“纳米盔甲”提升生防菌剂抗病能力和防病效果
“纳米盔甲”提升生防菌剂抗病能力和防病效果
近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员李宝聚团队在《化学工程杂志》（ Chemical Engineering Journal ） 发表了研究论文。该研究通过多巴胺自聚合技术，在枯草芽孢杆菌ZF71表面构建了一层聚多巴胺（PDA）纳米涂层，成功为其穿上了“纳米盔甲”，显著提升了其在田间的抗逆能力和防病效果。
ZF71@PDA单细胞纳米涂层制备过程示意图。中国农科院蔬菜所供图
枯草芽孢杆菌是农业生产中常用的生防菌，能够有效抑制多种植物病原菌。然而，活菌制剂在田间应用中面临一个长期未解的难题——环境适应性差。紫外线照射、雨水冲刷、氧化胁迫等因素，往往导致生防菌在田间存活率低、持效期短。如何让生防菌在复杂多变的田间环境中“活下去、站得住、用得上”，是该领域亟需突破的关键瓶颈。
ZF71@PDA的生物活性评价。中国农科院蔬菜所供图
研究团队利用多巴胺在弱碱性条件下自聚合形成聚多巴胺的特性，在单个ZF71细胞表面构建了一层均匀的PDA纳米涂层。这种单细胞涂层策略不同于传统的微胶囊包埋技术——后者将多个菌体包封在微球内部，而该PDA涂层则是“贴身”包裹在每个细菌表面，保留了细菌的个体性和表面功能性，使其在不同环境中都能保持高度适应性。
研究证实，穿上“纳米盔甲”的生防菌能更好地“站稳脚跟”，不容易被雨水冲走，具备优异的紫外线吸收能力，使得 生防菌 死亡率仅为13.10%。此外，PDA具有优异的自由基清除能力。
研究发现，经过ZF71@PDA处理，显著促进了黄瓜生长——叶绿素含量、株高、叶面积等生理指标均显著优于ZF71处理组，与健康黄瓜对照基本持平。
该研究为单细胞表面纳米涂层技术在农业生防菌领域的应用提供了系统性验证，成功将材料科学与植物保护学深度融合。该策略为破解生防菌田间稳定性差这一长期瓶颈提供了全新思路，对推动绿色农业和可持续植物保护具有重要的理论和应用价值。
中国农业科学院蔬菜花卉研究所为论文第一完成单位，李宝聚和该所研究员范腾飞为通讯作者，该所博士研究生王亚强为第一作者。该研究得到了山东省重点研发计划的资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.179895