理因素。在SJV主要人口中心内及其附近的本地啮齿动物洞穴中检出球孢子菌，突显了先前未被充分认识的公共卫生风险。克恩县是加利福尼亚州球孢子菌病发病率最高的地区，其近一半人口居住在贝克斯菲尔德，而科林加是弗雷斯诺县西部最大的人口中心，在这些城市中均频繁检出球孢子菌。这些发现支持在SJV其他人口中心开展类似调查，并建议采取优先识别和不扰动啮齿动物洞穴及其附近土壤的缓解策略。若无法避免扰动，必须严格遵守个人防护规程。此外，消灭本地啮齿动物可能适得其反，因为尸体增加会促进真菌生长和产孢；防止啮齿动物获取人类食物资源（如垃圾和灌溉草坪）可能是限制其种群的更可持续的长期选择。总体上，研究结果强调需要综合管理策略，以同时应对球孢子菌的生态复杂性和公共卫生需求。
