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日前，学校长江经济带农业绿色发展研究中心陈新平教授团队在国际著名综合期刊《美国科学院院刊》（PNAS）上发表题为《环丙沙星驱动土壤病毒基因组的纯化选择加速了N2O排放》（Ciprofloxacin-driven purifying selection on viral genomes accelerates soil N2O production）的研究论文。该研究发现，抗生素压力强化了土壤溶源性病毒和反硝化菌之间的互作，增强了病毒基因组对宿主的适应性，增加了病毒对反硝化过程N2O的排放贡献。该发现为深入理解土壤病毒调控氮素循环及N2O排放提供了新的视角。
农业生态系统是人类活动较为频繁的关键带，也是承受环境胁迫压力的焦点。随着人口数量的不断增长和气候不断变暖，农业土壤正面临着由人类活动带来的各种环境压力，如抗生素、农用化学品、多环芳烃等。这些环境压力深刻影响着土壤微生物和病毒的群落和功能，改变元素地球化学循环过程。
研究团队以环丙沙星为典型抗生素，揭示了抗生素压力差异性改变土壤氮素初级转化速率，增加了反硝化过程N2O排放。进一步通过病毒提取-回接实验发现，土壤病毒对N2O排放贡献为18-29%。该发现强调了土壤病毒对元素地球化学循环的重要性。抗生素压力下，土壤病毒倾向于溶源性循环的生活方式，通过基因组整合和水平基因转移增加了病毒辅助代谢基因，增强了与反硝化宿主的互作。抗生素压力促进了病毒辅助代谢基因同义突变，基因组的纯化选择增强了其对宿主的适应性。特别是与反硝化相关的辅助代谢基因，增加了反硝化过程N2O排放。
该研究首次发现和证实了抗生素压力下土壤病毒对氮素循环及N2O排放的贡献，为理解人类世环境压力对元素生物地球化学循环过程影响及其机制提供了新的视角。在环境治理方面，研究成果为防治农田温室气体排放提供了理论基础，为农业绿色发展提供了科学支撑。
该研究由长江经济带农业绿色发展研究中心、农业农村部西南山地农业绿色低碳重点实验室主导，博士生方林发为论文第一作者，资源环境学院苏晓轩教授为通讯作者。研究由国家自然科学基金、国家重点研发计划以及中央高校基本科研业务费专项资金提供资助。
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2503199122
