近日，山东大学微生物改造技术全国重点实验室（研究院）张正/李越中教授团队在中科院1区TOP期刊Nature Communications 发表了题为“Anthropogenic   climate change may reduce global diazotroph diversity”的研究论文，揭示了人为气候变化对全球固氮微生物多样性的负面影响。课题组研究生李鹏为论文第一作者，张正研究员与河南省肿瘤医院潘卓助理研究员为共同通讯作者，山东大学微生物改造技术全国重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。

固氮微生物是维持全球氮循环的关键功能类群，能够通过生物固氮作用将大气中的氮气转化为生物可利用的氨态氮，从而为自然生态系统和农业系统提供重要的氮素支持。工业革命以来，人类活动持续加剧，导致全球气候格局发生深刻变化。这种变化已对微生物群落的结构与功能产生广泛影响，进而扰动包括氮循环在内的关键生物地球化学过程。尽管已有研究提示气候变暖将改变陆地和海洋环境中的生物固氮速率，但固氮微生物在全球尺度上的生物地理分布格局及其对气候变化的响应仍不明确。

该研究通过识别固氮酶基因（nifHDK）共现情况建立了固氮微生物数据集，然后基于13.8万个环境样本分析了固氮微生物的全球分布，并利用随机森林模型绘制了高分辨率的全球固氮微生物分布图谱，确定降水和温度是影响固氮微生物分布的关键驱动因素。进一步，结合CMIP6气候数据，发现在4种未来碳排放情景下（共享社会经济路径：SSP126至SSP585）固氮微生物的总体多样性会下降1.5%-3.3%，增加碳排放的发展模式会加剧下降趋势。总之，该研究通过整合微生物组数据与机器学习模型，揭示了人为气候变化对固氮微生物的潜在负面影响，强调了可持续发展策略对于保护固氮微生物的重要性。

近年来，张正课题组在人工智能驱动微生物资源挖掘领域取得了一系列研究成果，先后发表于Nature Communications（2025）、Science Advances（2025）、Microbiome（2025、2024）、The ISME Journal（2025）、Nucleic Acids Research（2024、2023）、Global Ecology and Biogeography（2024）等国际知名期刊。该项研究得到了国家科技基础资源调查专项、国家自然科学基金，山东省自然科学基金等资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-62843-2