新型碳基納米材料助力農(nóng)業(yè)應(yīng)用

3月10日，從中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院獲悉，該院合成生物學(xué)研究所高翔團(tuán)隊聯(lián)合上海交通大學(xué)楊琛團(tuán)隊，研發(fā)出一種以秸稈、葉片和雜草等農(nóng)業(yè)廢棄物生物質(zhì)為原料合成的碳基納米材料——碳量子點(diǎn)（CDs），并將其用于增強(qiáng)植物的光合作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在《通訊·材料》上。

碳基納米材料溶液在紫外光照射下發(fā)出紅光。研究團(tuán)隊供圖據(jù)悉，該材料不僅可以將植物無法吸收的紫外光、吸收效率低的綠光轉(zhuǎn)換為紅光，還能夠?qū)⑽盏墓庾蛹ぐl(fā)產(chǎn)生電子，為光合電子傳遞鏈提供額外的電子。

碳基納米材料溶液噴施植物葉片上提高植物生長。研究團(tuán)隊供圖研究團(tuán)隊將其添加至藍(lán)藻液體培養(yǎng)基中或噴施在植物上，實驗結(jié)果表明，生成產(chǎn)甘油的藍(lán)藻工程菌，其二氧化碳固定速率提高2.4倍，甘油的產(chǎn)量增加2.2倍；而擬南芥的植物生物量則提高1.8倍，這一結(jié)果充分展示了碳量子點(diǎn)在提高光合效率和植物生長方面的巨大潛力。

通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析顯示，該材料不僅表現(xiàn)出出色的光能吸收利用能力，還具備低成本和高生物相容性的優(yōu)勢，在未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和光驅(qū)生物制造領(lǐng)域具備應(yīng)用前景。

該研究開發(fā)的新技術(shù)不僅能夠提高光合作用效率，還能將農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)回收利用。目前，研究團(tuán)隊基于該技術(shù)，已申請發(fā)明專利并進(jìn)入成果轉(zhuǎn)化階段，推動該技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用示范。

另悉，高翔團(tuán)隊已與多個團(tuán)隊基于該研究成果進(jìn)一步開展合作，初步實驗顯示，該材料對浮萍、花生、玉米和大豆等農(nóng)作物的生長具有不同程度的促進(jìn)作用，目前正在計劃開展戶外大田實驗。