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  全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨重大挑戰(zhàn)，包括城市化、土壤退化、環(huán)境污染及對(duì)糧食需求的增長(zhǎng)。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，尋找替代傳統(tǒng)化肥的新型肥料成為迫切需求。微生物肥料，特別是植物根際促生菌（PGPR），因其生態(tài)友好性和土壤改良能力受到關(guān)注。然而，PGPR在土壤中的存活率受氣候變化和非生物脅迫影響，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。生物材料因其良好的生物相容性和生物可降解性，被視為有潛力的微生物封裝劑。當(dāng)前，生物肥料面臨與本地土壤微生物群競(jìng)爭(zhēng)、成本效益不高、制備時(shí)間長(zhǎng)、微生物活力喪失及長(zhǎng)期保存困難等問題。因此，開發(fā)新型、低成本、簡(jiǎn)單的微生物封裝劑，以長(zhǎng)期保持PGPR活性、幫助其定殖并提高促生效率，成為當(dāng)前亟待解決的問題。

  微生物肥料，特別是植物根際促生菌（PGPR）被認(rèn)為是潛在的有益微生物，能與植物形成共生關(guān)系，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增強(qiáng)免疫力，改善土壤環(huán)境。然而，PGPR在土壤中的存活率受氣候變化和非生物脅迫影響，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。工程材料可以與根瘤菌圈相關(guān)微生物群動(dòng)態(tài)互動(dòng)以改善植物健康，同時(shí)減少傳統(tǒng)肥料施用量并提高作物產(chǎn)量。值得注意的是，雖然某些材料可以附著各種生物活性物質(zhì)和微生物，從而促進(jìn)向特定細(xì)胞類型或細(xì)胞器的定向輸送，且不受植物細(xì)胞類型的限制，但存在一些問題，比如合成過程復(fù)雜，對(duì)植物細(xì)胞有潛在毒性，在植物復(fù)雜的生物環(huán)境中可能面臨穩(wěn)定性問題，這可能會(huì)降低其整體輸送效率。

  目前，一些生物肥料菌株與本地土壤微生物群落相比缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，難以發(fā)揮其促生作用。另一方面，一些用于生物肥料的封裝劑面臨著成本效益不高、制備時(shí)間長(zhǎng)、導(dǎo)致微生物活力喪失、無法長(zhǎng)期保存以及不適合大規(guī)模使用等問題。另一個(gè)重要問題是，菌株封裝后必須適合在相應(yīng)植物物種的組織中定殖，并能在接受環(huán)境中表現(xiàn)出所需的促生功能，這對(duì)某些生物肥料來說是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

  綜上，該研究開發(fā)了一種基于生物材料的方法來封裝、保存和輸送 PGPR。這種價(jià)格低廉、易于制備的PMH可以長(zhǎng)期保持PGPR的活性，促進(jìn)內(nèi)源 PGPR在植物根系的中柱部位定殖，影響植物激素的分泌和木栓質(zhì)的沉積，增強(qiáng)植物的抗氧化活性和代謝能力，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)，并抵御酸性環(huán)境。因此，這種微生物包埋策略是保護(hù)脆弱內(nèi)生微生物的有前景的方法，為可持續(xù)農(nóng)業(yè)提供了新的途徑。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56988-3