给生防菌穿上“纳米盔甲”——中国农科院蔬菜花卉研究所李宝聚课题组在生防菌剂研发领域取得重要进展

发布时间：2026-08-04 来源：蔬菜病害防控创新团队

近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所李宝聚团队在Chemical Engineering Journal（IF: 12.5）上发表了题为《Polydopamine nanocoating on biocontrol bacteria enables enhanced environmental resilience and agricultural performance》的研究论文。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。

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。

核心技术：给生防菌穿上“纳米盔甲”

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（图1a）。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，而本研究的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。

图1. ZF71@PDA单细胞纳米涂层制备过程示意图

性能提升：多方面提升生防菌抗逆能力

研究团队通过扫描电镜、拉曼光谱等多种手段，证实了PDA在ZF71表面的成功包覆。PDA涂层中含有丰富的儿茶酚基团，这种结构能够通过氢键和π-π堆积作用与植物叶片表面形成牢固结合。模拟雨水冲刷后，ZF71@PDA的叶片滞留菌落数比未包被ZF71高出约10倍。这意味着，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。紫外线是田间生防菌存活的头号“杀手”，而PDA本身具备优异的紫外线吸收能力。紫外线照射后，ZF71的死亡率高达46.59%，而ZF71@PDA的死亡率仅为13.10%。PDA具有优异的自由基清除能力。在H₂O₂氧化胁迫下，ZF71@PDA的存活菌落数高达3.59×10⁸ CFU/mL，而ZF71仅为2.51×10⁷ CFU/mL。

盆栽防效实验（图2）表明，在1×10⁸ CFU/mL浓度下，ZF71@PDA对黄瓜霜霉病的防效达69.31%，已接近化学农药百菌清的防效水平（70.64%）（图2h）；对棒孢叶斑病也表现出类似的显著增效趋势。另外，ZF71@PDA处理还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。