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日前，學校長江經濟帶農業綠色發展研究中心陳新平教授團隊在國際著名綜合期刊《美國科學院院刊》（PNAS）上發表題為《環丙沙星驅動土壤病毒基因組的純化選擇加速了N2O排放》（Ciprofloxacin-driven purifying selection on viral genomes accelerates soil N2O production）的研究論文。該研究發現，抗生素壓力強化了土壤溶源性病毒和反硝化菌之間的互作，增強了病毒基因組對宿主的適應性，增加了病毒對反硝化過程N2O的排放貢獻。該發現為深入理解土壤病毒調控氮素循環及N2O排放提供了新的視角。

農業生態系統是人類活動較為頻繁的關鍵帶，也是承受環境脅迫壓力的焦點。隨著人口數量的不斷增長和氣候不斷變暖，農業土壤正面臨著由人類活動帶來的各種環境壓力，如抗生素、農用化學品、多環芳烴等。這些環境壓力深刻影響著土壤微生物和病毒的群落和功能，改變元素地球化學循環過程。

研究團隊以環丙沙星為典型抗生素，揭示了抗生素壓力差異性改變土壤氮素初級轉化速率，增加了反硝化過程N2O排放。進一步通過病毒提取-回接實驗發現，土壤病毒對N2O排放貢獻為18-29%。該發現強調了土壤病毒對元素地球化學循環的重要性。抗生素壓力下，土壤病毒傾向于溶源性循環的生活方式，通過基因組整合和水平基因轉移增加了病毒輔助代謝基因，增強了與反硝化宿主的互作。抗生素壓力促進了病毒輔助代謝基因同義突變，基因組的純化選擇增強了其對宿主的適應性。特別是與反硝化相關的輔助代謝基因，增加了反硝化過程N2O排放。

該研究首次發現和證實了抗生素壓力下土壤病毒對氮素循環及N2O排放的貢獻，為理解人類世環境壓力對元素生物地球化學循環過程影響及其機制提供了新的視角。在環境治理方面，研究成果為防治農田溫室氣體排放提供了理論基礎，為農業綠色發展提供了科學支撐。

該研究由長江經濟帶農業綠色發展研究中心、農業農村部西南山地農業綠色低碳重點實驗室主導，博士生方林發為論文第一作者，資源環境學院蘇曉軒教授為通訊作者。研究由國家自然科學基金、國家重點研發計劃以及中央高校基本科研業務費專項資金提供資助。

論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2503199122