近日，沈其荣院士团队在PNAS期刊发表了题为“Carbon starvation raises capacities in bacterial antibiotic resistance and viral auxiliary carbon metabolism in soils”的研究论文，该论文揭示了施用化学肥料和有机肥料对土壤中微生物的有机碳代谢过程、抗生素抗性和病毒-宿主互作过程的长期影响。

土壤中有机碳的可利用性对于塑造土壤微生物群落至关重要，然而，关于微生物对不同碳水平的适应以及随之而来的生态和进化后果仍不明确。单施化肥的土壤由于长期缺乏有机质的投入，形成了碳贫乏的环境，其中的微生物处于“碳饥饿”的状态。这种“碳饥饿”的状态迫使微生物利用更加复杂的有机化合物，并与土壤病毒形成暂时的互利共生关系，来增强它们的环境适应性和在资源竞争中的优势。此外，在资源竞争过程中，微生物为了相互对抗，产生抗生素以及抗生素抗性的过程可能会带来抗生素抗性基因在环境中传播的潜在风险。该研究结果强调为了减缓抗生素抗性的出现和传播以及提高土壤碳储存，迫切需要实施可持续的土壤管理实践。

图1 土壤病毒通过辅助代谢基因增强宿主的竞争力和环境适应性

青年研究员徐琪程和博士研究生张赫为论文共同第一作者，沈其荣院士与凌宁教授为共同通讯作者，法国Philippe Vandenkoornhuyse教授和德国Yakov Kuzyakov教授以及郭世伟教授参与了此项工作的研究。该研究工作得到国家自然科学基金重大项目的资助。