近日，南京工业大学食品学院徐虹教授团队，针对农业非芽孢菌剂产品常温储藏条件下货架期短和实际应用中活性不稳定关键技术瓶颈，以课题组自主研发的γ-聚谷氨酸（γ-PGA）高分子材料为基础，创新开发了基于细胞表面工程技术的稳态化微生物菌剂策略。

区别于传统基因工程改造细胞策略，细胞表面工程技术通过材料化学工程手段，在细胞表面调控分子组装，实现细胞表面功能化改造，提高产品稳定性，易于工业化应用，该研究以题为“Poly (γ-glutamic acid) Nanocoating to Enhance the Viabi{attr}3226{/attr}ty of Pseudomonas stutzeri NRCB010 through Cell Surface Engineering”的论文发表在材料化学领域权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces (If=9.229, JCR一区)。徐虹教授、王瑞副教授和雷鹏副教授为论文共同通讯作者，研究生杨凯为论文第一作者。

图 γ-PGA介导的细胞界面工程及农业非芽孢菌剂稳态化应用

化肥的过量使用严重威胁生态平衡和人类健康，不利于农业可持续发展。微生物肥料的使用可以在促进作物生长的同时，降解土壤污染物，可以有效缓解化肥过量使用造成的环境问题。非芽孢菌是土壤微生物的优势菌群，但相关菌剂的产业化发展一直受到限制，主要原因在于革兰氏阴性菌细胞在常温条件下无法形成芽孢结构，易受到外界胁迫环境的影响，导致菌剂货架期短，促生效果不稳定。

γ-PGA是微生物合成的一种阴离子型多肽聚合物，是许多芽孢杆菌属革兰氏阳性菌荚膜的主要成分之一，可作为微生物的一种适应性因子，同时也具有促生抗逆效果，已在该课题组实现了产业化生产及应用。该课题组利用γ-PGA的此种性质，以施氏假单胞菌为研究对象，通过细胞界面工程技术在细胞表面构建了一层以γ-PGA介导的生物膜仿生纳米涂层（PNC）。此方法不仅是一种便捷的细胞表面修饰方法，而且{attr}3137{/attr}过程温和，所使用的材料生物相容性好。

研究结果表明，通过上述方法构建的仿生涂层有效增强了菌剂在胁迫环境下的存活能力，使菌剂的常温储存活性增加了2倍以上，并且在高温、紫外和渗透压多重逆境下表现出稳态化效果。此外，涂层包覆的菌剂进入土壤环境后对植物表现出优于未包覆菌剂的促生效果。以上技术为解决农业非芽孢菌剂的产业化应用题提供了一条可靠的技术途径，有望进一步拓展微生物肥料的应用前景。

以上研究得到南京工业大学材料化学工程国家重点实验室自主课题 (ZK201905), 江苏省农业自主创新资金(CX(19)3115)等项目的资助。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c12538