一种基于植物花粉的噬菌体农药制备新技术

理想的噬菌体生物农药将应该具有以下特征：a）在恶劣条件下具有高生存能力，特别是对日常阳光照射的抵抗力；b）可持续释放，以确保有效的病原体控制；c）在收获前的农业实践中具有预防和灭活细菌的卓越抗菌能力。为了实现这些目标，一项新的研究建议将噬菌体封装在一种称为孢子花粉素外显性胶囊 （sporopollenin exine capsules，SECs）的植物性微载体中，该微载体是从Lycopodium clavatum的花粉粒中提取的。SECs具有出色的物理和化学弹性，加上紫外线屏蔽和抗氧化特性，使其成为现场噬菌体保护和递送的理想载体（图1）。从植物花粉粒中提取SECs需要去除外层脂质层和内部脂质层。通常，花粉粒的外壳主要由三层组成：不饱和脂质的外层、内壁（intine）和外壁（exine）。脂质层和内质可以通过一系列化学处理去除，从而产生没有细胞材料的SEC载体（图1b），为封装创造空间。

这项研究证明，经过化学处理的SECs仍可保持其结构完整性，并提供洁净的空腔。上述特征使SECs成为最佳的封装剂。采用压片和真空输注技术的组合可以成功地精确控制 SECs 上的孔径大小，促进噬菌体的高效封装，并确保它们在应用于植物表面时恰当释放。并且，研究结果显示SECs显著增强了包封噬菌体的紫外线稳定性，并提高了其在强烈紫外光照射下的抗菌活性。此外，用紫外光处理的T7@SECs保持了出色的抗菌活性，显著降低了叶片表面的细菌浓度。总而言之，这项新的研究证实了SECs可以作为噬菌体封装的新方法，为开发紫外线稳定和噬菌体衍生的生物农药提供了一种有效的策略，有望应用于农业实践。

图1. a） 当前与在农业环境中应用噬菌体生物农药相关的挑战的示意图，以及使用孢子花粉素外显性胶囊（SECs）作为噬菌体递送系统的方法的总体设计；b）从植物花粉粒中获得SECs的提取方法概述。

参考来源：Liu S, Quek SY, Huang K. An Ecofriendly Nature-Inspired Microcarrier for Enhancing Delivery, Stability, and Biocidal Efficacy of Phage-Based Biopesticides. Small. 2024 Jun 28:e2403465. doi: 10.1002/smll.202403465. Epub ahead of print. PMID: 38940376.