抗菌药物耐药性对全球健康构成重大且日益严重的威胁。虽然抗生素抗性基因（ARGs）在临床环境中受到最密切的监测，但其在非临床环境中的传播机制仍知之甚少。在土壤等非临床环境中减少 ARGs 的传播，可能限制其在食物网中的富集。

多组学（包括宏基因组学、宏转录组学、病毒组学和代谢组学）和直接实验表明，通过噬菌体靶向关键细菌类群，可以限制自然土壤环境中 ARGs 的维持和传播。基于宏基因组分析，研究首先发现活性污泥中的噬菌体能够调节土壤微生物组的组成和功能，具体表现为降低 ARGs 丰度和改变细菌群落组成。这种效应主要源于链霉菌属（Streptomyces）丰度和活性的减少，该属已知同时编码抗生素抗性基因和合成基因。为验证这一关键物种对 ARGs 减少的重要性，研究富集了链霉菌特异性噬菌体联合体，并在全国 48 份土壤样本中测试其对 ARGs 丰度的影响。结果显示所有土壤中 ARGs 丰度均持续降低，证实富集链霉菌的噬菌体可有效改变土壤微生物组抗性组并减少 ARGs 的流行。该研究强调噬菌体可作为生态工程师，用于控制环境中抗生素耐药性的传播。

主要工作

1.噬菌体对土壤微生物组及抗性组的影响

从活性污泥中提取噬菌体，在重庆和福建的两种农田土壤中开展微宇宙实验，对比活性噬菌体（处理组）与灭活噬菌体（对照组）对土壤细菌群落、ARGs 和 MGEs 的影响，发现噬菌体可显著降低细菌丰度，改变群落组成（减少链霉菌等放线菌，增加厚壁菌），并降低 ARGs 和 MGEs 的丰度。

图 1：呈现噬菌体对 ARGs 和 MGEs 的调控效果

展示 ARGs 和 MGEs 的丰度变化（图 2a）、不同类型 ARGs 和 MGEs 的折叠变化热图（图 2b）、richness 变化（图 2c）、ARGs 与 MGEs 的相关性网络（图 2d）及两者丰度的正相关关系（图 2e），表明噬菌体可显著降低 ARGs 和 MGEs 丰度，且两者传播密切相关。

2.链霉菌作为关键类群的验证

通过宏基因组组装获得 208 个细菌基因组（MAGs），发现链霉菌属携带大量 ARGs、MGEs 及抗生素合成基因簇（BGCs），是群落网络的核心枢纽，其丰度与 ARGs 丰度显著相关，证实其为 ARGs 维持和传播的关键类群。

图 2：解析 MAGs 中 ARGs、MGEs 及生物合成基因簇（BGCs）的分布

包含 208 个 MAGs 的系统发育树（标注 ARGs、MGEs、BGCs 数量，图 3a）、链霉菌 MAGs 中抗生素合成基因簇的遗传结构（图 3b）、共现网络中 MAGs 的节点角色（链霉菌为网络枢纽，图 3c），证实链霉菌携带大量 ARGs、MGEs 及抗生素合成基因。

3.霉菌特异性噬菌体的富集与验证

富集链霉菌特异性噬菌体，在全国 16 省的 48 份农田土壤中重复实验，发现该噬菌体联合体可一致降低链霉菌丰度、ARGs（尤其是高风险 ARGs）和 MGEs 的丰度，证实其在不同土壤类型中的普适性。

4.多组学分析支撑机制

结合宏基因组、宏转录组、病毒组和代谢组学，揭示噬菌体通过降低链霉菌的活性和抗生素合成，减少 ARGs 的选择压力，从而抑制其传播。

参考文献：

LIAO H, WEN C, HUANG D, et al. Harnessing phage consortia to mitigate the soil antibiotic resistome by targeting keystone taxa Streptomyces [J]. Microbiome, 2025, 13(1): 127.