金屬氧化物納米顆粒對(duì)植物光合作用影響機(jī)制的研究.pdf

1、自然界的光合作用作為地球上食物供應(yīng)和碳基燃料等化學(xué)能源的最終來(lái)源，同時(shí)也是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)平衡和發(fā)展的關(guān)鍵。在能源短缺及糧食危機(jī)的當(dāng)下，光合細(xì)胞作為一個(gè)微型光化學(xué)生物反應(yīng)器以其微小精密的組織結(jié)構(gòu)，快速高效的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化率而吸引著科學(xué)家。幾十年來(lái)，他們致力于研究能夠高效轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能的人工材料，先后發(fā)展了無(wú)機(jī)半導(dǎo)體光催化材料，有機(jī)超分子光催化模擬系統(tǒng)，依賴于納米技術(shù)的生物復(fù)合材料人工光合作用系統(tǒng)以及當(dāng)前最新的植物納米仿生技術(shù)等。這些技術(shù)對(duì)比于自然界

2、的光合作用細(xì)胞各有優(yōu)劣，繼而促使對(duì)這些領(lǐng)域地不斷地探索改進(jìn)，推動(dòng)了人工光合作用的發(fā)展。
　　為了得到高效的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化反應(yīng)系統(tǒng)，并簡(jiǎn)單、直觀的研究納米顆粒對(duì)光合作用細(xì)胞器的影響機(jī)制，本文將不同植物來(lái)源的葉綠體材料進(jìn)行重組，建立光合作用反應(yīng)體系，同時(shí)檢測(cè)體系的類囊體光合活性及基質(zhì)中代謝產(chǎn)物糖含量的變化趨勢(shì)。重組反應(yīng)體系的研究表明植物葉綠體的光反應(yīng)效率取決于葉綠體的類囊體光合活性的大小；植物葉綠體光反應(yīng)和暗反應(yīng)之間的物質(zhì)交換不存在種間差

3、異；并證實(shí)了在體外葉綠體基質(zhì)幾乎不再代謝產(chǎn)生糖這一結(jié)論的正確性。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，類囊體膜在體外以球狀形態(tài)存在于溶液中，而非原來(lái)的片層結(jié)構(gòu)。
　　此外，在構(gòu)建的重組反應(yīng)體系中加入巰基化的、具有光催化特性的γ-Fe2O3納米顆粒水溶液，設(shè)定不同的濃度，并檢測(cè)體系的光合作用活性。其結(jié)果顯示，γ-Fe2O3納米顆粒在一定濃度的條件下，對(duì)光合作用體系具有一定的積極效應(yīng)。
　　為深入探索納米顆粒對(duì)光合作用的影響機(jī)制，本文選取具有代表性的5種

4、金屬氧化物納米顆粒，并與更為穩(wěn)定的完整葉綠體懸浮液相互作用，測(cè)定葉綠體的光合活性和熒光效應(yīng)參數(shù)，并采用掃描電鏡、熒光顯微鏡進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明納米顆粒在葉綠體表面大量富集；ZnO及CdS對(duì)其活性有明顯的抑制效應(yīng)，并隨著濃度的增加其抑制效應(yīng)越顯著；γ- Fe2O3納米顆粒可作為電子受體，表現(xiàn)出在低濃度條件下提高其活性，但隨著濃度的增加逐漸顯現(xiàn)為抑制效應(yīng)。故而推測(cè)納米顆粒的影響機(jī)制是影響電子傳遞過(guò)程。這為納米材料在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用上，包括納米化