近日，南京师范大学地理科学学院黄新琦教授关于植物多样性对农业生态系中抗生素抗性基因影响的研究取得重要进展，研究结果以“Plant Diversity Reduces the Risk of Antibiotic Resistance Genes in Agroecosystems”为题，2025年1月28日在《Advanced Science》（IF = 14.3）发表（https://doi.org/10.1002/advs.202410990）。
抗生素广泛应用于医疗领域和畜牧生产。然而，抗生素的选择压力导致了抗生素耐药性的产生。现已证实，土壤环境中广泛存在着抗生素耐药菌（ARB）和抗生素抗性基因（ARGs）。由于ARGs有可能通过食物链发生转移，农田植物-土壤系统中的ARGs受到广泛关注。目前，有关ARGs的传播机制和风险评估方面的研究已取得重要进展，但植物如何影响农业土壤中的ARGs污染仍未得到充分探索。
本研究全面探究了植物种类和多样性对三种农业土壤中ARGs及可移动遗传元件（MGEs）的影响。结果表明，植物多样性的增加使ARGs和MGEs的丰度降低了19.2%-51.2%，而植物种类对ARGs和MGEs丰度的影响因土壤类型而异。携带大量ARGs的潜在细菌宿主，其相对丰度高于非宿主，且植物多样性会降低其丰富度和累积相对丰度。因植物多样性增加而富集的根系分泌物，在代谢网络中发挥着更重要的作用，有助于重新平衡潜在宿主和非宿主的竞争优势。使用纯有机物的独立验证试验表明，植物多样性增加带来了更高的资源多样性，降低了大量高风险ARGs的相对丰度和移动性。
本研究揭示了植物多样性增加所带来的资源多样性提升，能大幅降低农业生态系统中的ARGs丰度，为消减土壤ARGs污染提供了全新的见解。与自然生态系统相比，农业生态系统中较低的植物多样性，是农业土壤中ARGs水平较高的原因之一。具备抗生素抗性的微生物获得了竞争优势，导致它们在土壤中的数量增多。植物多样性的增加通过营养生态位划分，调节了ARGs潜在宿主与非宿主微生物之间的竞争态势。植物根系分泌物中因植物多样性增加而富集的化合物，具有更强的连通性，能够刺激原本处于弱势的非宿主细菌生长，从而有效地抑制潜在宿主。总体而言，本研究阐述了资源调节对ARGs污染风险的缓解效果，并表明植物和资源多样性有望成为控制农业生态系统中ARGs污染的一种重要策略。
2024级环境地理学博士生李舒为第一作者，地科院黄新琦教授为通讯作者，团队成员周杏博士、刘亮亮副教授、苏喆硕士共同参与了该研究。该研究工作得到了团队蔡祖聪教授、张金波教授、赵军教授和西班牙生态与林业应用研究中心Josep Peñuelas教授的悉心指导，以及国家自然科学基金重大项目（42090065）、联合基金（U21A20226）和国家重点研发计划青年科学家项目（2023YFD1902000）的资助，特此致谢！