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为解决生物防治中球孢白僵菌（Metarhizium brunneum）芽生孢子干燥和储存时活力易丧失的问题，研究人员开展了通过溶质排泄提高芽生孢子海藻糖摄取及干燥耐受性的研究。结果表明该技术显著提升了干燥存活率，为生物防治产品开发提供了新途径。
在全球气候变化的大背景下，农作物生产正面临着前所未有的挑战。不断变化的气候条件使得病虫害愈发猖獗，为了保证粮食产量，农药的使用量不得不增加。然而，越来越多的化肥和农药因其对健康和环境的潜在危害被禁止使用。在这样的困境中，生物防治作为一种环保且可持续的方法，逐渐受到人们的关注。生物防治产品利用自然存在的捕食者、微生物内生菌和昆虫病原体等，来替代传统的化学农药。其中，球孢白僵菌芽生孢子因其能用于作物保护并促进植物营养吸收，成为了极具潜力的生物防治剂。但它有个致命的弱点，在干燥和储存过程中，其活力会大幅下降，这严重限制了它在实际生产中的应用。为了解决这一难题，来自德国多个研究机构（Hochschule Bielefeld、Westf?lische Hochschule、Bielefeld University、Karlsruhe Institute of Technology 等）的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《Biotechnology for the Environment》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过微流控培养技术，对芽生孢子在不同处理条件下的脱水和再水化过程进行实时、高分辨率的观察，借助荧光标记来监测细胞膜的压力和细胞死亡情况。其次，运用气相色谱 - 质谱（GC - MS）分析技术，精确测定细胞内各种溶质的浓度变化，以此探究溶质排泄和海藻糖摄取的机制。此外，还利用了细胞计数、活力 / 菌落形成单位（CFU）分析等方法，评估不同处理对芽生孢子存活能力的影响 。
研究结果如下：
- 溶质外排电导率分析：研究人员通过监测低盐培养基的电导率变化，发现芽生孢子在低渗环境中确实会释放内部溶质。而且，细胞破坏后电导率的增加表明，在低渗处理期间，约 76 - 79% 的带电荷内部溶质被释放。不同浓度的芽生孢子在低渗处理和细胞破坏后，电导率均随浓度增加而上升，但增加幅度并非与浓度成严格正比123。
- GC - MS 分析溶质：GC - MS 分析显示，低渗处理使甘油、乳酸和核糖 - 5 - 磷酸的细胞内浓度显著下降。海藻糖处理和低渗 + 海藻糖处理后，海藻糖浓度显著增加，且低渗 + 海藻糖处理后的海藻糖浓度增加更为明显。此外，低渗 + 海藻糖处理还使葡萄糖、甘油和乳酸的浓度显著上升456。
- 单细胞水平模拟干燥过程：利用微流控单细胞培养技术模拟干燥过程，研究发现再水化过程对细胞的损伤最大。未经处理的芽生孢子在再水化时，细胞死亡标记物（PI - ctcｆ）大幅增加，而海藻糖处理和低渗 + 海藻糖处理则显著降低了这种增加。同时，研究还首次发现新形成的芽管在脱水过程中特别脆弱789。
- 提高干燥耐受性：实际干燥实验表明，海藻糖处理和低渗 + 海藻糖处理均显著提高了芽生孢子的干燥后存活率。低渗 + 海藻糖处理且去除残留海藻糖的芽生孢子，存活率可达 40.5%；若不去除残留海藻糖，存活率更是高达 71.5%1011。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功证明了通过低渗预处理和海藻糖处理，可以显著提高球孢白僵菌芽生孢子的干燥耐受性。这种方法增加了细胞内海藻糖和甘油的浓度，同时未显著降低其他与真菌干燥耐受性相关的溶质浓度。然而，细胞内条件的改变可能会影响芽生孢子的毒力，在将处理后的芽生孢子作为生物防治剂应用之前，需要进一步评估这一因素。此外，研究还发现芽管在干燥过程中的脆弱性，这为后续研究提供了新的方向，即如何在干燥前防止芽管形成，以进一步提高芽生孢子的存活率。总体而言，该研究为生物防治领域中球孢白僵菌芽生孢子的应用提供了重要的理论基础和实践指导，有助于推动生物防治技术的发展和应用。
