全球農業生產面臨重大挑戰，包括城市化、土壤退化、環境污染及對糧食需求的增長。為應對這些挑戰，實現可持續發展目標，尋找替代傳統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），因其生態友好性和土壤改良能力受到關注。然而，PGPR在土壤中的存活率受氣候變化和非生物脅迫影響，限制了其大規模應用。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。當前，生物肥料面臨與本地土壤微生物群競爭、成本效益不高、制備時間長、微生物活力喪失及長期保存困難等問題。因此，開發新型、低成本、簡單的微生物封裝劑，以長期保持PGPR活性、幫助其定殖并提高促生效率，成為當前亟待解決的問題。
微生物肥料，特別是植物根際促生菌（PGPR）被認為是潛在的有益微生物，能與植物形成共生關系，促進植物生長，增強免疫力，改善土壤環境。然而，PGPR在土壤中的存活率受氣候變化和非生物脅迫影響，限制了其大規模應用。工程材料可以與根瘤菌圈相關微生物群動態互動以改善植物健康，同時減少傳統肥料施用量并提高作物產量。值得注意的是，雖然某些材料可以附著各種生物活性物質和微生物，從而促進向特定細胞類型或細胞器的定向輸送，且不受植物細胞類型的限制，但存在一些問題，比如合成過程復雜，對植物細胞有潛在毒性，在植物復雜的生物環境中可能面臨穩定性問題，這可能會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爭優勢，難以發揮其促生作用。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、制備時間長、導致微生物活力喪失、無法長期保存以及不適合大規模使用等問題。另一個重要問題是，菌株封裝后必須適合在相應植物物種的組織中定殖，并能在接受環境中表現出所需的促生功能，這對某些生物肥料來說是一個重大挑戰。
綜上，該研究開發了一種基于生物材料的方法來封裝、保存和輸送 PGPR。這種價格低廉、易于制備的PMH可以長期保持PGPR的活性，促進內源 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的沉積，增強植物的抗氧化活性和代謝能力，從而促進植物生長，并抵御酸性環境。因此，這種微生物包埋策略是保護脆弱內生微生物的有前景的方法，為可持續農業提供了新的途徑。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56988-3
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