金屬氧化物納米顆粒對植物光合作用影響機制的研究.pdf

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

2、的光合作用細胞各有優(yōu)劣，繼而促使對這些領(lǐng)域地不斷地探索改進，推動了人工光合作用的發(fā)展。
　　為了得到高效的太陽能轉(zhuǎn)化反應系統(tǒng)，并簡單、直觀的研究納米顆粒對光合作用細胞器的影響機制，本文將不同植物來源的葉綠體材料進行重組，建立光合作用反應體系，同時檢測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。重組反應體系的研究表明植物葉綠體的光反應效率取決于葉綠體的類囊體光合活性的大??；植物葉綠體光反應和暗反應之間的物質(zhì)交換不存在種間差

3、異；并證實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。實驗還發(fā)現(xiàn)，類囊體膜在體外以球狀形態(tài)存在于溶液中，而非原來的片層結(jié)構(gòu)。
　　此外，在構(gòu)建的重組反應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，對光合作用體系具有一定的積極效應。
　　為深入探索納米顆粒對光合作用的影響機制，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，測定葉綠體的光合活性和熒光效應參數(shù)，并采用掃描電鏡、熒光顯微鏡進行表征。研究結(jié)果表明納米顆粒在葉綠體表面大量富集；ZnO及CdS對其活性有明顯的抑制效應，并隨著濃度的增加其抑制效應越顯著；γ- Fe2O3納米顆?？勺鳛殡娮邮荏w，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。故而推測納米顆粒的影響機制是影響電子傳遞過程。這為納米材料在農(nóng)業(yè)的應用上，包括納米化