A bioinspired approach to engineer seed microenvironment to boost germination and mitigate soil salinity

来源：潜心者 iPlants 2022-06-07 发布日期：2022-06-08

PNAS杂志在线发表了来自英国剑桥大学Benedetto Marelli课题组题为“A bioinspired approach to engineer seed microenvironment to boost germination and mitigate soil salinity”的研究论文。该研究发明一种生物材料，可以通过保存和输送促进植物生长根际细菌（PGPR）来修复种子的微环境，从而能够促进种子发芽并减轻土壤盐分胁迫。

这项研究中，研究者开发了一种基于生物材料的方法来设计了种子涂层。该材料来自家蚕茧S分子和海藻糖混合而设计了一种生物材料。该制剂可协同利用S的有效载荷封装，保存和生物降解能力，以及海藻糖能够保护根际细菌免受渗透压和干燥应力的侵害。研究表明可以将混合物与PGPR混合并施用于种子表面，以改良目前用于种子包衣的技术，例如浸涂或喷雾干燥。成功地将PGPR封装在种皮中被认为是将生物肥料的有益效果从试验台转移到田间的关键步骤。该研究表明，在该涂层材料里的PGPR能够很好的存活（如下图）。

研究进一步表明，该生物涂层薄膜在接触土壤水分后，10分钟内失去了结构完整性，并且几分钟后细菌就在土中被释放出来。进一步，研究将普通百日草种子浸入包有根瘤菌菌株CIAT 899的ST材料（1：3）浸涂，干燥，并在种植前保存24小时。研究发现包被CIAT 899的种子在4-ds和8-ds / m的土壤中发芽率具有统计学上的显着提高。此外，在高盐的土壤中，CIAT 899-ST（1：3）涂层在促进种子发芽和产生更强幼苗方面的有效性更加明显。

综上所述，该研究开发了一种生物材料配方，能够用生物肥料精确覆盖种子并将其释放到土壤中，以促进种子发芽和减轻土壤盐分胁迫。本文中使用的根瘤菌菌株在生物材料涂层中存活下来，并随时间保存，并成功释放到土壤中，与宿主根形成共生结节。此外，ST包衣的种子产生的植物在盐碱土存在下生长更快，更强壮。

论文链接：https://www.pnas.org/content/early/2019/11/26/1915902116