维度网讯，中国科学院（Chinese Academy of Sciences）团队与合作伙伴开发出一种双层纳米涂层，用于包裹固氮细菌Klebsiella variicola W12。该涂层保护细菌免受紫外线、干旱、氧化应激和温度变化的影响，使其能更好地在水稻叶片上存活并固氮。

这项发表于《自然·食品》（Nature Food）的研究指出，细菌被包裹在由单宁酸、铁离子和海藻酸钠制成的双层外壳中。外层利用金属-酚醛网络（metal-phenolic networks）提供抗氧化和紫外线屏蔽功能，内层海藻酸钠则改善保湿性和生物膜形成。叶片环境中的紫外线、干旱、温度波动等因素通常导致微生物快速死亡，而该涂层有效延长了细菌在叶片表面的存活时间。

在水培环境下，施用后14天，涂层细菌在水稻叶片表面的定殖效率是未涂层细菌的3.3倍。这些细菌贡献了植物总氮量的27.89%，为未处理细菌的两倍以上，并在54天后使植株鲜重增加了1.4倍。在美良优（Meiliangyou）水稻的田间试验中，涂层处理地块的种子干重和总生物量均高于未处理对照地块。

研究结果有助于解决叶面生物施肥面临的关键挑战。目前，大多数商业固氮微生物产品通过种子或根区定殖，因为微生物在叶片上通常无法存活足够长的时间。Pivot Bio等企业的市售产品通过根区定殖可为玉米作物替代约20%到25%的氮需求。新开发的叶面方法可在生长季后期为更多类型作物提供生物氮，从而补充现有技术。

研究人员表示，从实验室和初步田间研究到商业化应用仍需大量工作，包括优化针对不同作物和气候的涂层配方、评估纳米涂层材料在农业规模下的安全性、开发具有成本效益的制造工艺以及获取监管批准。《自然·生物技术》（Nature Biotechnology）上的一篇评论称，这项技术是迈向实用叶面生物施肥的重要一步。

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