发布时间：2025-10-29来源：朱冬研究组
理解纳米生物炭在抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes, ARGs）传播中的生态调控机制，对于推动绿色可持续有机废弃物资源化利用具有重要意义。然而，其如何通过调控噬菌体的生活方式（裂解型与溶源型），进而影响ARGs水平转移的潜在机制尚不明确。
鉴于此，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整合宏基因组学、病毒组学和体外移植试验验证，系统解析了纳米生物炭对蚯蚓堆肥体系中噬菌体群落和ARGs命运的影响。研究表明：（1）在蚯蚓肠道中，溶源性噬菌体普遍采用“搭便车”（piggyback-the-winner）策略以促进ARGs的转导，而在堆肥基质环境中，裂解型噬菌体则通过“杀死赢家”（kill-the-winner）机制抑制耐药菌群；（2）纳米生物炭显著诱导溶源型噬菌体向裂解型转变，降低了携带辅助代谢基因的溶源性噬菌体丰度，打破了噬菌体与宿主的互利关系，从而通过“噬菌体分流”效应抑制了ARGs的传播；（3）体外培养实验验证了该机制，证实纳米生物炭增强了裂解型噬菌体的感染能力并降低了ARGs的转导水平。综上，揭示了纳米生物炭通过重塑噬菌体-宿主互作来抑制抗性基因传播的新路径。
研究成果以Nano-biochar regulates phage-host interactions, reducing antibiotic resistance genes in vermicomposting systems为题发表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)。谢婷、林达为共同第一作者，朱冬研究员为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金委员会（42307033和42222701）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB0750400）、中国科学院青年创新促进会（2023321）及宁波甬江人才工程（2022A-163-G）等项目资助。
纳米生物碳调控噬菌体生活方式驱动蚯蚓堆肥系统ARGs传播的机制概述图
（文：朱冬研究组；图：朱冬研究组）
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