《Environmental Pollution》：Temperature shapes a modular division of labor among soil fungi to facilitate antibiotic dissipation
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•温度对土壤中抗生素的消减起主导作用。•温度通过分类群更替为主的方式重塑了土壤真菌群落。•三个候选真菌功能模块与残留抗生素浓度呈负相关。•在所有三种温度条件下，均存在一个共有的捕获-转运核心功能模块。•低温条件下，氧化和胞内转化的功能潜力较低。引言抗生素在畜牧业和人类医疗中的
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温度对土壤中抗生素的消减起主导作用。
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温度通过分类群更替为主的方式重塑了土壤真菌群落。
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三个候选真菌功能模块与残留抗生素浓度呈负相关。
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在所有三种温度条件下，均存在一个共有的捕获-转运核心功能模块。
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低温条件下，氧化和胞内转化的功能潜力较低。
引言
抗生素在畜牧业和人类医疗中的使用量在全球范围内持续增加（Van Boeckel等，2017），这些化合物通过粪肥施用、污泥施用和灌溉等方式进入农业土壤，在土壤污染与抗微生物耐药性之间建立了潜在关联（Yang等，2022；Larsson和Flach，2021；Zheng等，2022）。这些化合物通常以混合物形式存在。对珠江三角洲240个农业土壤样本的调查显示，每个样本中均检测到抗生素，包括四环素类（TCs）、喹诺酮类（QNs）和磺胺类（SAs）（Chen等，2025）。粪肥还会引入耐药细菌和可移动遗传元件，接合转移可进一步在土壤微生物群落中传播抗生素抗性基因（ARGs）（Fang等，2025）。残留抗生素即使在亚抑制浓度下也可能维持耐药性选择压力，正如环境细菌中低水平头孢吡肟暴露所证明的那样（Wang等，2022）。因此，了解抗生素在土壤中的持留时间以及控制其消减的环境条件，对于评估化学暴露及其对耐药性选择的潜在后果具有重要意义。
微生物降解是土壤抗生素消减的重要贡献因素，但消减速率也取决于土壤性质和环境条件（Cycoń等，2019；Wang等，2024）。温度调控微生物代谢和群落组装（Roy等，2025；Sun等，2025），对寒冷和季节性寒冷土壤尤为关键，在这些土壤中，微生物活性降低可延长抗生素的持留时间（Cycoń等，2019）。例如，一项在中国东北开展的温室增温实验报道了增温土壤中四环素降解加快，并考察了相关细菌群落变化（Ni等，2024）。此类证据确立了温度的重要性，但季节性波动温度与固定温度之间的比较仍未得到解决。施肥历史增加了另一个维度，因为它与土壤性质和微生物群落差异相关（Shawver等，2021）。因此，在具有不同施肥历史的土壤中比较热制度有助于刻画不同土壤背景下消减的温度依赖性。
理解这种温度依赖性还需要关注与抗生素消减相关的微生物及其功能。细菌对TCs、QNs和SAs的转化已有较多研究记载，而真菌在土壤中的贡献仍较少被表征（Cycoń等，2019；Olicón-Hernández等，2017）。真菌拥有胞外氧化酶（包括漆酶和过氧化物酶）以及能够转化结构多样的异生质的胞内酶（Asemoloye等，2018；Asif等，2017；Mathur等，2024；Naghdi等，2018）。实验室研究已证明白色腐生真菌及其酶对抗生素的转化作用，为该代谢能力提供了证据（Wen等，2010；Prieto等，2011；Ben Ayed等，2022；Pan等，2024；Tan等，2025）。真菌菌丝还可连接土壤微生境并介导水和养分的转移，将其影响范围延伸至单个微位点之外（Worrich等，2017；Vaksmaa等，2023）。这些能力促使我们探究潜在的互补功能如何在土壤真菌中分布，以及这种分布是否随温度变化。然而，分离菌株或酶制剂中展示的能力并不能确立其在完整土壤群落中的贡献。
现有研究涉及该问题的不同方面，但尚未解决它们之间的联系。与温度相关的抗生素研究刻画了化学消减过程，某些研究还考察了细菌群落响应（Cycoń等，2019；Ni等，2024）。长期的粪肥和抗生素残留研究记录了持久性的微生物群落效应，但未在不同热制度下联合追踪抗生素消减与真菌功能潜力的变化（Shawver等，2021；Wepking等，2024）。因此，仍存在两个相互关联的空白。第一，需要进行长期比较，以确定季节性波动温度与固定温暖或寒冷条件下抗生素残留轨迹的差异。第二，真菌群落组成及其注释功能的分布如何随这些轨迹变化仍不清楚。同时填补这两个空白需要在涵盖季节性温度变化的时段内联合追踪抗生素残留和真菌功能潜力。
本研究通过为期18个月的土壤培养，探讨了温度依赖性的抗生素消减及相关真菌群落变化。在无施肥历史（UF）或有机施肥历史（OF）的土壤中，添加了涵盖TCs、QNs和SAs的21种抗生素混合物。两种土壤均在自然季节性波动温度（NT）、恒定温度（CT，20 °C）和低温（LT，4 °C）条件下培养。我们将消减动力学与真菌群落分析、宏基因组功能注释和探索性共现分析相结合。我们检验了三个假设：第一，环境温度是抗生素消减速率的主导控制因素，有机施肥历史起次要修饰作用；第二，真菌群落组成在不同温度制度间存在差异；第三，真菌功能潜力对温度的响应不均一，低温条件下氧化相关注释丰度较低，而捕获-转运潜力的温度差异较小。我们进一步考察了候选功能模块中属水平的贡献及其与残留抗生素和ARG相对丰度的关联。该方法从群落尺度刻画了与温度相关的模式，并生成了关于可能参与抗生素消减的真菌功能的可检验假设。
各节摘要
研究地点、土壤采样及土壤性质评估
在中国山东省一个作物生产基地，从两个相邻的、具有不同施肥历史的试验区采集表层土壤（0–15 cm）；这些试验区包括UF（无施肥历史）和OF（长期施用有机肥）。土壤样本密封后运至实验室，储存于?20 °C。使用前，样品过2 mm筛。土壤的理化性质汇总于表1。
不同施肥历史土壤中抗生素消减的温度依赖性
18个月培养期间，残留抗生素浓度持续下降，一级模型可描述所有土壤-温度组合的平均轨迹（调整R2 = 0.991–0.999；图1a；表S1）。对于所有三类抗生素，NT条件下消减最快，CT居中，LT最慢。UF中抗生素总半衰期从NT下的17.7天增至LT下的43.6天，OF中则从21.7天增至57.5天。TCs通常消减较快，而QNs
结论
本研究揭示了土壤抗生素消减的温度敏感性与真菌群落结构及功能路径分配变化之间的关联。在18个月培养中，LT下消减较慢，抗生素总半衰期为43.6–57.5天，而NT下为17.7–21.7天。ARG相对丰度随母体抗生素浓度下降而降低，但其相对降幅较小。OF中的抗生素总半衰期也长于
CRediT作者贡献声明
孙颖：写作——审校与编辑，资源。马艳文：调查研究。尹佳文：写作——初稿撰写，可视化，方法学，形式化分析，概念化。罗文海：资源，调查研究，数据整理。张岳：方法学，形式化分析
未引用参考文献
de Vries等，2018；Kanehisa和Goto，2000。
数据可用性
本研究的宏基因组测序数据已存入NCBI序列读长档案库（SRA），BioProject编号为PRJNA1493846。支持本研究结论的所有其他数据可在本文及其补充信息文件中获取，或经合理请求后由通讯作者提供。
关于撰写过程中使用生成式AI及AI辅助技术的声明
作者声明，本手稿的准备过程中未使用任何生成式AI或AI辅助技术。
经费来源
本研究由中国内蒙古自治区科学技术计划项目资助（2025YFDZ0036）。
利益冲突声明
? 作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
尹佳文|张岳|罗文海|马艳文|孙颖
