南湖新闻网讯（通讯员 王凯）9 月 26 日，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室微生物农药创新团队孙明教授和彭东海教授课题组，在国际期刊Science Advances发表题为 “Evolutionary selection of trimethoprim-resistant dfrA genes in lytic phages affects phage and host fitness during infection” 的研究论文。这是该团队本年度在该期刊发表的第二篇重要成果，标志着其在微生物农药发掘与利用领域的持续突破。
作为长期深耕微生物农药新产品创制的研究团队，其始终围绕农作物害虫与细菌病害防控核心难题，构建起 “资源发掘 — 理论创新 — 产品创制 — 应用转化” 的全链条研究体系。在资源储备层面，团队通过穷尽式分离策略，一方面从环境中发掘保藏苏云金芽胞杆菌（Bt）菌株资源达 5.3 万余株，建成国际规模最大的 Bt 种质资源库；另一方面分离保藏千余株动植物病原菌噬菌体，形成规模性噬菌体资源库。其中，噬菌体资源库不仅为解析噬菌体遗传特征、“噬菌体-宿主” 互作机制等基础研究提供了核心实验材料，更为后续开发噬菌体农药、推进其在农作物病害防控中的应用，奠定了关键资源基础。
上月，团队关于 “构建植物线虫蛋白互作组解析寄生适应性遗传基础” 的研究已率先刊发于Science Advances，为线虫防控新制剂研发提供核心支撑。
此次发表的研究，则精准聚焦噬菌体疗法落地中的关键痛点 ——可用噬菌体资源有限、优质资源匮乏。团队在前期噬菌体分离及基因组注释工作中发现，大量潜在可用的噬菌体基因组中存在抗生素抗性基因（ARGs）的保守结构域，这一发现使得本就紧张的优质噬菌体资源应用范围受到严重制约。
为此，本研究通过宽泛阈值搜寻策略与结构相似性机器学习技术，对 NCBI 数据库中 26697 个噬菌体基因组（截至 2024 年 12 月 5 日）的潜在抗生素抗性基因（ARGs）多样性、分布特征和传播风险开展系统解析。结果显示，约 20% 的烈性噬菌体携带潜在 ARGs，其中可赋予细菌甲氧苄氨嘧啶抗性的 dfrA 基因呈富集状态，这打破了 “烈性噬菌体很少携带功能性 ARGs” 的传统认知。
图一 所有噬菌体中潜在ARGs的分析与鉴定
值得关注的是，当前噬菌体治疗领域普遍优先选择无 ARGs 携带的裂解噬菌体，以此最大限度降低 ARGs 传播风险，这在一定程度上限制了优质噬菌体资源的筛选范围。而本研究证实，烈性噬菌体虽为 ARGs 资源库，但其携带的 ARGs 传播风险极低，明确 “裂解噬菌体中 ARGs 的存在并非其应用的主要障碍”，有效拓展了优质噬菌体资源的筛选范围，为其高效开发提供了科学依据。
图二 烈性噬菌体很少传播其携带的ARGs
综上，该研究团队取得系列重要发现：明确裂解性噬菌体是ARGs的重要资源库，却意外揭示其携带 ARGs 的传播风险极低。这一突破不仅明确了含部分 ARGs 的噬菌体的应用可行性，有效扩大了优质噬菌体的筛选空间，更为后续挖掘噬菌体资源价值、推进其在微生物农药领域的应用进程奠定了重要理论基础。同时，研究发现噬菌体携带的 dfrA 基因在助力自身繁殖与促进宿主生长中的双重功能，揭示了噬菌体与宿主间互惠进化的新模式，为深化噬菌体生物学特性认知提供了全新视角。
图三 噬菌体为 ARGs 资源库但传播风险低，dfrA 双功能揭示其与宿主互惠进化新模式
华中农业大学生命科学技术学院博士后王凯为论文第一作者，华中农业大学孙明教授、彭东海教授、郑金水教授、邹婷婷教授、墨西哥国立自治大学Alejandra Bravo教授和Mario Soberón教授等为该研究提供了重要支持与指导。通讯作者彭东海教授长期专注噬菌体新资源发掘和应用，相关研究受到国家重点研发计划、湖北省农业微生物产业发展重大专项、国家自然科学基金、湖北洪山实验室重大项目等项目的资助。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt4817
审核人：孙明 彭东海
