2025年5月9日，海南大学生命健康学院微生物资源利用与耐药菌防控团队在ACS Nano上在线发表了题为“Nanoengineered Azotobacter Pseudomonas stutzeri A1501 for Soil Ecology Restoration and Biological Nitrogen Fixation”的研究成果，开发了一种功能固氮菌，可用于改善酸性土壤微环境。

农作物的生长与土壤中氮肥（工业合成氨）的施加息息相关，然而，作物对氮肥的利用效率低，约50%的氮肥流失在土壤和水体中，引发了系列的环境问题。同时，大量氮肥的施用造成了土壤酸化，P、Ca等微量元素流失。生物固氮可以缓解当前土壤酸化、微量元素流失等问题，然而，低pH严重抑制固氮菌的固氮作用。基于此，研究团队设计开发了功能固氮菌，用于改善土壤微环境，促进作物生长。通过在固氮菌Pseudomonas stutzeri A1501的表面引入pH响应性涂层及磷化钙纳米颗粒，在提高酸性土壤中P和Ca含量的同时提高固氮菌的工作效率。实验结果表明，功能固氮菌进入酸性土壤后能够有效提高土壤的pH值，提高土壤和模式植物中N、P和Ca的含量，直接改善土壤微生物菌群与代谢微环境，有效促进作物生长。

综上所述，该研究强调了基于活细胞自组装系统在缓解土壤污染与酸化方面的潜力，为解决生物固氮局限性问题提供了有效的解决方式。

图1. 功能固氮菌通过改善土壤微环境提高作物生长效率

海南大学生命健康学院的李娟娟教授、化学化工学院刘用副教授、云南农业大学刘柱教授与河南大学林敏教授为该论文共同通讯作者。该项研究的参与者还包括海南大学硕士研究生及研究人员，并得到海南省自然科学基金（822QN297, 322MS027, 524RC472），海南省重点研发项目（ZDYF2024XDNY164）的资助。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c15823