金雨茂物：轩凯生物创始人登上《自然·通讯》，“聚谷氨酸仿生睡袋”助力盐碱地水稻增产15.8%

从实验室到盐碱大田，看合成生物学如何打通微生物肥料的“最后一公里”

近日，国际顶级期刊《自然·通讯》（Nature Communications）发表了南京工业大学徐虹教授（南京轩凯生物科技股份有限公司创始人）、王瑞教授团队的最新研究成果。团队利用聚谷氨酸、海藻酸钠、壳聚糖三种天然材料，为益生菌设计出“核壳仿生睡袋”，在盐碱地大田中实现水稻增产15.78%。

金雨茂物作为轩凯生物的投资方，第一时间解读这项技术突破背后的产业价值与商业化路径。

01 破解存活死结：为微生物肥料装上“休眠开关”

植物根际促生菌（PGPB）能诱导植物抗氧化系统，帮助作物扛住盐碱胁迫。但其产业化推广一直面临巨大阻碍：绝大多数促生菌缺乏坚固的休眠外壳（非芽孢细菌）。它们在常温存储中极易失活，施入土壤后也难以在复杂的土著群落中定殖。

受自然界中细菌芽孢致密结构的启发，徐虹教授团队利用天然高分子材料，为非芽孢细菌构建了一个“核壳结构微胶囊（APC）”。

这套致密的“仿生睡袋”大幅压缩了氧气向内扩散的通道，通过物理手段巧妙地向细菌下达了“休眠指令”，促使细菌主动关闭耗能开关，进入“节能休眠”状态。实验表明，在25°C常温下放置12周后，游离态活菌几乎全军覆没，而“睡袋”内的活菌数仍高达 8.43 log CFU/g，碾压对照组5个数量级。

02 合成生物学赋能材料创新：为什么是“聚谷氨酸”？

要让胶囊既坚固又不把菌“憋死”，材料配方是关键。团队最终选定的核心内芯材料是——聚谷氨酸（γ-PGA）与海藻酸钠的双网络水凝胶。

选用聚谷氨酸绝非偶然，其背后是徐虹教授团队在该领域多年的基础研究，以及依托南京轩凯生物科技股份有限公司在“合成生物学”领域的深厚产业积淀。作为国内领先的生物制造企业，南京轩凯利用合成生物学技术，通过菌株构建与发酵工艺优化，早已打通了聚谷氨酸规模化量产的技术壁垒。

在这项顶刊研究中，聚谷氨酸完美展现了其在农业应用中的“一材两用”特性：

结构强化剂： 参与构建微胶囊的坚固壁材，保护脆弱菌株。

缓释抗逆剂： 聚谷氨酸本身即是被广泛证实的植物抗逆促进剂。当胶囊在土壤中降解后，它能作为“二次肥料”释放，通过上调作物的抗逆通路，进一步帮助作物抵御盐碱和低温胁迫。

这不仅是一次材料学上的巧思，更是轩凯生物核心技术在现代农业应用上的前沿探索。

03 大田验证：定殖率暴增，实测增产15.78%

走出实验室，这项基于合成生物学材料的创新技术交出了令人瞩目的温室与大田成绩单。

在复杂的真实土壤环境中，胶囊组的根系定殖密度远高于游离菌组，定殖丰度达到了游离组的3.42倍。在盐碱大田中实测，该技术处理下的水稻千粒重增加3.84%，最终籽粒产量跃升15.78%。此外，该技术在番茄、玉米、生菜等多种作物上也展现出了优异的广谱促生效果。

04 结语

破解非芽孢菌剂“存不住、活不好”的死循环，意味着未来的微生物菌剂有望摆脱高昂的冷链束缚，像普通肥料一样低成本仓储和下沉。

从运用合成生物学攻克聚谷氨酸的底层制造工艺，到如今不断拓宽其在高附加值农业场景的应用边界，以南京轩凯为代表的中国生物智造力量，正持续推动产学研的深度融合。我们期待这项天然、可降解的“微胶囊”技术早日跨越从实验室到田间地头的桥梁，让合成生物学真正成为护航全球农业绿色、可持续发展的硬核力量。

本研究由南京工业大学食品与轻工学院徐虹、王瑞团队联合辽宁省农科院、江苏省农科院等单位完成，2026年发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

*参考文献：Yang, K., Gu, Y., Tang, C. et al. Bio-inspired core-shell microcapsules enhance plant salinity tolerance by improving stability and survival of non-spore bacteria. Nat Commun (2026).*

关于金雨茂物

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