作者：杨欣润，南京农业大学在读博士研究生，主要研究土壤生物复合污染过程与调控
2024年11月，南京农业大学资环学院沈其荣院士团队LorMe实验室受邀在《Journal of Sustainable Agriculture and Environment》发表社论《Threat of Human Pathogens in Farmlands: A One Health Perspective》。该文章评论了农田土壤中易被忽略的人类致病菌风险，呼吁采用“One Health”的理念来解决农田人类致病菌的威胁，以保障人类健康和农业可持续性。“One Health”理念的一个核心观点在于认识到环境健康与人类健康之间是紧密联系、密不可分的。农田在“One Health”体系中占据重要地位，因其不仅是人类赖以生存的基础，而且连接了多个生态系统。然而，农田中潜藏的大量人类致病菌威胁却常被忽略，人类致病菌可通过直接或间接的方式逐级向上富集，严重威胁人类健康。为有效应对该挑战，本文提倡采用“One Health”多学科交叉的观点协同解决，一方面加强检测工具的研发，另一方面采用旨在提升土壤生物多样性的可持续农业管理措施的重要性。通过实施这些措施，能够有效地切断病原体的传播途径，降低其对农业生态系统带来的风险，从而确保人类健康与农业可持续发展的双重保障。
1. 农田中的人类致病菌风险
过去，人们对土壤健康的关注主要集中在土壤养分、酸化、硬化和植物致病菌等方面，却往往忽视了人类致病菌这一潜在威胁。农田生态系统作为粮食生产的主要来源，连接了对人类生存至关重要的多个生态系统。然而，由于大量的人为干预和管理实践的密集性，导致农田中的致病菌风险相比森林和草原等自然生态系统更高。越来越多的证据表明，可食用作物携带大量人类致病菌，且与食源类疾病显著相关。尽管当前对土壤中人类致病菌的认识逐步增加，但对于其在土壤中的普遍性、传播途径和风险的理解仍然有限——无论是通过直接接触还是间接通过食物链传播。需要更多研究来明确这些人类致病菌的实际风险、传播途径及最佳调控策略。农田中的人类致病菌可通过多种途径对公共健康构成威胁 (图1)。1) 直接接触。土壤中的人类致病菌如炭疽杆菌(Bacillus anthracis)和类鼻疽伯克霍尔德菌(Burkholderia pseudomallei)可通过直接接触导致人类感染。2）植物和昆虫可作为人畜致病菌的间接宿主。大肠杆菌O157和肠炎沙门氏菌等人类致病菌可污染植物的可食部分，并通过昆虫媒介传播，增加其向人类传播的风险。3) 气溶胶传播。致病菌可通过气溶胶传播的呼吸途径传染给人类，如风或尘埃颗粒携带的致病菌孢子。然而，尽管某些土壤中的人类致病菌可以直接或间接引发人类感染，但有研究发现大多数人类致病菌为条件致病菌，通常在伤口感染或免疫力低下个体的特定条件下才能引发感染性疾病。然而，目前关于人类致病菌如何渗入农田、其行为及其对人类的实际威胁的知识仍处于早期阶段。这种不明确性使得制定有效的控制策略变得困难，从而加大了对公共健康的潜在风险。此外，鉴于农田是全球携带耐药性致病菌密度最高的热区之一，许多土壤中的条件致病菌可能表现出多重耐药性。而当前对ESKAPE致病菌（六种高毒性和耐药性强的细菌病原体，包括：屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌和肠杆菌属）在农田中获得或传播高风险耐药基因的途径和偏好仍知之甚少。![]()
图1 农田中的致病菌风险
2. 农田中人类致病菌的消减策略
1) 构建、完善致病菌检测方法。目前，测序技术因其能够快速识别样本中多种微生物的能力使其成为致病菌检测最具前景的工具。例如，MBPD流程的发展及其较为完整的病原菌数据库使其能够实现基于16S全生境检测致病细菌的共感染情况。此外，基于深度学习可在基因组尺度上高精度识别致病菌成为可能。然而，未来流程可通过提高其检测范围和分类分辨率，从而能够识别更广泛的致病菌，包括细菌、真菌和病毒的菌株水平。2) 维护和提升土壤生物多样性对于改善土壤和人类健康至关重要。物种丰富的土壤通常能够通过多种机制抵抗病原体的侵袭，例如营养竞争、捕食、抗生素的产生、稀释效应以及其他机制。为了维持这些益处，开发优先考虑土壤生物多样性的农业实践至关重要。例如，可通过减少对农用化学品的依赖、采用生物有机肥、引入有益菌剂和覆盖作物等可持续管理措施来实现。本文强调了农田中人类致病菌的威胁，倡导采用“One Health”理念，以认识到人类健康和环境健康间的密切联系。采用一种考虑人类、动物和环境健康之间相互关联的整体视角，将有助于有效减轻致病菌的暴露风险，从而保障人类健康并促进农业的可持续发展。
论文信息
原名：Threat of Human Pathogens in Farmlands: A One Health
Perspective
译名：One Health背景下农田中的人类致病菌威胁
期刊：Journal of Sustainable Agriculture and Environment
DOI：10.1002/sae2.70023
发表时间：2024.11
通讯作者：江高飞
通讯作者单位：南京农业大学
南京农业大学-土壤微生物与有机肥料团队
微生态与根际健康实验室
Lab of rhizosphere Micro-ecology
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