大发体育徐诺寒博士在污染生态学研究方面取得重要进展

　　近日，大发体育高等研究院的徐诺寒博士所在课题组联合中国科学院生态环境研究中心朱永官院士团队，在环境科学和生态学领域国际顶级期刊《Global Change Biology》（南大版学科卓越期刊 & SCI一区TOP期刊，IF 10.8），发表研究论文《Integrating anthropogenic-pesticide interactions into a soil health-microbial index for sustainable agriculture at global scale》，其中徐诺寒博士是论文的第一作者，朱永官院士和钱海丰教授是通讯作者，大发体育是第一完成单位。

（文章链接：https://doi.org/10.1111/gcb.17596）

　　自人类世以来，集约化农业中的土壤微生物群落正面临农药污染、气候变化、人类经济活动和土地利用等多重人为因素的压力。然而，这些因素之间的相互作用尚未被深入研究。研究团队通过分析来自全球的2,326个土壤宏基因组数据，提出了一种综合性的土壤健康-微生物指数，该指数整合了微生物多样性、养分循环潜力、代谢活性、初级生产力以及健康风险等多方面指标，用于评估土壤微生物群落健康在农药和人为干扰因素影响下的响应情况。

　　团队首次对受农药污染的土壤微生物群落健康状况进行了全面分析，结果显示农田的健康-微生物指数相对较低，表明农田的生态功能可能存在失衡（图1）。对微生物负面影响最大的前三因素中，农药风险对农田健康-微生物指数的影响位居第二，仅次于二氧化碳排放和人口密度。因此，农田中广泛使用和高浓度的农药是导致农田健康-微生物指数下降的主要原因（图2）。然而，仅了解农药对健康-微生物指数的单独影响是不够的，因为多个因素可能同时土壤微生物健康。团队分析了农药与人为因素之间的相互作用，研究结果表明，农药会与多种因素协同作用加剧农药对健康-微生物指数的负面影响（图3）。团队构建了一个基于机器学习模型，评估农药及其他人为因素对土壤健康-微生物指数的影响。模型预测显示，即便在可持续发展情景下，2015年至2040年期间，全球约26%的农田土壤健康-微生物指数仍可能下降（图4）。换言之，即使通过减少农药使用和推动社会可持续发展的策略，人类仍难以完全遏制土壤微生物群落健康的恶化。团队研究结果强调，要在全球范围内维持土壤微生物群落的健康，不仅需要优化农药管理，还需应对更广泛的人为干扰因素。

图1. 土壤健康-微生物指数的分布

图2. 农药污染对健康-微生物指数的影响

图3. 农药风险与人为因素交互作用对健康-微生物指数的影响

图4. SSP1-2.6 情景下健康-微生物指数的全球预测

团队近期发表和具有代表性的相关文章：

Zhang Z.Y., Zhang Q., Chen B.F., Yu Y.T., Wang T.Z., Xu N.H., Fan X.J., Penuelas J., Fu Z.W., Deng Y., Zhu Y.-G., Qian H.F.,* Global biogeography of microbes driving ocean ecological status under climate change. (2024) Nature Communications, 15, 4657.

Zhang, Q., Xu, N., Lei, C., Chen, B., Wang, T., Ma, Y., Lu, T., Penuelas, J., Gillings, M., Zhu, Y., Fu, Z., Qian, H.F.,* Metagenomic insight into the global dissemination of the antibiotic resistome. (2023) Advanced Science, 10, 2303925

Chen B.F., Zhang, Z.Y., Zhang Q., Xu, N.H., Lu T., Wang, T.Z., Hong W., Fu Z.W., Penuelas J., Gillings M., Qian, H.F.,* Antimicrobial Peptides in the Global Microbiome: Biosynthetic Genes and Resistance Determinants. (2023) Environmental Science & Technology, 57, 7698-7708

Xu, N., Qiu, D., Zhang, Z., Wang, Y., Chen, B., Zhang, Q., Wang, T., Hong, W., Zhou, N., Penuelas, J., Gillings, M., Zhu, Y., Qian, H.F.,* A global atlas of marine antibiotic resistance genes and their expression. (2023) Water Research, 244, 120488

Zhang, Z.Y., Zhang, Q., Wang, T.Z., Xu, N.H., Lu, T., Hong, W.J., Penuelas, J., Gillings, M., Wang, M.X., Gao, W., Qian, H.F.,* Assessment of global health risk of antibiotic resistance genes. (2022) Nature Communications, 13, 1553. ESI高被引论文

作者简介

　　第一作者：徐诺寒

　　徐诺寒，博士，助理研究员。主要关注“农药-作物微生物”农田生态系统，结合作物微生物学、大数据技术和人工智能，进行农用化学品的环境健康评估。目前已发表学术论文30余篇，其中包括第一作者(含共同)在 Water Res, Environ Pollut, Environ Microbiol, Global Change Biol 等期刊发表11篇，含1篇ESI高被引论文 (SCI一区期刊J Agric Food Chem)，H指数 13。主持绍兴市级科技计划重点项目，参与国家自然科学基金面上基金等项目。

通讯作者：朱永官院士

　　朱永官，博士，研究员，中国科学院院士，发展中国家科学院院士。现任中国科学院生态环境研究中心主任。长期从事环境土壤学和环境生物学研究。牵头主持国家自然科学基金创新群体、重大项目、重点项目、重大国际合作项目、中科院战略性先导专项和国际创新团队项目等国家重大任务10 多项。先后获得国家自然科学二等奖(2009、 2023)、发展中国家科学院(TWAS) 农业科学奖(2013)、国际土壤科学联合会李比希奖(Von Liebig Award) (2022)等荣誉 10 多项。建立了国内首个抗性基因高通量定量 PCR 技术平台，并采用该平台研究了不同环境中抗性基因的多样性、丰度、分布特征及影响因素等，已在 Science、 PNAS 和 Nature Microbiology 等顶级期刊发表多篇相关研究论文。2016-2023 年连续八年入选科睿唯安(Clarivate Analytics)全球高被引科学家，Web of Science 系统引用 60,000 余次，H 指数 126。

通讯作者：钱海丰教授

　　?钱海丰，博士，教授，博士生导师，入选中国科学院百人计划，日本京都大学 JSPS 研究员，浙江省中青年学术带头人。主持国家自然科学基金项目 7 项、浙江省杰出青年基金、浙江省自然科学重点基金等项目，长期从事与环境微生物学研究，成果在 Nat Commun, Microbiome, ISME J, Environ Sci Technol, Wat Res, Environ Microbiol, Appl Environ Microb, Environ Int, J Agric Food Chem 等发表 SCI 论文 190 余篇，被 SCI 源期刊论文引用 8200 余次，H 指数 52；授权国家发明专利 7 项，并以第一完成人获浙江省自然科学奖、浙江省生物信息学会自然科学奖等。担任 Nature、Nature Geoscience 等杂志审稿人，并担任浙江省微生物生态专业委员会副主任委员和《生态毒理学报》编委等。

编辑：赵晗宇　严许媖