农用地膜的使用是导致传统与生物可降解微塑料在农田土壤中广泛残留的主要原因，然而，它们是否以及如何影响土壤中的病毒群落和病毒所携带的抗生素抗性基因（ARG）分布，目前尚不清楚。

为此，东北地理所农田分子生态学科组研究人员，以连续12年不同施肥处理的农田土壤为研究对象，通过添加1%的传统（CP）和生物可降解微塑料（BP）进行室内微宇宙培养，并整合宏基因组学与宏转录组学分析方法，系统揭示了微塑料对土壤病毒群落及其携带的抗生素抗性基因（ARG）群落结构的影响。研究表明，在不同施肥背景下，BP均能显著降低病毒群落的α-多样性，改变其群落结构、削弱群落抵抗力，并影响物种周转过程（图1）相比之下，CP对病毒群落的影响范围较窄，主要集中于粪肥改良的土壤中。Caudoviricetes是优势病毒类群；而BP的添加普遍提升了如Phycodnaviridae等多个病毒科的相对丰度。BP残留显著提高了抗生素抗性基因（ARG）的α-多样性，改变了ARG的群落结构及其抵抗力，且在转录水平上影响尤为突出。更重要的是，BP在所有施肥土壤中均显著富集了高风险ARG和可移动遗传元件（MGE）；而传统微塑料（CP）的影响则与施肥方式密切相关，其健康风险主要体现在粪肥改良的土壤中。进一步分析表明，裂解性病毒在调控高风险ARG和MGE的丰度方面扮演关键角色。

BP处理引发了更显著的微生物基因组变异，并促进了由噬菌体基因组携带的高风险ARG的富集（图2）。共现网络分析识别出三株隶属于放线菌门的微生物作为主要病毒宿主，它们与噬菌体共享多个高风险ARG，且基因组中含有丰富的MGE。此外，研究鉴定出4个病毒基因组所携带的ARG转录本与其宿主完全一致。两种微塑料均能不同程度地激活病毒-宿主系统中ARG的表达，且在粪肥改良土壤中该激活效应更为强烈。本研究系统揭示了可生物降解微塑料对土壤病毒群落结构及ARG传播规律的潜在影响，为其环境安全风险评估提供了重要的科学依据。

研究成果发表在国际期刊《Environment International》（IF: 9.7）上，东北地理所农田分子生态学科组胡晓婧副研究员为第一作者，李彦生副研究员为通讯作者。研究得到吉林省自然科学基金（20250102190JC）、中国科学院青年创新促进会（2023237）和中国科学院战略性先导科技专项（XDA28100200）共同资助。

图1 传统和生物可降解微塑料对不同施肥土壤病毒群落的影响

图2 传统和生物可降解微塑料土壤病毒携带ARG分布的影响

论文信息：

Hu X.,Gu H.,Wang Y.,Xu Y.,Li Y.,* Yu Z.,Liu J.,Jin J.,Liu X.,Wang G. Biodegradable microplastics show greater potential than conventional types in facilitating antibiotic resistance gene enrichment and transfer through viral communities. Environment International. 2025,204,109855

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.envint.2025.109855