壳聚糖凝聚体搭载生防真菌Pochonia chlamydosporia促进香蕉生长并抑制枯萎病菌的研究

为解决香蕉枯萎病(FocTR4)防控难题，研究人员开发了壳聚糖(Chitosan)凝聚体搭载生防真菌Pochonia chlamydosporia(Pc)的新型递送系统。通过X射线衍射(XRD)和核磁共振(NMR)证实凝聚体结构稳定性，发现2% NaOH配方的凝聚体可促进Pc定殖并降解壳聚糖单体。体外实验显示该体系显著抑制FocTR4孢子萌发，而体内试验证实其能促进香蕉(Musa acuminata)根系生长并增强Pc内生定殖率。该研究为可持续农业提供了可降解的生物防治载体。

　　

香蕉作为全球重要的经济作物，正面临由尖孢镰刀菌热带4号生理小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense Tropical Race 4, FocTR4)引起的毁灭性枯萎病威胁。这种土传病原菌能在土壤中存活20年以上，每年导致超过50万株香蕉死亡。传统化学防治效果有限且污染环境，而生物防治面临菌剂存活率低、定殖效果差等技术瓶颈。壳聚糖(Chitosan)作为一种天然阳离子多糖，兼具抑菌和植物免疫激活功能，但其液态施用存在土壤滞留时间短的缺陷。

为突破这些限制，西班牙阿利坎特大学团队创新性地将壳聚糖与生防真菌Pochonia chlamydosporia(Pc)结合，开发出新型凝聚体(coacervate)递送系统。研究采用X射线衍射(XRD)分析凝聚体结晶度，傅里叶变换红外光谱(FTIR)进行非破坏性真菌检测，核磁共振(NMR)监测壳聚糖单体释放动力学，并结合共聚焦显微镜观察GFP标记菌株的发育过程。通过体外抑菌实验和香蕉幼苗(Musa acuminata)栽培试验，系统评估了该体系的生防效果与植物促生作用。

3.1 壳聚糖凝聚体的形成与结构特征

研究发现当NaOH浓度≥2%时，形成的凝聚体能保持结构稳定性。XRD显示10% NaOH制备的凝聚体结晶度更高，而Pc的加入会破坏晶体结构。FTIR在1603 cm^-1和1540 cm^-1处发现Pc特征峰，为无损检测提供了标志物。

3.2 壳聚糖降解的NMR监测

通过¹H NMR检测到葡萄糖胺(Glucosamine)和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)信号。溶液态壳聚糖在30天内降解显著，而含Pc的凝聚体组信号减弱，证实真菌对壳聚糖的生物降解作用。

3.3 对病原菌的抑制效果

5-10% NaOH凝聚体使FocTR4孢子萌发率降低50%以上，但对Pc萌发无影响。生长动力学显示壳聚糖溶液完全抑制FocTR4菌丝生长，而Pc在含壳聚糖环境中仍保持活性。

3.4 Pc在凝聚体中的发育

2% NaOH凝聚体每颗含2.7×10⁵个Pc孢子，在琼脂培养基上7天内即可恢复生长。共聚焦显微镜观察到GFP标记菌株在凝聚体内完成萌发、菌丝延伸和产孢全过程。

3.5 香蕉生长促进效应

与溶液处理相比，凝聚体使香蕉根系鲜重增加35%，长度增长28%。特别值得注意的是，Pc-凝聚体组合使根系内生定殖率提升至67%，显著高于单独接种组。壳聚糖溶液反而抑制植株生长，说明凝聚体的缓释特性避免了生物聚合物积累的毒副作用。

这项发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》的研究首次证实：壳聚糖凝聚体可作为Pc的理想载体，其三维网络结构既能保护真菌活性，又能持续释放抑菌成分。通过精准调控NaOH浓度(2%为最优)，实现了载体稳定性与生物相容性的平衡。该技术已申请西班牙专利(P202231040)，为解决香蕉枯萎病防控难题提供了兼具环境友好性和操作可行性的新方案。从更广泛的视角看，这种"生物聚合物-微生物"协同体系的设计思路，为其他作物的土传病害治理提供了可借鉴的技术范式。