生物活性范文10篇

生物活性范文篇1

理实一体化教学是由专业课程教师同时担任专业理论和技能的教学，是将教学设备和实验设备放置于同一教室，把专业理论课程和实践性教学环节分解再整合，并同时进行的教学方式。理实一体化教学是职业教育教学中一种具有创新性的教学方式，是理论与实践的一体化、综合化、系统化的教学。这种教学方式突破了理论与实践相脱节的现象，充分发挥教师的主导和引导作用。理实一体化教学将理论教学和实践教学紧密结合在一起，学生在教学过程中不仅只是听课，还参与到实践教学的过程中，更容易实现理论知识向技能的转化。教学过程中，课堂直接转变成实践基地，从而使学生产生浓厚的学习兴趣，提高实验操作能力，增强自信心。

二、活性污泥生物相观察理实一体化教学背景及意义分析

在高职院校大二上学期临近期末时环境工程专业的学生有一次到污水处理厂进行专业实习的机会。这个时候《环境微生物学》即将结课，《水质分析与检测》和《水污染控制工程》已经学习一半。学生已经掌握如何清洗污水取样瓶，如何取污水水样和保存水样的知识;已经掌握有关细菌，真菌，原生动物和后生动物的形态，特征及生活习性的知识;已经了解什么是活性污泥及它在污水处理中的作用。在实习时带队老师指导学生从污水处理厂取来正在运行中的氧化沟中的富含活性污泥的水样，在理实一体化教室进行活性污泥生物相观察的理论与实践教学相结合的教学活动，促使学生掌握显微镜下观察生物样本的基本操作，巩固掌握活性污泥群体中存在的各种微生物及其形态，为大二下学期继续学习专业课打下基础。通过本次理实一体化教学，学生不仅仅提高学习兴趣，还可以:巩固污水取样瓶的清洗，污水取样和水样保存的操作;观察活性污泥菌落中的微生物种类，巩固微生物课程中有关细菌，真菌，原生动物和后生动物的形态，特征及生活习性的知识;练习活性污泥取样和显微镜下相关样本的观察;进一步了解各种微生物可以在适宜的条件下降解有机物，并可以作污水处理的指示生物，为以后学习污水处理的活性污泥法打下基础。

三、观察活性污泥生物相理实一体化教学过程设计

(一)准备工作。1．本次课的预备知识(课前布置给学生，要求他们认真复习)1)污水取样瓶的清洗方法(水质检测与分析)。2)污水取样的基本操作和瞬时水样的保存方法及保存时间(水质监测与分析)。3)活性污泥中微生物种类及各种微生物的形态特征(环境微生物学和水污染控制工程)。2．污水处理厂实习前的准备工作1)学生分组:根据学生人数结合污水厂实习情况和理实一体化教室大小将学生分为6组，每组5人。2)每组学生发一个150ml的污水取样瓶，要求学生按照要求洗涤并控干水分，备用。(二)水样采集及保存。实习的当天上午学生和两名专业课老师一同到污水处理厂，在参观氧化沟时，在污水处理厂工程师的指导下，按照污水取样的基本操作，每组学生取得一份富含活性污泥的污水水样。中午返校后，按照老师的要求每组的水样先放到实验室的冰箱中低温冷藏保存(水样在当天下午上课时使用，保存时间符合严重污染水样不超过12小时的要求)。(三)理实一体化教学。1．课前准备工作1)学生分组(同当天上午的实习分组)。2)检查理实一体化教室多媒体设施是否可以正常使用。3)每个小组配备一台显微镜，一瓶采好的污水水样，载玻片和盖玻片，一个滴管。2．授课1)复习以前在微生物课程中学习过的有关微生物分类的相关知识。活性污泥中常见的微生物类群有:细菌、真菌、原生动物和后生动物。复习要点:各种微生物的生活习性、形态和代表性微生物。2)结合水污染控制工程，复习活性污泥的相关知识。活性污泥是污水好氧生物处理过程中分解有机物的微生物菌群，根据所取瞬时水样中的活性污泥的种类可以判断出污水的处理程度。3)明确本次课的目的:污水样本制作的操作过程;显微镜下观察污水样本的微生物相;根据所学知识判断污水水样的处理程度。4)讲解污水样本的制作:(在此之前，学生进行过其它样本的制作，原本这部分不属于新知识，但是学生基础薄弱，所学知识不扎实，本次作为新内容讲解。)准备好干净的载玻片和盖玻片后，把污水水样摇匀，打开瓶塞，用滴管吸取污水水样并滴至载玻片，滴一滴即可。盖上盖玻片，载玻片和盖玻片之间不能有气泡。5)每组学生认真按老师讲解的步骤用滴管从取样瓶中去污水水样，制作活性污泥样本，并在显微镜下观察，认真记录观察到的微生物的种类和形态，分析各类微生物在污水好氧生物处理中的作用，并判断污水的处理程度，最后形成实验报告。(四)活性污泥样本观察分析。根据学生交上来说的实验报告，大多数学生在显微镜下观察到了鞭毛虫和纤毛虫，说明所取水样的污水处理厂氧化沟污水好氧生物处理效果不错，因为只有在污水处理水质较好的情况下水中才会出现诸如鞭毛虫、纤毛虫和肉足虫这一类的原生动物。这个结果正好印证了?倕水污染控制工程?倖中所讲的理论知识，同时也可以加深学生对各种微生物形态的认知。

四、结语

生物活性范文篇2

关键词：伊维菌素；阿维菌素；甜菜夜蛾；朱砂叶螨；烟草根结线虫；毒力

1975年日本北里研究所的研究人员从静冈县土样中分离得到一株链霉菌StreptomycesavermitilisMA-4680(NRRL8165)，1976年，美国Merck公司从该菌发酵菌丝中提取出了一组由8个结构相近的同系物组成且具有驱虫活性的混合天然产物，并命名为阿维菌素(avermectins，简称AVM)。8个同系物中以异构体B1杀虫活性高、毒性低，在阿维菌素中的含量超过80%，特别是B1a杀虫活性最高。随后，Merck公司将阿维菌素活性成分B1的C22=C23双键加氢还原成饱和状态，又开发出了第1个阿维菌素(AVM)类药物衍生物-伊维菌素(ivermactin,简称IVM)[1]。伊维菌素的毒性较阿维菌素低，稳定性更好[2]。目前，相对于阿维菌素，伊维菌素主要作为兽药使用而在农业上使用较少。本文比较了AVM和IVM的杀虫、杀螨和杀线虫活性，以探讨伊维菌素作为农药使用的前景。

1材料与方法

1.1实验材料

1.1.1供试虫源

甜菜夜蛾（LaphygmaexiguaHubner）：从中山大学养虫室购买蛹，在人工气候室内26+1oC、相对湿度60%-80%、光照条件L:D=14h:10h条件下用人工饲料进行饲养，以二龄幼虫作为试虫。

朱砂叶螨（Tetranychuscinnabarimus）：敏感品系和阿维菌素抗性品系都来自于西南大学植物保护学院昆虫学重点实验室。在人工气候室内26+1oC、60%-80%相对湿度、光照条件L:D=14h:10h条件下用盆栽新鲜豇豆苗饲养。以3-5日龄雌成螨为供试螨。

烟草根结线虫（Meloidogynespp.）：从西南大学植物保护学院植物病理实验室烟草植株根部采集土样，然后经分离而获得二龄幼虫。将分离的二龄幼虫放入10oC以下的冰箱内贮藏，使其休眠，待收集足够数量的二龄幼虫后常温下供试。

1.1.2实验设备

Potter喷雾塔、双目解剖镜、精密移液枪，24孔生化测试板，培养皿、滤纸、双面胶、载玻片等。

1.1.2供试药剂

伊维菌素95.54%原粉（河北威远动物药业有限公司）

阿维菌素95.7%原粉（天津市汉邦植物保护剂有限责任公司）

1.2实验方法

1.2.1甜菜夜蛾的生测方法

选取大小均匀的甜菜夜蛾15头，放入培养皿内，用Potter喷雾塔进行喷雾，设置一系列浓度梯度。每个浓度设三个重复，每个重复用药量为2ml。以0.1%吐温-80水溶液处理作为对照。待培养皿内的药液干后，放入适量的饲料。24h后观察。以零号毛笔翻转虫体，不能正常翻动者视为死亡。

1.2.2朱砂叶螨的生测方法

玻片浸渍法[3]，把宽约20mm的双面胶带一面粘帖于载玻片的一端，用零号毛笔挑起3-5日龄雌成螨将其背面贴于双面胶带的另一面上，每片粘25-30头，排成2行，注意不要粘住头、足、触角和口器，在温度26+1oC下，4h后在双目解剖镜下检查，剔除不正常及死亡的个体，将载玻片粘有雌成螨的一端浸入药液5s，取出后迅速用滤纸吸干虫体周围多余的药液,24h后检查雌成螨的死亡数以及存活数。以零号毛笔触动雌成螨足或口器，足、须不动者视为死亡。

1.2.3线虫的生测方法

直接触虫法[4]，将药液设一系列浓度梯度，另设0.1%吐温-80水溶液为空白对照，每个处理均设置3个重复，取24孔生化测试板，各取1mL供试药液置于小孔中，加入等体积的线虫悬浮液，空白对照加入等量的0.1%吐温-80水溶液，处理24h后检查烟草根结线虫的存活数量和死亡数量。

1.2.4数据处理

分别计算2种药剂对3种供试生物（朱砂叶螨分别为敏感和阿维菌素抗性品系）的校正死亡率，根据剂量对数-校正死亡率几率值，应用西南大学植物保护学院昆虫学重点实验室开发的害虫抗药性监测管理软件（IRM）计算2种药剂对不同供试生物的毒力回归线、LC50值及其95%置信限。

2结果与分析

阿维菌素和伊维菌素分别对3种供试生物的室内活性测定结果见表1。

表12种杀虫剂对3种供试生物的毒力测定结果

药剂试虫种类毒力回归方程LC50（mg/L）相关系数r

伊维菌素甜菜夜蛾y=2.3731+0.9908x448.13(346.96～549.30)0.9211

敏感朱砂叶螨y=6.7528+1.5303x0.072(0.0651～0.0789)0.9910

AVM抗性朱砂叶螨y=8.0233+2.7611x0.080(0.0757～0.0844)0.9682

烟草根结线虫y=3.9652+1.5321x4.736(3.9611～5.5109)0.9897

阿维菌素甜菜夜蛾y=0.0916x+1.7018310.00(277.986～342.022)0.9785

敏感朱砂叶螨y=8.2831+2.3958x0.043(0.0407～0.0453)0.9855

AVM抗性朱砂叶螨y=6.2032+1.8823x0.230(0.2137～0.2463)0.9744

烟草根结线虫y=4.6310+1.2740x1.948(1.5731～2.3229)0.9957

注：括号内数据为LC50值的95%置信区间。

由表1可以看出：阿维菌素和伊维菌素都对朱砂叶螨活性最高，其次是对烟草根结线虫，对甜菜夜蛾的活性相对较低；就同一种供试生物而言，两种药剂的毒力存在显著差异（两种药剂分别对同一种供试生物的LC50值的95%置信限没有重叠），以阿维菌素的生物活性较高，其毒力是伊维菌素毒力的1.5～2.4倍；伊维菌素对朱砂叶螨敏感品系和阿维菌素抗性品系（抗性倍数为5.4倍）的毒力没有显著差异。

3讨论

自1985年AVM在农业上使用以来，对害虫、害螨的有效控制发挥了重要作用。但由于人们对AVM的过分依赖和大面积单一使用，很快就导致了害虫、害螨对其抗性的产生[5-6]。同时，阿维菌素在实际使用中也存在毒性较高、稳定性较差的问题。而伊维菌素的开发成功克服了阿维菌素毒性较高和稳定性较差的缺点。本文研究结果表明，伊维菌素的生物活性略低于阿维菌素，但其对阿维菌素产生抗性的朱砂叶螨却有很高的活性，与对敏感朱砂叶螨活性相当，表明两种药剂间没有交互抗性。这一方面暗示阿维菌素与伊维菌素虽是同系物，但二者的作用机理可能不同，另一方面提示我们对阿维菌素产生抗性的有害生物或许可通过使用伊维菌素来治理。

总之，虽然伊维菌素的生物活性略低于阿维菌素，但由于其毒性更低、稳定性更好以及可治理已经对阿维菌素产生抗性的有害生物，因此把伊维菌素作为农药开发将具有广阔的市场前景。目前，伊维菌素的价格还高于阿维菌素，这可以通过技术改造和合理复配（如我们已经研制成功伊维菌素与毒死蜱的复配水乳剂），降低伊维菌素的亩用量等加以克服。

参考文献：

[1]KitaK.,ShiomiK.andMuraS.O.2007.ParasitologyinJapan:Advancesindrugdiscoveryandbiochemicalstudies.TRENDSParasitol.23(5):223-229.

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[4]万树青.杀线虫剂生物活性测定[J].农药.1994.33(5):10-11.

生物活性范文篇3

生物活性物质的危害

菌类美味可口，如平菇、香菇等可汤、可菜，很受喜欢，但某些食用伞菌含有多种肼的衍生物(如伞菌氨酸)，多为潜在的有毒或致癌物质，一般摄入时对健康造成的伤害很小，但大量摄入就很危险。有些人喜食杏仁，而杏仁中含有毒性很强的苦杏仁苷和生氰糖苷，过量食用会有致命的危险。山黧豆种子中含有神经毒素3-N-草酰基-2，3-二氨基丙酸，食入过多会损伤运动神经而引起麻痹。豆类也含有多种有害的生物活性物质，如凝集素、生氰糖苷、肌醇六磷酸、甲状腺肿素、皂角苷、植物雌激素等。所幸的是天然存在于豆类中的大多数有毒物质在烹调过程中会被破坏。植物性食物中的许多生物活性物质还会干扰矿物质的吸收，如茶中的丹宁是铁吸收的抑制剂；肌醇六磷酸可导致维生素D和锌的缺乏。植物中还有许多化合物有类似激素的活性，如首先在南美洲的饲料植物中后来又在野燕麦中发现的维生素D糖苷，具有维生素D的活性；甘草中的甘草酸有盐皮质激素的活性，因此过量食用甘草可导致钠潴留和严重高血压；现还发现在植物尤其豆科植物中有的化合物具有雌激素或抗雌激素的活性。引起过敏反应也是生物活性物质常见的危害，如对那些6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏的人来说，食用蚕豆可能是致命的；乳糜泻是一种对谷蛋白过敏的反应，这种谷蛋白存在于小麦、黑麦及大麦中，对此物质过敏的人群约占1/2000；饮用葡萄皮中含过量多酚物质的红葡萄酒或含甲基黄嘌呤(如咖啡和茶)的饮料引起的偏头痛也是常见的反应。

生物活性物质在疾病发生和预防中的作用

在许多慢性疾病如心脏病，癌症和骨质疏松症等的发生中饮食起了什么作用，已经成为营养学家关注的问题。有证据证明，食物中的生物活性物质与心脏病和癌症的发生有关。肥胖是危害人们健康的主要因素，而某些饱和脂肪酸的过多摄入不但引起肥胖，并且使血液胆固醇浓度升高。食用鱼类能降低血浆胆固醇或血压从而使心脏病的发病率降低，这应归功于鱼中的不饱和脂肪酸。〔1〕还有人提出某些多不饱和脂肪酸也会减少心脏病患者心律失常的发生。南地中海国家的吸烟人数比例相对高，但他们心脏病的发病率却比其它地区低，这与他们的饮食—橄榄油、红葡萄酒、大蒜、水果、蔬菜中存在某些保护性成分不无关系。

食物在癌症发生中的作用是一个有争论的问题，但癌症的发生确与饮食有关。动物研究指示，限制能量摄入可降低癌症发生的危险；蔬菜、水果能减少结肠癌，胃癌的发病率；绿叶蔬菜和胡萝卜富含胡萝卜素，对人体癌症的大量观察发现，其血浆β-胡萝卜素水平较正常人为低，因此认为，它能降低癌发危险，是通过减少自由基的作用而实现的，虽然胡萝卜是胡萝卜素的主要来源，但防癌效果最强的是白菜类绿叶蔬菜而不是胡萝卜。这可能是因为绿叶蔬菜还含有其它防癌物质，如具有特征性辛辣味的含硫化合物(如葡萄糖异硫氰酯，S-甲基半胱氨酸亚砜氧化物)。尽管这些化合物大量用于饲喂动物时会诱发甲状腺癌，但小量时似具有保护动物对抗某些癌症诱发剂的作用，据认为其机制是诱导小肠产生使这些化学物质代谢的酶。大蒜中类似的含硫化合物(烯丙基二硫化物)具有同样的抑癌效果。〔2〕

食物中脂肪摄入量的增加及复合糖类摄入量的减少与结肠癌的增加有关。食物的某些成分或肠道某些分泌物被修饰后能够成为致癌剂或辅助致癌剂，但在大肠中可以由于糖类的存在而被减少。食物中非淀粉多糖，抗消化淀粉及纤维素等物质的增加，可使大肠内容物稀释并加快粪便的排出，因而缩短了大肠粘膜接触致癌物的时间。糖类发酵可产生短链脂肪酸，降低粪便的pH值，并可阻止胆汁酸和中性固醇的降解，据认为，次级胆汁酸使许多致癌剂更活泼，并且它还是谷胱甘肽S-转移酶潜在的非底物抑制剂，而此酶与外源性致癌剂的解毒有关。〔1〕

饮食中的生物活性化合物对某一特定个体的作用，不仅依赖于这些物质的效力、剂量、持续时间，而且与该个体的年龄、性别、健康状况有关。以乙醇为例：一方面，适量的乙醇摄入可以降低中、老年心血管疾病的发生及其引起死亡的危险性；另一方面同样剂量的酒精能增加青年妇女过早死于癌症的危险性；何况适量的酒精对肝病患者来说也是有害的。再如，两项大规模的随机试验即β-胡萝卜素、维生素A效能试验和α-生育酚、β-胡萝卜素对癌症预防研究中发现，增加吸烟者β-胡萝卜素供应量，能增加其死于肺癌的危险性。〔1〕一般认为生物活性物质大多源于植物，因此食用植物性食物种类越多，接触这些生物活性物质的机会就越多。虽然大多数植物化合物能诱导产生使它们自身分解和消除的酶，但该系统在幼年期尚未发育成熟，所以给儿童吃在成人看来似乎是单调的食物也许是有益的。

尽管天然食品这个术语被广泛地用于表达一种有益于健康的含义，但是食物中天然存在的生物活性物质对健康的影响也是不容忽视的。虽然许多天然存在的毒物通常被分散在许多受体上，其毒性有些也许是拮抗的，因此总的毒性为零，食物的加工也能使某些生物活性物质分解和消除(如用酵母发酵面包使肌醇六磷酸分解；对豆粉加热处理使胰蛋白酶抑制剂灭活)，但为了预防和治疗疾病，生物活性物质仍是一个值得研究的课题，如何开发利用生物活性物质对人体有利的一面，避免或消除其有害的一面值得我们进一步去探讨。

参考文献

[1]Biochemicalsocietytransaction.1996,(24):771～774

[2]Biochemicalsocietytransaction.1996,(24):811～813

生物活性范文篇4

论文摘要香菇多糖是一种结构复杂的高分子化合物，具有多种生物活性，在生物体内起着重要作用。综述了香菇多糖生物活性及其在国内外的应用与研究进展，期望能对今后香菇多糖的应用有所帮助。

香菇是侧耳科的担子菌，世界名贵食用兼药用菌之一。它含有多种有效药用组分，如香菇多糖、木质素等，而引起人们广泛地重视。近年来，国内外学者对香菇多糖的药理作用做了大量研究，香菇中的多糖具有抗肿瘤、降血脂、抗血栓、抗菌、抗病毒等功效。

1香菇多糖的生物活性

1.1香菇多糖的抗肿瘤活性

香菇多糖具有抗肿瘤作用，它没有化疗药物的毒副作用。香菇多糖进入抗体后诱导产生一种具有免疫活性的细胞因子，在这些细胞因子的综合作用下，机体免疫系统增强，对肿瘤细胞起防御与杀伤作用[1]。

香菇多糖通过激活巨噬细胞，增强抗体依赖性细胞诱导的细胞毒（ADDC），发挥抗肿瘤活性；此外，香菇多糖还能使肿瘤部位的血管扩张和出血，导致肿瘤出血坏死和完全退化[2]。这与免疫监视学说观点一致，后者认为，机体免疫系统可以通过细胞免疫机制杀灭肿瘤，组成防治肿瘤的强大细胞免疫体系。它能通过免疫调节作用或影响一些关键酶的活性，来提高肿瘤对化疗药的敏感性。

同时，香菇多糖能改善癌症病人的恶病体质。一般化疗放疗均导致血细胞的功能损伤和机体造血功能障碍，香菇多糖能改善造血功能。香菇多糖与化疗药物联合用于治疗胃癌，经三期临床跟踪统计，50%患者的生命得以延长，10.4%延长2年以上[3]。

1.2香菇多糖的免疫调节

自20世纪70年代以来，人们对糖类物质的生物学功能有了新的认识，发现多糖及糖复合物参与了细胞的各种生命活动的调节，如免疫细胞间信息的传递与感受[4]。香菇多糖的免疫调节作用是其生物活性的重要基础。香菇多糖是典型的T细胞激活剂，促进白细胞介素的产生，还能促进单核巨噬细胞的功能，被认为是一种特殊免疫增强剂。其免疫作用特点在于它能促进淋巴细胞活化因子（LAE）的产生，释放各种辅助性T细胞因子，增强宿主腹腔巨噬细胞吞噬率，恢复或刺激辅助性T细胞的功能。另外，香菇多糖还能促进抗体生成，抑制巨噬细胞释放[5]。

香菇多糖在体内能激活自然杀伤细胞（NK），而在体外则不能；其激活NK细胞与促进干扰素（IFN）的分泌有关。香菇多糖受体内给药12h后IFN分泌量可达到高峰。另外，香菇多糖还能促进抗体生成，抑制巨噬细胞释放免疫系统抑制剂，这是香菇多糖提高机体免疫功能的重要原因[6]。

1.3香菇多糖的抗病毒活性

日本石田博士研究认为，香菇含有一种双链核糖核酸，能刺激人体网状细胞及白血球释放干扰素，而干扰素具有抗病毒作用。因此，适当多吃香菇，对人体大有裨益。香菇菌丝体提取物可抑制细胞的吸附疱疹病毒，从而防治单纯疱疹病毒、巨细胞病毒引起的各类疾病。英国从培养的香菇菌丝体中提取到一种物质，可使因艾滋病病毒感染的T淋巴细胞复原，刺激巨噬细胞，有助于产生抗体治疗艾滋病，且安全无副作用[5]。

近年来，有学者发现硫酸化香菇多糖具有抗艾滋病病毒（HIV）的活性，因为它是一类多聚阴离子，带有负电荷，能以受体竞争抑制方式阻止病毒与寄主细胞结合；同时它又有许多细胞表面分子的模拟配体，能够直接与细胞结合，阻碍病毒吸附。因此，可干扰反转录病毒及其他病毒的吸附和侵入。日本学者报道，从香菇子实体中获得的一种具有良好抗肿瘤作用的葡聚糖的硫酸化衍生物可抑制HIV的活性[7，8]。我国学者王顺春、方积年对该类衍生物的结构进行了详细的研究，制备了硫酸化香菇多糖，测定了硫酸基的含量，并尝试运用甲基化分析方法和核磁共振法测定硫酸基取代的位置。制备的硫酸化香菇多糖，经美国国家癌症研究中心初步试验表明，具有良好的抗HIV活性[9]。

.4香菇多糖抗感染作用

据报道，香菇多糖能提高巨噬细胞功能。香菇多糖对小鼠脑炎有显著的治疗和预防作用，治疗组100%存活而对照组全部死亡。香菇多糖对Abelson病毒、12型腺病毒及流感病毒感染均有抑制作用，是治疗各种肝炎特别是慢性迁移型肝炎的良好药物，香菇多糖抗病毒作用与其提高NK细胞活性有关。香菇多糖抗感染的机制与多糖本身的特性有关。体液中游离的糖分子可以与病毒结合起到屏蔽作用，因此糖分子的干扰也是其抗感染的机制之一[6]。

2香菇多糖的应用

2.1香菇多糖在医药领域的应用

香菇多糖在治疗胃癌、结肠癌、肺癌等方面具有良好疗效。作为免疫辅助药物，香菇多糖主要用来抑制肿瘤的发生、发展与转移，提高肿瘤对化疗药物的敏感性，改善患者的身体状况，延长其寿命。

香菇多糖与化疗剂联合使用，有减毒、增效的作用。化疗药物杀伤肿瘤细胞的选择性较差，对正常细胞也具有杀伤作用，产生毒副作用，造成化疗不能按期按量进行；由于化疗的剂量不足，常引起肿瘤细胞的耐药性，成为难治性癌症，影响疗效。化疗过程中服用香菇多糖，可以增强化疗的疗效，并减轻化疗的毒性作用；同时，化疗过程中患者的白细胞下降的发生率、胃肠毒性、肝功能损害及呕吐的发生明显降低。这充分说明了香菇多糖与化疗并用可以增效、减毒，并增强患者机体的免疫功能[10]。

香菇多糖配合其他药物治疗慢性乙型肝炎，可提高乙肝病毒标志物的转阴作用，减少抗病毒药物的副作用。此外，香菇多糖可用于治疗结核杆菌感染。

2.2多糖在保健食品领域的应用

香菇多糖是一种特殊的生物活性物质，是一种生物反应增强剂和调节剂，它能增强体液免疫和细胞免疫功能[11]。香菇多糖的抗病毒作用机制可能在于其提高感染细胞免疫力，增强细胞膜的稳定性，抑制细胞病变，促进细胞修复等功能。同时，香菇多糖还具有抗逆转录病毒活性[12]。因此，香菇多糖是一种有待开发的抗流感的保健食品。

3展望

我国是食用菌生产大国，其中香菇的产量在世界居首位，香菇资源非常丰富，亟待人们去认识与开发。由于香菇多糖具有抗肿瘤、免疫调节、抗病毒等方面的生物活性，因此对香菇多糖的研究已成为一个热点。目前，国内外学者在香菇多糖的分离提取、化学组成、结构分析、生物活性等方面做了大量的研究工作。因此，香菇多糖将在食品工业、发酵工业、医疗保健等领域得到更加广泛地应用。在科学技术高度发达的21世纪，香菇多糖的研究必将有更广阔的发展前景。

4参考文献

[1]李保庆，马玉泉.香菇多糖的临床应用[J].河北医药，2006，28（3）：221-222.

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生物活性范文篇5

【关键词】泡桐属;化学成分;生物活性

玄参科泡桐属Paulownia植物,全属共有7种,分别是白花泡桐[P.fortunei(Seem.)Hemsl.],毛泡桐[P.tomentosa(Thunb.)Steud.],兰考泡桐(P.elongataS.Y.Hu),椒叶泡桐(P.catalpifoliaGongTong),台湾泡桐(P.kawakamiiIto),川泡桐(P.fargesiiFranch.)和南方泡桐(P.australisGongTong),光泡桐[P.tomentosavar.tsinlingensis(Pai)GongTong]是毛泡桐的变种。除东北北部、内蒙古、新疆北部、西藏等地区外全国均有分布,栽培或野生。白花泡桐在越南、老挝也有分布,有些种类已在世界许多国家引种栽培。作为一种优质木材,它不仅在工农业方面有广泛用途,同时它还是一种常用的中草药,其花、叶、皮、根、果古时就有其药用记载。如《本草纲目》记述:“桐叶……主恶蚀疮着阴,皮主五痔,杀三虫。花主傅猪疮,消肿生发[1]。”《药性论》也言:“治五淋,沐发去头风,生发滋润。”近年来医学研究发现其主要作用有:抗菌消炎,止咳利尿,降压止血,同时还具有杀虫作用。

1化学成分

泡桐属植物的化学成分研究始于20世纪30年代初。日本学者最先对泡桐属植物的化学成分进行了研究,1931年MascoKazi等从泡桐叶的树皮和树叶中分离得到糖苷类化合物[2,3]。1959年,KazutoruYoneichi研究了桐木中的木脂素成分,分离得到了丁香苷。随着科学技术的发展,各种色谱分离方法和现代波谱技术应用于天然产物的研究,从泡桐属植物中不断发现新化合物。该属植物中所含化学成分类型主要有环烯醚萜苷、苯丙素、木脂素苷、黄酮、倍半萜、三萜等。其中许多化合物被证明具有一定的生物活性。

1.1苯丙素类化合物苯丙素类化合物在泡桐属植物中分布较为广泛。主要有:(1)木脂素(四氢呋喃骈四氢呋喃类):细辛素(d-Asarinin)[4],芝麻素(d-Sesamin)[5],泡桐素(Paulownin)[6],异泡桐素(Isopaulownin)、(+)-Piperitol[7]等。(2)苯丙素酚类:Verbascoside[8],Isoverbascoside[9]。

1.2环烯醚萜类富含环烯醚萜类成分是泡桐属植物的一大特征,在该属植物中多以成苷的形式出现,广泛分布于桐木、桐皮、桐叶中,花中还未见文献报道。泡桐属中的环烯醚萜成分具有九碳骨架(即C-4去甲基)的环戊烷型、环戊烯型和7,8环氧戊烷型,显示了其在植物分类学上的意义。其取代基位置比较固定,一般1位羟基与1分子葡萄糖成苷,8位为甲基或羟甲基。另外,Soern等从成年毛泡桐的叶部获得两个5,6位为双键的环烯醚萜苷,同时,他还发现成年和幼年的毛泡桐中环烯醚萜苷成分有所不同[10~14]。

1.3倍半萜类李志刚等[15]从毛泡桐的花中分到7个落叶酸型的倍半萜,为首次从该属植物中分到倍半萜类化合物,可能与该类激素促进开花,抑制种子发芽有关,其他部分未发现。

1.4甘油酯类杜欣等[16]从毛泡桐的花中还分到了甘油酯类的化合物及其苷。

1.5其他成分从该属植物中还分离出黄酮类、二氢黄酮类、三萜(主要为熊果酸及其苷[17])、生物碱、多酚、单糖、鞣酸、脂肪酸等多种成分。另外,栗原滕三郎和宋永芳等[18]对泡桐花的精油成分作了色谱、质谱分析,研究了其中的蛋白质、氨基酸、微量元素等营养成分,利用GC/MS技术鉴定出许多长链及芳香族化合物。

1.6植物激素王文芝等[19]对河南兰考泡桐的根、茎、叶中的植物激素进行了研究,利用HPLC技术分离鉴定出了激动素、反式玉米素、激动素核酸等8种激素。

2生物活性

2.1抗菌作用芝麻素对结核杆菌有抑制作用[20],而泡桐花及其果实的注射液(醇提取后用醋酸铅沉淀去杂质制成),体外实验时对金黄色葡萄球菌及伤寒杆菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、布氏杆菌、革兰菌、酵母菌等均有一定的抑制作用[4]。从泡桐属植物中分到的紫葳新苷Ⅰ对金黄色葡萄球菌和乳链球菌均有抑制作用,最小浓度为150μg/ml,并认为其角甲基是抗菌必要基团[21]。魏希颖等将泡桐花的黄酮提取物作了体外抑菌实验,发现其对金黄色葡萄球菌作用最强,而对黑曲霉、啤酒酵母、产黄青霉无明显的抑制作用[22]。

2.2治疗气管炎泡桐果及花治疗慢性气管炎有一定疗效,临床治疗1341例,有效率为81%,其中临床控制率7%,显效25%[23]。

2.3消炎作用泡桐花可用于治疗炎症感染,临床报道用其治疗16种疾病计244例,均有一定疗效,其中对上感、支气管肺炎、急性扁桃体炎、菌痢、急性肠炎、急性结膜炎的疗效较好,治疗中未发现不良反应和副作用[4]。实验中通过观察泡桐花浸膏对哮喘豚鼠肺病理组织学的影响发现泡桐花浸膏能明显延长豚鼠诱喘潜伏期,优于地塞米松(P<0.001);对肺组织炎性细胞浸润有明显的抑制作用。能减轻炎症反应对哮喘豚鼠肺组织结构的破坏[24]。李寅超等通过实验发现泡桐果总黄酮及挥发油可通过抑制支气管肺泡灌洗液(BALF)中的血嗜酸粒细胞(EOS)聚集而具有一定的抗哮喘气道变应性炎症的作用[25]。

2.4止血作用泡桐属植物中所含丁香苷有明显止血作用。本品注射液用于手术70例,良效(明显止血)30例,占42.9%,有效(出血减少)26例,占37.1%,无效14例[26]。

2.5毒性研究小鼠口服泡桐果乙醇提取物半数致死量为21.4g生药/kg。大鼠口服2g/(kg·d),共21天,一般情况及体重均无异常,内脏病理检查未见中毒性病理形态改变。家兔急性、亚急性毒理实验中,泡桐果煎剂对心、肝、肾、脾、胃均无毒性病理改变。家兔灌服泡桐花浸膏或静脉注射,一般情况及食欲、体重、白细胞等均无明显变化,成人口服上述浸膏或肌肉注射,自觉症状、体温、脉搏及白细胞数等均无明显改变,但有轻度血压下降[4]。已有报道苯丙素苷具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、清除自由基、延缓骨骼肌疲劳、DNA碱基修复、抗凝血、抗血小板凝聚等多种生理活性。从泡桐属植物的树皮和茎部分离得到一个新的呋喃醌酮(methyl-5-hydroxy-dinaphtho[1,2-2′,3′]furan-7,12-dione-6-carboxylate),对hela癌细胞有抑制作用,对polio病毒的brunhildeⅠ型EC50为0.1μg/ml对leonⅢ型EC50为0.1μg/ml[27]。另外,咖啡酸的糖酯类化合物被认为与该植物的颜色改变有关[28]。

2.6杀虫作用泡桐素、芝麻素可增强杀虫剂除虫菊酯的杀虫作用,可有效杀灭蚊蝇及其幼体[29]。

2.7其他作用泡桐属植物还具有止咳、平喘、祛痰、治手足癣与烧伤、消肿、生发等功效[4]。

从以上可知,泡桐属植物化学成分疗效显着且具多样化,但对该属植物的成分研究多集中于毛泡桐种,其他种涉及较少,而对部位的研究则多为桐叶,皮、根,茎次之,花研究的最少。对生物活性的研究则不够深入,其有效部位及有效成分有待进一步确定。

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26谢培山,杨赞熹.救必应化学成分的研究—止血成分救必应乙素的分离、鉴定.药学学报,1980,15(5):3-7.

27KangKH,HuhHK,BakK.AnantiviralfuranoquininefromPaulowniatomentosaSteud.Phytother,1999,13(7):624-646.

生物活性范文篇6

关键词：毛竹；根区土壤；微生物；酶。

根际区是植物体与土壤物质、能量交换的场所。一方面植物体通过呼吸、分泌有机物质根际土壤性质[1]；另一方面，土壤又通过根际区以各种方式向植物体提供营养物质。农作物上有关根际的已十分深入[2、3、4]，并都针对表根几个毫米的根面土（RhizoplaneSoil）和根际土（RhizosphereSoil），而林木上的研究相对滞后。一方面林木立地条件差异较大，另一方面，对林木而言，确定几个毫米的根际有很大难度。虽国内外有关林木根际土壤研究有零星报道[5、6、7、8]，但研究都较农作物上粗放。由于林木根形态的特殊性，有些研究只对林木根际附近一个较大的区域即根区展开[9]。毛竹作为禾木科植物与农作物玉米（Zeamays）、小麦（Triticamaesticum）和水稻(Oryzasativa)一样，在根际区也具有联合固氮微生物[10、11]，因而开展毛竹根际区土壤的研究显得十分重要。但至今为止，未见毛竹根际区土壤生物化学性质方面的系统研究报道。为此，作者采集了不同年龄毛竹根区土样，旨在这方面作些探讨。

1样地与

1.1采样地概况

采样地设在浙江省临安市郊青山镇。该区属亚热带季风气候，地理座标为119042′N，30014′E，属丘陵地区，年平均气温15.9℃，最高气温41.3℃，最低气温-13.3℃，年降水量1424mm，无霜期236d。土壤成土以富铝化和生物集化同时进行，土壤为发育于花岗岩的红壤。土壤pH在4.5～5.5，有机质含量在20.00g·kg-1左右，全氮含量在0.8～1.3g·kg-1之间，土壤水解氮、有效磷和速效钾分别平均为93.23、10.96和77.26mg·kg-1。采样地海拔高度为100～120m。竹林密度4100株·hm-2，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度分别占35.5%、31.2%、和33.3%(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹龄分别为1～2a、3～4a和5～6a)，毛竹平均眉径为8.5cm。

1.2采样方法

在0.33hm2左右的采样区域内，按15m×15m的面积划分为12个样方。1998年6月在每个样方中分别确定生长水平中等的Ⅰ度(1年生)、Ⅱ度（3年生）、Ⅲ度（5年生）竹各3株，分别在毛竹基部挖开，顺竹蔸取连在根上粒径小于1cm土壤作为根区土壤，并分别将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度各3株竹的根区土样混合成一个样品，作为该样方Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹的根区土样。同时在每个样方的竹林中多点采集和根区土深度一致的林间土样1个，采集时尽量避开竹鞭，各点均离竹鞭5厘米以上。

1.3分析方法

土样带回室内后分成两份，1份鲜样分析土壤微生物三大类；另1份风干、去杂、过筛后测定土壤各类酶活性。土壤微生物计数采用平板法[12]，细菌采用牛肉蛋白胨培养基；真菌采用马丁氏琼脂培养基；放线菌采用高泽1号琼脂培养基。土壤过氧化氢酶采用容量法；蔗糖酶采用二硝基水杨酸比色法；脲酶采用苯酚——次氯酸比色法；蛋白酶采用茚三酮比色法；磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法。［13］

2结果

2.1毛竹根区与林间土壤微生物数量比较

从表1可以看到，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度毛竹根区土壤细菌数量平均为每克土4.07×106个，是林间土壤的1.53倍。方差分析显示，不同部位土壤细菌数量存在显著差异，由LSD法多重比较可知，Ⅰ、Ⅱ度竹根区土壤细菌数量显著高于林间土壤，而Ⅲ度竹根区土壤细菌数量虽是林间土的1.43倍，但两者差异不显著。不同年龄毛竹根际土壤比较，Ⅲ度竹根区细菌数量明显低于Ⅰ、Ⅱ度竹，差异达到显著水平。放线菌数量Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区土壤平均为每克土5.11×105个，和林间土壤的数量十分接近，方差分析也显示不同部位土壤间无显著差异。而真菌数量林间土壤与根际土壤间差异明显，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区真菌的平均数量为每克土4.58×104个，是林间土壤的2.05倍。方差分析显示，不同部位土壤存在显著差异，通过多重比较发现，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区土壤真菌数量均明显多于林间土壤，而其中Ⅱ度竹根区又显著多于Ⅰ、Ⅲ度竹根区。综合细菌、真菌、放线菌可以看到，土壤微生物总数根际土壤显著多于林间土壤。

注：表中数据为12个样地的平均值；同列中不同字母表示差异达显著性水平（P<0.05）；F0.05（3.33）=2.90，F0.01（3.33）=4.46

根际区承接了大量根系分泌物和根表脱落物，给微生物生长、繁衍提供了丰富的养分和能源物质，因而根际区土壤微生物数量一般都比林间土高［5］，毛竹也不例处。根际区土壤微生物数量增加，有利于土壤养分的有效性，也明显刺激了植物体生长。而根际并没有刺激放线菌而使根际放线菌明显增加［12］。从Paravizas等对蓝羽扁豆（LupinushirsutusL.）根际微生物的来看，当离开根表3～6mm时，放线菌的数量就和非根际土壤没有多大差异了[12]。文中毛竹根区土壤放线菌数量和林间土无明显差异，一方面说明了毛竹根区放线菌刺激作用也不明显，另一方面也说明了这种林木根区土采样从某种程度上淡化了根际效应。

2.2毛竹根区与林间土壤酶活性分析

表2显示，过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性不同部位土壤间存在显著性差异。通过LSD法多重比较发现过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性Ι、Ц、Ш度竹根区均显著高于林间土壤，而不同年龄竹根区土之间无明显不同。蛋白酶和磷酸酶活性Ι、Ц、Ш度竹根区土明显高于林间土，并不同年龄竹根区土之间也存在差异，主要表现在Ц度竹根区活性较强。

注：表中数据为12个样地平均值；同列中不同英文字母表示差异达显著水平（P<0.05）；F0.05(3.33)=2.90，F0.01(3.33)=4.46；酶活性单位：过氧化氢酶，0.1mol·L-1，KMnO4·g-1·min-1；蔗糖酶、葡萄糖毫克数.g-1·d-1；脲酶，NH3-Nmg·g-1·d-1；蛋白酶，NH2-Nmg·g-1·d-1;磷酸酶，P2O5mg·g-1·h-1

从上面分析可以看到，毛竹根区土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性均明显高于林间土壤，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区各类酶活性平均分别是根区的1.28、1.94、1.48、2.00和1.82倍。根际区土壤酶活性高是土壤研究者一再证明了的事实［14、15］。根区有大量根系分泌的粘液和根表脱落物质，其上都附着各种植物分泌的酶，其次，根区土壤微生物数量较多，这些微生物也常释放出酶类［13］，从而使根区土壤酶活性高于林间土壤。土壤中养分转化离不开酶的摧化作用，因而，毛竹根区土壤酶活性高有利于根区土壤养分的有效化，对毛竹生长极为有利。

值得一提的是，比较不同年龄毛竹根区土壤，就可发现Ⅱ度毛竹根区土壤微生物数量较多、酶活性较强，虽然象细菌数量、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性等多重比较后并未显示Ⅱ度根区显著高于Ⅰ、Ⅲ度竹根区，但从不同年龄毛竹土壤R/S值（表3）仍可看到这些性质总体上Ⅱ度竹根区土较强。Ⅱ度竹根区土生物学活性强于Ⅰ、Ⅲ度竹说明随着毛竹新竹长成，根系逐渐发育，根系分泌物、根表脱落物逐渐增多，到了第3、4年根际区的微生物数量和酶活性达到最高水平，以后随着竹子变老根系代谢能力又逐渐下降，根区土壤生物学活性又有一定的回落。毛竹这种随着年龄不同，根区土壤生物学性质发生较快变化的情况在其它林木上很少发现，这也从一个方面启示我们在研究不同土地及不同人为措施对毛竹根区土壤时，一定要选择相同年龄的竹子作为研究对象，才具有说服力。

注：R代表根区，S代表林间

3结论与讨论

毛竹根区土壤细菌数量明显多于林间土，从不同年龄来看，Ⅰ度、Ⅱ度竹根区细菌数量较多，它们和林间土达到了显著性差异，Ⅲ度竹根区相对较少。无论是不同年龄毛竹根区之间还是根区与林间土之间土壤放线菌数量均无明显差异。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区土壤真菌数量都显著多于林间土，Ⅱ度竹根区又显著多于Ⅰ、Ⅲ度竹根区，并差异都达显著水平。毛竹根区土壤的过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性显著高于林间土壤，但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹之间这3类酶活性均无明显不同。Ⅱ度竹根区土壤蛋白酶、磷酸酶活性显著高于林间土和Ⅲ度竹根区土，差异达显著水平；蛋白酶活性Ⅱ度竹根区还显著高于Ⅰ度竹根区，差异同样达到显著水平。

值得指出的是在农作物上，研究根际土壤微生物时常常是针对根表几个毫米的区域，因而研究所得的“根际效应”（R/S）也都较大，R/S值一般为5～20，有的甚至更大［12］，而本文中毛竹根区是指竹子根蔸区粘于根表1厘米之内的土壤，“根区”范围要大得多，因而R/S值相对较小。

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生物活性范文篇7

1.1样品采集与分析项目

2011—2013年水稻冬闲期，在福建尤溪、顺昌、浦城、建瓯、上杭、闽侯(2样点)、建宁(2样点)、闽清、漳平、武夷山、宁化、建阳、延平、永安和泰宁15县(市)选择17对典型冷浸田与同一微地貌单元内的非冷浸田表层土壤(0~20cm)进行采样(表1)。采集的土壤分别代表福建省常见的氧化型黄泥田(剖面构型A-Ap-P-C)、还原型冷浸田(剖面构型Ag-G)、以及氧化还原型灰泥田、青底灰泥田、灰黄泥田或灰砂泥田类型(剖面构型A-Ap-P-W-G/C)。本研究土壤样品测定的指标共有41项，其中，生化指标12项(脲酶、转化酶、过氧化氢酶、磷酸酶、硝酸还原酶、微生物生物量C、微生物生物量N、微生物生物量C/总C、微生物生物量N/总N、真菌、细菌、放线菌)，化学指标25项(pH、有机质、碱解N、速效K、全N、全K、缓效K、有效B、有效S、交换性Ca、交换性Mg、有效Mn、有效Cu、NO3--N、还原性物质总量、活性还原性物质、Fe2+、Mn2+、C/N、全P、阳离子交换量(CEC)、速效P、有效Fe、有效Zn、C/P)，物理指标4项(粘粒、土壤水分、浸水容重、物理性砂粒)。累计理化、生化属性数据计1394个。土壤微生物生物量C、微生物生物量N测定参照鲁如坤[9]方法。即微生物生物量C用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法，浸提液用日本岛津Shimadzu500有机C分析仪测定，薰蒸杀死的微生物中的C，被K2SO4所浸提的比例取0.38；土壤微生物生物量N测定样品前处理同土壤微生物生物量C方法，浸提后的水溶液用Shimadzu500测定，薰蒸杀死的微生物中的N，被K2SO4所提取的比例取0.45。土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性、转化酶活性、磷酸酶、硝酸还原酶活性依次用靛酚蓝比色法、高锰酸钾滴定法、硫代硫酸钠滴定法、磷酸苯二钠比色法与酚二磺酸比色法测定；土壤微生物区系采用稀释平板计数法。土壤有效Zn、Cu、Fe、Mn采用DTPA混合溶液浸提-原子吸收分光光度计法；还原性物质总量与活性还原性物质采用硫酸铝溶液浸提，分别用重铬酸钾溶液氧化与高锰酸钾溶液氧化测定。

1.2数据处理

数据经Excel整理后，17对冷浸田与非冷浸田土壤的41项理化、生化属性利用DPS统计软件进行配对t检验分析，在17对样品41项理化、生化属性中，选择差异显著的因子属性数据库用于构建冷浸田土壤质量评价因子的MDS，MDS确定利用SPSS13.0统计软件的因子分析进行主成分分析，再利用DPS软件进行相关分析(α=0.05)。

2结果与分析

2.1福建冷浸田土壤主要理化、生化特征

冷浸田与同一微地貌单元内非冷浸田之间的41项属性因子中，有28项的t检验达到显著差异水平。从生化特征来看，转化酶、过氧化氢酶、磷酸酶、硝酸还原酶、细菌、真菌和放线菌、微生物生物量C和N、微生物生物量C/总C、微生物生物量N/总N等11项因子差异明显。其中，冷浸田土壤的过氧化氢酶、转化酶活性分别比非冷浸田高58.3%和22.1%，差异达到显著水平，这可能是由于冷浸田长期处于淹水厌氧环境，生物代谢过程产生了有害性的过氧化氢累积，致使过氧化氢酶作用基质含量高，一定程度上激活了过氧化氢酶活性；另外，由于处于厌氧状态下的土壤有机质难以矿化，有机质累积进一步诱导了冷浸田的微生物分泌较多的转化酶，以促进有机化合物的矿化。而冷浸田土壤的磷酸酶、硝酸还原酶活性、细菌、真菌、放线菌数量、微生物生物量C和N、微生物生物量C/总C、微生物生物量N/总N指标显著低于非冷浸田，其中，磷酸酶与硝酸还原酶分别仅相当于非冷浸田的52.2%和33.4%，这可能是由于冷浸田土壤中的磷素和NO3--N含量低，因而供给微生物转化的底物也少，降低了磷酸酶和硝酸还原酶活性。冷浸田土壤中细菌、真菌和放线菌数量分别仅相当于非冷浸田的70.2%、62.5%和54.0%，可能原因是冷浸田普遍处于低温还原状态，不利于土壤微生物活动，微生物区系与微生物生物量C、N也随之降低。从表2可以看出，微生物生物量C和N、微生物生物量C/总C、微生物生物量N/总N分别仅相当于非冷浸田的37.8%、56.3%、27.8%和44.7%，这主要是由于微生物生物量C是活性有机质的主要组分，尽管土壤微生物生物量仅占有机碳的1%~3%，但它在有机质动态中起着很重要的作用，其含量显著低于非冷浸田，反映出冷浸田土壤有机质“品质”较差的特性。

2.2冷浸田土壤质量评价因子最小数据集的构建

2.2.1冷浸田土壤质量评价因子主成分分析

冷浸田与非冷浸田之间土壤属性达到显著性差异的有28项，为了抓住这些关键因子，以达到快速治理与改善土壤理化、生化性状的目的，本文采用主成分分析对这些因素进行因子分析，以减少参评土壤因子，同时也解决数据冗余的问题。首先，选择特征值≥1的主成分(PC)，特征值≥1的PC有5个，前5个PC累计贡献率78.5%(表5)，说明这5个PC已基本上反映了冷浸田土壤性状变化的主要影响因素。对各变量在各个PC上的旋转因子载荷大小进行选取，一般认为系数绝对值在0.8以上的初始因子对构成的评价因子具有重要的影响力。其中，第1PC主要由C/N、细菌、放线菌初始因子构成，主要反映土壤生化特征；第2PC主要由微生物生物量N、微生物生物量N/总N初始因子构成，主要反映土壤活性有机N特征(属生化范畴)；第3PC主要由还原性物质总量、活性还原性物质总量初始因子构成，主要反映土壤还原性障碍特征；第4PC主要由全N、物理性砂粒初始因子构成，主要反映土壤物理特征与化学养分特征；第5PC主要由全P初始因子构成，主要反映土壤化学养分特征。综上所述，由C/N、细菌、放线菌、微生物生物量N、微生物生物量N/总N、还原性物质总量、活性还原性物质总量、全N、物理性砂粒、全P10项候选因子组成的评价因子体系可以基本反映出28项初始评价因子构成的土壤质量信息。

2.2.2冷浸田土壤质量评价因子最小数据集的确定

对10项候选因子进一步进行相关分析表明，土壤不同因子间存在显著的相关性。根据土壤质量评价因子相对独立性原则，依据专家经验法对上述10项因子进行优化。C/N生态化学计量特征反映土壤C、N物质循环以及生态系统的主要过程，对土壤质量起着重要作用，其自然进入MDS；土壤细菌与放线菌均为微生物区系，二者与C/N均呈显著相关，但细菌与C/N相关系数较小，信息独立性较放线菌大，且在土壤养分转化过程中发挥着极其重要的作用，故细菌进入MDS，而舍去放线菌因子；微生物生物量N(MBN)与MBN/总N呈显著相关，且MBN与其他因子无显著相关，其信息相对独立，因而选择微生物生物量N进入MDS；还原性物质总量与活性还原性物质呈显著正相关，由于还原性物质与其他因子无显著相关，信息相对独立，故选择还原性物质总量进入MDS；物理性砂粒反映土壤空隙结构、土壤水分渗透性能及耕作难易以及养分转化的物理指标，且除与全N显著相关外，其余均无显著相关，其信息独立，故选择进入MDS；全N与全P均属化学指标，全N与物理性砂粒、还原性物质总量均呈显著正相关，而全P除与物理性砂粒显著正相关外，与其余因子均无显著相关，且全P也与冷浸田限制因子速效P呈显著正相关，该因子体现了MDS内的指标相关性低而与MDS外的指标相关性强的特点，故选择全P进入MDS，而舍去全N因子。基于相关分析并结合专家经验法，最终确定冷浸田土壤质量评价因子MDS由C/N、细菌、微生物生物量N、还原性物质总量、物理性砂粒、全P6项因子组成。

2.3冷浸田土壤质量评价因子MDS表征与应用

建立完善耕地质量评价体系、明确不同地力等级耕地的划分标准，是制订相关政策与法规的重要依据，也是强化执法力度的重要保障[20]。进行土壤质量评价时，评价因子的选取应全面、综合地反映土壤肥力质量的各个方面，即土壤的养分贮存、释放，土壤的物理性状和生物多样性[21]。MDS则是反映土壤质量的最少因子参数的集合。通过主成分分析、相关分析并结合专家经验筛选出的冷浸田土壤质量评价因子MDS覆盖了土壤物理、化学与生化指标。其中，化学指标包括C/N、全P、还原性物质总量因子，其表征土壤养分与水分保持、碳储藏与土壤团聚体维护以及冷浸田土壤还原性障碍因子功能；物理指标为物理性砂粒因子，其表征土壤水分与化学物质的吸附和运输；生化指标包括细菌、微生物生物量N，其表征微生物活动及养分循环通量。通过优化筛选出的MDS可用于冷浸田土壤质量评价，也适合于冷浸田改良效果的评价。李桂林等基于苏州市1985—2004年土地利用变化情况，在采样分析的两套土壤属性数据(各12个土壤候选参数集)上，得到各包含6项因子的土壤质量评价MDS及其20年尺度上的变化规律，发现MDS因子略有不同，但变化不大。其中，4项(有机质、pH、有效K、全K)相同，另外，1985年的MDS中还包括有效P、总孔隙度，2004年的MDS中还包括全P及容重。从中可以看出，冷浸田的土壤质量评价因子MDS选择与一般类型土壤质量评价MDS选择是有差别的。这与冷浸田土壤性质的特殊性分不开。如对于一般类型土壤质量评价而言，土壤还原性物质参数一般不会被选入MDS，而对冷浸田而言，土壤还原性物质对作物生长造成毒害，是限制生产力提升的重要“瓶颈”因子，故被选入MDS；同样，土壤微生物生物量N与微生物生物量C类似，其表征冷浸田土壤有机氮库的“质量”而被选入MDS。当然，当冷浸田土壤通过治理后，还原性物质下降为次要限制因素，或冷浸田通过改良演变为灰泥田、青底灰泥田或灰黄泥田等氧化型、氧化还原型土壤类型时，其土壤质量评价MDS选择可能也随之发生改变，此条件下土壤有机质、pH或可作为重要的肥力限制因子代替现有冷浸田质量评价MDS中的因子。另外，本研究冷浸田类型为发生学分类名称，其覆盖潜育性水稻土的5个主要土种类型，上述参评因子选择确定也可为冷浸田土壤系统分类土系区分提供借鉴，如青泥田、浅脚烂泥田、深脚烂泥田的土壤还原强度逐渐增加，其有机质和物理性砂粒含量也有相似趋势，因而可以根据还原性物质总量、C/N和物理性砂粒含量等诊断特性或诊断现象加以区分，同样，对于锈水田，按系统分类，可根据潜育土表层亚铁含量和还原性物质总量，划分出相应的土系。用主成分方法筛选质量评价因子，可有效减少数据冗余，但也可能存在参评土壤因子信息丢失的问题。有报道认为，通过主成分分析并结合矢量常模(NORM)的方法可能对评价因子MDS选择更完善。另外，在提出MDS的基础上，进一步通过专家咨询或模糊数学方法对各评价因子指标“好坏”进行描述并最终构建冷浸田土壤质量评价模型有待进一步研究。

3结论

生物活性范文篇8

【关键词】工业废水处理；微生物；分析技术

随着工业经济快速发展，废水处理中微生物会更加复杂，为了有效应对，要加强技术创新，优化废水处理效果，保证获得最佳效益。近几年工业废水处理中微生物分析受到人们重视，国内外学者展开研究并且取得了一定成果。在微生物分析中，分析技术是关键所在，因此要合理运用，提高对微生物的认知程度。

1工业废水处理中微生物分析技术研究现状

废水处理过程中，由于处理工艺和水质不同，所以活性污泥中微生物种群结构差异较大[1]。废水处理中微生物研究，主要涉及不同废水处理时活性污泥中微生物群落结构及种群多样性变化，废水中各类有机、无机污染物对污泥中微生物毒性的影响等。在开展分析工作时，先要从活性污泥中提取出样品，再按照规范程序展开分析。在科学技术支持下，这种研究方法趋于成熟，常用方法包括荧光原位杂交技术、扩增rDNA限制酶切分析技术、变性梯度凝胶电泳技术等，这些方法可以检测出样品中菌群的结构和丰度。不同分析技术有着特定适用范围，所以要结合实际情况，合理选择微生物分析技术，确保其发挥出有效作用。工业废水种类比较多，处理过程中会受到多种因素影响，而且活性污泥中细菌菌群的变异性比较强。对于生活污水中微生物种群结构及在不同工艺中的演替过程，目前已经取得了很多研究成果。但是关于工业废水方面的研究却比较少，所以要提高重视程度，对于工业经济发展具有重要意义。

2工业废水处理中的常见微生物

通过实地调查发现，工业废水基本为高浓度有机废水，活性泥中有微生物的各种类群以细菌为主。活性污泥是生物絮体的形式，在重力作用下活性污泥会从处理中的液体分离出来。长期以来国内外学者对活性污泥中的细菌进行了分离鉴定研究，搜集、整理各种文献资料，发现活性污泥菌胶团细菌中主要细菌有产气杆菌属、产碱杆菌属、大肠杆菌等。另外活性污泥中还有丝状细菌，例如球衣菌属、发硫细菌等，它们分布在活性污泥的各个部分，对有机物的氧化降解能力比较强。但有时数量会比较大，导致污泥絮体沉降性变差，出现污泥膨胀情况，出水质量下降。大部分异养菌都有分解蛋白质、释放氨氮的作用，无论是在好氧还是厌氧条件下，都能发生氨化作用[2]。

3工业废水处理中微生物分析技术

3.1荧光原位杂交技术。这项技术是采用特定软件分析特异性探针与微生物结合后发出的荧光，可以准确了解微生物在活性污泥总生成量中所占比例。在碱基互补配对原则的基础上，运用核酸分子杂交技术探测溶液中细胞相组织内或固定在膜上的同源核酸序列核酸分子、文凭杂交的高度特异性及检测方法的高度灵敏性。核酸杂交技术优势明显，因此得到了广泛应用，可保证环境微生物检测工作的有效开展，同时还能够对微生物的存在分布丰度和适应性等实现定性和定量分析。3.2变性梯度凝胶电泳技术。变性梯度凝胶电泳技术（DGGE技术）是用于检测DNA的一种电泳技术，运用DGGE技术可以掌握活性污泥中的微生物总DNA，再用16SrDNA通用引物进行PCR扩增，得到与碱基长度相同的细菌16SrDNA。采用DGGE技术分离PCR产物，通过分析电泳条带的多寡和条带的位置，可以了解样品中微生物种类，进一步开展对活性污泥中微生物多样性的分析。从目前情况来看，PCR-DEEG技术比较成熟，应用范围在不断扩大，其在分析微生物多样性、监测微生物群落动态性等方面发挥着有效作用。3.3克隆文库。这是一项新技术，该技术是对微生物的16SrRNA或者功能基因进行选择性扩增进行计数，用核酸检测技术研究微生物生态，发挥出分子生物学技术的优势，对环境微生物开展检测。目前污水生物处理技术研究的一个重要方向是，分子生物学技术在污水处理系统选择性的培养，将带有正确长度插入片段的克隆筛选出来，再测定克隆产物的基因序列，与GeneBank数据中的数据进行对比，就可以鉴定目标微生物的系统发育地位，在技术快速发展背景下，序列已经达到了能够鉴定到种的水平。

4微生物多样性与环境因素影响评价

典范对应分析是在对应分析基础上发展而来的一种排序方法，实现了对应分析和多元回归分析的结合，每一步计算都与环境因子进行回归，又被称之为多元直接梯度分析。活性污泥中微生物群落分布广泛，而且多样性指数较高，一定程度上提升了工业废水有机物降解水平。通常情况下，活性污泥中变形杆菌门、厚壁菌门及拟杆菌门是优势种群，采用处理工艺不同，所占比例会有所差异。废水处理中的水解酸化阶段能够增加活性污泥的微生物种类，大大改善了水质条件，可提升工业废水处理后的使用价值[3]。

5结语

微生物分析是工业废水处理中的关键环节，所以要加强研究，有助于改善处理效果。未来工业废水微生物种类会更加复杂，为了有效开展分析要注重技术创新，满足更高需求，不断提高废水利用率，推动工业经济可持续发展。作者简介：罗力莎，女，博士，副教授，研究方向：水处理新技术。课题：吉林化工学院博士启动基金。

参考文献

[1]常敏.工业废水处理中常见微生物及分析技术研究进展[J].微生物前沿,2020,9(02):22-25.

[2]陈国强.厌氧微生物技术处理工业废水的作用价值[J].化工管理,2019,(5):173.

生物活性范文篇9

1市政污水处理过程中生化系统的概述

所谓污水生化处理即是指生物化学处理的简称，是现代市政污水处理重要的工艺手段，这里所讲的生化处理属于二级处理，包括生物膜法、活性污泥法、稳定塘法、土地处理法等，其中活性污泥法最为常见，可有效去除市政污水中的不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物等，最终实现水体净化的目的。迄今为止，已知的污染物高达十万种之多，其中存在大量的有机物，可被微生物转化为营养物质进行吸收，产生简单的有机物或无机物，可起到很好的废水净化效果。据科学实验证明，作为一个整体，微生物分解有机物的能力是相当惊人的，几乎可完成对自然界中所有存在有机物的分解，包括碳水化合物、脂肪、蛋白质等，可继而生成细胞物质或水分、二氧化碳等。事实上，在现代科技发展的支持下，市政污水处理过程中生化系统可在人工条件下进一步强化，通过创造一个适合微生物繁殖、生长的环境，促进其大量增殖，对有机物的分解效率更高，通过其氧化降解作用，满足国家污水处理标准要求。同时，相较于其他工艺，污水生化处理还具有能耗低、成本低、效果好以及避免二次污染等优势，在市政污水处理中的应用尤其广泛。

2市政污水处理过程中生化系统的主要技术

2.1好氧生物处理法。在现有的技术条件下，市政污水处理过程中生化系统的好氧生物处理又分为活性污泥法和生物膜法两种。其中，活性污泥法主要是利用曝气池中的悬浮流动活性污泥进行有机物的降解。在具体的操作过程中，将空气不断通入富含有机污染物和细菌的废水曝气池中，在经过一段时间的生物化学作用之后，产生了悬浮状态的絮状泥粒，即“活性污泥”。之后，混合有污水和活性污泥的液体从曝气池流经沉淀池，实现分离，其中清水被排放，污泥则重新回流如曝气池中，经过循环反复，最终达到市政污水净化的目的。据科学实验数据显示，当曝气池中市政污水停留在4-6小时之后，有机物的降解率可达90%甚至以上。生物膜法则是依靠固着于载体表面的微生物膜分解有机物。实际上，微生物附着在碎石、煤渣、塑料等固体填料上大量繁殖，形成了由菌胶团、真菌、藻类和原生动物组成的污泥状生物膜，可有效吸附并降解污水中的有机物，衰老之后伴随着处理后的污水流入沉淀池进行分离。相较于活性污泥法，生物膜法对市政污水水质、水量的变化适应性更强，而且操作稳定性好，但由于活性生物难以人为控制，导致其运行灵活性较差，同时需要较多的载体填料和支撑架构，建设投资相对较大，由此产出的处理水通常还会伴有较大的脱落生物膜片，因而活性污泥法的应用更加广泛。2.2厌氧生物处理法。根据微生物生化反应中的需氧与否，可分为好氧生物和厌氧生物两种存在形态。所谓厌氧生物处理法，即是指在无氧的条件下，利用厌氧微生物的特性降解市政污水中有机物的处理方法。近年来，随着人类社会发展，大量的生产生活消耗，使得能源危机越发严峻，并成为一项世界性课题，市政污水处理的节能化、能源化发展，成了这个时代的主流，极大推进了厌氧微生物处理工艺的发展，在生化系统中的作用愈加突出。在这样的环境背景下，越来越多的厌氧微生物反应器被研制出来，如厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧硫化床等等，均注入了很高浓度的生物团体，且泥龄很长，因而表现出了较强的市政污水处理能力，且相应的能耗较小、剩余污泥量少，所产生的污泥稳定性较差，尤其对高浓度有机污水的处理效果佳。厌氧微生物法的处理过程大致分为四个阶段，即水解阶段、发酵阶段、乙酸化阶段和产甲烷阶段。其中，水解阶段利用水解细菌将不溶性有机物转化为可溶性有机物，同时通过细菌胞外酶将高分子可溶性有机物转化为小分子有机物，之后在酸化菌的生物化学作用下转化为更为简单的化合物，继而在乙酸阶段转化为乙酸、H2、碳酸等，最终通过化学反应在产甲烷阶段转化为甲烷、二氧化碳及其他的新细胞物质，并且最后阶段是影响市政污水处理过程中生化系统降解速率的限制性阶段。

3市政污水处理过程中生化系统的注意事项

3.1温度。市政污水处理过程中生化系统作用，主要依托于微生物的培养工作，其中温度的影响作用至关重要。事实上，温度在很大程度上直接影响着活性污泥中微生物的活性，同时还对溶解氧、曝气量等有一定的影响作用，继而决定着生化系统的反应速率。因此，市政污水处理中，对生化系统反应各个运行阶段的温度测量和分析，是提高生化污泥驯化培养质量的重要将信息依据，有助于操作人员对系统运行做出正确判断，并及时采取有效处置措施，是生化系统优化的必然选择。据科学实验表明，不同微生物生长环境温度需求有所差异，大致在5-80度范围以内，并由此可划分为中温性微生物、好热性微生物和好冷性微生物等。其中，中温性微生物的最佳生长温度为20-45度，好热性微生物的最佳生长温度为45-80度，好冷性微生物的最佳生长温度为5-20度。同时，在整个市政污水生化处理系统中，好氧生物多以中温细菌为主，在20-37度的温度环境空间生长繁殖率高。当温度超过微生物的可承受极限时，势必会导致其蛋白质变性，且破坏其酶系统，从而导致为微生物的活性丧失，严重时可能会造成死亡。而当微生物处于低温时，虽然不会危及其生命力，但仍旧会降低其代谢活力，生长繁殖进入停止状态。因此，市政污水生化处理系统的温度控制尤其重要。3.2pH值。除了温度之外，影响市政污水生化处理系统反应速率及效果的另一个重要因素是pH值。不同微生物的pH值适应范围存在明显差异，常规在4.0-10.0之间。在人们以往的生物化学研究中得出，氧化硫化杆菌喜欢酸性环境，最适pH值为3.0；酵母菌、霉菌则喜欢偏酸性环境，最适pH值为3.0-6.0；其他多数细菌则适合pH值为6.5-7.5的中性和偏碱性环境。活性污泥法下的市政污水生化处理系统，当曝气池混合液的pH值达到9.0时，原生动物将逐步陷入呆滞状态，随着菌胶团黏性物质的解体，导致其内部结构遭到破坏，处理效率亦会有大幅降低。事实上，业已驯化成熟的生化系统，其负荷耐冲击能力表现较佳，但是一旦pH值出现大幅度的波动，则势必会影响反应器的效率，严重时可能会造成微生物毒性，从而导致反应器失效。在此过程中，细胞电荷可能会随着pH值的变化而变化，进而降低到了微生物代谢中酶的活性，对营养物质的吸收能力下降。因此，要紧密关注市政污水处理过程中生化系统的pH值变化，根据微生物的种类特点，为之提供最佳的PH生长环境，以保证其在最优的条件下运行。

4结语

总而言之，市政污水处理过程中的生化系统优化十分重要和必要，在具体的实践过程中，应了解不同工艺方法的优缺点，结合实际情况实现最优选，并注重营造良好的温度环境和PH环境，提高微生物反应活性，可满足更大量的污水处理需求，并实现低能耗、低成本等要求。作者希望学术界大家持续关注此类课题研究，结合实际情况，从不同维度视角切入，针对性地提出更多有效市政污水处理过程中生化系统优化建议，提升市政污水处理能力，满足城市现代化建设与生态环境保护需求。

参考文献

[1]许丽萍.生化法污水处理技术探讨[J].环境与发展,2020,32(04):50-51.

[2]闻.PTA污水处理工艺生化方法设计探讨[J].聚酯工业,2020,33(02):37-39.

[3]吕宣惠.污水生化处理过程中碳源利用与处理综述[J].山东化工,2019,48(23):218-220.

[4]孟领坤,苏彩霞.城市生活污水处理工艺的优化[J].科技视界,2019(34):253-254.

生物活性范文篇10

关键词：纳米颗粒；纳米肥料；纳米农药；可持续农业；纳米生物技术

估计到2050年，全球人口将达到约96亿，农业生产必须增长70%~100%才能满足全球人口的粮食需求。然而，耕地面积减少，水资源短缺，气候变化的影响以及当前农用化学品的低利用效率加剧了农作物的非生物和生物胁迫，农作物产量降低。例如，盐碱化和干旱每年能造成数十亿美元的农作物损失。因此，提高粮食产量是全世界面临的迫在眉睫的挑战。抗逆性作物品种的培育进展缓慢，尚未开发出市场化的耐盐小麦品种；与此同时，转基因作物的安全性也引起了公众的高度关注。因此，需要新的技术和途径来保护植物免受胁迫，提高农用化学品的使用效率，从而以安全、可持续的方式实现粮食安全。纳米技术可在原子或分子水平上对小于100nm的纳米材料进行修饰。在纳米技术的众多应用中，越来越多地将促进植物生长和提高农作物产量作为有发展前途的农业应用。工程纳米颗粒在种子处理和发芽、植物生长发育、病原体诊断和有毒农药检测等方面显示出好的效果。因此，植物纳米生物技术可以通过不同于化学和基因工程的机制促进农业的可持续发展。极小的尺寸、巨大的表面积和多个结合位点等特性使纳米颗粒(NPs)成为生物活性分子(如质粒DNA和双链RNA)的极佳纳米载体。最近，Kwak等人和Demirer等人发现单壁碳纳米管(SWCNTs)可以分别将功能性遗传物质传递到叶绿体和细胞核中。这些结果证明了纳米颗粒是把功能性遗传物质传递至植物的载体。除了充当生物分子的载体外，纳米颗粒还可与传统农用化学品或活性成分一起应用，以实现活性物质缓慢、受控和靶向释放。例如，Kottegoda等人使用表面积大的羟基磷灰石纳米颗粒作为纳米肥料来缓慢、可控地释放尿素。在Avellan等人的研究中，表面修饰后的AuNPs可以通过叶面施用的方式，被传送至植物叶肉、根，甚至根际土壤。这些结果证明了纳米颗粒具有将营养物定向输送到特定植物细胞器中的潜力。Nuruzzaman等、Adisa等和Raliya在出版物中总结了纳米颗粒在纳米胶囊中的使用以及作为农药和肥料的纳米保护剂的用途。如上所述，除充当载体外，纳米颗粒还具有独特的光电、物理化学和催化特性，可直接促进植物生长，增强光合作用并提高植物对生物和非生物胁迫的抗性。例如，纳米级的CeO2颗粒是活性氧的有效清除剂，这是由于其具有大量的表面氧空位，在两个氧化态(Ce3+和Ce4+)之间交替发生。这种类似抗氧化酶的活性可以用来改善植物的应激反应，从而提高它们的存活率。碳纳米管已被开发用于植物作为信号分子的传感器，包括过氧化氢、一氧化氮和钙离子。纳米颗粒具有优良特性，如它们的环境友好性和生物相容性，表明了它们在农业生产中应用的可行性。本文综述了近年来(2013年到现在)纳米颗粒通过叶面喷施、水培或土壤途径来促进植物生长和抗逆性方面的研究进展。本文主要研究了以下几个方面：⑴增加植物对非生物胁迫抗性的“纳米调节剂”；⑵提高植物对生物胁迫抗性的“纳米农药”；⑶通过提供必需营养素或其他机制促进抗应激能力的“纳米肥料”。以上这3类纳米颗粒都是新型农用化学品有前景的代表，能够同时应对粮食供应和环境保护的挑战。

1改善生物胁迫下植物的生长和抗性：纳米颗粒作为纳米调节剂

非生物胁迫，无论是干旱、高温、高盐、寒冷、营养缺乏、化学毒性(例如重金属)，还是氧化胁迫，都是造成世界范围内农作物减产的主要原因，使大多数主要农作物的平均产量减少50%以上。非生物胁迫导致植物的形态、生理、生化和分子变化，这些变化对植物的生长、发育产生不利影响。植物用于增强抗逆性的关键策略包括：上调功能性和结构性保护剂，例如相容性溶质(渗透压剂)和抗氧化剂。众所周知，植物通常通过生化反应产生活性氧。在呼吸和光合作用等代谢过程中，植物不断地在叶绿体、线粒体、过氧化物酶体和细胞的其他部位产生活性氧。在低水平时，活性氧作为信号分子参与生长、发育和防御。但是，在胁迫条件下植物中过量积累的活性氧会导致细胞膜、DNA、蛋白质等其他细胞成分受损，从而抑制植物的生长。植物清除活性氧主要通过超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、过氧化物酶(POD)等抗氧化酶，以及低分子量代谢物(维生素C、维生素E、多酚)等进行。在应激条件下，可触发活性氧清除相关的代谢途径，如莽草酸-苯丙酸生物合成、抗坏血酸和醛酸代谢等。这些抗氧化途径的上调使抗坏血酸和多酚产生以消除活性氧，从而降低氧化应激反应。因此，增强植物清除活性氧的能力，如利用具有抗氧化酶活性的纳米材料，可以提高植物对非生物胁迫的抗性，从而降低产量损失。如图1所示，非生物胁迫下植物体内过量积累的活性氧可被具有清除活性氧能力的纳米颗粒如CeO2、C60、Fe2O3等清除。因此，使用这些纳米颗粒的植物在胁迫条件下表现出更好的性能。1.1纳米酶。Yan等人在2007年报道了Fe3O4NPs的抗氧化酶模拟活性。后续又发现了许多具有类似性质的无机纳米材料，包括CeO2、富勒烯C60、金(Au)、铂(Pt)和Mn3O4纳米颗粒。如Chen等人合成了具有超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性的MoS2纳米颗粒。其他研究也报道了AuNPs和PtNPs的这些相同活性。在2013年，Boghossian等指出非常低浓度的CeO2NPs(5μM)可有效降低活性氧水平并保护叶绿体。Wu等人随后表明，聚丙烯酸涂覆的CeO2NPs(35%Ce3+/Ce4+,10nm,-17mV,50mg/L)具有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的抗氧化活性，保护了拟南芥植株在高盐度下仍具有光合能力。CeO2NPs的聚集和不当的剂量可能是这些颗粒对萝卜植物的生长缺乏正效应的原因。另外，CeO2NPs的表面涂层可能增加了它们的稳定性，从而阻碍了植物中颗粒正常发挥作用所需的聚集体形成。在Wu等人的另一项研究中，涂有聚丙烯酸的球形CeO2NPs(35%Ce3+/Ce4+,10nm,-17mV)进入叶绿体并清除非生物胁迫诱导的活性氧，从而增强植物的光合作用。在不同的胁迫形式下，包括高光热、黑暗和寒冷情况，在用CeO2NPs处理的拟南芥植物中，光系统Ⅱ的量子产率、碳同化率和Rubisco羧化率分别提高了19%、67%和61%。在一项类似的研究中，Maduraimuthu等人发现，叶面喷施CeO2NPs[(15±5)nm,10mg/L]减轻了干旱下高粱的氧化损伤，其表现为超氧自由基(41%)和过氧化氢(36%)水平降低，细胞膜脂质过氧化(37%)水平降低，并确定了颗粒诱导的叶片碳同化增加(38%)，花粉萌发(31%)和每株植物的种子产量(31%)的增加，而且可以有效清除高水平的活性氧，尤其是羟基自由基，调节了K+向外整流通道和非选择性阳离子通道的活性，降低了来自叶肉细胞的K+外排(提高了叶肉的K+保留能力)，还增强了整体耐盐性。植物耐盐性的标志之一是维持细胞质中Na+/K+的比例，但是在盐分胁迫下纳米酶是否影响Na+和K+在植物中的转运和分布尚待研究。模拟酶作用的纳米颗粒(CeO2、C60)除清除活性氧外，还能促进植物生长，增强植物的抗逆性。例如，Borisev等指出，富勒醇纳米颗粒通过充当额外的胞间供水来缓解干旱胁迫下甜菜的氧化应激。Rossi等报道，尽管CeO2NPs在盐分下不能完全恢复甘蓝型油菜植物的性能，但它们可以提高植物的生物量、叶绿素含量和光合作用效率。Rossi等进一步证明，CeO2NPs能缩短根外植体屏障，因此，允许更多的Na+转运到芽，而减少的Na+积累在芸薹属植物的根。由于过量积累Na+会导致光合作用的显著降低，因此需要进一步研究根与芽之间Na+的细胞内分布。Palmqvist等人研究表明，γ-Fe2O3NPs通过显著降低过氧化氢(2mg/mLγ-Fe2O3)和丙二醛(1mg/mLγ-Fe2O3)的含量，来缓解干旱条件下甘蓝型油菜植物的氧化胁迫。因此，γ-Fe2O3NPs能够保护植物免受胁迫。另一个在农业上应用的很好的纳米酶候选物是Mn3O4NPs，在Mn2+和Mn3+的量为1:2时，Mn3O4NPs在植物体内对活性氧的清除能力比CeNPs更强。这一观察结果以及锰作为植物微量营养素的能力表明，在农业中使用Mn3O4纳米酶可以提高植物的抗逆性。除了直接清除活性氧外，某些纳米颗粒还可能通过增强抗氧化剂和与应激耐受性有关的代谢途径，上调内源性抗氧化剂来提高应激耐受性。例如，Zhang等发现，叶面施用纳米氧化铈会触发抗坏血酸过氧化物酶基因表达的上调。这个领域值得在以后的研究中加以探索。1.2非纳米酶(Fe、TiO2、SiO2、ZnO)。一些不具有酶活性的纳米颗粒也能提高植物的非生物抗逆性。Kim等人发现，纳米零价铁降低了质外体pH并增加了叶面积以及气孔孔径宽度。但是，与对照组相比，纳米零价铁处理过的植物的干旱敏感性没有改变，表明CO2碳同化率增加。目前，增强植物对铁基纳米颗粒诱导的非生物胁迫的耐受性的机制仍不清楚。纳米颗粒并不直接清除植物体内的活性氧，而是触发了参与抗氧化防御和增强抗逆性的基因的上调。例如，Latef等人报道用TiO2NPs处理，植物生长明显恢复，生物量和叶绿素含量增加。该机制归因于TiO2NPs介导的抗氧化酶活性的诱导，从而增加了活性氧的清除以及脯氨酸和可溶性糖的含量，进而改善了植物细胞中的渗透压平衡。Shalla等人的研究表明，叶面喷洒TiO2NPs(50mg/L)或SiO2NPs(3200mg/L)可以增强棉花植物的干旱胁迫耐受性。硅赋予植物的益处包括更好地适应不同的环境胁迫。Siddiqui等人在对高盐度条件下南瓜的研究中发现，SiO2NPs上调了CAT、POD、SOD、APX和GR基因的表达，增加了叶绿素含量，并增强了植物的光合性能和生物量。Sun等人描述了用介孔二氧化硅纳米颗粒处理过的小麦和羽扇豆的种子发芽率、叶绿素含量、总蛋白质含量和生物量的增加，而这既不会改变过氧化氢或丙二醛(MDA)含量也不会引起电解液泄漏，其潜在的机制仍不清楚。Alharby等人发现盐度下调了番茄中SOD和GPX基因的表达。通过用ZnO纳米颗粒(15、30mg/L)处理植物可以逆转这种作用，表明在盐度胁迫下，植株的代谢对ZnO纳米颗粒有积极的响应。ZnO纳米颗粒提高耐盐胁迫的机制是通过调节耐盐相关蛋白来实现的。Haripriya等人报道了类似的情况，他们发现，ZnO纳米颗粒的叶面喷洒减轻了手指粟的盐分胁迫。ZnO(18nm，5mg/kg)纳米颗粒作用于土壤中生长的高粱，通过改善籽粒氮转运和恢复总氮浓度来提高抗旱性。相比之下，浓度大于10mg/L的ZnO纳米颗粒(20~30nm，表现为团聚体)在MS(Murashige和Skoog)培养基中施用会导致番茄产生氧化应激。不同的结果可能是由于不同的ZnO纳米颗粒悬浮液的施用浓度、植物生长培养基(土壤与MS培养基)，以及植物对ZnO纳米颗粒的敏感性不同所致。铜、锌胶体溶液施用后主要通过提高小麦抗氧化酶活性和稳定光合色素的含量来改善小麦的抗旱性。综上所述，这些结果表明ZnO纳米颗粒可以用来提高农业植物的抗逆性。土壤的重金属污染是全球关注的问题，重金属污染土壤会引起作物减产和带来食品安全风险。近年来，多项研究表明，纳米颗粒对植物重金属胁迫有积极的缓解作用。Rizwan等人评价了FeNPs对小麦生长的影响以及对镉诱导的氧化应激的改善作用。他们发现，浓度低于20mg/L的FeNPs可以减少镉胁迫的小麦叶片电解质渗漏，并增加抗氧化酶活性。叶面喷施ZnO纳米颗粒(50、75、100mg/L)显著降低了镉的吸收并减轻了镉诱导的玉米氧化应激，因此，ZnO纳米颗粒及其在保护植物免受干旱和高盐度伤害方面所起的上述作用，在农业上可能具有特别的价值。Cui等人最近的一份报告显示，SiO2NPs(0.1、1、10mm)可以减弱砷(As)暴露的水稻细胞系的氧化应激。

2提高抗逆性，促进植物在生物胁迫下的生长：纳米颗粒作为纳米农药

生物胁迫，例如病原体侵染和草食动物取食，是影响农作物产量的重要因素。尽管农药的使用增加了作物产量，但传统农药的使用也具有健康和环境风险。研究人员建议：“纳米农药可以定义为以工程纳米材料作为有效成分，并具有生物杀灭特性的农药制剂或产品。”AgNPs、CuNPs和AlNPs等纳米颗粒具有抗菌和害虫控制功能。有关有机纳米农药的更多详细信息可以在一些优秀的出版物中找到。如图2所示，生物胁迫(例如真菌和害虫)对植物的生长造成不利影响。工程金属纳米材料的应用，例如基于银的纳米颗粒、基于铜的纳米颗粒和基于铈的纳米颗粒，甚至基于碳和硅的纳米颗粒，都可以保护植物免受病原体侵袭或害虫的为害。2.1银基纳米颗粒。对现有化学农药产生抗药性的真菌和害虫的数量不断增加，这表明需要采用新的方法来保护作物。银基纳米颗粒具有广泛的抗菌活性，作为一种潜在的农业纳米农药已受到广泛关注。Ocsoy等人在氧化石墨烯上合成了DNA定向的银基纳米颗粒，发现16mg/L的(在氧化石墨烯(GO)上生长的DNA定向银(Ag)纳米颗粒(NPs))大大降低了黄单胞菌的活性。这种病原细菌引起番茄细菌斑，导致番茄产量降低10%~50%。此外，银基纳米颗粒已显示出对线虫(一种常见的土壤传播生物)有防治潜力。Cromwell发现，当根结线虫暴露于银基纳米颗粒(30~150mg/mL)，99%的线虫在6d内死亡。在田间试验中，150mg/mL银基纳米颗粒在处理后第2d和第4d分别使线虫数量减少了82%和92%。与化学农药相比，绿色合成的银基纳米颗粒既环保又易于生产。植物或细菌提取物含有许多代谢物，在制造这些银基纳米颗粒的过程中，代谢物起着还原剂和封端剂作用。Mishra等人使用沙雷氏菌(一种促进植物生长的根瘤菌)来生物合成银基纳米颗粒。在温室条件下，这些生物合成的银基纳米颗粒对小麦斑点病病原体具有较强的抗真菌活性。使用芜菁叶提取物，Narayanan和Park绿色合成的银基纳米颗粒(约16nm)，表现出对几种木材降解真菌的广谱抗真菌活性。Ali等使用苦艾提取物绿色合成了银基纳米颗粒，叶面施用(10mg/L)，可抑制植物疫霉菌侵染并提高植物存活率。尽管在农业上应用银基纳米颗粒取得了令人鼓舞的结果，但它们对农作物的潜在毒性引起了人们的关注。Zhang等在生理和分子水平上研究了商业化银基纳米颗粒的毒性，发现叶面施用银基纳米颗粒(0.4mg/株)可诱导黄瓜叶片氧化应激。为了安全使用银基纳米颗粒，需要针对植物对银基纳米颗粒的剂量反应以及这些颗粒的生物学影响进行进一步研究。2.2铜基纳米颗粒。铜离子的抗菌作用众所周知，Cu(OH)2NPs是商业农药Kocide3000的活性成分。铜基纳米颗粒的靶标包括细菌病原体大肠杆菌和枯草芽孢杆菌以及植物致病菌病原体等。一项研究表明，与传统杀菌剂巴维斯汀(50%多菌灵)相比，铜基纳米颗粒具有更好的抗菌效果。最近，Borgatta等比较了CuONPs和Cu3(PO4)2•3H2O抑制尖孢镰刀菌诱导的根瘤菌病害的能力。在一项温室研究中，测定Cu3(PO4)2•3H2O纳米颗粒可显著抑制真菌病，并使病害严重程度降低58%。笔者将纳米颗粒的不同表现归因于颗粒的特性和溶出曲线。高浓度的铜基纳米颗粒的潜在毒性有待研究。最近，Cumplido-Nájera确定了铜基纳米颗粒和K2SiO3NPs对暴露于密执安棒形杆菌的水培栽培的番茄植株的影响。结果表明，两种纳米颗粒均能有效地减轻密执安棒形杆菌感染的严重程度。笔者还发现，两种颗粒的联合应用刺激了防御病原菌必不可少的酶促和非酶促代谢物的水平，从而提高了植物对密执安棒形杆菌的耐受性。铜基纳米颗粒的杀虫活性也已被证明。Van等人研究了CuO纳米颗粒对转基因棉花和常规棉花的影响。当剂量低至10mg/L时，CuO纳米颗粒增强了外源苏云金芽孢杆菌毒素基因在棉花组织中的表达，从而提高了抗虫性。Ayoub等人合成了CuO纳米颗粒和CaO纳米颗粒，并证明了两者均对棉花夜蛾具有一定的杀虫作用，这表明使用这些颗粒作为杀虫剂配方是可行的。CuNPs表现出比CaONPs更迅速的杀虫活性，CuNPs在使用3d后的半致死浓度为232mg/L，而CaO纳米颗粒在处理11d后的半致死浓度为129mg/L。2.3碳基纳米颗粒。Wang等人研究了6种碳基纳米材料的抗真菌活性，包括单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNT)、氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)、富勒烯(C60)和活性炭(AC)对两种重要的植物病原真菌(禾谷镰刀菌和镰刀菌)的抗真菌活性。在完全黑暗的条件下，用含有碳基纳米颗粒的培养基培养禾谷镰刀菌和镰刀菌5、12h后，结果显示单壁碳纳米管(500mg/L)的抗真菌活性最强，其次是多壁碳纳米管(500mg/L)、氧化石墨烯(500mg/L)和还原氧化石墨烯(500mg/L)，而在此测试浓度范围的活性炭没有抗真菌作用。在500mg/L时，富勒烯抑制禾谷镰刀菌的孢子萌发，但对豌豆镰刀菌没有抑制作用。笔者发现，这些碳基纳米颗粒的抗真菌作用机制为抑制水分吸收和诱导质壁分离。2.4钛基纳米颗粒。TiO2和ZnO具有光化学活性。当它们暴露在光下时，会产生激发电子，该激发电子在氧存在下会通过直接电子转移合成超氧化物自由基。具有光化学活性的TiO2NPs具有抗菌特性，因此作为纳米农药在农业上具有重要意义。Paret等人报道了光催化TiO2NPs对引起番茄斑点病的病菌具有较高的光催化活性和抗菌潜力。在温室条件下，与未经处理和经铜处理的对照相比，浓度为500~800mg/L的TiO2/ZnNPs显著降低了细菌斑点的严重程度。2.5铈基纳米颗粒。铈基纳米颗粒保护植物的机制尚不清楚。最近，Adisa等进行了一项温室研究，以测试CeO2NPs对番茄枯萎病抑制作用。将3周大的土壤栽培番茄幼苗经根系和叶面途径暴露于CeO2NPs(50、250mg/L)中。结果表明，250mg/LCeO2NPs显著降低了病害的严重程度，分别降低了53%和57%，但其抗真菌活性的机制尚不清楚。2.6镁基纳米颗粒。Imada等研究了MgONPs抗番茄青枯病的活性。用MgONPs悬浮液(0.1%,0.5%,0.7%或1%)对番茄根进行预处理可显著降低病害的发生率。Cai等还表明，200mg/L或250mg/LMgONPs可以有效抑制青枯菌。其机制包括细胞膜的物理损伤和活性氧积累。在另一项研究中，Huang等人合成了Mg(OH)2NPs，并将其抗菌活性与市售农药Kocide3000进行了比较。Mg(OH)2NPs在4h内抑制了苜蓿假单胞菌、丁香假单胞菌和大肠杆菌的生长。Mg(OH)2NPs的杀菌活性可与Kocide3000相媲美，具有作为铜替代品的潜力。2.7硅基纳米颗粒。Suriyaprabha测试了用SiNPs处理的玉米对植物病原体的抗性。SiNPs触发了酚类化合物的上调，从而导致植物对曲霉的抗性增强。因此，SiNPs可以用作防治作物病害的真菌剂。有关更多纳米颗粒抑制植物病害的信息，可以参考Elmer、White和Adisa等人的最新出版物。

3通过提供营养促进植物生长：纳米颗粒作为纳米肥料

除了直接杀死病原体和提高抗逆性外，抑制作物病害的另一个策略是提高植物的营养状况。例如，Elmer和White开发了含有金属氧化物纳米颗粒(Al2O3、CuO、FeO、MnO、NiO和ZnO)微量元素的叶面喷雾剂，并在田间试验中对病原体感染的番茄和茄子进行了测试。他们发现，CuS、MnO和ZnO纳米颗粒减少了病害程度，增加了番茄和茄子的产量。因此，这些纳米颗粒既可以充当纳米肥料又可以充当纳米农药。此外，Kah等人发现，与传统产品相比，纳米粉剂的功效增加约20%~30%。以下笔者介绍近年来有关含有营养物质的纳米颗粒来促进植物生长和产量的例子。这些范例表明，在正常条件下，某些纳米颗粒能有效促进植物生长，有望提高植物抗逆性。3.1铁基纳米颗粒。铁在植物的许多生理过程中都起着重要作用，包括光合色素的生物合成、光合作用和呼吸作用。一些研究表明，铁基纳米颗粒在非胁迫条件下可促进植物生长。在Liu等人的研究中，在掺有不同浓度的FeOXNPs的水培养基中种植莴苣，在5~20mg/L浓度下，FeOXNPs显著增加了生菜的芽长，增长率为12%~26%。Ghafariyan等人报道，30~60mg/LFe2O3NPs显著增加了水培大豆的叶绿素含量。Li等人表明，在含有20mg/Lγ-Fe2O3的水培溶液中种植玉米，玉米的发芽率和根长分别增加了27.2%和11.5%。即使在极低的剂量下，氧化铁纳米颗粒也对植物生长产生积极影响。Palchoudhury等人研究了α-Fe2O3NPs对豆类植物胚根生长的影响，发现以低至5.54×10-3mg/L的剂量对植物进行预浸显著增加了根的长度，增长率为88%-366%。最近，Rui等评估了Fe2O3NP替代传统铁基肥料的有效性。Alidoust和Isoda研究了纳米Fe2O3在两种不同暴露途径(根和叶)下对大豆幼苗的影响。他们发现，叶面喷施柠檬酸包覆的纳米Fe2O3可以显著提高根长和光合速率。对于铁基纳米颗粒在植物抗逆性中的作用，请参阅第2节。3.2锌基纳米颗粒。锌可以调节许多酶的功能、结构和活性。还有大量证据表明，ZnONPs能促进植物生长并增强生物量积累。例如，Dhoke研究了ZnONPs对水培绿豆幼苗生长的影响。颗粒的叶面施用增加了幼苗的根和地上组织的生物量。Dimkpa进行了盆栽试验，评估了ZnONPs或锌盐改良剂对高粱(一种重要但研究较少的谷物)生长的影响。比较了两种方法施用(土壤和叶面)后，对产量、宏量营养素利用的影响效率。在低氮磷钾和高氮磷钾水平下，叶面施用ZnO和Zn盐均可显著提高高粱产量和籽粒营养品质。因此，笔者提出了一种利用纳米技术提高作物产量、粮食营养和氮素利用效率的策略。ZnONPs也刺激了玉米的生长。Subbaiah等人将玉米暴露于浓度为50~2000mg/LZnONPs中。在浓度为1500mg/L时，ZnONPs显著提高了玉米发芽率(提高了80%)和幼苗活力指数。尽管2000mg/LZnONPs不会抑制种子发芽，但相同剂量的ZnSO4却能完全抑制种子发芽。ZnONPs为400mg/L时，产量最高(3298kg/hm2)。ZnO纳米颗粒除了在非胁迫条件下对植物具有有益作用外，还能改善盐分、干旱、和镉胁迫下的植物性能。3.3铜基纳米颗粒。铜、锰和锌通过激活宿主防御酶苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶来增强抗病性。Saharan等人研究了铜-壳聚糖纳米颗粒对玉米幼苗生长的影响，重点是生理和生化变化。铜-壳聚糖通过增加α-淀粉酶的活性和淀粉含量来促进玉米幼苗的生长。笔者进一步发现，其对盆栽玉米的弯孢菌叶斑病控制率为0.04%~0.16%，在田间条件下的控制率为0.12%~0.16%。3.4镁基纳米颗粒镁是植物生长所必需的微量营养素，在植物的许多生理过程中起着重要作用。它是叶绿素的组成部分，因此与光合作用密切相关。Delfani等人叶面喷洒MgNPs处理了黑眼豌豆后，0.5g/LMgNPs显著增加了植物的光合作用和生物量。然而，MgNPs改变了细胞膜的通透性。同样，Rathore和Tarafdar用生物合成的MgNPs(<5.9nm，20mg/L)叶面喷施于小麦植株，观察到根系长度、根尖数量和根系生物量增加。其机理是镁基纳米颗粒诱导叶片对太阳能的吸收增强。此外，MgONPs(50、150、250mg/L)提高了基质培养基中种植的烟草中的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性。由于镁是一种必需的微量营养素，MgNPs具有增强抗氧化酶活性的作用，可以缓解植物的镁缺乏症，提高植物的抗逆性。3.5锰基纳米颗粒。锰在不同酶的氧化还原反应中起辅助因子的作用，并参与植物的代谢过程。锰超氧化物歧化酶是植物抗氧化防御系统的关键组成部分。Pradhan等人对纳米颗粒在植物细胞和整个植物水平上的表现进行了研究，在其中一项研究中，他们比较了MnNPs(0.05mg/L)和MnSO4(一种市售的锰盐)对绿豆生长的影响。将这些植物分别在含有MnNPs和MnSO4的营养液中培养15d，结果为MnNPs显著提高绿豆鲜生物量、干生物量、根长和茎长。笔者进一步从完整叶片中分离出叶绿体，并研究了MnNPs和MnSO4对叶绿体光合活性的影响，结果为，与对照相比，MnNPs处理的叶绿体具有更强的光磷酸化作用和更多的氧气释放。因此，MnNPs有可能成为一种新型的光化学纳米调节剂，并在农业领域得到应用。探索纳米颗粒与叶绿体之间的相互作用，将有助于在植物水平上了解光合作用的增强机制。该小组进一步研究了MnNPs和MnSO4盐对绿藻硝酸盐吸收和代谢的影响，研究结果表明，MnNPs通过增强吸收氮的净通量来驱动非结瘤植物的同化过程。如上所述，Mn3O4NPs纳米酶是一种有效的活性氧清除剂，其在改善植物抗逆性方面具有潜在作用。3.6钼基纳米颗粒。钼作为氮素酶和硝酸还原酶的辅助因子，是植物体内氮固定、还原和转运的重要酶。MoS2NPs已被用作具有优异的电子、光学和催化特性的二维半导体材料。在关于钼基纳米颗粒对植物生长影响的研究中，Li等人研究了水稻对MoS2(1.5μm，叶面施用，32~500μg/mL)的生长响应，包括叶绿素含量、脂质过氧化反应和抗氧化酶活性。暴露于125mg/LMoS2后，种子发芽率、丙二醛含量或抗氧化酶活性没有变化，但水稻植株的生物量和叶片的叶绿素含量显著增加了。MoS2还上调了水稻水通道蛋白基因的表达。MoS2如何增加叶绿素生物合成的机制尚不清楚。最近，Chen等人合成了与抗氧化酶活性相似的MoS2NPs，其能提高植物的抗逆性。此外，MoS2(1000mg/L)显著抑制了大肠杆菌的生长和存活率。总之，利用这种纳米材料来改善植物在胁迫下的光合作用和其他生理过程值得进一步探索。3.7硅基纳米颗粒。二氧化硅增强了植物对生物和非生物胁迫的抗性，但其机理尚不清楚。Siddiqui等人研究了SiO2NPs(12nm，8g/L)对番茄种子发芽的影响。SiO2NPs显著提高了种子发芽相关的参数，如种子萌发率、平均萌发时间、种子萌发指数和幼苗鲜重等。在另一项研究中，Sun等人研究了营养溶液中介孔二氧化硅纳米粒子(0~2000mg/L)对小麦和羽扇豆植物生长发育的影响。500、100mg/L的介孔二氧化硅纳米粒子增强了种子萌发，增加了植物生物量、总蛋白和叶绿素含量。有趣的是，浓度很高(2000mg/L)的介孔二氧化硅纳米粒子也不会导致氧化应激或细胞膜损伤。最近的一项研究评估了Fe3O4NPs、TiO2NPs和SiO2NPs对玉米植物的影响，结果表明，与Fe3O4NPs和TiO2NPs相比，SiO2NPs在分子、生化、生理和形态学上引起的植物变化微不足道。Avestan等人发现纳米二氧化硅的应用(10~20nm，100mg/L)提高了盐分胁迫下草莓植株的生长速度和产量。如前所述，叶面喷施SiO2NPs(3200mg/L)可以改善干旱条件下棉花的生长性能。因此，SiO2NPs对干旱下植物对K+的吸收、植物中K+的分布和保留的影响可能是一个很好的研究对象。硅基纳米颗粒在植物抗逆性中的作用应进一步探索。3.8其他纳米颗粒。非生物胁迫和生物胁迫会降低农作物叶片的光合作用，从而降低作物产量。虽然纳米颗粒本身可能是植物生长所必需的营养物质，但它们仍然可以增强光合作用，并通过其他机制促进植物生长。例如具有光捕获能力的纳米颗粒，它可以帮助植物增加光合作用。Ze等人发现纳米TiO2显著增加了拟南芥类囊体膜中光捕获复合物IIb基因的表达。进一步的光谱分析表明，TiO2NPs显著增加了叶绿体在红色和蓝色区域的吸收峰强度。在Giraldo等人的研究中，单壁碳纳米管(5mg/L)通过增加电子传递速率，使菠菜全叶的光合活性提高了31%。Chandra等人的研究表明，碳量子点可以促进绿豆叶绿体中的无环光合磷酸化、ATP合成和氧释放。光合作用的增强归因于类囊体膜中电子传递速率的加快。因此，纳米颗粒可以通过光收集、电子转移和活性氧清除来增强光合作用，如Swift和Liu等人强调了在农业中使用纳米肥料促进植物生长和提高生产率(图3)。

4结论与观点