重金属污染在农业土壤中广泛存在，已被认为是促进抗生素抗性基因（ARGs）传播的重要因子。然而，在这一过程中，除细菌和传统移动遗传元件外，噬菌体的作用及其潜在机制仍缺乏系统认知。

针对这一科学问题，中国科学院城市环境研究所城市土壤生物地球化学过程创新团队通过对全国典型重金属污染区土壤样品采集，结合宏基因组，宏病毒组，代谢组和16S rRNA扩增子测序系统剖析了稻田土壤噬菌体携带抗生素抗性基因的特征，同时重点关注其携带的辅助代谢基因（AMGs）和重金属解毒基因（HDGs），并分析其与抗性基因的共定位关系及功能关联。研究发现，在重金属胁迫下，稻田土壤噬菌体携带的ARGs丰度显著增加。携带AMGs或HDGs的溶原性噬菌体显著富集，并与抗性基因形成共定位片段，加速ARGs的传播。其潜在机制为：1）噬菌体携带的AMGs可重编程宿主代谢，提高细菌在重金属胁迫下的适应能力，提供有利于噬菌体复制和基因转移的环境，从而促进ARGs的共转移，间接促进了ARGs的传播；2）噬菌体携带的HDGs通过直接参与重金属解毒过程，促使相邻抗性基因片段的共转移，引发脂质过氧化相关的膜通透性增加，从而增强抗性基因的传播。噬菌体移植实验进一步证明，随着重金属浓度升高，噬菌体介导的抗性基因转移显著增强。该研究揭示了噬菌体在重金属污染背景下促进抗生素抗性基因传播的关键作用机制，凸显了其在人类健康风险评估中的重要意义。

研究成果以Phages drive the dissemination of antibiotic resistance genes by facilitating host adaptation to heavy metal stress为题，2026年3月发表于《美国科学院院刊》（PNAS）上，中国科学院城市环境研究所博士生沈骆秦为第一作者，朱冬研究员和姚志远教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。

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噬菌体协助宿主解毒并促进稻田土壤中抗性基因的传播

（文：城市土壤生物地球化学过程创新团队；图：城市土壤生物地球化学过程创新团队）