细菌-噬菌体协同进化常常导致对伙伴物种产生相关的适合度效应。协同进化变化是否会影响周围群落的生态尚不清楚。

2026年6月12日，南京农业大学韦中、 Ville-Petri Friman共同通讯在Nature Microbiology在线发表题为“Bacteria–phage coevolution drives variation in bacterial wilt disease incidence via resistance–virulence trade-offs”的研究论文。该研究通过多尺度（田间-温室-分子）、多维度（表型-基因组-进化） 的研究设计，清晰展示了细菌-噬菌体共进化如何通过抗性-毒力权衡塑造植物病害的空间异质性。不仅深化了对农业生态系统中微生物互作的理解，也为基于噬菌体的绿色防控策略提供了坚实的理论与实验基础。

噬菌体是特异性靶向细菌的病毒，在不同环境中无处不在。虽然噬菌体对细菌密度调控和进化动态的影响在实验室中已得到充分证明，但这些过程在陆地环境中却了解较少。陆地环境的一个重要特征是高度空间结构，这可以限制噬菌体-细菌的遭遇率、扩散和种群混合，从而导致局部适应的噬菌体和细菌种群。

此外，局部适应的模式可能受到与周围群落成员的竞争和促进相互作用的影響，从而在空间和时间上产生协同进化的冷点和热点。虽然已有研究表明噬菌体可以改变植物根际微生物组的组成和功能，但细菌-噬菌体协同进化是否能进一步级联到食物链上游，影响相关植物的生长和健康，仍不清楚。

噬菌体抗性的遗传基础以及与病原体毒力的相关权衡（图源自Nature Microbiology）

在这里，研究人员将植物病原细菌青枯菌与其噬菌体寄生虫之间的协同进化与四个地理上不相连的番茄田间细菌性萎蔫病的分布模式联系起来。研究发现细菌和噬菌体在田间之间和田间内部都是局部适应的。噬菌体侵染性在同域细菌上最高，而从健康植物中分离出的细菌比从患病植物中分离出的细菌表现出更强的噬菌体抗性。

噬菌体-细菌协同进化的模块化性与田间特异的抗噬菌体防御系统模式和局部适应的噬菌体群体相关。此外，噬菌体选择了不同噬菌体受体基因中的田间特异性突变，这些突变与在植物中测量的毒力呈负相关，这解释了为什么具有噬菌体抗性但毒力较弱的病原体分离株与田间健康番茄植物相关。该发现表明，细菌-噬菌体协同进化通过噬菌体抗性-毒力权衡导致植物病害的斑块状分布。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41564-026-02373-9