近日，南京農業大學沈其榮院士團隊在微生物生態學國際權威期刊《The ISME Journal》上發表了題為“Protist predation promotes antimicrobial resistance spread through antagonistic microbiome interactions” 的研究論文，探討了土壤微生物互作對抗生素抗性動態過程的影響, 揭示了土壤原生動物捕食與抗生素抗性傳播之間的復雜關系。

抗生素抗性（Antibiotic Resistance, AR）對全球公共健康造成了嚴重威脅。長期以來，抗生素的濫用被認為是抗生素耐藥基因（Antibiotic Resistance Genes, ARGs）傳播的主要驅動因素。然而，越來越多的證據表明，土壤復雜的微生物互作關系可能同樣對ARGs的遷移和擴散起著關鍵作用。

該研究通過多組學分析與室內培養實驗相結合，首先對田間土壤樣本進行了宏基因組測序分析，發現了土壤原生動物與ARGs直接的線性關系。隨后利用宏基因組數據獲得了土壤高質量的細菌基因組，并在基因組中識別了潛在的抗生素抗性基因（ARGs）和生物合成基因簇（Biosynthetic Gene Clusters, BGCs），通過這一分析對細菌基因組功能進行了預測，并發現了土壤原生動物豐度與抗生素生產細菌之間呈現顯著正相關。此外，室內共培養實驗也驗證了這一機制，在原生動物捕食壓力下，土壤微生物群落中的抗生素生物合成相關基因以及ARGs的表達均顯著增加。綜合研究結果表明，土壤原生動物捕食使能產生拮抗性次級代謝物的細菌具有競爭優勢，從而間接促進了抗生素耐藥菌的繁殖。

圖1 土壤細菌高質量基因組獲取和潛在功能預測

圖2 土壤不同功能細菌的相對豐度與ARGs以及原生動物之間的關系

該項研究揭示了土壤生態系統中原生動物捕食行為與抗生素耐藥基因擴散之間的潛在關聯，不僅豐富了對土壤生態系統中微生物相互作用的理解，也為控制抗生素抗性傳播提供了新的理論依據，管理土壤原生動物或許能夠成為控制抗生素抗性傳播的重要手段。未來的研究將進一步探索如何通過精準調控土壤微生物生態過程（比如土壤原生動物與細菌互作關系）來有效管理抗生素抗性擴散。

圖3 土壤原生動物捕食促進抗生素抗性傳播的潛在機制概念圖

南京農業大學資環學院劉宸博士生為論文的第一作者，熊武教授為論文的通訊作者，沈其榮院士、韋中教授、王世梅教授、Alexandre Jousset教授、荷蘭烏特勒支大學George A Kowalchuk教授和Mohammadhossein Ravanbakhsh博士參與并指導了該研究工作，課題組碩士生王藝錦和周澤源也參與了該研究。該研究得到了國家自然科學基金重大項目等科研項目的支持。

文章信息：

Chen Liu, Yijin Wang, Zeyuan Zhou, Shimei Wang, Zhong Wei, Mohammadhossein Ravanbakhsh, Qirong Shen, Wu Xiong, George A Kowalchuk, Alexandre Jousset, 2024. Protist predation promotes antimicrobial resistance spread through antagonistic microbiome interactions. The ISME Journal, wrae169. https://doi.org/10.1093/ismejo/wrae169

Gaofei Jiang, Chen Liu, Wu Xiong, Qirong Shen, Zhong Wei, 2024. Protist predation selects for the soil resistome. The ISME Journal, wrad007. https://doi.org/10.1093/ismejo/wrad007