摘要
由于碳点(CDs)良好的生物相容性、水溶性以及在大规模制备方法方面的突破，最近这几年CDs在农业方面的应用逐渐进入人们的视野。结合垂直农业技术，将合成的CDs溶于小麦水培营养液中，探讨了CDs对小麦生长发育的影响。首先采用水热法合成了氮掺杂的CDs(N-CDs)以及氮磷共掺杂的CDs(N,P-CDs),并且对P掺杂引起CDs光学性能的差异进行了初步的探索，并且探讨了不同光学性能的N-CDs以及N,P-CDs对小麦光合作用调控的影响机制。主要结论如下: (1)选取柠檬酸以及乙二胺为前驱体，磷酸作为掺杂剂通过一步水热法合成了氮掺杂的N-CDs以及五种N,P-CDs。通过光学性能表征发现引入杂原子P后不会导致CDs荧光发射位点的改变，而是显著影响CDs的量子产率(PLQY)。这可能是由于引入杂原子P取代了边缘的氧原子以及表面连接含氧官能团，恢复边缘与核的共轭结构并且抑制了低能级电子的非辐射跃迁。此外，由于P的电负性小于O,给电子的共轭效应有利于CDs的π共轭结构的完整性， (2)光是垂直农业中最为重要的调控手段之一。试验取白光为对照组(CK),设置5了个不同组合比例的红、绿、蓝光质，分别为红光∶蓝光=5∶1(5R1B)、红光∶蓝光∶绿光=4∶2∶1(4R2B1G)、红光∶蓝光=3∶3(3R3B)、蓝光/红光=4∶2(4B2R)、蓝光∶红光∶绿光=4∶2∶1(4R2B1G)。相较于空白对照，5R1B最有利于光合色素的合成以及可溶性物质的积累并且能显著提升小麦的根系活力，所以5R1B处理是最适宜小麦生长的光环境。 (3)在适宜光环境下将PLQY为29.73％的N-CDs以及PLQY为41.82％的N,P-CDs溶于小麦水培的营养液中，数据表明在N-CDs与N,P-CDs浓度为100mg/L时能显著提升小麦的光合作用进而促进了小麦幼苗的生长发育。在光合的过程中N-CDs与N,P-CDs能活化光系统(PSⅡ)活性，提升光合电子传递效率，增加Rubisco酶活性、光合色素含量以及气孔密度从而提升植物的光合作用。PLQY是CDs促进植物光合作用的关键影响因素。具有高PLQY的CDs具有更高的能量转化效率以及光合电子传递效率从而能更有效的促进小麦光合作用。
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