摘要
[目的]比较不同纳米材料对莱茵衣藻光合产氢的影响,为纳米材料在生物产氢中的应用奠定基础.[方法]在前期对单链DNA修饰单壁碳纳米管(ssDNA/SWCNT)的研究基础上,将羟基修饰多壁碳纳米管(MWCNT)和氧化石墨烯(GO)导入莱茵衣藻细胞,研究它们对衣藻细胞生长、光合生理和产氢的影响.[结果]ssDNA/SWCNT尺寸为0.1～1.0μm;MWCNT小于50μm,GO横向尺寸为0.5～3.0μm.MWCNT、GO和ssDNA/SWCNT的zeta电位分别为(-32.97±1.19)、(-43.20±0.56)和(-56.85±0.93)mV,拉曼光谱ID/IG比值分别为0.17、0.81和0.79.GO的纯度和溶液分散性优于MWCNT,但二者的纯度和分散性均小于ssDNA/SWCNT.与衣藻细胞共培养后,GO、MWCNT与ssDNA/SWCNT均定位在细胞质,并轻微抑制细胞生长.在缺硫培养条件下,与2种碳纳米管相比,氧化石墨烯(GO)可显著抑制藻细胞的PSⅡ最大光化学效率、电子传递速率和净光合放氧速率,从而加速细胞缺氧状态的建立.纳米材料处理后,氢化酶活性峰值的出现从缺硫培养11 d提前到7 d.添加GO的衣藻共培养物的产氢量是对照的4.5倍,显著高于MWCNT(1.2倍)和ssDNA/SWCNT(2.2倍).[结论]氧化石墨烯和羟基修饰多壁碳纳米管可通过抑制PSⅡ光合活性、在细胞内提前建立缺氧状态、尽快诱导氢化酶活性的方式促进莱茵衣藻光合产氢,其中氧化石墨烯可显著提高光合产氢量,为对照的4倍以上.
基金项目
国家自然科学基金(51572131)
中央高校基本科研业务费专项资金(KJZ201743)
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