综述:内生菌介导的生物引发技术提升植物抗逆性培育气候智能型未来农业作物

【字体: 时间:2025年07月29日 来源:World Journal of Microbiology and Biotechnology 4

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  这篇综述系统阐述了(endophyte)内生菌介导的种子生物引发(biopriming)技术如何通过调控表观遗传(如Trichoderma harzianum对Lycopersicum esculentum根系的影响)、纳米包埋(nanoencapsulation)等创新手段,推动气候智能型农业(climate-smart agriculture)发展,为解决粮食安全与SDGs目标提供绿色方案。

  

内生菌与种子生物引发的协同效应

内生菌(endophytes)作为植物微生态系统的核心成员,通过生物引发(biopriming)技术显著提升宿主抗逆能力。研究表明,木霉属真菌Trichoderma harzianum能通过表观遗传调控激活番茄(Lycopersicum esculentum)根系防御基因,形成跨代胁迫记忆。这种"种子组学"(seed primeomics)机制揭示了微生物-植物互作中DNA甲基化与组蛋白修饰的关键作用。

纳米技术的突破性应用

纳米材料如氧化锌(ZnO)在香稻生物引发中的应用,实现了微量营养素富集。纳米聚合物包埋(nanoencapsulation)技术通过控制释放微生物接种剂,将菌株存活率提升300%,货架期延长至18个月。这种"纳米-生物"复合体系解决了传统接种剂田间效率低下的瓶颈问题。

气候智能农业的新范式

内生菌生物引发技术同步实现三大目标:1)生态系统修复——微生物群落重建土壤微环境;2)胁迫适应——通过水通道蛋白(aquaporins)与抗氧化酶系统增强抗旱性;3)作物改良——培育出能耐受±5℃温度波动的粳稻新品种。该技术成本仅为化学处理的1/5,符合SDG2(零饥饿)与SDG13(气候行动)双重指标。

未来挑战与发展方向

当前需突破微生物定殖动态监测、纳米材料生态风险评估等关键技术。基因组编辑(如CRISPR-Cas9)与微生物组联合设计,或将催生下一代"智能生物引发剂",为2050年全球90亿人口粮食安全提供解决方案。

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