科研人員發現極端氣候事件影響土壤抗生素抗性基因新規律

　　土壤是環境中抗生素抗性基因（ARGs）的重要儲存庫。氣候變暖背景下，干旱、洪澇、熱浪等極端氣候事件頻發。但這類短期劇烈擾動如何影響土壤ARGs，目前尚不明確。

　　近日，中國科學院東北地理與農業生態研究所等比較了極端氣候事件擾動結束時與恢復4周后的抗生素抗性基因、可移動遺傳元件、毒力因子基因和微生物功能基因的變化。研究結合結構方程模型和采用空間交叉驗證的隨機森林模型，解析土壤抗性組對不同極端事件的響應規律及其與環境因素的關系，并評估這些響應的可預測性。

　　研究發現，土壤抗性組具有顯著的空間異質性。盡管響應幅度受到當地氣候和土壤背景的明顯調節，同一類極端事件仍在不同站點表現出一定的一致性。研究進一步發現，干旱、洪澇和凍融引起的總體變化較弱；與其他處理相比，熱浪引起了最明顯、方向較為一致的ARGs變化，總體表現為ARGs豐度下降。功能基因分析顯示，在熱浪處理下，細胞壁和細胞膜構建、胞外結構及信號轉導的相關功能增強，而氨基酸和碳水化合物轉運與代謝功能下降。

　　結合ARGs豐度及ARGs–MGEs關聯減弱的結果，研究提出“代謝—遺傳權衡”的解釋框架——急性熱脅迫可能促使微生物優先維持細胞結構和脅迫響應，不利于部分附屬抗性性狀的維持與潛在傳播。隨機森林模型可根據氣候背景和土壤性質，較好地預測極端氣候事件后土壤抗性基因組成的變化幅度。

　　該研究從跨區域尺度揭示了極端氣候事件影響土壤抗性組的差異化規律，改變了“氣候變化促進ARGs增加”的認識，發現短期極端事件可能引起增益、中性或抑制性響應，且取決于事件類型和環境背景，為預測不同氣候背景下土壤抗性組的變化提供了科學依據。

　　相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。

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