文献解读 | 中国农业大学张福锁院士团队提出“食物—微生物纽带”新框架推动食物系统营养健康与可持续转型

近日，《细胞》（Cell）旗舰子刊《一个地球》（One Earth）在线发表了中国农业大学资源与环境学院、国家农业绿色发展研究院博士后刘迪、丛汶峰教授、张福锁院士等在食物系统可持续发展领域取得的最新成果《微生物驱动食物系统营养健康与可持续转型》（Unlocking microbial potential to advance nutritious and sustainable food systems）。

该研究创新性提出“食物—微生物纽带（Food–microbe Nexus）”理论框架，将土壤—作物—食物—人体连续体中的微生物与营养因子互作进行系统整合，揭示了微生物在连续体中调控作物品质形成、食物营养保持及肠道健康的级联作用机制，推动作物微生物研究由传统“产量导向”向“品质与营养导向”拓展，为食物系统营养健康与可持续转型提供了新的系统视角。

论文将可持续发展研究中的“Nexus（纽带）”思想引入食物系统微生物研究，强调微生物与营养因子在土壤—作物—食物—人体连续体中的跨阶段耦合与协同作用。长期以来，微生物在农田种植、食品加工、采后贮运及人体健康等不同阶段中的功能研究相互割裂，研究重点也更多聚焦于病原风险或作物增产，而其在营养品质形成与健康促进中的正向作用长期被低估。

研究指出，作物—土壤—微生物互作不仅能够通过促进养分循环与供需平衡提高养分利用效率，还可通过激活特定代谢通路与基因表达，促进营养素与生物活性成分的形成与积累。进一步定量评估了果蔬微生物组在采后减损保质中作为内源性缓冲机制的贡献，平均可减少26%的采后损失并降低13%–41%的营养成分流失（如维生素C等）。食物系统中的微生物与营养因子最终在人体肠道中汇合，通过调节“膳食—肠道微生物—宿主健康”之间的互作网络，影响人体代谢与健康状态。论文指出，当前研究仍主要集中于少数果蔬及单一环境条件（如温室或单点试验），亟需加强农业生产实践场景研究，从而进一步解析微生物组提升作物品质与营养健康的关键机制及应用潜力。

食物系统中“食物—微生物纽带”

基于“食物—微生物纽带”新框架，论文进一步提出未来微生物组驱动食物系统可持续转型的四大重点研究方向：

• 深入解析土壤—作物—食物—人体连续体中的微生物—代谢物耦合机制，识别调控作物品质与人体健康的关键靶向微生物和营养因子，推动食物系统微生物组研究由“局部解析”迈向“全链条整合”；

• 构建优质抗逆的作物—微生物协同设计体系，将品质导向的植物—微生物互作引入作物育种与精准管理，推动作物微生物组研究与食物加工、营养消费等下游需求协同衔接；

• 发展基于微生物与品质动态的预测决策工具，强化作物微生物组在采后贮运中的级联作用，实现减损保质与食物可获得性的协同提升；

• 研发具有特定健康功能的新型植物基功能食品，基于目标微生物与营养因子的精准设计，推动微生物组研究从传统发酵利用迈向健康导向的精准营养调控。

论文强调，未来微生物组研究需要农业、食品、营养、公共健康等多学科深度交叉，并提出建立知识枢纽网络与协同创新路线图，为推动微生物组研究服务全球食物系统转型提供理论基础与战略路径。 

利用微生物组促进食物系统可持续转型的系统研究策略

中国农业大学资源与环境学院博士后刘迪为论文第一作者，丛汶峰教授为通讯作者，张福锁院士对研究进行了指导。论文合作作者包括美国特拉华大学Kyle F. Davis教授、澳大利亚科学院院士西悉尼大学Brajesh K. Singh教授、中国科学院城市环境研究所陈青林研究员、法国国家农业食品与环境研究院Pierre-Emmanuel Courty研究员、江西农业大学Tariq Ali教授、墨尔本大学Baobao Pan博士及西澳大学Kadambot H. M. Siddique教授。

该研究得到了国家自然科学基金青年项目（32302680）、教育部学科突破先导项目（JYB2025XDXM702）等项目资助。

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