海洋源植物乳杆菌HAN99胞外多糖及其纳米颗粒在农业应用中的促生长与抗氧化效应研究

本研究针对传统农用化学品污染环境、成本高昂等问题，从埃及亚历山大海岸沉积物中分离出植物乳杆菌HAN99，通过优化其胞外多糖(EPS)产量并制备壳聚糖纳米颗粒，证实该纳米制剂可显著促进薄荷叶片生长（减少19-21%叶片损失）并具有强抗氧化活性（DPPH清除率75.6-80.3%），为绿色农业提供了新型生物材料解决方案。

　　

农业可持续发展正面临气候变化与化学污染的严峻挑战。随着全球人口激增，传统农用化学品虽能提高产量，却导致土壤退化、水源污染等生态问题。与此同时，气候异常引发的干旱和高温胁迫进一步加剧作物减产风险。在这一背景下，寻找环境友好型生物刺激剂成为研究热点。微生物胞外多糖(EPS)因其可降解性和保水特性备受关注，但如何将其转化为高效农业应用制剂仍待探索。

为解决这一难题，亚历山大大学的研究团队从地中海海岸沉积物中分离出一株具有高产EPS能力的植物乳杆菌HAN99，通过优化培养条件、纳米载体构建及植物实验，系统评估了其农业应用潜力。相关成果发表于《Scientific Reports》。研究采用Plackett-Burman设计优化EPS产量，通过高效液相色谱(HPLC)分析单糖组成，利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)表征纳米颗粒特性，并以薄荷为模型开展盆栽实验验证促生长效果。

结果部分
Identification of polysaccharide-producing lactic acid bacteria isolate
通过16S rRNA测序鉴定高产EPS菌株为Lactiplantibacillus plantarum HAN99（GenBank PP150039），EPS产量达61 mg/mL，为后续研究奠定基础。

Optimization of polysaccharide(EPS) production
采用Plackett-Burman实验设计发现接种量(P=0.023)、蛋白胨(P=0.030)和K₂HPO₄(P=0.028)是影响EPS产量的关键因素，模型R²达0.96798，为工业化生产提供参数依据。

Monosaccharide composition analysis
HPLC揭示EPS主要由葡萄糖和半乳糖构成，FT-IR检测到羧酸基团（1647.92 cm^-1），提示可能存在未检出的糖醛酸，显示其结构复杂性。

Nanoparticle characterization
壳聚糖纳米颗粒呈均匀球形（13-20 nm），zeta电位+37.9 mV表明体系稳定。FT-IR证实氨基(1549.71 cm^-1)等特征基团成功负载，SEM显示原始EPS为不规则片状结构，纳米化后形态发生显著改变。

Plant growth promotion
0.3 mg/mL纳米处理组使薄荷叶片数从65增至125（72小时），144小时仍保持101片，损失率19%，显著优于对照组（30%损失）。DPPH实验显示纳米颗粒抗氧化活性达80.3%，证实其多重生物功能。

结论与意义
该研究首次将海洋源植物乳杆菌HAN99的EPS与壳聚糖纳米技术结合，创建了兼具促生长和抗氧化功能的农业纳米制剂。通过多尺度表征证实，纳米化不仅改善了EPS的物理特性（如粒径均一性），还通过缓释机制延长作用时间。盆栽实验显示其能有效减少薄荷叶片脱落，这与EPS的保水性和抗氧化应激能力密切相关。相较于传统农用化学品，这种生物基纳米材料可降解、低毒性，为应对粮食安全与生态保护矛盾提供了创新思路。未来研究需进一步验证其大田适用性及作用机制，特别是在干旱胁迫条件下的表现。